茶葉中果糖、葡萄糖和蔗糖含量及蔗糖來源分析

周金沙，常曉途，汪 輝*，黎 瑛，崔曉嬌，胡麗俐，張 燕，徐步城

1. 長沙市食品藥品檢驗所/國家酒類產品質量監督檢測中心，湖南 長沙 410016；2. 長沙縣食品藥品安全檢測中心，湖南 長沙 410100；3. 長江大學 生命科學學院，湖北 荊州 434025；4. 長沙市望城區產商品檢測中心，湖南 長沙 410200

茶葉是以茶樹鮮葉為原料采用特定工藝加工而成，不含任何添加物[1]。糖類物質是茶葉的主要滋味物質之一，賦予甘醇的口感滋味。茶葉本身含有一定量的蔗糖，由于各種茶葉的加工工藝等不同，其中的蔗糖含量也相差甚遠。蔗糖價格低廉，在市場上易獲取，為了滿足消費者的色澤和“回甘”等感官需求[2]，同時也為了謀取高額利潤，尤其是高檔茶葉，不良商販在茶葉加工過程中添加蔗糖，一些人造回甘味茶葉涌入市場，嚴重擾亂茶葉市場，損害消費者和其他經營者的合法權益，影響消費者身體健康，阻礙茶產業的良性發展。

目前，國內外關于系統研究茶樹鮮葉和茶葉中單糖和二糖的研究鮮有報道，尤其是關于茶葉蔗糖的來源甚少。由于國際上無相關標準對茶葉中蔗糖含量作出規定[3-8]，也無文獻對其含量范圍進行系統的研究報道，監管部門缺乏相關技術和數據支持，對將蔗糖摻入茶葉只能依靠對生產領域現場取證和現場查處，執法難度大，讓不法商人有機可乘。本課題旨在采用固相萃取-液相色譜串聯質譜法測定分析來源于市場和網上購得的306個茶樣中的果糖、葡萄糖和蔗糖含量，以及多批次茶鮮葉及加工的茶葉中的糖類物質含量，初步探討分析茶葉中的蔗糖來源，為有關職能管部門提供數據支持和參考。

1 材料與方法

1.1 儀器與材料

1290型高效液相色譜串聯6460型三重四極桿質譜（美國安捷倫科技有限公司）；超純水儀（法國默克密理博公司）；超聲波清洗儀（江蘇金壇超聲儀器）；24管防交叉污染固相萃取儀（美國Supelco公司）；X1R高速冷凍離心機（德國賽默飛世爾科技有限公司）；XBridge BEH Amide（2.1 mm×150 mm, 5 μm）色譜柱和Oasis PRIME HLB 200 mg/6 mL 固相萃取柱（美國waters科技有限公司）。

D-果糖（含量為99.7%）、D-葡萄糖（含量為99.4%）和D(+)-蔗糖（含量為99.9%）（德國Dr. Ehrenstorfer公司）；乙腈（色譜純）（美國默克公司）；氨水（色譜純，含量≥25%）（上海市生化科技股份有限公司）；實驗用水均為超純水儀制得的超純水。

306個茶葉樣品在茶葉市場和淘寶商城購買，其中綠茶（西湖龍井、黃山毛峰、六安瓜片、太平猴魁、碧螺春、安吉白茶、南京雨花茶等）

97個、紅茶（祁紅、滇紅、湖紅、宜紅、正山小種、日照紅茶、錫蘭紅茶等）53個、黑茶（普洱餅茶、安化茯磚、湖北青磚、湖北米磚、四川康磚、六堡散茶、涇渭茯茶等）42個、烏龍茶（大紅袍、閩北水仙、武夷肉桂、鐵觀音、鳳凰單樅、永春佛手、黃金桂、凍頂烏龍等）44個、黃茶（君山銀針、蒙頂黃芽、霍山黃芽、平陽黃湯、溈山毛尖、廣東大葉青、遠安鹿苑等）36個和白茶（白毫銀針、白牡丹、貢眉、壽眉）34個。茶葉產地覆蓋中國、印度、斯里蘭卡、肯尼亞、日本、英國和阿聯酋七國。

2019 年 4 ～ 5 月和 2020 年 4 ～ 5 月，分別采摘湖南長沙、常德、邵陽三地茶鮮葉，采用傳統綠茶、白茶、黃茶和紅茶加工工藝制成干茶樣。

1.2 茶葉中果糖、葡萄糖和蔗糖的測定

分別參照Wang H等建立的SPE-LC-MS/MS法測定[9]。該方法果糖、葡萄糖和蔗糖的檢出限分別為 0.007 g/kg、0.009 g/kg 和 0.025 g/kg，回收率在92.1% ～ 108.5%，相對標準偏差小于8.6%，方法檢出限值低，線性范圍寬，基質效應弱，準確度高，符合實驗要求。

1.3 茶葉水分的測定

參照《GB 5009.3—2016 食品中水分的測定》。

1.4 數據分析

采用Matlab （R2018a）軟件進行數據統計分析。用 Matlab （R2018a）軟件中的 ttest 2 函數對茶鮮葉和其加工的茶葉蔗糖含量進行t檢驗統計分析，采用isoutlier函數對306個茶樣的蔗糖含量進行離群值分析。

2 結果與分析

2.1 茶葉中果糖含量情況

圖1結果表明，306個茶樣中果糖（以干基計）最低含量為未檢出（< 0.007 g/kg），最高含量為29.565 g/kg。其中，未檢出果糖的茶樣有25個，占8.2%；大于10 g/kg的茶葉有9個，占2.9%；未檢出果糖含量的綠茶有12個、黑茶有8個、烏龍茶1個、黃茶3個和白茶1個，分別占所在茶類的12.3%、24.2%、2.3%、8.3%和2.9%；黑茶中的普洱熟茶66.7%未檢出果糖，最高含量不超過0.6 g/kg，白茶、烏龍茶和紅茶均有檢出不同含量的果糖。Ding Yongsheng等人采用離子色譜法測定的龍井茶和碧螺春的果糖含量為 0.38 ～ 0.86 g/kg[10]，Tusneem Kausar等人采用高效液相色譜法測定的綠茶、紅茶和烏龍茶的果糖平均含量為0.90±0.04 g/kg[11]，周鵬等人采用親水作用色譜-質譜聯用法測定鐵觀音的春茶和秋茶果糖含量分別為3.97±1.57 g/kg和1.98±1.03 g/kg[12]，說明果糖作為糖類風味物質之一在茶葉普遍存在。本試驗所測306個茶樣中果糖的平均含量（以干基計）大小為：紅茶>烏龍茶>白茶>黑茶>綠茶>黃茶。

圖1 茶葉中果糖含量（以干基計）散點圖Figure 1 Scatter diagram of fructose content (on a dry basis) in tea

2.2 茶葉中葡萄糖含量情況

圖2 結果表明，306個茶樣中葡萄糖（以干基計）最低含量為未檢出（< 0.009 g/kg），最高含量為16.282 g/kg。其中，未檢出葡萄糖的茶樣品17個，占5.6%；大于10 g/kg的茶樣1個，占0.4%；未檢出葡萄糖含量的綠茶5個、黑茶7個、烏龍茶1個和黃茶4個，分別占所在茶類的5.2%、16.7%、2.3%和11.1%。黑茶樣中的普洱熟茶50%未檢出葡萄糖，最高含量不超過0.7 mg/kg，白茶和紅茶均檢出不同含量的葡萄糖。Ding Yongsheng等人采用離子色譜法測定的龍井茶和碧螺春的葡萄糖含量為0.59 ～ 1.31 g/kg[10]；Tusneem Kausar等人采用高效液相色譜法測定綠茶、紅茶和烏龍茶的葡萄糖平均含量為1.12±0.22 g/kg[11]；周鵬等人采用親水作用色譜-質譜聯用法測定鐵觀音的春茶和秋茶的葡萄糖含量分別為9.52±6.87g/kg和2.82±1.05 g/kg[12]，說明葡萄糖作為糖類風味物質之一在茶葉中也普遍存在。本試驗所測306個茶樣中葡萄糖的平均含量（以干基計）大小依次為紅茶>烏龍茶>白茶>綠茶>黑茶>黃茶。

圖2 茶葉中葡萄糖含量（以干基計）散點圖Figure 2 Scatter diagram of glucose content (on a dry basis) in tea

2.3 茶葉中蔗糖含量情況

圖3 可看出，306個茶樣中蔗糖（以干基計）最低含量為未檢出（< 0.025 g/kg），最高含量為172.912 g/kg。其中未檢出蔗糖的茶樣品32個，占10.5%；大于50 g/kg的茶葉6個，占2.0%；未檢出蔗糖含量的紅茶19個、黑茶8個、白茶3個、綠茶和烏龍茶各1個，分別占所在茶類的35.8%、19.0%、8.8%、2.3%和1.0%。黑茶中，普洱熟茶有66.7%未檢出蔗糖，且最高含量不超過0.6 g/kg，黃茶均有檢出不同含量的蔗糖。Ding Yongsheng等人采用離子色譜法測定的龍井茶和碧螺春的蔗糖含量為6.16 ～ 9.94 g/kg[10]，Tusneem Kausar等人采用高效液相色譜法測定的綠茶、紅茶和烏龍茶的蔗糖平均含量為10.73±0.18 g/kg[11]，周鵬等人采用親水作用色譜-質譜聯用法測定鐵觀音的春茶和秋茶蔗糖含量分別為 33.28±4.85 g/kg 和 36.86±7.37 g/kg[12]，說明蔗糖作為糖類風味物質之一在茶葉中普遍存在。試驗所測306個茶樣中蔗糖的平均含量（以干基計）大小為綠茶>烏龍茶>黃茶>紅茶>白茶>黑茶，全發酵茶不含蔗糖的比例比半發酵茶和非發酵茶高，且蔗糖含量整體較其他茶葉低。

圖3 茶葉中蔗糖含量（以干基計）散點圖Figure 3 Scatter diagram of sucrose content (on a dry basis) in tea

2.4 茶葉中果糖、葡萄糖與蔗糖的關系

圖4 可知，蔗糖含量較高的茶葉中果糖和葡萄糖含量普遍較高，這可能是蔗糖在加工或儲存過程中水解成果糖和葡萄糖。紅茶和黑茶中果糖和葡萄糖含量大部分比蔗糖高，這可能是在茶葉發酵過程中蔗糖進一步水解有關。黑茶中，普洱熟茶有66.7%均未檢出果糖和蔗糖，最高含量不超過0.6 g/kg；50%未檢出葡萄糖，最高含量不超過0.7 g/kg，其中6個普洱茶中均未檢出果糖、葡萄糖和蔗糖，這可能是發酵過程中微生物大量繁殖且發酵過程相對較長，需要較多的能量即消耗相應的碳源物質，導致茶葉中多種糖類物質含量下降[13]。綠茶中果糖含量低，且有少部分綠茶未檢出果糖，這可能與綠茶加工時間短、蔗糖未能水解成果糖有關。紅茶和烏龍茶的果糖和葡萄糖的平均含量均高于微發酵和不發酵茶葉，這可能是在發酵過程中有更多的茶多糖水解的結果。

圖4 茶葉中果糖、葡萄糖和蔗糖含量關系Figure 4 Relationship among fructose, glucose and sucrose in tea

2.5 茶葉中蔗糖來源

蔗糖是果糖和葡萄糖的半縮醛羥基縮合脫水而形成的二糖，廣泛分布于植物的根、莖和葉中。由于不同的加工工藝和成品茶的最終水分含量，茶葉中果糖、葡萄糖和蔗糖的含量有較大差異。對4月和5月上旬采摘的16個茶葉鮮葉及其加工的茶葉（綠茶、白茶、黃茶和紅茶）進行測定，其中茶鮮葉水分含量、果糖含量（以干基計）、葡萄糖含量（以干基計）和蔗糖含量（以干基計）分別為73.0% ～ 79.5%、未檢出（< 0.007） ～ 1.172 g/kg、0.094 ～ 3.068 g/kg 與未檢出（< 0.025）～ 0.636 g/kg，加工后的茶葉水分含量、果糖含量（以干基計）、葡萄糖含量（以干基計）和蔗糖含量（以干基計）分別為2.780% ～ 10.30%、0.082 ～ 3.852 g/kg、0.045 ～ 3.647 g/kg和 0.123 ～ 13.282 g/kg（表 2）。茶鮮葉及其加工后的茶葉中果糖和葡萄糖含量均較低，其中在1%的顯著性水平下對茶鮮葉和加工的綠茶中果糖和葡萄糖含量進行假設t檢驗，結果表明茶鮮葉和加工的綠茶中果糖和葡萄糖含量均無顯著差異且無規律。而加工后的茶葉中蔗糖含量均有所增加，對比所測茶鮮葉中蔗糖含量可知，茶葉中一部分蔗糖為茶鮮葉中本身含有，即為生長過程中光合作用所產生[14-16]。在1%的顯著性水平下對茶鮮葉及其加工的綠茶中果糖和葡萄糖含量進行假設t檢驗，計算probalility值為4.46×10-9，遠低于0.01，說明加工對綠茶蔗糖含量有顯著影響。

表2 茶鮮葉及其加工的茶葉中三種糖類物質含量比較（n=3） （g/kg）Table 2 Comparison of three kinds of sugars in fresh tea leaves and processed tea (n=3) （g/kg）

采用MATLAB軟件對306個茶樣中蔗糖含量進行統計并計算其離群值[離群值定義為中位數相差超過三倍換算MAD的元素。換算MAD定義為C×media(abs(A-median(A)))，其中c=1/(sqrt(2)×erfcinv(3/2))]。結果顯示（圖 5）：蔗糖含量24.1 g/kg為離群值，超過24.1 g/kg則需考慮是否為人為添加。本試驗測定的306個茶樣中，有25個茶樣的蔗糖含量超過24.1 g/kg，占茶葉總量的8.17%。而考慮茶葉的產地、采摘時間和加工工藝等因素，結合實驗數據得出的離群值，我們認為蔗糖含量超過40 g/kg的茶葉極有可能為人為添加。試驗所測定的306個茶樣中有10個茶樣的蔗糖含量超過40 g/kg，占茶葉總量的3.27%，表明茶葉中人為添加蔗糖的現象可能存在。

圖5 306個茶樣中蔗糖（以干基計）含量的離群值分析圖Figure 5 Outlier analysis graph of sucrose content (on a dry basis) in 306 tea samples

3 結論

采用建立的SPE-LC-MS/MS法對市場上306份茶樣分別測定其中的果糖、葡萄糖和蔗糖含量，并采用MATLAB軟件對茶樣中的蔗糖含量進行離群值計算，同時分析了茶葉中的蔗糖來源，試驗給出茶葉中的蔗糖含量范圍建議，含量超過24.1 g/kg的茶葉，其蔗糖來源需考慮是否有人為添加。本試驗還在繼續測試茶葉樣本，以期進一步補充和完善數據，給出更加科學的結論，從而為有關標準制修訂部門提供數據支持和參考，同時可為食品監管部門建立更加健全的茶葉食品安全評價提供依據。