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        四種茶兒茶素在蒸餾酒和水中的變化研究

        2021-12-18 04:55:14呂楊俊張海華朱躍進(jìn)曹曉念馮華芳劉青青張士康
        茶葉通訊 2021年4期
        關(guān)鍵詞:趨勢(shì)體系

        蘭 余,呂楊俊,張海華,朱躍進(jìn),劉 均,曹曉念,馮華芳,劉青青,張 平,張士康*

        1. 瀘州老窖股份有限公司,四川 瀘州 646000;2. 中華全國(guó)供銷合作總社 杭州茶葉研究院,浙江 杭州 310016

        茶多酚占茶葉干重的15% ~ 30%,而兒茶素占茶多酚總量的60% ~ 80%。茶鮮葉中兒茶素主要以表型結(jié)構(gòu)存在,主要有EGCG(表沒(méi)食子兒茶素沒(méi)食子酸酯)、EGC(表沒(méi)食子兒茶素)、ECG(表兒茶素沒(méi)食子酸酯)和EC(表兒茶素)四種[1-3]。兒茶素溶于水、乙醇、冰醋酸、丙酮溶劑,其分子結(jié)構(gòu)中的B 環(huán)酚羥基活躍,使得兒茶素在溶劑中易發(fā)生異構(gòu)化、水解、氧化/聚合、縮合等轉(zhuǎn)化反應(yīng)[4-5]。兒茶素在溶劑體系中的變化情況,關(guān)系其在食品、醫(yī)藥等多領(lǐng)域的應(yīng)用性能,因此國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)兒茶素在食品飲料、焙烤加工、熱水提制、茶湯沖泡乃至血液等方面的變化開展了多樣研究[6-10]。這些研究都是以水為溶劑,不含乙醇。但隨著兒茶素功能應(yīng)用范圍的拓寬和廣泛關(guān)注,兒茶素在含乙醇體系中的變化研究必不可缺。本文針對(duì)兒茶素在乙醇體系(含硬飲料)中變化研究的盲點(diǎn),開展兒茶素在蒸餾酒和水兩種體系中的變化對(duì)比性研究,以期彌補(bǔ)研究空白,亦期為兒茶素在食品硬飲料中應(yīng)用提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

        1 材料與方法

        1.1 試驗(yàn)材料與儀器

        1.1.1 試驗(yàn)材料

        茶多酚和兒茶素單體(中華全國(guó)供銷合作總社杭州茶葉研究院食品技術(shù)研究所),經(jīng)水法粗提、專用樹脂純化、中壓色譜分離制得。其中,茶多酚,含總多酚81.98%、EGCG 33.45%、EC 2.80%、ECG 7.73%、EG 3.55%、GA 0.18%、CAF 0.88%;EGCG,純度77.89%;EGC,純度77.75%;ECG,純度84.32%;EC,純度86.29%。蒸餾酒(瀘州老窖股份有限公司,酒精度45.5%,生產(chǎn)批號(hào)2015-04-14),四川瀘州老窖生產(chǎn)基地經(jīng)固態(tài)純糧發(fā)酵制得。冰乙酸、乙腈、甲醇等化學(xué)試劑(國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司),均為色譜純。

        1.1.2 主要儀器

        Waters 1525系列高效液相色譜儀及Waters 2998紫外檢測(cè)器、自動(dòng)進(jìn)樣器成套設(shè)備(上海Waters科技有限公司),C18色譜柱4.6*250 mm,5 μm(美國(guó)菲羅門Phenomenex公司),分析天平(1/10000)(梅特勒-托利多國(guó)際貿(mào)易上海有限公司)。

        1.2 方法

        1.2.1 樣品制備

        準(zhǔn)確稱取綠茶茶多酚與4種兒茶素單體各1.00 g,分別于蒸餾酒和水體系中溶解并定容至1000 mL,四等份分裝于250 mLPET瓶中密封、25℃避光貯藏,于第0 d、1 d、2 d、3 d、6 d、9 d、12 d、15 d、30 d、45 d、60 d、75 d、90 d、105 d、120 d取樣測(cè)定兒茶素含量。

        1.2.2 兒茶素總量及組分測(cè)定

        按GB/T 8313—2018方法進(jìn)行測(cè)定。每個(gè)樣品重復(fù)制備3 次,樣品中兒茶素含量重復(fù)測(cè)定 3 次。

        1.2.3 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計(jì)

        采用EXCEL計(jì)算平均值。兒茶素測(cè)定數(shù)據(jù)的圖表制作、線性擬合采用EXCEL軟件完成。

        2 結(jié)果與分析

        2.1 兒茶素在蒸餾酒和水體系中貯藏變化

        圖1 可見,茶多酚(TP)和四種兒茶素單體(EGCG、EGC、ECG、EC)在25℃避光條件下于蒸餾酒和水兩種體系中變化存在差異。圖1(Ⅰa)顯示,茶多酚在蒸餾酒體系中隨著貯藏時(shí)間延長(zhǎng),四種主要兒茶素總量逐漸降低,其中簡(jiǎn)單兒茶素(EC、EGC)降幅最大,EGC在30 d時(shí)降至檢出限(0.01 μg/mL)下,EC在60 d時(shí)已降了2/3至15 μg/mL。酯型兒茶素(EGCG、ECG)亦呈下降趨勢(shì),降幅較簡(jiǎn)單兒茶素小,至120 d時(shí)約降低50%。圖1(Ⅰb)顯示,茶多酚在水體系中隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng),酯型兒茶素(EGCG、ECG)均呈下降趨勢(shì),其中EGCG尤為明顯;簡(jiǎn)單兒茶素(EGC、EC)呈增大結(jié)果,尤其是EGC;此外,在水體系中6 ~ 90 d期間還測(cè)定出GA(沒(méi)食子酸)。

        圖1 四種兒茶素在蒸餾酒(a)和水(b)中濃度變化(Ⅰ:茶多酚;Ⅱ:EGCG;Ⅲ:EGC;Ⅳ:ECG;Ⅴ:EC)Figure 1 Concentration changes of four catechins in distilled wine (a) and water (b)system

        圖1(Ⅱa)可看出,EGCG單體在蒸餾酒中變化趨勢(shì)與茶多酚中EGCG具有一致性,隨時(shí)間出現(xiàn)降低,同時(shí)體系中可測(cè)得ECG隨時(shí)間呈增長(zhǎng)趨勢(shì)。馬夢(mèng)君等[11]研究發(fā)現(xiàn),25℃下貯藏的茶多酚水溶液中兒茶素總量及EGCG、ECG含量隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)而不斷降低。圖1(Ⅱb)可看出,EGCG單體在水中隨時(shí)間延長(zhǎng)而降低,同時(shí)EGC和GA出現(xiàn)增加趨勢(shì),體系貯藏中兒茶素單體測(cè)定值總和80%分布在720 μg/mL以上,與初始值770 μg/mL相差約50 μg/mL。

        圖1(Ⅲa)結(jié)果顯示,EGC在蒸餾酒中降低趨勢(shì)明顯,在0 ~ 30 d時(shí)可測(cè)到樣品中初始含有的微量ECG、EGCG至30 d后均低于檢出限,同時(shí)EGC降低趨勢(shì)未變。圖3(Ⅲb)結(jié)果顯示,EGC在水體系中也呈降低趨勢(shì),降幅較蒸餾酒體系中小,同時(shí)伴隨微量EGCG和ECG可檢出。

        圖1(Ⅳa)可看出,ECG單體在蒸餾酒中降幅明顯,且未曾檢測(cè)出其他三種單體。圖1(Ⅳb)可看出,ECG單體在水體系中表現(xiàn)出和EGCG單體相似變化,隨著時(shí)間延長(zhǎng),ECG降低的同時(shí)EC和GA增多且單體體系中兒茶素總量保持較高濃度。

        圖1(Ⅴa)顯示,EC單體在蒸餾酒中降幅明顯,幾乎未檢測(cè)到其他三種單體。圖1(Ⅴb)顯示,EC單體在水中總體下降,120 d時(shí)達(dá)最低濃度720 μg/mL,未檢出其他三種單體和GA。

        2.2 兒茶素在蒸餾酒和水中的穩(wěn)定性比較

        對(duì)蒸餾酒體系而言,對(duì)比圖1(Ⅰa ~Ⅴa),四種兒茶素?zé)o論是混合態(tài)還是單體在蒸餾酒體系中均呈一致降低的趨勢(shì),從結(jié)果推測(cè)降低過(guò)程中幾乎不能有兒茶素單體之間的轉(zhuǎn)化。經(jīng)數(shù)學(xué)擬合處理,四種單體在蒸餾酒體系中變化都較符合一元線性關(guān)系(R2= 0.8591 ~ 0.9661),按四種單體濃度降低50%的時(shí)間長(zhǎng)短排序?yàn)镋GCG<EGC<EC<ECG(表1),此時(shí)間順序表征了四種單體在蒸餾酒中的穩(wěn)定性。同步擬合茶多酚(混合態(tài))中EGCG的變化,同樣呈線性關(guān)系,濃度降低50%,時(shí)間卻延長(zhǎng)至45 d。

        表1 兒茶素在蒸餾酒體系中變化線性擬合結(jié)果Table 1 Linear fitting results of catechins in distilled liquor system

        對(duì)水體系而言,對(duì)比圖1(Ⅰb ~ Ⅴb),四種兒茶素?zé)o論單體還是混合態(tài)都呈趨勢(shì)一致的變化,四種兒茶素單體總量略有降低,但基本維持在A 0 ~ 70%A 0范圍(A0,0 d測(cè)定值),總體上簡(jiǎn)單兒茶素比酯型兒茶素穩(wěn)定。從測(cè)定值推測(cè),兩種酯型兒茶素(EGCG、ECG)均發(fā)生了較大程度的水解反應(yīng),即EGCG→EGC+GA,ECG→EC+GA;兩種簡(jiǎn)單兒茶素(EGC、EC)發(fā)生了30%左右的小幅降低,幾乎不能推測(cè)出單體間轉(zhuǎn)化反應(yīng)的發(fā)生。

        對(duì)比兩種體系,從四種單體的分子結(jié)構(gòu)(圖2)這一根本闡釋,四種物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)主要差異在于R1和R2基團(tuán),結(jié)合蒸餾酒體系中四種單體的Date[C50](d)結(jié)果,加之乙醇分子中的羥基可形成氫鍵,且乙醇4.3<蒸餾酒的溶解度參數(shù)(極性)7.52<水10.20,推測(cè)四種兒茶素分子結(jié)構(gòu)中R2基團(tuán)比R1基團(tuán)更活躍,即R2基團(tuán)比R1基團(tuán)對(duì)兒茶素在蒸餾酒中不穩(wěn)定的貢獻(xiàn)度更高、作用更強(qiáng)。

        圖2 (-)-表型(順式)兒茶素類分子結(jié)構(gòu)圖Figure 2 Molecular structure of (-)-phenotypic (CIS) catechins

        3 討論

        本試驗(yàn)探討了25℃避光密封貯藏下四種兒茶素在蒸餾酒和水兩種體系中含量的變化,結(jié)果表明茶多酚和四種兒茶素單體在蒸餾酒和水兩種體系中穩(wěn)定性表現(xiàn)差異較大,在水中的穩(wěn)定性比蒸餾酒體系中高。從兒茶素類變化的可能性反應(yīng)原理推測(cè),在蒸餾酒體系中尤為顯著的發(fā)生了非水解反應(yīng),極可能是發(fā)生了氧化、聚合等其他類型的反應(yīng);而在水體系中酯型兒茶素和簡(jiǎn)單兒茶素的下降趨勢(shì)一致,但下降原因各異,其中酯型兒茶素主要發(fā)生了水解反應(yīng)含量降低,而簡(jiǎn)單兒茶素則發(fā)生了水解以外的其他反應(yīng)。從蒸餾酒和水兩種體系本身而言,蒸餾酒中除含有乙醇外,還含有重要呈香類物質(zhì)如酯類、其他醇類等多羥基化合物,從理論上推測(cè)這些化合物的羥基對(duì)兒茶素類變化極可能產(chǎn)生影響,這也可能是兒茶素類在蒸餾酒和水體系中變化不一致的重要因素。試驗(yàn)結(jié)果為兒茶素類在食品體系中的穩(wěn)定性研究提供了新的數(shù)據(jù)。

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