花青素是一类广泛存在于植物中的水溶性天然色素，属黄酮类化合物，是植物的主要呈色物质[1]。茶叶花青素由于具有苦味，影响茶叶品质，使得上世纪的研究偏向于减少花青素的积累，如阚能才[2] 通过探究光照和氮营养的紫芽形成的关系来减少茶叶花青素的积累，所以紫芽茶品质欠佳也导致一直鲜有人关注。

花青素在茶树中具有普遍存在性，80%以上的茶树含有花青素，尤以红紫色茶树为主，也存在于部分绿色芽叶中。红紫色茶树叶片在茶树中较为常见，夏季强光高温条件下，高海拔的群体茶园中发生率相当高，是茶树抗逆生理的表现形式之一[3] 。陆羽《茶经》中记载：“茶者，紫为上”,紫即“紫茶”，即富含花青素的紫色芽叶。茶叶花青素具有很强的生物活性，其可广泛用于食品、饮料、医药、化工和纺织等行业。近年来随着茶叶科技的发展及市场需求的变化，富含天然色素的紫芽茶的关注度逐年升高，成为近年茶叶功能成分研究的热点。目前，国内外关于茶叶花青素的研究主要集中在茶树资源选育开发 、紫芽茶树化学成分分析、合成途径和调控机理、花色苷组分的分离纯化鉴定[6] 和花青素生物活性及产品开发[7-8]等方面。

所谓的喷灌技术主要是通过专门设备把水通过压力管道输送到田间，然后喷射到空中，达到灌溉的目的。这种喷灌技术对于土壤和地形使用性强，但是容易受到风力的影响。

1 花青素的化学结构

花青素的基本结构母核是2-苯基苯并吡喃[9]，其结构如图1所示。

图1 花青素的基本结构 Fig.1 The basic structure of anthocyanins

R1和R2是H、OH或者OCH3，R3是糖基或H,R4是糖基或OH。不同取代基组合成常见的6类天然色素。沈晓佳[10]通过LC-MS及HPLC保留时间确定了4种天然红色茶叶花青素提取物为飞燕草-3-0-广半乳糖苷和矢车菊-3-0-^5-半乳糖苷。通过LC-MS、NMR和高分辨率质谱测定了飞燕草-3-0|D-（6-(E)-对香豆酸）吡喃半乳糖苷和矢车菊-3-0|D-（6-(E)-对香豆酸）吡喃半乳糖苷。李智[11]等建立了茶树紫色芽叶花青素 HPLC 的分析方法，运用 HPLC-DAD-MS/MS联用技术，初步推测了茶树紫色芽叶花青素中 5个主要组分，分别为：飞燕草-3-半乳糖苷、矢车菊-3-半乳糖苷、飞燕草-3-芸香糖苷、矢车菊-3-芸香糖苷和天竺葵-3-芸香糖苷。

近年来国内外在选育高花青素品种上取得一些成果，云南省农业科学院茶叶研究所选育了第一个高花青素茶树新品种“紫娟”并成为第一个品种权保护茶树新品种[18]。刘富知[19]等对安化群体种进行研究发现4.35%的植株具有高花青素的特征，认为可以从有性群体种中筛选高花青素茶树新品种。吴华玲等从云南大叶种和凤凰水仙群体种中筛选了11个高花青素茶树新品系，并对其进行了生物学及生化特征分析[20]，结果表明红紫芽茶树芽叶的色泽及其花青素含量同时受外界环境和遗传因子的控制。萧力争等[21]研究了紫色深浅不一的5个特定紫芽品种茶树春梢芽叶中的花色苷、茶多酚、黄酮类、氨基酸、咖啡碱、水浸出物、儿茶素总量、酯型儿茶素总量、简单儿茶素总量等生化成分含量的差异，表明紫芽品种茶树芽叶中的花青素含量与芽叶紫色深浅关系密切，芽叶紫色程度越深，花青素含量越高。李燕丽[22]等测定了不同季节“紫娟”茶花色苷质量分数，表明花色苷质量分数随季节变化的幅度较大，呈春季到夏季花色苷质量分数急剧上升、夏季至秋季又趋于缓慢减少的规律。但就花色苷在不同品种、不同季节、不同部位的富集差异性仍少有人探究。

2 茶叶花色苷的理化性质

紫色茶叶花色苷提取工艺的选择决定于提取的目的和花青素本身的组成。若以定性和定量分析为目的，则应选择一种使色素处于天然状态的提取方法。目前酸性极性溶剂提取茶叶花青素工艺被广泛运用。Norihiko T.等[28]采用15%HCl-HOAc 从“Benibana-cha”品种的茶树花中提取得到三种花青素。Jian-bin Li 等[29]也用50%冰乙酸-甲醇从“Hongkonensis”品种的茶叶中提取得到三种花青素。王秋霜[30]等采用超声辅助、酸性乙醇提取法，综合提取分离茶叶中的花青素物质，结果表明，乙醇浓度为80%、酸浓度为0.6%、料液比1/25、提取3次，可以获得含量较高的花青素，提取率为378.25 mg/100 g。通过单因素和正交分析法确定最佳的提取条件，可以获得含量较高的花青素。提取溶剂以甲醇为最佳，利用甲醇提取可以有效减少极性较小杂质对花青素纯度的影响。但甲醇具有很强的挥发性和毒性，因此不能在食品生产实践中应用，大规模生产常用柠檬酸作为花青素的提取溶剂。紫色茶叶花青素的提取分离应在其他植物中成熟的花青素的提取分离工艺的基础上发展出高效经济安全的提取分离方法。如赵尔丰[31]等人利用酶-超声波辅助提取了蓝莓果渣中的花青素，并且分别考察了纤维素酶、中性蛋白酶、果胶酶以及他们的复合酶的效果，实验结果表明纤维素酶效果最好，得到的花青素提取率最高。

3 茶树紫芽花色苷代谢机制及富集特性

3.1 代谢机制

铁手一下子就把无花果树稳稳地掘到空中，暄腾腾的土稀稀拉拉地落下来。汤翠又是一阵头晕，想吐。哑巴在她耳边呜里哇啦地聒噪着，汤翠勉强睁开眼，顺着哑巴的手看过去。无花果仿佛生在半空中，在

植物花青素的基本代谢途径已较为清楚[13]。目前已成为研究植物次生代谢基因表达和调控的模式途径。张宁[14]等初步建立了代谢调控机制模型，但茶叶花青素的合成代谢研究报道较少。金琦芳[15]、李智[11]等对光照等环境因子调控茶树紫色芽叶形成的分子机制进行了初步研究，表明茶叶花青素的积累除了遗传背景的差异，还受到光照、温度、氮素的影响。赵磊[16]对初步测得的茶树基因组中转录因子基因进行生物信息学分析，并利用烟草遗传转化体系对茶树花青素还原酶基因功能进行验证，通过qRT-PCR对转基因烟草中类黄酮合成途径相关基因进行分析，结果显示，在转CsMYB5-2的烟草花中ANR基因的表达量明显上升。周琼琼[17]的研究从生理生化和分子水平方面比较了茶树同一时期不同发育程度紫化芽叶与成熟绿色叶片的差异，表明9 个花青素合成途径关键酶基因中PAL、C4H、CHS、CHI、F3HF3'H、F3'5'H、DFR和ANS在幼嫩紫叶花青素合成的相关性。通过研究总结得到茶叶花色苷的合成主要途径如下（图2）。但花青素代谢途径的关键酶以及主要路径目前尚不明晰，仍有待进一步的研究。

茶叶花青素是由查尔酮（chalcone）合成，查尔酮异构酶（CHI）催化查尔酮异构化为柚皮素。柑橘素同时是花青素和儿茶素合成的中间产物，花青素和儿茶素等多酚类物质共有一系列合成途径，所以紫芽茶花青素代谢与其他多酚类合成的相互关系值得探究。

3.2 富集特性

心理情境创设：心理情境是唤起学员身体感觉、激发积极情绪的重要途径。所以在培训中提倡“走动式教学”，避免教师一成不变地坐在讲台上授课。研究表明，我们的精神无法和身体分开，物理距离会激发心理疏远的感觉（Blass 1991、Mobbs 2007），所以只有走入到学员中，才能真正拉近师生之间的距离，建立良好的教学情感，并能及时关注学员的教学所需。另外，走动也帮助教师运用更多的肢体语言、眼神与学员们进行互动，激发学员们良好的情绪体验。

图2 茶叶花色苷的合成主要途径（Nesi et al.,2000；Mellway et al.,2009） Fig.2 The main synthetic route of anthocyanins

4 茶叶花色苷定性定量分析方法

基于三维激光扫描和全景摄影技术的数字校园景观建设……………………………………… 叶瑞锋，赵培，胡玉龙（9-269）

5 茶叶花色苷提取、分离与纯化技术

植物花青素[9]易溶于水和乙醇、甲醇等醇类化合物，在pH小于或等于3的酸性条件下稳定；不溶于乙醚、氯仿等有机溶剂，遇醋酸铅试剂会沉淀，并能被活性炭吸附，其颜色随pH值的变化而变化，pH＜7呈红色，pH在7～8时呈紫色，pH＞11时呈蓝色。植物花青素多采用酸性的甲醇、乙醇、水等极性溶剂提取，深色花青素有两个吸收波长范围，一个在可见光区，波长为465～560 nm，另一个在紫外光区，波长为270～280 nm。 目前在植物中已知的花青素有20多种，茶叶中的花青素主要有天竺葵色素、矢车菊色素和飞燕草色素等。罗海辉[12]测定了茶叶中花青素的部分理化性质，茶叶花青素含量一般占干物的0.01%左右，紫色芽叶可高达0.5%～1.0%，花青素类物质的颜色随pH值的变化而变化，茶叶细胞液呈酸性，所以当茶叶芽叶花青素含量较高时，芽叶呈红紫色。红紫色芽叶的形成便是花青素积累较多的标志。

茶树芽叶中花色苷的定性分析方法有纸层析与薄层层析法、紫外－可见吸收光谱法[23]、高效液相色谱法及红外吸收光谱法4种，定量分析方法有单一pH值法、差减法、pH示差法及高效液相色谱法[24-25]。 其中高效液相分析法能同时用于定量和定性。龚加顺等[26]曾用HPLC分析茶叶中花色苷，表明HPLC分析茶叶中花色苷组分具有高效高灵敏的优点。李智[27]等运用HPLC-DAD-MS/MS 联用技术初步推测了茶树紫色芽叶花青素中5个主要组分分别为：飞燕草-3-半乳糖苷、矢车菊-3-半乳糖苷、飞燕草-3-芸香糖苷、矢车菊-3-芸香糖苷和天竺葵-3-芸香糖苷。但目前的分析大都是以单一矢车菊为标准品，随着茶叶花色苷分析的快速发展，这类分析方法显得效率较低，有待更高效的方法。

紫色茶叶花色苷分离纯化工艺与花色苷理化性质相关，花色苷属黄酮多酚类化合物，一般游离苷元难溶于水，易溶于甲醇、乙醇、乙酸乙醋、乙醚等极性溶剂中。现纯化茶叶花青素的方法很多，一般采用层析柱[6]进行纯化，新兴的技术如高效逆流色谱在茶叶花青素纯化中也有应用。在国外也有用Sep Pakcartridge C18柱、反相高效液相色谱（RP-HPLC）和半制备高效液相色谱等纯化花青素及苷的[32]。其他植物花青素纯化方法如膜分离技术、毛细管区带电泳[33]和凝胶层析[34]等技术和多种纯化方法联用是纯化茶叶花青素及苷的主要方向。

6 茶叶花青素生物活性及产品开发

据文献报道，花青素具有抗氧化[35]、清除自由基 、护肝解毒、降血压、降血脂 、消炎、抗癌[38]、治疗心血管疾病[39]等多种生理功能。而茶叶花青素的生理功能也成了近年茶叶功能成分研究的一大热点。Rashid[40]等的研究表明，肯尼亚紫芽茶花青素对缓和非洲锥虫病特效药对大脑的伤害有作用。Akira Murakami[41]等比较了高花青素种Sunrouge和薮北茶在抑制乙酰胆碱酯酶和抗结肠炎的生物活性。紫芽茶花青素的抗氧化活性基本得到验证[42]。梁名志[43]对比分析了特种紫茶和云抗10号（对照）夏秋两季的蒸青、烘青茶中降压活性物质含量，初步提出黄酮类、锌或花青素是特种紫茶的降压特异物质。陈琼等[44]通过动物实验表明紫芽茶提取物有明显抗炎作用，但未证实茶叶花青素为抗炎作用的特异性活性成分。王帅[45]在模拟人体生理条件下，用紫外、荧光光谱法研究了茶叶花青素中的天竺葵素及矢车菊-3-葡萄糖苷与人血清白蛋白的相互作用的分子机理，结果表明花青素粗品及各梯度洗脱成分均有良好的抗羟自由基、抗超氧阴离子自由基能力，所得5个组分对两种自由基的平均清除率分别为儿茶素的1.4倍和4.5倍，在超氧自由基的抑制方面，花青素提取物显示了更强的抑制能力。茶叶花青素的生物活性研究应与追求天然保健的市场需求相结合，挖掘出其特有的保健功能。

茶叶花青素可广泛用于食品、饮料、医药、化工、纺织等行业。随着高花青素新品种的选育，其产品的开发研究也随之开展。花青素具有较高的保健作用，从高花青素茶叶中提取花青素，可以有效解决夏秋茶的利用问题[4]。同时紫芽茶树的以其独特的外形在园林观赏价值上也有很大的开发空间[46-48]。钟兴刚等[49]结合黑茶的主要功效，探讨用富含花青素的红紫色茶叶来制作优质黑茶，并展望其市场前景广阔。降低苦涩味，迎合市场需要，是紫芽茶产品的开发方向，如王建晖等[8]选用富含花青素的紫芽茶为主要原料，辅以甘草等原料，研制开发出风味俱佳、集保健与经济价值于一体的紫芽茶保健饮料。

7 发展趋势

近年来随着天然色素研究热度逐年提升和市场对天然保健茶产品的需求扩大，茶叶花青素及其苷的相关研究前景十分光明，但在紫色茶叶的花青素的纯化方法、化学结构、生物活性、药理作用和代谢调控等研究方向尚需有大量工作要做，为进一步开发和发挥其潜在经济价值而积累数据。加大茶叶花青素在提取纯化、生物活性、合成代谢和产品开发方面的研究对未来开发茶叶花青素资源具有重大意义。综合分析前述研究进展，可以推测紫芽茶树花色苷今后的综合研究利用方向主要在以下几个方面：（1）利用基因工程等技术选育高花色苷含量的茶树资源；（2）在分子转录调控方面探究茶叶花色苷代谢机制；（3）建立高效、准确、广泛的茶叶花色苷定性定量分析方法；（4）进一步探究紫芽茶树花色苷的物质组成；（5）进一步系统探究茶树花色苷富集特性与土壤、气候等环境因素的关系；（6）阐明茶叶花色苷的生理活性并开发相关产品等。

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