茶葉顏色成分研究進展

龍飄飄，蘇勝曉，張梁

茶葉顏色成分研究進展

龍飄飄，蘇勝曉，張梁*

茶樹生物學與資源利用國家重點實驗室/安徽農業大學，安徽 合肥 230036

茶葉色澤是茶葉風味和品質的重要組成部分。呈色物質具有生色團結構和助色基團，其綜合呈色效果可以使茶湯呈現不同深淺程度的綠、黃、紅色。隨著呈色物質在茶湯中的濃度增加，茶湯顏色會相應地發生變化，呈現黃綠色、橙黃色、紅褐色等不同色澤。此外，茶葉加工過程中的發酵（酶促氧化）、干燥等加工工藝，以及茶葉沖泡過程中的溫度、pH、濃度差異等也會影響茶湯的色澤及亮度。綜述茶葉中呈色物質的化學結構、顏色特征、呈色機理及影響因素，以期揭示茶葉色澤的呈色規律，為茶葉風味及品質提升和加工技術創新提供理論依據。

茶葉；顏色；風味化學；呈色物質；氧化產物

茶葉品質是茶產業的核心，與品種培育、栽培措施、初加工、深加工都密切相關。茶葉品質的提升是促進茶產業持續健康發展，提高茶業經濟效益的基礎。茶葉作為一種飲料，風味是其核心品質[1]。我國茶葉感官審評國家標準中，主要關注色、香、味、形4個方面的風味品質優劣，以此作為茶葉品質分析和評價的重要依據。茶葉風味品質與其內含成分，特別是小分子化學物質密切相關。

茶葉顏色包括干茶、茶湯和葉底顏色，其中干茶和葉底的顏色與葉綠素、類胡蘿卜素、葉黃素等植物中主要的色素物質有關，而茶湯顏色主要和加工過程中生成的色素物質有關。茶葉加工具有不同的加工工藝，例如發酵（酶促氧化）、后發酵、干燥等。茶鮮葉中含有大量的多酚類化合物，在加工過程中會形成酶促氧化產物、微生物作用產物，這些加工中形成的產物一般都具有顏色，共同決定了茶湯最終的呈色效果。此外，茶葉加工過程中的高溫烘焙工序，會使糖與氨基酸類物質發生焦糖化反應和美拉德反應，生成類黑素等顏色產物，從而影響茶湯的顏色。與其他的食品相比，茶葉中的游離氨基酸和糖類物質的含量盡管不高，但是羰氨反應所產生的色素對于烘焙茶的顏色仍具有重要的貢獻。

近年來，隨著分子感官科學理論和實踐在茶學研究領域的應用不斷深入，茶葉顏色物質的相關研究逐漸增多。研究人員從茶葉和模擬體系中分離鑒定了一系列新的色素成分，探究了加工工藝等因素對茶葉色澤及風味的影響。但是，系統地總結顏色成分的分離鑒定、呈色機理和相互作用的文獻仍然較少。本文綜述茶葉中呈色物質研究的進展，旨在對茶葉中顏色物質的化學結構、顏色特征和呈色機理進行總結。

1 茶葉中顏色物質的呈色機理

茶湯色澤是區分茶類和茶葉品質優劣的主要依據之一。由于茶樹品種和加工工藝上的不同，六大茶類茶湯的色澤特征具有較大差異。綠茶茶湯呈綠黃、黃綠色，紅茶呈紅湯紅色，黃茶呈黃湯黃色，而普洱茶的茶湯呈現紅褐明亮的品質特征，這些色澤是多種呈色物質及相關影響因素共同作用的結果。

呈色物質是指在360～780?nm可見光區域內有吸收的化學物質。可見光是復合光，可折射出紅、橙、黃、綠、青、藍、紫色光。在可見光照射下，呈色物質能夠吸收特定波長范圍的光并反射未吸收光（互補光），人眼感光細胞接收其互補光，并通過大腦處理后感知顏色。例如，槲皮素能吸收紫色光（最大吸收峰為374?nm，圖1B），并向長波方向有“拖尾”，因此槲皮素結晶呈現其互補色為黃色。茶葉中的小分子呈色物質在可見光區域內的最大吸收峰處于360～420?nm，主要呈現黃色和紅色，而葉綠素等天然色素類物質呈現綠色及紅色。盡管茶葉中的部分呈色物質（如黃酮類物質）的最大吸收峰不在可見光區域內，但在360～780?nm區域內的“拖尾”會使其呈現淡黃色和黃色。

圖1 可見光（A）及其互補色光（B）示意圖

化合物在溶液中所呈現的顏色隨著物質的濃度增加而不斷加深。表沒食子兒茶素沒食子酸酯（EGCG）處于280?nm波長下隨濃度增加吸收峰增加，但吸收峰的位置不變；而處于210?nm波長下的吸收峰在濃度升高時發生紅移，吸收光譜發生改變[2]。一方面，多個呈色物質的吸光度值具有加合性。在紅茶茶湯中，隨著呈色物質數量和濃度的增加，溶液會呈現橙紅色，甚至會由于呈色物質吸收了大部分入射光，溶液呈現深紅或紅褐色。單一的呈色物質也會發生該現象，低濃度下呈黃色的物質在濃度較高時會呈現橙黃或橙紅色，在固體粉末狀時呈現棕色、紅棕色等。另一方面，黃色和紅色物質的溶液會隨著濃度增加而出現視覺顏色加深的現象。兒茶素氧化產物的水溶液多為黃色和紅色，這些氧化產物在可見光區域含有兩個吸收帶，互補色分別為黃色和紅色。隨著濃度的增加，溶液顏色加深，呈現紅色的吸收帶逐漸起到主要作用，使溶液呈現出由黃變紅的顏色變化。此外，茶葉中呈色物質之間也會相互干擾，當呈綠色的葉綠素降解后，類胡蘿卜素的黃色顯現出來，使整體顯黃色。

呈色物質所呈現的可見光光譜及顏色特征與它們的分子結構和共軛程度高度關聯。有機化合物的共軛程度升高，使得最高占據分子軌道（Highest occupied molecular orbital，HOMO）和最低未占分子軌道（Lowest unoccupied molecular orbital，LUMO）之間的能量差變小，吸收波長增加，從而使物質的光譜吸收范圍從紫外光進入到可見光區域，使物質呈現出相應的顏色。

呈色物質的顏色不僅與生色團結構有關，還與結構中助色基團的類型、數量、連接位點相關。例如，-OH、-OR、-NH2、-NR2等含有未成對電子的助色基團，作為電子供體時，會使化合物的最大吸收峰向長波方向移動，其中甲氧基的供電子能力高于-OH和-NR2，-OR基團連接到共軛體系中后能使波長紅移17～50?nm[3]。人眼對躍遷能的變化非常敏感，能夠分辨出幾個納米吸收帶位移產生的顏色差異，使得顏色的感知豐富且復雜。

2 茶葉中主要呈色物質的化學結構及其顏色特征

茶葉中的呈色物質根據溶解性可分為脂溶性和水溶性，根據結構可分為具有金屬配位的卟啉類物質和具有共軛系統生色團的呈色物質[4]。葉綠素類物質是具有金屬配位的卟啉類物質，屬于脂溶性色素，因為結構中具有鎂離子金屬配位及環狀共軛體系，因此吸收峰位于長波波段并呈現綠色，是茶鮮葉中主要的呈色物質。類胡蘿卜素與葉黃素同屬于脂溶性色素，但其結構與葉綠素不同，具有共軛烯烴結構。

具有共軛系統生色團的水溶性呈色成分是茶湯顏色的主要貢獻物。兒茶素類氧化產物是發酵和半發酵茶的主要呈色物質，根據其氧化程度和結構特點，這些物質的溶液顏色呈淡黃色、橙黃色、橙紅色、深紅色及褐色，濃度較高時呈現深紅和紅褐色。黃酮、黃酮醇及其糖苷類在茶湯中呈現淡黃色至亮黃色。茶氨酸等氨基酸和糖類在加熱條件下的產物呈現淡黃色或淡粉色，濃度高時呈現橙黃色和橙紅色。氨基酸和糖類物質會發生美拉德反應，其初級階段的阿馬道里（Amadori）產物呈現淡黃色至黃色。花青素類物質在475～560?nm下有較強吸收峰，在不同pH條件下呈現紅色、藍色、紫色。例如，云南的紫娟茶含有大量的花青素成分，葉片呈現紫色，湯色也呈紫色[5]。茶葉中的茶多糖是復合多糖，為水溶性多糖，易溶于熱水，提取物呈現灰白色、淺黃色至灰褐色，對茶湯顏色也有一定影響。

含有共軛結構的呈色物質一般具有不飽和碳鏈或不飽和碳環，同時受到O、N等雜原子的影響。呈色物質的結構和顏色之間的關系較為復雜，主要取決于生色團的結構以及助色基團的類型、數量和連接位點，這些具有不同化學結構的呈色物質共同決定了干茶、茶湯、葉底的色澤。

2.1 兒茶素類氧化產物及其顏色特征

在紅茶等發酵茶中，兒茶素類物質在加工過程中由于多酚氧化酶（Polyphenol oxidase，PPO）、過氧化物酶（Peroxidase，POD）和濕熱等作用，發生氧化、聚合、縮合反應，生成復雜多樣的氧化產物[6]，這些產物是紅茶茶湯呈明艷紅亮的重要物質基礎，其中茶黃素類物質是代表性呈色物質。兒茶素通過苯駢環化作用形成苯駢卓酚酮結構，該結構在380?nm和480?nm下具有最大吸收峰，如圖1所示，該波長的互補色為黃色和橙紅色。表1列出了含有苯駢卓酚酮結構的氧化產物，如茶黃素（Theaflavin，TF1）、茶黃素-3--沒食子酸酯（Theaflavin-3--gallate，TF2a）、茶黃素-3′--沒食子酸酯（Theaflavin-3'--gallate，TF2b）、茶黃素-3,3′--雙沒食子酸酯（Theaflavin-3,3'--digallate，TF3），這些茶黃素成分的溶液一般呈現亮黃色。Hydroxytheaflavin、Theaflavates、茶黃酸（Theaflavic acid）、Theadibenzotropolone A呈現橙色和紅色[26]，其中，Theadibenzotropolone A因為含有多苯駢卓酚酮結構（圖2），所以顏色較深，呈現橙黃色和亮紅色。Hydroxytheaflavin的兩個最大吸收峰為378?nm和428?nm，物質呈現紅色。Theacitrins類物質由EGCG或表沒食子兒茶素（EGC）及其鄰醌先形成二環[3.2.1]辛烷中間體，再經過重排生成，該類物質沒有典型的苯駢卓酚酮骨架，而是含有5,7,8a-三羥基環烷醇[]茚-1,6,8 (3aH,3bH,8aH)-三酮結構。其中，Theacitrin C在350～450?nm波段具有特征吸收峰，呈現橙紅色及黃色[20]。Theacitrinins物質由Theacitrins加熱后形成，兩類物質具有相似的生色團結構，其中，Theacitrinin A呈現淡黃色[27]。

兒茶素的酶促氧化產物非常復雜。國內外學者利用模擬反應體系分離純化了一系列兒茶素氧化產物，其中很多物質的顏色特征缺乏準確詳細的描述。但是基于氧化產物的化學結構，仍然可以在一定程度上推定這些氧化產物的顏色，例如，Neotheaflavate B和Theaflavate C含有苯駢卓酚酮結構，顏色應在黃色至橙紅色之間。此外，一些研究報道了兒茶素氧化產物的紫外可見光吸收光譜的特點，可以根據其吸收光譜特征推定其顏色。Kusano等[10]分離并鑒定了Theaflavate C，該物質在279?nm和405?nm下有最大吸收峰，屬于紅色色素。

兒茶素氧化產物中也存在大量的無色物質，這些物質中不具有特殊的生色團結構。例如，Theasinensins類物質是由兩分子兒茶素通過C-C鍵聚合而成的二聚體，其固體粉末一般呈白色，溶液為無色。從茶葉中分離純化出的Theasinensin D、Theasinensin E、Theasinensin F等物質，其粉末均為類白色[23,28]。Tanaka等[18]通過模擬反應體系分離出EGCG三聚體，該三聚體由EGCG的B環和沒食子酰基（D環）通過C-C鍵聚合而成，其最大吸收峰為275?nm，為無色物質。在日本梨勻漿作用下，EGCG發生酶促氧化生成Theasinensin A和Theasinensin D，其中間產物脫氫兒茶素二聚體A（Dehydrotheasinensin A）是無色物質，但是Dehydrotheasinensin A繼續氧化生成的醌Dehydrotheasinensin AQ被鑒定為色素，該物質結構中含有1,2-二酮結構（圖2），最大吸收峰在447?nm和277?nm，呈現橙紅色[18]。

紅茶茶湯色澤主要形成于揉捻和發酵階段，該階段大量呈色物質生成。隨發酵進程，低聚合的兒茶素類氧化產物繼續氧化聚合形成茶紅素和茶褐素，使茶湯顏色逐漸紅艷明亮。隨著發酵時間的增加，茶紅素的含量先增后減，茶褐素的含量不斷增加[29]。茶紅素是構成紅茶湯色的主要物質，占紅茶干物質含量的9%～19%。茶紅素固態呈紅棕色，飽和水溶液呈橙色和紅棕色[30]，紫外最大吸收波長在390?nm，對紅茶茶湯顏色的形成起關鍵作用[23]。在紅茶加工過程中，發酵程度對紅茶茶湯的顏色呈現起到至關重要的作用，其中，茶黃素與茶紅素的比值可以用于評估紅茶發酵的程度，推測茶湯顏色[31]。茶褐素是高聚合的褐色物質，由茶黃素和茶紅素聚合形成，呈現褐色。在紅茶加工過程中，發酵過度會生成高含量的茶褐素，從而造成紅茶茶湯發暗，失去紅艷明亮的品質特征[32]。此外，茶褐素在黑茶的后發酵工序中大量積累，使得黑茶湯色紅濃明亮[33]，較紅茶顏色更深更濃郁。

兒茶素類物質不僅會進行自身的氧化，同時也會和茶葉中其他物質反應形成呈色物質。綠原酸屬于茶葉中的縮酚酸類純白色物質。但是，在茶葉加工過程中，綠原酸可以和兒茶素發生酶促氧化反應，生成有色的兒茶素-綠原酸加合物。Zhang等[24]從紅茶中鑒定出含有苯駢卓酚酮結構的表沒食子兒茶素沒食子酸酯-綠原酸加合物（EGCG-CGA）和表沒食子兒茶素-綠原酸加合物（EGC-CGA）。如圖2所示，EGCG-CGA結構中含有苯駢卓酚酮生色團結構，且在苯駢卓酚酮環f號位連接不飽和雙鍵和酯鍵，該加合物相較于茶黃素類物質共軛程度增加，分離鑒定為紅色色素。

表1 茶葉中主要呈色物質及顏色特征

2.2 黃酮、黃酮醇及其糖苷類呈色物質

黃酮、黃酮醇及其糖苷類物質占茶葉干重的3%～4%，大部分呈黃色，是形成綠茶和紅茶茶湯色澤的主要化合物[34]。黃酮、黃酮醇及其糖苷類物質均含有2-苯基色原酮結構（圖2），該結構由無色的色原酮結構和苯環相連形成，具有桂皮酰基（B環）和苯甲酰基（A環）交叉共軛體系，該共軛體系的吸收峰部分在可見光區域內，使此類物質呈現灰黃色、黃色和亮黃色。2-苯基色原酮結構具有兩個吸收帶，吸收帶Ⅰ由B環的桂皮酰基系統的電子躍遷所引起，吸收帶Ⅱ由A環的苯甲酰基系統的電子躍遷引起。助色基團的數目和位置會改變2-苯基色原酮結構中的共軛系統，當A環的7位和B環上的4'位連接上羥基、甲氧基等供電子基團后，共軛系統延長，使化合物顏色加深。而當羥基連接在3號位和5號位，會與4號位上的C=O鍵形成氫鍵締合，也會使吸收帶Ⅰ紅移，摩爾吸光系數增加，使物質呈現更深的黃色，而其他位置的取代對物質顏色的影響較小。

圖2 茶葉中代表性呈色物質結構

山奈素、槲皮素和楊梅素是茶葉中主要的黃酮醇類物質，由于楊梅素在B環上具有三羥基結構，其顏色深于槲皮素和山奈素。黃酮醇糖苷結合的糖主要連接在C3位，對顏色影響較小，多呈黃色及亮黃色。

除了物質本身具有的顏色屬性，黃酮類物質還可以和茶葉中的其他物質發生反應形成呈色物質。Dai等[6]研究發現，黃酮醇類物質在熱處理后與EGCG相互反應，使得綠茶茶湯顏色加深。Shi等[35]研究發現，黃酮類物質在綠色和紫色茶樹品種中的含量具有顯著差異，作為共色素成分和原花青素類物質共同形成紫色茶樹品種的芽葉顏色。

2.3 氨基酸參與形成的呈色物質

除了多酚類物質，茶葉中的糖類和氨基酸類物質也會影響茶湯顏色。高溫干燥過程中，單糖和低聚糖類物質會與氨基酸類物質發生美拉德反應，在熱作用下經過一系列復雜反應生成棕褐色物質，對茶湯顏色及香氣等風味產生影響[36]。Amadori重排產物（Amadori rearrangement products，ARPs）是美拉德反應初期關鍵的香氣和褐變前體物質，此前有研究報道，鮮味氨基酸的Amadori產物對鮮味具有增強作用，同時對顏色也具有一定的影響，其中脯氨酸-葡萄糖Amadori產物呈現黃色[37]。

茶氨酸是茶葉中一種特殊的氨基酸類物質，占茶葉氨基酸總量的50%。在高溫干燥條件下，茶氨酸和兒茶素會生成-乙基-2-吡咯烷酮取代的黃烷-3-醇類物質（-ethyl-2-pyrrolidinone-substituted flavan-3-ols，EPSFs）。該類物質中具有-乙基-2-吡咯烷酮結構，N原子中的孤對電子具有較高能量，能使分子的HOMO和LUMO之間能量差變小，從而吸收能量較小的長波，使得水溶液呈現顏色。周杰[25]研究發現，C-8-乙基-2-吡咯烷酮取代的EGCG固體粗品呈粉紅色。這些研究表明，茶葉中的氨基酸對茶湯顏色的形成具有一定影響，未被發現的Amadori產物和EPSFs類物質可能是潛在的關鍵呈色物質。

2.4 茶葉中其他呈色物質

2.4.1 脂溶性色素

葉綠素a、葉綠素b、類胡蘿卜素和葉黃素是茶葉鮮葉中主要的脂溶性色素物質。葉綠素含量約占茶葉干重的0.24%～0.85%，是干茶和葉底中主要的呈色物質，其中葉綠素a和葉綠素b的波長范圍分別在420～663?nm和460～645?nm，呈現的綠色稍有差異。不同的茶樹鮮葉中，葉綠素a和葉綠素b的含量由于環境、氣候、品種等因素的影響具有較大的差異，使葉片呈現深綠色、淺綠色及黃綠色[38]。葉綠素類物質對茶湯顏色的影響較小，一方面，從破碎細胞中游離出的部分葉綠素a和葉綠素b進入茶湯后，會使茶湯稍顯綠色；另一方面，部分葉綠素a和葉綠素b在加工過程中降解生成脫鎂葉綠素a和脫鎂葉綠素b，或水解生成葉綠酸等水溶性物質，對茶湯色澤產生影響[40-41]。而在綠茶飲料的生產中，葉綠素類物質的溶出會影響綠茶茶湯的渾濁度，從而使綠茶飲料失去干凈明亮的品質特征[42]。黃茶悶黃過程中，葉綠素a和葉綠素b的含量不斷下降也會使茶湯綠色變淡。茶葉中類胡蘿卜素的含量較低，約占干重的0.06%，但是在變異的茶樹葉片中（如黃金芽）含量較高，使其鮮葉和干茶呈現出特征性的黃色[43]。

2.4.2 其他水溶性色素

花青素水溶性極好，主要存在于紫甘薯、葡萄、紅球甘藍、茄子皮中，一般在干茶中的含量為0.01%，但在紫芽茶中可達到0.5%～1.0%[41]，從而使茶鮮葉和茶湯均呈紫色。紫娟和紫芽茶由于芽葉呈現特殊的紫色而廣受關注，其紫色主要來源于較高含量的花青素。花青素的結構中富含雙鍵，并連接了羥基和甲氧基等助色基團，形成了高度分子共軛體系，從而在可見光波段具有較強吸收，并可隨溶液pH變化呈現紅色、紫色和藍色等不同的顏色特征。但是花青素具有苦味，含量稍高就使得茶湯滋味苦，對茶葉品質不利[41]。Shi等[35]研究表明，紫芽茶中含有較高含量的花青素和黃酮類物質，其中飛燕草素-3--半乳糖苷（Delphinidin 3--galactoside）和矢車菊素-3--半乳糖苷（Cyanidin 3--galactoside）的含量最高，同時紫芽茶中含有較高含量的葉綠素a和葉綠素b，共同形成紫芽茶獨特的鮮葉色澤。茶樹新品種紫嫣含有較高含量的飛燕草素、矢車菊素和天竺葵色素，其花青素總含量高于紫娟品種，呈現深紫色[44]。

3 茶葉色澤的影響因素

3.1 加工工藝對顏色的影響

在茶葉加工過程中，酶、微生物、熱等作用會使鮮葉中的內含物質發生很大轉化，形成不同的呈色物質和顏色特征。其中葉綠素和類胡蘿卜素類物質大量降低，類胡蘿卜素類物質還會轉化成揮發性物質，參與茶葉香氣的形成。在綠茶加工過程中，葉綠素在殺青階段水解生成葉綠酸和葉綠醇，其中葉綠酸具有一定程度的親水性，從而使部分葉綠素溶入茶湯；同時由于PPO和POD在高溫殺青過程中快速失活，多酚類物質未被氧化成小分子呈色物質，所以綠茶干茶色澤呈綠色，茶湯色澤呈黃綠、明亮，保持“清湯綠葉”的色澤特征[45]。在紅茶加工過程中，色變機制則完全相反，葉綠素被完全破壞，多酚類物質的酶促氧化被促進，生成了大量的黃色和紅色色素成分。其中棕紅色的茶紅素和茶褐素含量大量增加，與其他有色氧化產物共同構成紅茶湯色明艷的品質特征。

白茶和黃茶均屬于輕發酵茶，白茶加工過程中葉綠素含量下降較少，而氧化程度又明顯低于紅茶，所以茶湯由綠、黃和紅色物質組成，但仍以綠色為主。而黃茶的茶湯則以黃色為主，獨特的悶黃工藝使葉綠素大量降解，而多酚類物質在濕熱作用下生成部分顏色物質[46]，茶湯整體以黃色為主。研究表明，黃大茶相較于其他黃茶呈現更深的顏色，葉綠素a、葉綠素b含量及葉綠素總量在“拉老火”（干燥）過程中大幅度降低，使干茶顏色從暗綠色變為棕黃色，茶湯呈現明顯的黃色[25]。

青茶（烏龍茶）屬于半發酵茶，采摘的鮮葉一般為一芽三四葉，做青是烏龍茶色澤形成的關鍵工序。做青過程中葉綠素被破壞，茶葉色澤由綠色轉為黃綠色，葉片在滾動和翻動過程中碰撞導致葉緣損傷而紅變，形成“綠葉紅鑲邊”的品質特征，其葉面呈黃綠色、葉緣呈紅色，并以紅變面積占全葉面積比例為30%最佳。

黑茶的茶湯色澤主要形成于渥堆過程，渥堆后葉色由暗綠變為黃褐色，同時茶褐素含量顯著升高，干茶黑褐油潤，茶湯呈褐黃或褐紅色。

3.2 pH、溫度等因素對顏色的影響

在茶葉沖泡過程中，茶湯顏色會受到水質、溫度、時間等因素的影響。大量研究表明，pH是影響茶湯顏色的重要因素，有機酸、酚酸類物質都會影響茶湯pH使顏色改變。茶湯的酸堿性變化會引起呈色物質的紫外光譜變化，部分物質在不同酸堿性下會轉化成順反異構體，發生“紅移”或“藍移”現象，從而影響茶湯的顏色。黃酮類物質的結構也會在不同酸堿條件下發生吡喃環和查爾酮型結構（橙色或褐色）的轉變[3]。丁兆堂等[47]研究發現，隨著pH升高，茶黃素粗提物的吸光度逐漸升高，顏色變深。奎寧酸和沒食子酸是茶葉中主要的有機酸，有機酸含量升高會造成茶湯pH下降，從而使茶湯色澤改變。Cao等[48]研究表明，不同類型的泡茶用水由于pH、離子濃度的差異，會影響茶湯顏色等感官特性，結果證明使用高pH的泡茶水會使茶湯顏色明顯深于低pH組，其中綠茶組最易受到pH影響，黃茶次之，而黑茶基本不受影響。Xu等[49]研究發現，茶湯在高pH條件下，茶湯內的兒茶素會氧化生成有色物質，使茶湯亮度降低。其團隊最新研究表明，低pH和低溶解性固體總量（TDS）的天然泉水更適合沖泡綠茶和發酵程度低的茶葉，能極大地增強茶葉獨特的風味特征；而使用高pH及高TDS的山泉水沖泡的茶湯，在室溫條件下，表兒茶素沒食子酸酯（ECG）和表兒茶素（EC）等表兒茶素類物質可能會由于氧化聚合、降解和差向異構化等反應促進茶褐素生成，使茶湯顏色加深，感官評分降低[50]。

溫度也是影響茶湯色澤的主要原因之一。在紅茶中，隨著溫度的降低，茶湯中的茶黃素、茶紅素和咖啡堿形成呈淺褐色乳狀絡合物，造成澄清度下降，湯色渾濁變暗，極大地影響茶湯色澤[51]。此外，溫度降低也會造成紅茶茶湯亮度下降，整體顏色加深，表現為值和值上升，湯色不夠明亮紅艷。茶湯中的離子濃度會影響茶湯色澤，由于兒茶素和黃酮苷類物質含有多羥基結構，易與金屬離子絡合成不同顏色的絡合物，其中金屬離子Ca2+會促進茶葉冷后渾的形成，影響茶湯的色澤。

4 茶葉顏色的分析方法

傳統風味感官審評主要依賴于受過訓練的專業人員，但這種主觀評價往往受到個人喜好和審評水平的影響，在測定大量樣本時，數據穩定性和有效性較難保障。隨著分析技術的發展，風味感官審評方法得到了補充與提升。一方面，分子感官科學概念的提出，可以從分子水平上對風味進行描述、定性、定量，彌補了傳統感官審評的不足[52]；另一方面，許多新型儀器應用于風味感官表征，如色度儀、計算機視覺技術用于顏色表征[53-54]，電子舌用于滋味特征表征[55]，電子鼻用于香氣特征表征[56]等，使分析結果的穩定性得到提升。

茶葉審評室要求坐南朝北、北向開窗，以控制光源、環境等變量對審評的影響，但是色覺感知存在個體差異，并會受到心理因素的影響[57]，在統一性和準確性上具有相當大的挑戰。色度儀已經被廣泛用于食品顏色的測定，以及干茶、茶湯和葉底的色澤測定，其中值代表顏色的亮度，0到100的數值變化代表顏色由最暗到最亮，值和值分別代表顏色的紅（+100a）綠（–100a）度和黃（+100b）藍（–100b）度。值和值分別代表顏色的飽和度（0～100）和色調（0～360°），在確定光源和觀察角度時，可以與、值之間相互換算[34]。紅茶茶湯的值基本處于0～90°，值越小，人眼所觀察的顏色更偏向紅色，值越大，觀察到的顏色更偏向黃色。表2中分別對不同類型和品種的茶湯色度值進行了統計，結果顯示，不同類型茶葉的值差異較大，綠茶、白茶、黃茶以綠色和黃色為主，樣品的值較小。紅茶的值最高，值最小，主要是由于茶湯中茶紅素、茶黃素等兒茶素氧化產物高濃度下呈紅色，使茶湯色調偏紅。值代表茶湯的黃藍度，黃酮、黃酮醇以及糖苷類、兒茶素氧化產物等呈色物質的水溶液大部分為黃色，都會對茶湯色澤的值產生影響，使茶湯的＞0。同一茶類的茶葉樣本具有相似的制茶工序，雖然會受到茶葉產地、鮮葉原料、年份、加工方式等其他因素影響，但色澤在一定范圍內均可保持穩定，表現出獨特的色澤特征。

5 總結與展望

茶葉中天然色素的降解以及加工過程中形成的色素共同構成了茶葉顏色的物質基礎。茶湯中典型的呈色物質大多含有苯駢卓酚酮、2-苯基色原酮、5,7,8a-三羥基環烷醇[]茚-1,6,8(3aH,3bH,8aH)-三酮等生色團結構，但是茶葉中呈色物質的研究仍然具有很多科學問題需要解決。

（1）茶紅素、茶褐素等復雜氧化產物的結構并未明晰，具體的呈色能力和呈色閾值尚未闡明[11]。由于茶樹品種、生長環境、采摘時間、加工工藝等各種因素的影響，呈色物質的種類和含量組成極為復雜，具有新生色團結構的呈色物質仍然不斷被發現[21]，這些呈色物質雖然含量較低但是綜合呈色能力如何評判，其作為中間顏色產物對茶紅素和茶褐素的呈色能力是否具有貢獻值得進一步探討。

（2）色差儀已經被廣泛應用于茶葉色澤的分析，但儀器參數差異會直接影響數據結果，使試驗樣本之間難以對比，包括色彩模型、光源、顏色觀察角度等測定參數，以及pH、溫度等外界因素，例如D55和D65光源下測得的顏色數據具有明顯差異，室溫下茶湯也呈現較高的、值，較低的值。由此可見，顏色研究中試驗溫度的差異，光源參數的缺失等問題不容忽視，茶湯色澤的數字化表征亟需統一的顏色描述、定量方法及流程標準。

表2 不同茶葉樣品的色澤特征和色度值

（3）茶葉加工過程中形成的呈色物質具有一定的生理功能及風味增強效果[37]。如何通過品種選育及栽培管理技術控制茶樹鮮葉內含成分的含量與比例，從而為特征顏色的形成建立物質基礎；如何通過調整加工過程中的工藝參數從而精準調控呈色物質的形成，最終提高成品茶的顏色評分、風味品質及健康功效，并以此為基礎指導茶葉實際生產，是茶產業中重點關注的問題。

綜上所述，在茶葉顏色成分研究中，存在大量已知或未知且結構復雜的呈色物質，這些呈色物質的形成途徑、綜合呈色效果、互作機理以及實際應用價值值得進一步探討及研究。隨著分子感官科學理論的發展，以期能從分子層面上揭示這些科學問題。

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Research Progress on Colored Substances in Tea

LONG Piaopiao, SU Shengxiao, ZHANG Liang*

State Key Laboratory of Tea Plant Biology and Utilization/Anhui Agricultural University, Hefei 230036, China

The color of tea leaves and infusions is an important attribute to tea flavor and quality. Colored substances contain chromophore and auxochrome groups, which contribute to producing different shades of green, yellow, and red hue in tea infusion. As the concentrations of colored substances increase, the tea infusions’ color will increase accordingly, presenting different colors such as yellowish-green, reddish-yellow and reddish-brown. Furthermore, fermentation (enzymatic oxidation) and drying stages during processing, as well as temperature, pH, and concentration in sensory evaluation, affect the color and brightness of tea infusions. This review revealed the color formation mechanisms by summarizing the chemical structures, color characteristics, coloration mechanisms and other factors of color substances in tea. It also provided a theoretical evidence for the quality improvement of tea flavor and the innovation of processing technology.

tea, color, flavor chemistry, colored substances, oxidation products

S571.1

A

1000-369X(2023)05-593-14

2023-06-14

2023-08-14

國家自然科學基金（32122079）

龍飄飄，女，博士研究生，主要從事茶葉風味品質化學方面的研究。*通信作者：zhli2091@sina.com