茶里的化学成分

英国茶品公司川宁(Twinings)的高级品牌大使凯瑟琳•辛克莱(Kathryn Sinclair)说:“现在我要教你如何发出声音。”“我们通过嗅腺来品尝味道，我们需要打开嗅腺，所以用嘴吸气，用嘴呼气，然后发出声音。”她大声地用勺子吸了一口淡黄色的液体。我也尝试了，体验了一种略带甜味和清新的花香。这是在该公司位于伦敦斯特兰德街(Strand)拥有300年历史的老店举行的川宁茶艺大师班上的第一种茶——白茶。辛克莱指出，白茶是一种富含抗氧化剂的嫩叶，在所有类型的茶中咖啡因含量最高，因为它经过最少的加工。她解释说:“白茶是最纯净的茶。”

在啜饮白茶之后，是黄茶，一种罕见的草香茶，世界上只有四个种植园种植，都在中国。接下来是手工绿茶。这款来自日本的海鲜经过手工加工，有淡淡的海藻味。然后我们啜饮乌龙茶，然后品尝红茶(亚洲以外的饮茶者会认为红茶是“正常的”茶)，最后是经过微生物发酵的普洱茶，颜色深，味道浓，有泥土的味道。

辛克莱解释说，每种茶都是不同的，这取决于它的原产国和生长环境。中国茶产自茶树各种中国植物，更像灌木，喜欢凉爽的温度，通常在较高的海拔。阿萨姆邦地区的印度茶来自茶树各种assamica植物，可以是一棵高大的树，高达五米，喜欢平坦的地理和炎热潮湿的环境。土壤、温度、湿度、阳光和降雨等因素都会影响食物的质量和味道。“茶叶很容易受到环境的影响。它需要最佳的生存条件。”

然而，最终，茶叶类型的差异归结为化学成分，而这种化学成分受到种植、环境、天气以及重要的加工过程的影响。德国不来梅雅各布斯大学(Jacobs University)的化学家尼古拉·库纳特(Nikolai Kuhnert)说:“从化学的角度来看，茶对食品化学家和分析化学家来说是终极谜团和挑战。”“没有任何食物材料比它更迷人、化学成分更多样、更复杂了。”

充满了化合物

茶叶本身含有不同的化合物，主要是多酚类物质，其含量可达茶叶干重的40%。此外，还含有氨基酸、酶、甲基黄嘌呤(如咖啡因)、矿物质和维生素，以及700多种微量香气化合物。

茶多酚，也被称为单宁酸，是迄今为止茶叶中最大的一类化合物。在一杯茶中，它们在很大程度上提供了涩味，即饮用后的口干感，同时还提供了一些颜色和味道。它们被认为具有破坏疾病的抗氧化特性。一杯浓茶的多酚含量高达240毫克。

茶中最重要的一组多酚是类黄酮，其特征是黄烷醇，包括各种儿茶素，表没食子儿茶素没食子酸酯因其健康益处而被广泛研究。一杯茶的味道和颜色主要来自茶黄素和茶红素两种酚类物质，它们是在茶叶加工过程中由黄烷醇形成的。关于这些化合物的知识有限，但很多研究正在进行中。茶中也含有其他类型的类黄酮，如黄酮和花青素。

除了促进健康的抗氧化剂外，茶还因其咖啡因的兴奋特性而闻名，茶叶中咖啡因的含量在干重的1%到6%之间。可可碱和茶碱是两种类似咖啡因的化合物，这三种甲基黄嘌呤导致了茶的苦味。一杯茶的咖啡因含量从2.5克左右的茶叶中每170毫升20到70毫克不等，但很大程度上取决于冲泡时间和茶的种类。相比之下，一杯咖啡每170毫升含有40 - 155毫克咖啡因。

但咖啡因并不是茶中唯一具有精神活性的化合物，茶氨酸的含量约占茶叶干重的1%。茶叶咨询公司Teacraft的总经理奈杰尔·梅利肯说，茶的独特之处在于，咖啡因和茶氨酸在刺激和放松方面具有“协同和平衡的效果”。咖啡因能刺激并驱除睡意，茶氨酸则能诱导放松的警觉性，减少精神焦虑，并通过增加大脑γ -氨基丁酸的产生和促进α脑电波活动来创造一种幸福感。梅利肯说:“这就是为什么茶氨酸能平衡咖啡因引起的兴奋。”他补充说，这种氨基酸还可以通过抵消一些茶的涩味来改善茶的味道。

Kuhnert说，现代分析技术，如高分辨率质谱分析，使许多茶叶化合物的化学性质得以阐明。事实上，人们对绿茶进行了大量研究。但茶仍然很复杂，有许多未知因素，尤其是制作红茶过程中的化学成分。例如，许多负责风味和香气的挥发性芳香化合物，在新鲜茶叶中不存在，只在加工过程中出现。库纳特说:“由于红茶的复杂性和对其成分缺乏了解，生命科学家几乎没有研究过红茶。”“红茶在发酵(氧化)过程中会形成大约3万个分子，目前只有少数几个被研究过。”

泡茶

正是茶叶的加工过程让化学反应变得有趣。发酵通常被用来描述制茶的过程，但它本质上是一个氧化过程:多酚暴露在氧气和氧化酶中，这些酶将多酚转化为茶黄素和茶红素。氧化发生在叶子被采摘后，细胞壁在枯萎(或枯萎)后被机械破坏。这将儿茶素和酶混合在一起，导致叶子的酶促褐变，并产生新的味道和香气。

茶的美妙之处在于，这种氧化过程可以被操纵和控制，从而改变外观、香气、风味和口感，从而产生具有不同化学成分的不同类型的茶。例如，通过加热，氧化过程会因酶的失活而受阻。梅利肯说:“这些化学物质如何变化或相互混合，完全取决于我们应用的工艺条件和它们的水平，以及我们使用的持续时间和顺序。”

例如，印度托克莱茶叶研究协会(Tocklai tea Research Association)主任A K Barooah解释说，加工条件和技术的变化会改变茶叶及其化学成分。有两种浸渍技术——传统浸渍技术和CTC浸渍技术，它们产生不同的化学成分，他说。传统茶通常是手工采摘和加工的，重点是整片茶叶，而CTC茶(代表碾碎、撕裂、卷曲)是通过带有锋利牙齿的机器加工的，基本上是将茶叶切碎。巴鲁阿解释说:“传统茶的味道更浓，颜色更淡，而CTC茶的颜色非常浓，味道温和。”传统茶通常被认为质量更高，因此比CTC茶更贵。例如，茶包中含有灰尘或扇子——这些最小的低等级颗粒不会卖到高价。

茶叶种类之间的主要区别很大程度上取决于氧化程度。例如，红茶是完全氧化的。首先让叶子枯萎，然后将它们“滚动”，这包括摩擦或压碎叶子以释放化学物质，开始氧化。然后把叶子放在温度和湿度可控的房间里氧化，在干燥前完全变成棕色。由于这个过程，红茶比其他类型的茶含有更少的绿色儿茶素多酚，但它含有高达20%的茶红素和约2%的茶黄素，这些都是在氧化过程中形成的。同时，黄烷醇经过多酚氧化聚合形成双黄烷醇。

另一方面，绿茶不会被氧化，因为在收获后很快就会加热——通常是通过蒸或平底锅烧制。因此，绿色儿茶素不会被氧化，叶子的颜色也得以保留。黄茶和白茶也很少被氧化，这三种茶的多酚含量都高于红茶，比例与新鲜茶叶相似。绿茶中主要的多酚是儿茶素，约占30-42%，而一杯绿茶中约3.5%是咖啡因。

乌龙茶在枯萎过程中会被部分氧化;所以在滚动后不久，叶子被燃烧以阻止氧化过程。由于氧化量有限，与绿茶、白茶和黄茶一样，乌龙茶的多酚含量高于红茶。乌龙茶还含有一种独特的黄酮类化合物，称为乌龙茶同双黄素，还含有不同数量的儿茶素和茶红素，这取决于制茶师使用的氧化程度。

厨房中的化学反应

茶叶的生产不涉及其他试剂或化合物。梅利肯说:“在加工过程中，没有添加任何东西，只带走了水。”“茶是我们吃过的最纯粹的食物之一。“然而，一旦茶被制作出来，就会发生各种各样的附加活动，从混合茶的制作(比如伯爵茶和英式早餐)到添加苹果或橘子等口味。”

这些后期制作过程不会改变化学成分;这发生在厨房里。例如，浸泡(即酿造)时间和温度会影响你杯子里的化合物。库纳特解释说，当向茶中加入热水时，茶酚和其他茶叶化学物质一起被提取到水相中，他目前正在探索冲泡过程中化学成分的变化。“首先提取咖啡因，然后是酚类物质。在高温下，某些极苦和涩味的酚类物质首先被提取出来。因此，要想喝出不那么苦的啤酒，建议降低温度。”

美国罗格斯大学(Rutgers University)客座研究教授李世明(音译)表示，多酚类物质在浸泡在热水中会降解并消失。这一点在去年发表的研究中得到了证实，马来亚大学的研究人员研究了白茶、绿茶和红茶的抗氧化特性，发现最有效的浸泡温度和时间取决于茶的类型。例如，红茶在短时间的热水中含有较高的抗氧化剂，但当浸泡时间较长时，抗氧化活性就会降低。而白茶的抗氧化剂含量越高，而绿茶对温度很敏感。

其他各种研究发现，冲泡时间越长，茶杯里的茶咖啡因含量就越高，而花更长的时间扩散的多酚(高度聚合的茶红素)会在冲泡时间过长时让茶有一种令人不快的炖味。与此同时，小尺寸的茶叶，比如装在茶包里的茶叶，比大叶子的茶叶扩散得更快，味道也更浓郁。

在英国，许多人在茶里加牛奶。关于化学反应的研究存在矛盾。Barooah说牛奶中的蛋白质可以与茶多酚形成复合物，一些专家认为这可能会通过降低茶多酚的生物利用度来阻止抗氧化的健康益处。2010年，英国牛津布鲁克斯大学(Oxford Brookes University)的研究人员丽莎·瑞安(Lisa Ryan)和塞巴斯蒂安·珀蒂(Sebastien Petit)用不同种类和数量的牛奶探索了这一概念。他们发现，脱脂牛奶比全脂或半脱脂牛奶更能降低茶的总抗氧化能力，而全脂或半脱脂牛奶也会降低抗氧化能力。研究人员得出结论，红茶是抗氧化剂的宝贵来源，而牛奶对总抗氧化能力的影响可能与牛奶中的脂肪含量有关。

为健康而饮

Barooah说，一些最令人兴奋的科学进展是围绕着了解茶叶加工的生化机制而展开的，而这反过来又引领了研究茶叶对健康益处的前沿。巴鲁厄说:“茶可以被认为是一种功能食品，因为它具有很高的抗氧化价值。”“茶叶中的儿茶素、茶黄素、茶红素和多糖被发现具有药用价值，而在健康方面最令人兴奋的发现是由于茶叶具有抗癌、抗糖尿病和抗高血压的活性。”

事实上，有许多研究表明，茶有潜在的健康益处，包括降低冠心病、中风、炎症性疾病、骨质疏松症和癌症的风险，以及对胃肠道的有益影响，甚至还有抗病毒的特性。例如,今年1月,在中国武夷山城市医院的科学家们发现,普通消费者的茶,每天喝超过10 g的茶六年或更多——最低情况下动脉壁增厚和失去弹性的喝茶的人,经常饮用茶的四组10年,饮酒者6到10年,一到五年,经常饮用饮酒者,从而降低患心脏病的风险。科学家们说，儿茶素被认为对健康有益。

绿茶，其高水平的儿茶素，是特别的科学兴趣，目前有很多关注表儿茶素没食子酸酯。今年早些时候，巴西研究人员发现，体外高浓度的这种化学物质可以阻止90%以上的寨卡病毒进入细胞。同时，在红茶中，茶黄素是具有抗氧化和抗炎作用的化学物质。

罗格斯大学(Rutgers University)的李教授此前在WellGen公司担任分析和天然产品化学主管，WellGen是一家专注于药用食品的生物技术公司。在他任职期间，他是生产含有40%茶黄素的红茶保健品的团队的一员。“几千年来，喝茶一直是一种传统，现在的研究表明，喝茶对健康有益。”它也很容易获得和识别，与药物相比副作用最小，”他说。事实上，他认为茶作为一种药用食品有广阔的应用前景，包括高多酚即饮茶饮料，以及取代食品中食用油中的人工抗氧化剂和防腐剂。

然而，还需要对茶及其化学物质的特定健康特性进行更多的研究。梅利肯说，人们担心咖啡因对健康的影响，到目前为止，美国食品和药物管理局(Food and Drug Administration)迟迟没有认识到茶的好处。“就我个人而言，我每天喝近一夸脱茶。我今年75岁了，身体健康，精力充沛，每周还工作50个小时——所以这可能是有道理的。”

喝茶已经流行了几千年。慢慢地，科学开始揭示我们最喜欢的啤酒的复杂化学性质。“在《银河系漫游指南》中，Nutri Matic饮水机无法为亚瑟·邓特提供一杯好茶。现在科学可以解释其中的原因，”库纳特说，“这太复杂了。”

卡特里娜·梅吉特，英国伦敦科普作家