摘：茶叶中化学物质与滋味的关系！

雅俗兮🍀

　　本文来自国际期刊《Trends in Food Science & Technology》发表题为《Association between chemistry and taste of tea: A review》的综述。该文第一作者为Liang Zhang。

背景:滋味是评价茶叶品质的一个重要因素。甜味和鲜味通常为消费者所接受，而苦味和涩味通常不受欢迎，但它们对提供茶汤复杂的感官感知非常重要。茶叶中苦涩味的化合物通过加工得到改变，产生了不同茶类不同的味道。因此，茶的味道与化学成分密切相关，味觉机制对提高茶的品质至关重要。

范围和方法:这篇综述的目的是回顾和讨论茶汤的化学成分对苦味、涩味、回甘和鲜味的影响和联系。

主要发现和结论:在茶汤中，黄酮醇- o -糖苷、单宁酸和没食子儿茶素是主要的收敛性化合物，咖啡碱和非没食子儿茶素增强了茶的苦味。此外,茶氨酸、琥珀酸、没食子酸和茶甾醇有助于鲜味。回甘是一种独特的感觉，这是由于没食子儿茶素的水解。T1R2和T1R3被鉴定为甜味和鲜味受体，而T2Rs则是苦味受体。关键词:茶、苦涩味、儿茶素、黄酮苷

一、加工工艺对滋味的作用

相同原料，加工工艺不同会产生不同的风味。例如未发酵和半发酵的茶多酚含量较多，EGCG尝起来是苦涩的，但当这些滋味物质水解或者氧化后茶汤滋味就会变得醇和。苦涩鲜，回甘构成了绿茶的特殊风味，电子舌测量建模发现苦味和茶汤中的总酚含量相关性达到0.9667。不同于苦味和鲜味，涩味是由单宁与富含脯氨酸的蛋白质非共价相互作用而引起的收缩、拉伸、拔起、干燥和摩擦的综合感觉。

二、甜味和鲜味

（一）甜味和鲜味受体甜味是人类味觉的五种基本味之一，主要与碳水化合物有关。从天然糖到人工甜味剂，所有的甜味物质都可以被第一味觉受体家族的TIR2-T1R3异质二聚体(TAS1Rs)识别，它是一种G蛋白偶联受体(GPCRs)，只有三个成员—T1R1, T1R2和T1R3。这三个受体参与异二聚体中味觉信号转导，其中T1R1-T1R3负责鲜味信号转导。甜信号传导有两种途径，由环磷酸腺苷(cAMP)和肌醇1,4,5-三磷酸(IP3)介导。前者主要负责天然甜味物质，如蔗糖。后者负责处理人工甜味剂，如阿斯巴甜。当天然糖与T1R2-T1R3相互作用时，Gs蛋白的活化会刺激腺苷酸酯酶(AC)， AC催化ATP产生cAMP。随后，cAMP可以作用于cnmp门控通道，导致阳离子的涌入。 另一方面，cAMP激活蛋白激酶A (PKA)，导致K +通道的磷酸化。这两种都能引起味觉细胞膜的去极化，导致Ca2+的内流和神经递质的释放。当人工甜味剂与异源二聚体结合时，Gq蛋白的激活会导致Gqα和Gqβγ的分离，从而激活磷脂酶Cβ2 (PLCβ2)将水解磷脂酰肌醇4,5-二磷酸(PIP2)转化为二酰基甘油(DAG)和IP3。然后IP3会引起细胞内Ca2+的释放，引起去极化。苦味和鲜味信号转导途径与甜味类似，只是在信号转导开始时，受刺激的G蛋白有所不同。大约一个世纪前，鲜味作为人类的第五种基本味被发现，并由日本化学教授Kikunae Ikeda命名。Kikunae Ikeda从日本海带中分离出主要的味觉物质，得到了单一成分谷氨酸，并将其命名为“umami”。现在主要指味精的味道(MSG)，但还有许多其他物质也尝起来鲜味，包括组成蛋白质的20种天然氨基酸、鸟苷一磷酸(GMP)、肌苷一磷酸(IMP)以及各种鲜味肽。由于代谢型谷氨酸受体、离子型受体和第一味受体家族等多种相关受体的不一致，鲜味信号转导的研究至今还不完全清楚。taste - mglu4首先在大鼠的味蕾中被发现，并被证明是一种鲜味的味觉受体。mglu4与鲜味配体相互作用，激活磷酸二酯酶(PDE)并降低cAMP水平。然而，科学家们的观点并不统一。一些人认为，单磷酸环核苷酸(cNMP)会抑制Ca2+通道，而camp的下降会间接削弱这一步骤，导致内质网Ca2+的释放。也有一些研究表明cAMP通过调控camp依赖的PKA的激活，促进了细胞内Ca2+水平的提高。有人鉴定出T1R1-T1R3四聚体是另一种具有功能的鲜味感受器。到目前为止，大量的研究已经证实了这一点，而且这个受体似乎比上面提到的那个更广泛。T1R1-T1R3能够对大多数鲜味化合物产生反应，包括氨基酸、肽和核苷酸。信号通路由T1R1-T1R3配体结合引起Gβ3γ13的激活启动，后续步骤与前面提到的IP3介导的sweet信号通路相同。

（二）甜味和鲜味物质关于茶的甜味的文章不多主要是测定了碳水化合物的浓度。甜的化合物，包括葡萄糖，蔗糖，果糖，l -丝氨酸，l -丙氨酸，甘氨酸，l -鸟氨酸，l -脯氨酸和红茶中含有-苏氨酸。然而，甜味化合物的浓度非常低，它们的剂量超阈值(Dot)因子都低于0.1。这表明这些甜味化合物可能不是影响茶汤典型味道的主要因素。已有研究表明，绿茶中大约70%的鲜味强度与氨基酸有关，特别是l -谷氨酸。同样的,茶氨酸、琥珀酸、没食子酸和茶甾醇被认为是抹茶中增鲜的化合物。茶氨酸占绿茶总氨基酸的50%以上，被认为是影响茶冲泡鲜味的关键因素。此外，味精还被用来评价抹茶样品的鲜味强度。T1R1和T1R3鲜味受体可与l -茶氨酸结合，IMP可强烈增强其结合反应

（三）茶汤的回甘回甘主要是在苦味或涩味之后感受到的，通常是一个积极的术语。儿茶素与乌龙茶的回甘有关。在之前的研究中，我们发现用单宁酶水解没食子儿茶素，或者增加简单儿茶素，可以改善绿茶冲泡的回甘。没食子酸钠和没食子酸也被发现是造成绿茶冲泡甜味的原因。回甘的强度随着(EGC)和(EC)的摩尔浓度的增加而增加，而非没食子儿茶素的回甘也受到其他味觉物质的影响，如EGCG、咖啡因和茶氨酸。有人研究了“口腔”摩擦学的唾液-茶混合物，并发现回甘感知之间的摩擦系数高度正相关。虽然我们认为本研究中的摩擦系数可能与儿茶素的涩味更相关，但它为相关领域的研究者提供了一个新的视角。

三、苦味和涩味

（一）苦味受体苦味是哺乳动物为了避免摄入自然界有毒物质而进化而来的一种重要的防御机制。人们普遍认为，苦味是由第二味觉受体家族调节的(TAS2Rs)也属于G蛋白偶联受体(GPCRs)家族，已在哺乳动物和啮齿动物中广泛发现。首次报道的人类和小鼠的T2Rs基因组，其中有7个跨膜片段作为其他G蛋白偶联受体。人类的TAS2Rs有25种亚型，老鼠中有35种。苦味感受器主要在味觉感受器细胞中表达(TRCs)暴露于味蕾孔，主要聚集在舌表面和上颚上皮周围的蕈状、叶状和环状乳头状。尽管如此，在口腔以外的组织中也发现了少量的受体，比如鼻腔，小肠，气道平滑肌，甚至在中枢神经系统。这些发现表明，TAS2Rs不仅在味觉方面发挥着重要作用，在其他生理活动方面也发挥着重要作用。苦味是由苦味激动剂与TAS2Rs的特异性相互作用引起的，可以激活TAS2Rs并引起其结构变化，TAS2Rs是一种杂三聚体，由Gαgustducin, β3 and γ13单元组成，Gαgustducin在被激活后会与其他两个亚基分离，然后，β3γ13的二聚体可以激活PLCβ2，催化PIP2水解成2 s信使，IP3and DAG，其中IP3可以特异性结合细胞膜上的Ca2+通道，使其释放储存在细胞内的Ca2+到细胞质中，细胞质中Ca2+的升高可导致膜去极化，促进神经递质释放，而神经递质在向大脑发送信号中起作用。苦味感知机制复杂(见图2)，其中一个苦味受体可以识别多种苦味物质，一个苦味激动剂也可以同时激活多个苦味受体。到目前为止，一些常见的TAS2Rs在天然/合成激动剂和拮抗剂中得到了较为全面的研究。事实上，人的苦味感受器hTAS2R39可以被EC， (ECG)， EGC和EGCG所识别。在小鼠苦味感受器中，ECG可以激活五种TAS2Rs和TAS2R125对儿茶素的反应最强. 此外，EGCG和ECG也可以激活hTAS2R14。EC可以与3种不同的受体结合，包括hTAS2R4/5/39，而只有2 - hTAS2R5和hTAS2R39 -结合五谷糖(PGG)，一种水解单宁。另外，hTAS2R7/10/14/43和46对咖啡因敏感，(R)-citronellal能减弱咖啡因与hTAS2R43和htas2r46之间的反应。此外，hTAS2R8和hTAS2R39对不同的苦味肽有响应。不难发现，不同的苦味化合物可以刺激不同的25种hTAS2Rs组合。一个苦味数据库(BitterBD)总结出超过1000个苦味分子，但是只有270个被报道与苦味受体(TAS2Rs)有关。总的来说，实验数据表明，苦味的感知可能远不止是简单的配体和受体机制，但还需要更多的研究来揭示其他机制。一个人对一种苦味物质的接受可能与苦味饮料的摄入有因果关系。例如，咖啡因的感知强度越高，咖啡的消费量就会增加，而茶则恰恰相反。

（二） 涩的机制涩味是一种复杂的感觉，它可以由摩擦、干燥、拉伸、起皱等物理作用引起，也可以由三叉神经的生理反应引起。人们普遍认为涩味不是一种味觉，而是一种通过触觉系统感知的结构特征。收敛性可以分为几个子品质，如粗糙感，干燥感，柔软感和起皱感。到目前为止，主要通过人的感官对涩味进行识别和评价，并具有一定的描述性的味道或感觉和数值阈值。典型的收敛性化合物，如单宁和生物碱，有许多苯基羟基，通过分子间力，疏水相互作用和氢键与唾液富含脯氨酸的蛋白质结合。这些反应可能会引起收敛，但也刺激唾液的分泌，然后弥补由诱导剂造成的润滑损坏。因此，涩感是一种动态机制，涉及唾液、味道剂和口感。许多生物化学、物理、光学、光谱工具已被应用于研究收敛性化合物，但综合方法尚未建立。以茶为例，一个独特的假设是，通过SDS-PAGE或Western blotting分析蛋白质-茶叶结合物可以解释涩化的机制。一个有趣的理论是，蛋白质-多酚混合物可以诱导收敛性或阻止收敛性化合物与口腔组织(神经)的相互作用。此外，有报道称，来自粘膜薄膜的唾液可能介导单宁酸-唾液蛋白的相互作用，从而抑制涩味。一些不同的结果表明，茶多酚，特别是EGCG，降低了口腔组织的润滑，和收敛强度平行，但不加没食子基的儿茶素尝起来也涩而不影响润滑性能感官评价依赖于一些方法。时间-强度分析和定量描述分析是收敛性评价的两种常用工具。基于质谱的分析(液相色谱-质谱，LC-MS)也用于探索与茶多酚涩味感知相关的靶向蛋白。虽然有许多方法来获得收敛剂强度的定量数据，但一些收敛剂化合物没有表现出这些特征。如EC和一些黄酮苷类有涩味，但几乎不影响口腔表面膜。因此，我们认为这种涩味至少可以分为两种类型，一种是典型的单宁，它能破坏口腔黏膜或与唾液蛋白紧密结合，另一种可能不是依靠唾液的物理变化来产生涩味。

（三）苦味和涩味化合物羟基肉桂基化合物的味道。羟基肉桂基化合物是咖啡中主要的酚酸，但它们也存在于许多茶中。例如，绿茶中绿原酸的含量约为0.16% (w/w)。羟基肉桂基衍生物是咖啡中主要的酚类物质，但焙烧过程可以显著降低咖啡基奎宁酸的含量，其占绿咖啡干重的3-5%..另一方面，随着绿原酸的降解，内酯的含量增加。然而，内酯含量的降解产生的绿原酸(咖啡基奎尼酸)解释了这个过程的一小部分.生物反应指导分离和纯化是研究咖啡和茶的苦味或收敛性化合物的有效工具。在茶的生产过程中，焙烤也是改善或改变茶的风味和口感的重要工艺。焙烧促进了EGCG的异构化和降解.虽然在焙烧过程中奎宁酸的乳糖化有所增强，但5-咖啡基奎宁酸的含量与5-咖啡基奎宁的含量相近. 因此，焙烤咖啡的苦味感可能并不完全是奎尼酸衍生物的含量引起的. 对咖啡酸进行了热反应，研究了反应产物的苦味。4-乙烯基邻苯二酚二聚体和三聚体是与咖啡基奎酸衍生物阈值相近的苦味化合物. 咖啡基奎宁酸干燥也会产生主要由咖啡酸衍生的儿茶酚和4-乙基儿茶酚等低分子量化合物。在烘烤的可可豆中，n -苯丙基咖啡酸基氨基酸也被鉴定为收敛性化合物。它们的阈值与在烘焙咖啡或模型反应介质中发现的其他咖啡酸衍生物相似，并受共轭氨基酸的影响。但是，这些化合物在可可中含量很高(见图3)，但在咖啡和茶中含量较低。虽然5-Ocaffeoylquinic酸及其衍生物具有温和的收敛性，但其感觉效价和时间强度与典型的收敛性化合物如葡萄单宁酸和单宁酸不同。绿原酸和其他奎尼酸衍生物也是各种茶中重要的口味化合物。特别是绿原酸等奎尼酸在泡茶过程中容易溶解，从而增强茶叶的酸度，影响其他多酚的品评过程。

Fig. 3. The transformation of O-caffeoylquinic acid during the roasting.黄酮苷的涩味。考虑到EGCG的主要浓度，它们的含量和绿茶茶汤的收敛强度之间的相关性被证明是有统计学意义的。EGCG和其他儿茶素具有皱缩涩味和苦味，不同于黄酮醇糖苷的口感干燥或天鹅绒般的涩味。研究者用活性引导法鉴别红茶中的收敛性化合物。黄酮醇糖苷会给人一种天鹅绒般柔软的口感，可能类似于咖啡中的咖啡因奎尼酸的温和涩味。其中黄酮醇苷的收敛阈值远低于咖啡基奎宁酸。例如，来自同一研究团队的小组分析给出了槲皮素-的阈值为 0.65μmol / L, caffeoylquinide的阈值是在9.8-180μmol / L。结果表明，黄酮醇苷的涩味明显强于caffeoylquinic酸衍生物。对葡萄酒的类似研究也表明，黄酮醇糖苷的味觉阈值低于表儿茶素和原花青素。甲氧基取代的黄酮醇糖苷也有涩味，但二羟基b环可能在收敛类型中起关键作用。（见表2）粗糙和起皱的收敛性在b环有二羟基的化合物中更为显著，而在b环有一羟基或没有羟基的化合物中，口感干燥的收敛性是最普遍的感觉。

儿茶素对滋味的影响。除了茶汤中黄酮醇苷的涩味外，经典观点还认为表儿茶素及其没食子酸是茶尤其是绿茶中主要的涩味和涩味成分。茶多酚，尤其是不加简单儿茶素，在感官评价中与苦味有关。通常，为了描述儿茶素的味道酯型儿茶素会与唾液蛋白结合，从而降低口液的润滑。然而，多酚-蛋白复合物是否能用来表达多酚的收敛性仍然存在争议。多酚类化合物产生蛋白质浊度的能力与引起涩味的能力有关，但残留在上清液中的未结合的黄酮醇也可能是涩味的原因之一。报道绿茶的苦味与EGCG和ECG的浓度高度相关，而涩味则与ECG和杨梅素的浓度有关3- o -半乳糖苷和槲皮素-3- o -芦丁(rutin)。三羟化儿茶素和三羟化儿茶素的苦味阈值远低于EC，说明苦味可能与分子的结合力有关。一项感官研究表明，黄烷-3-醇的苦味强度，而不是涩味的最大强度，与它们的聚合程度相关，而连接键也是涩味强度的关键。该结构还影响儿茶素的收敛强度，如(−)-(2R,3R)-表儿茶素可能比(+)-(2R,3S)-儿茶素更苦。原花青素，也称为缩合单宁，是黄烷-3-醇的齐聚物或聚合物，包括(-)表儿茶素和(+)-儿茶素，由C4→C8或C4→C6键连接。原花青素的浓度、聚合度以及亚基组成都会影响红酒的涩味，收敛性随聚合物链的延长而增加，但仅根据其分子量来确定原花青素的收敛性是不够的。有人发现葡萄酒原花青素与涩味的相关性，利用原花青素含量和单宁链中显性亚基类型构建涩味估计模型为评估葡萄酒成熟。通过体外激活TAS2Rs对不同多酚类化合物的苦味进行研究，发现hTAS2R5对原花青素三聚体的响应浓度比(−)-表儿茶素剂量低100倍，表明原花青素三聚体的苦味强于EC (Soares, 2013)。

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