绿茶沉淀形成的分子聚集机制研究

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茶叶是大自然赋予人类的天然保健饮料。然而天然茶汤中各理化成分并非完全以游离形式存在,各组分间可相互作用形成粒径大小不一的纳米聚集体。为探究绿茶沉淀形成的多组分聚集机制,本研究以南昆山毛叶绿茶和云南大叶种绿茶为主要材料,以茶汤纳米聚集体为研究对象,通过改变茶叶浸提条件与茶汤生物碱、金属离子组成,构建模拟茶汤体系,分离茶汤沉淀前体胶粒蛋白质,综合胶体化学、植物化学、核磁共振波谱、蛋白质化学等技术,比较各因素对绿茶沉淀前体胶粒形成与稳定性的影响,初步揭示生物碱与儿茶素互作的构效、量效基础,初步分析茶汤蛋白质基本特性,逐步深入揭示绿茶沉淀形成的分子聚集机制,主要研究结果如下:(1)茶叶浸提条件对绿茶沉淀前体胶粒形成与稳定性具有显著影响。研究结果表明:随浸提时间延长,沉淀前体胶粒数目逐渐增多,浸提840 min,沉淀前体胶粒快速形成;临界浸提温度为85℃,绿茶各理化成分不断转移至沉淀前体胶粒,蛋白质和可溶性糖可能起关键促进作用,主体沉淀前体胶粒大量形成,胶粒间静电稳定性降低;茶水比低于1:50时,各理化成分不断转移至沉淀前体胶粒,胶粒数目大幅增加且胶粒间静电排斥力下降,容易发生聚集;茶汤中蛋白质、生物碱、酯型儿茶素显著影响沉淀前体胶粒形成。(2)咖啡碱与茶汤各组分结合力强于可可碱和茶碱,对沉淀前体胶粒形成与稳定具有重要作用。研究结果表明:(1)添加咖啡碱或可可碱可引起绿茶胶粒间发生聚集或胶粒数目增多;南昆山毛叶绿茶比云南大叶种绿茶更易受到外加咖啡碱影响,添加15 mM咖啡碱可引起其胶粒间聚集,对于后者,添加510 mM咖啡碱可引起胶粒间聚集。(2)南昆山毛叶绿茶各理化成分(茶多酚、蛋白质、可溶性糖、酯型、非酯型儿茶素、可可碱)比云南大叶种绿茶(酯型儿茶素、可可碱)更易受外加咖啡碱影响而转移至沉淀前体胶粒。以不同生物碱和儿茶素构建模拟体系,利用核磁共振(Nuclear Magnetic Resonance,NMR)技术分析表明,EGCG主要通过没食子酸基团与咖啡碱互作,生物碱甲基位置和数目对其与EGCG互作具有影响,甲基数目越多,对二者相互作用影响越大;随浓度增大,二者互作增强。(3)金属离子对绿茶沉淀前体胶粒稳定性的影响依次为:CaCl2>MgCl2>NaCl,主要通过中和胶粒表面电荷,降低静电排斥作用、引起絮凝,促进茶汤中主要理化成分进入沉淀前体胶粒。研究结果表明:(1)添加CaCl2和MgCl2能显著降低两品种绿茶沉淀前体胶粒间静电排斥作用,促进絮凝,Ca2+促絮凝作用强于Mg2+;增大CaCl2添加浓度(520mM),沉淀前体胶粒数目增多,胶粒间静电稳定性下降。(2)添加二价金属离子,尤其是Ca2+显著促进两品种绿茶主要理化成分转移至沉淀前体胶粒,随CaCl2添加浓度增大,沉淀前体胶粒中各理化组分的分布倾向呈上升趋势。以不同金属离子和EGCG、咖啡碱构建模拟体系,利用NMR技术分析表明,CaCl2、MgC l2、NaCl均不会引起咖啡碱和EGCG各质子化学位移显著变化,对二者互作无促进或阻碍作用。(4)南昆山毛叶绿茶和云南大叶种绿茶沉淀前体胶粒粗蛋白组成复杂,分子量分布较广,氨基酸组成齐全。南昆山毛叶绿茶沉淀前体胶粒中的蛋白质分子量主要集中在30100kDa区间,共鉴定到23种蛋白质;云南大叶种绿茶沉淀前体胶粒蛋白质分子量主要集中在85120kDa和2560kDa区间,共鉴定到198种蛋白质。两品种绿茶沉淀前体胶粒均由17种氨基酸组成,包含7种疏水氨基酸,约占30%左右。
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