茶色素

定义

茶色素指茶叶中本身存在的水溶性有色物质，以及茶叶水提物在酶性或非酶性氧化作用下聚合生成的水溶性有色物质的总称^[1]。从化学组成看，它是一类以儿茶素为主体的茶多酚氧化产物，属于酚类聚合物，分子中保留有较多活性酚羟基^[3]。按其颜色和溶解性质，学界通常划分为茶黄素、茶红素和茶褐素 3 类^[1]。

此外，茶叶中的脂溶性色素如叶绿素、类胡萝卜素和花青素等也属于茶叶色素的范畴，但通常所说的茶色素专指上述氧化生成的水溶性酚性色素^[4]。茶色素在成品茶中的含量随茶类和发酵程度变化，红茶、黑茶、普洱熟茶中的茶多酚大部分转化为茶色素，因而这类茶的汤色较深^[2]。

原理

茶色素的生成以儿茶素为起点，儿茶素约占茶多酚总量的 60% 至 80%。在多酚氧化酶催化下，儿茶素被氧化为不稳定的醌类中间体，两个醌单元之间偶联即形成带有苯并䓬酚酮骨架的茶黄素；茶黄素随后在过氧化物酶和空气氧的作用下继续缩合，生成分子量更大的茶红素，并进一步聚合为茶褐素。

在渥堆发酵等工序中，微生物分泌的胞外酶和自动氧化共同推动上述反应，茶褐素由此大量积累，使黑茶汤色呈红浓或褐红^[3]。工业上提取茶色素多先用热水浸出茶汁，再用有机溶剂分离、碱化与酸化沉淀，最后干燥得到粉末状产品^[5]，也有研究采用微生物发酵或漆酶催化，将茶多酚转化为茶色素。

发展历程

茶色素的研究始于对红茶发酵化学的分析。1957 年，英国学者 罗伯茨(Roberts)从红茶中分离出溶于乙酸乙酯、呈橙黄色的物质，将其命名为茶黄素，并推断它由表没食子儿茶素与表没食子儿茶素没食子酸酯衍生聚合而成^[6][7]。此后，他进一步把红茶中不溶于乙酸乙酯的褐红色酸性物质称为茶红素，茶黄素与茶红素的命名由此确立。

20 世纪 60 年代，苏联曾出现从红茶、绿茶中提取黄色素与绿色素的专利，但受色力与稳定性限制，进展缓慢；到 80 年代末，中国安徽农业大学等机构开始以低档茶、茶末和茶灰为原料提取系列茶色素。据公开专利文献，早期工艺所得产品中茶色素总含量多在 25% 以下，随后出现了以商品 茶多酚 为原料直接氧化聚合制备高纯度茶色素的方法，产品总含量可达 60% 至 90%^[8]。

近年研究重点转向组分鉴定与绿色制备。综述性文献统计显示，已鉴定的茶黄素衍生物超过 28 种，主要包括茶黄素、茶黄素-3-没食子酸酯、茶黄素-3'-没食子酸酯和茶黄素-3,3'-双没食子酸酯^[4]；同时，利用黑曲霉、酵母菌、漆酶等生物催化手段转化茶多酚制备茶色素，被视为替代有机溶剂萃取的方向之一。

应用

在食品工业中，茶色素被用作天然着色剂，其耐热性较好、着色力强，可用于饮料、糕点等产品的着色，同时粗提物中还带有儿茶素、氨基酸和维生素等成分。苯并䓬酚酮骨架的茶黄素是红茶茶汤明亮度与金圈现象的主要来源，因此在茶饮料与速溶茶加工中，色素比例也常被用作发酵程度的判断依据^[4]。

在纺织领域，茶色素作为生物质染料用于棉、羊毛、蚕丝等天然纤维的染色，染色后织物兼具抗菌与防紫外线性能。茶多酚与茶色素还能与亚铁等金属离子形成有色络合物，相关专利将其用作毛发染色的染料活性成分^[9]。

在医药与保健品方面，茶色素因具有抗氧化、清除自由基等活性，被研究用作调节血脂、保护心血管的原料^[10]。体外与动物实验还报道了茶黄素抗炎、抗癌、抗病毒，茶红素与心血管保护和肠道稳态相关，茶褐素在调节脂质代谢方面显示潜力^[4]。

局限

茶色素在茶叶中的天然含量有限，早期工艺每吨茶叶仅能提出不足 2 千克产品，传统流程所得产品总含量也偏低，提纯成本较高^[8]。三类组分的分子量与结构差异很大，茶红素分子量可从数百跨度到数万，精确分离与定量分析仍较困难，茶红素与茶褐素的结构细节至今没有完全阐明^[3]。

在稳定性方面，茶色素提取液在超过 60 ℃ 的条件下容易变化，对强酸、强碱和氧化剂敏感，光稳定性较差，遇亚铁、铁离子还会产生絮状沉淀，这限制了它在食品与染色工艺中的适用条件^[11][12]。用于织物染色时，茶色素对纤维素纤维的亲和力与得色量低于蛋白质纤维，耐日晒色牢度也相对不足。

此外，茶色素组分的生物活性多来自细胞与动物实验，不同研究采用的样品纯度、组分比例不一致，结果之间可比性有限，其作用机制与剂量关系尚需更多研究确认^[4]。

参见

• 茶多酚 —— 茶色素的前体物质，儿茶素是其主体成分。

• 茶黄素 —— 茶色素中呈橙黄色的组分，决定红茶汤色亮度。

• 茶红素 —— 茶色素中呈红褐色的酸性组分，为红茶汤色的主体。

• 茶褐素 —— 茶色素中聚合度最高的褐色组分，在黑茶中含量较高。

• 儿茶素 —— 生成茶色素的起始底物。

• 天然色素 —— 茶色素所属的色素类别。