Food Chemistry丨绿茶品质与制茶过程中脂质变化密切相关
茶是世界上仅次于水的最受欢迎的调味饮料,它是由植物山茶的鲜芽或叶片在收获后再通过精心制茶工序而产生的。在各种茶产品中,绿茶在其“非发酵”加工和吸引人的感官品质方面是独一无二的。因生物活性成分如茶多酚对健康有益,近年来绿茶变得越来越受欢迎,特别是在东亚国家。绿茶的制作过程通常包括固定内源性酶失活、揉捻和干燥完全脱水。其中固色,即去酶,被认为是最关键的步骤,在此过程中,多酚氧化酶和过氧化物酶等主要酶被热灭活,以防止酶氧化和褐变反应。对于绿茶制作过程中的生化成分及其动态变化的研究,以往重点主要放在众所周知的风味决定因素上,包括儿茶素、咖啡因、游离氨基酸、强效气味剂以及香气前体。然而脂质,即疏水代谢物及在绿茶制作过程中的变化,以及它们在绿茶质量形成中的潜在作用,在很大程度上还未被探索。脂类是植物中必不可少的成分,在细胞膜结构和一系列生理活动中起着至关重要的作用。在茶叶风味质量方面,脂溶性叶绿素和类胡萝卜素是茶树的主要色素,有助于茶产品的颜色质量,特别是绿茶的颜色质量。此外,不饱和脂肪酸已被报道为茶香气前体,能通过氧化和降解产生许多挥发性化合物。
绿茶的脂质组学分析
通过精确质量测量、MS / MS碎片和保留时间等综合信息,共鉴定了283种脂质分子,涵盖6个主要脂质类别,包括89种甘油磷脂,47种甘油糖脂,94种酰基甘油脂,22种鞘脂,18种固醇脂和13种孕烯醇酮脂(图1)。这些脂质化合物可进一步归类于20个亚类,即7种磷脂酸(PA),29种磷脂酰胆碱(PC),25种磷脂酰乙醇胺(PE),8种磷脂酰肌醇(PI),7种磷脂酰甘油(PG),5种磷脂酰丝氨酸(PS),8种溶血磷脂酰胆碱(LPC),15种单半乳糖基二酰基甘油(MGDG),17种双半乳糖基二酰基甘油(DGDG),15种硫代异鼠李糖甘油二酯(SQDG),13种二酰基甘油(DG),81种三酰基甘油,7种神经酰胺(Cer),15种葡萄糖基神经酰胺(GlcCer),1种酰化谷固醇,8种酰基Glc-谷甾醇,7种酰基Glc-豆甾醇,11种叶绿素及其衍生物,2种辅酶。这一鉴定结果揭示了绿茶中脂质在其化学结构、组成和极性方面的多样性和复杂性(图1)。
图1 脂质的主要类别和亚类以及它们相应的化学结构
与绿茶制作相关的脂质组学改变
为了探讨茶叶在制作过程中的脂质组学改变,采用非监督化学计量工具PCA,对代谢表型的变化进行全面而直观的显示。如 PCA 的分数散点图所示(图2A),在一系列制造时间点获得的茶叶样品显示出明显的分离和聚类趋势。新鲜茶叶在左半边,与其他茶叶明显分离,而所有其他固色和进一步加工处理后的茶叶都始终位于另一半,这表明绿茶脂质的明显改变可能发生在固色阶段。相应的动态代谢轨迹图(图2B)还揭示了脂质表型的显著逐步变化。因为制作步骤从鲜叶到固色,再到揉捻和进一步干燥处理,最显著的变化是由PC1方向的固色阶段触发的,进一步的变化发生在PC2方向的第二干燥和最终干燥阶段。相反,揉捻和第一干燥阶段的变化很小。PLS-DA模型的S图揭示了脂质分子对表型改变有很高的贡献。
图2 绿茶制作过程中茶叶脂质组学变化的多元分析
表1 在绿茶加工过程中46种主要的差异脂质
图3
3.4绿茶和红茶生产过程中脂质变化的比较
绿茶制作过程中,在固色和干燥阶段,叶绿素和糖脂也显示出显著变化。但是,变化的程度有很大的不同。 例如,绿茶制作过程中糖脂的下降趋势远不如红茶制作过程中明显。 此外,特别值得注意的是,在绿茶制造过程中PAs降低最明显,但是在红茶制造过程中未观察到。 脂质的这些代谢差异很大程度上是由于在这两种茶在制作中采用了不同的制作方法所致。
本研究提出了绿茶制作过程中脂类及其代谢的综合表征。检测到283种脂质,观察到脂质显著变化与叶绿素分解、PAs还原和糖脂降解有关,这可能有利于茶的颜色和香气质量。具体而言,首次确定了绿茶制作过程中PAs含量下降最显著。这是第一个关于绿茶制作的脂质组学研究,深入阐明了绿茶制作不同阶段相关的脂质组学变化及其对绿茶风味质量的潜在贡献,有望为绿茶制作过程中的质量调控提供新的分子靶点。
Li J , Hua J , Yuan H , et al. Investigation on green tea lipids and their metabolic variations during manufacturing by nontargeted lipidomics. Food Chemistry, 2021, 339:128114.