干热和湿热加工条件下茶叶中儿茶素及可提取低分子量化合物的热转化特征

《Food Chemistry》：Thermal conversion profiles of catechins and extractable low-molecular-weight compounds in Camellia sinensis leaves under dry- and wet-heat processing

　　• RT、MW和SM在处理过程中增加了EGCG、EGC和ECG的含量。• GCG是热处理过程中最脆弱且不稳定的儿茶素。• MW处理将咖啡因和ELM化合物增加了约1.5倍。• RT时间影响咖啡因含量，在处理过程中显示出明显的减少。• 无论处理时间如何，SM和AC都显著减少了咖啡因和其他挥发性化合物。新鲜茶叶（CSL）在经过热处理后被广泛消费为茶叶产品，以实现化学稳定性和理想的感官品质。采摘后，内源性氧化酶快速催化多酚特别是儿茶素的转化和降解，从而改变生物活性和风味特性（Ananingsih, Sharma, & Zhou, 2013; Khan & Hasan, 2007）。因此，热处理是及时灭活酶的关键干预措施，确保在茶叶加工过程中多酚化合物的受控保留和转化。此外，新鲜叶片的特点是苦味和涩味明显，自身香气较弱（Zhang et al., 2019）。适当的热加工通过促进热诱导反应，包括多酚重排、苷水解和美拉德型反应途径，有助于将这些不良特性转化为有利的感官属性，从而减少涩味并有助于形成理想的风味特征。因此，热加工不仅仅是保鲜步骤，更是一种化学驱动的操作，决定着茶叶产品的最终品质和市场价值。在CSL的多酚中，儿茶素是代表性化合物（Wang, Provan, & Helliwell, 2003）。一般来说，已报道有八种单体儿茶素衍生物在CSL中含量丰富，包括四种顺式儿茶素：表没食子儿茶素没食子酸酯（EGCG）、表儿茶素（EC）、表儿茶素没食子酸酯（ECG）和表没食子儿茶素（EGC），以及四种反式儿茶素：没食子儿茶素没食子酸酯（GCG）、儿茶素（C）、儿茶素没食子酸酯（CG）和没食子儿茶素（GC）。顺式和反式儿茶素在C2和C3位置上的立体化学存在差异。EGCG被认为是CSL中含量最丰富的化合物。许多研究报告称，适当的热处理后植物组织中单体儿茶素的含量可增加，这是由于聚合儿茶素的释放所致，而儿茶素含量通常会受到过度加热引起的热降解的不利影响（Eom, Park, Seo, Kim, & Cho, 2009; Lon?ari?, Lamas, Guerra, Kopjar, & Lores, 2018）。因此，确定儿茶素的热稳定性和适当的热加工条件被认为是生产富含儿茶素产品的重要因素。从茶叶质量评价的角度来看，咖啡因和香气相关化合物在决定茶叶产品的特征感官属性方面也发挥着重要作用。茶叶产品含有多种挥发性化合物，赋予其特征的香气质量和感官特性（Ho, Zheng, & Li, 2015; Li et al., 2024; Rawat et al., 2007; Zhai, Zhang, Granvogl, Ho, & Wan, 2022）。许多研究评估了茶叶加工过程中以及不同茶叶产品之间挥发性化合物的变化（Guo, Ho, Schwab, Song, & Wan, 2019; Liu et al., 2023; Mu et al., 2018; Polat, ?at, & Ilgaz, 2018; Yang et al., 2024），特别关注香气形成和感官质量发展。然而，热加工还会引发涉及除顶空香气挥发物之外的各种ELM化合物的广泛化学变化。这些化合物包括咖啡因、生物碱、杂环化合物、酚类衍生物、羰基化合物、脂肪酸相关化合物和其他热响应代谢物，与茶叶加工过程中发生的热诱导反应（如美拉德反应、前体降解、苷水解和氧化过程）密切相关（Guo, Ho, Schwab, & Wan, 2021; Liu, Chen, Sun, & Ni, 2022; Tongsai et al., 2022）。由于许多这些化合物在加热过程中继续发生大量转化，其组成轮廓强烈受加工环境、水分和加热强度的影响。然而，关于不同热处理条件下新鲜茶叶中热响应ELM化合物随时间演变特性的比较信息仍然有限。东北亚地区茶叶的热加工传统上分为烘焙（RT）和蒸青（SM）两类，前者采用干加热，后者利用湿加热，两者都旨在灭活内源性酶。近年来，为提高食品质量和加工效率，人们探索了替代的热加工技术，包括微波（MW）和高压灭菌（AC）处理。MW处理在干燥条件下应用电能，能够在茶叶中快速均匀地产生热量，从而显著缩短加工时间。先前的研究表明，MW处理可以有效地增加广泛植物来源食品中的酚类含量（Duan, Kwon, Gil, & Eom, 2022; ?zcan et al., 2020; Valadez-Carmona et al., 2017）。相比之下，AC处理采用高压饱和蒸汽，关于园艺产品的几项研究报告了葡萄果渣中GCG和ECG水平增加，以及坚果粉中酚类含量提高（Chamorro, Go?i, Viveros, Hervert-Hernández, & Brenes, 2012; Sanchiz et al., 2019）。热加工涉及一系列复杂的化学反应，其性质和范围因采用的加工方法而异。先前的研究报告称，RT会导致顺式儿茶素降解，同时通过差向异构化促进反式儿茶素的形成（Mao et al., 2018; Zhu, Ouyang, Huang, & Liu, 2021）。此外，RT和SM都被证明可以增强茶叶的风味稳定性（Fu et al., 2020）。因此，本研究的目的是比较研究新鲜茶叶在两种干加工方法（RT和MW）和两种湿加工方法（SM和AC）作用下抗氧化活性、儿茶素衍生物和ELM化合物的时间依赖性转化行为。本研究中使用的溶剂和试剂均为分析纯级。本研究中使用的茶叶采集自韩国京畿大学（37°14′36.0″N 127°04′53.0″E，永仁）实验温室中栽培的茶树（Camellia sinensis cv. Chamnok）。从十棵五岁茶树每个枝条的第4至第6节上采收叶片，于2023年5月采集并随机选取用于热处理。温室保持在20–28°C，湿度60–80%，且受到穿透性CSL经历不同热处理后的形态特征如图S2所示。干热处理主要影响叶片形态，导致可见的皱缩，而湿热处理主要引起黄色化的颜色变化。这些趋势在CIELab颜色参数中部分得到反映（表1）。无论加工方法如何，L*和b*值降低而a*值增加，表明随着处理时间延长，L*、a*和b*值逐渐变化，表明儿茶素分析表明，顺式儿茶素特别是EGCG在非加压干热或湿热条件下表现出较高的热稳定性，并且主要主导不同的热环境，特别是水分和压力条件，显著影响CSL的理化性质。干热处理在保持叶片颜色和增强抗氧化能力方面更为有效，而湿热处理导致更明显的颜色变化和抗氧化能力损失。儿茶素分析表明，顺式儿茶素，特别是EGCG，在非加压干热或湿热条件下表现出较高的热稳定性，并且主要主导**Shucheng Duan：** 撰写–原稿、调查、形式分析、数据整理。**Da Yun Jeong：** 可视化、方法论、调查、形式分析。**Ji Hye Kim：** 软件、调查、形式分析。**Soon-Jae Kwon：** 验证、方法论、概念化。**Seok Hyun Eom：** 撰写–审阅与编辑、可视化、验证、资源、方法论、概念化。作者声明他们没有已知的竞争性财务利益或个人关系，这些可能影响本论文中报告的工作。本研究由韩国国家研究基金会（NRF）拨款支持，由韩国科学技术信息部（MSIT）资助（NRF-2022R1A2C100769514）。Shucheng Duan|Da Yun Jeong|Ji Hye Kim|Soon-Jae Kwon|Seok Hyun Eom