《Food Chemistry》：Thermal activation in oxidative model drives catechin assembly into theaflavins with enhanced antioxidant capacity
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茶多酚在非酶促加热过程中形成四羟基黄酮类化合物（TFs）的机制及抗氧化活性研究。通过水相模型系统，利用钾铁氰化物作为氧化剂，探究温度对TFs形成及抗氧化活性的影响。结果表明，中温促进TF3生成并增强抗氧化活性，高温则导致TF降解。构建了温度调控茶多酚非酶促转化机制的理论框架。
赵玉轩|梁静梅|卢瑞|邹泽斌|吴浩明|陈胜雄|曹慧|肖建波
西班牙维戈大学，分析化学与食品科学系，营养与溴化学小组，E32004奥伦塞
摘要
茶黄素是茶叶中重要的生物活性色素，但其在加热过程中的非酶促形成途径尚未完全阐明。本研究使用水溶性儿茶素模型系统探讨了四种茶黄素的形成过程与温度的关系。实验中采用铁氰化钾作为可控氧化剂来引发儿茶素的氧化及后续的耦合反应，并通过液相色谱-质谱（LC-MS）、紫外-可见光谱（UV–Vis）以及DPPH和ABTS检测方法来分析产物谱型和抗氧化能力。适中温度促进了儿茶素向邻醌的转化并有利于茶黄素的积累，从而提高了抗氧化活性；而低温限制了转化速率，高温则加速了前体物质的消耗和茶黄素的降解。在所有模型系统中，茶黄素含量在加热30分钟后达到峰值，随后随时间逐渐下降。四种产物中，TF3表现出最强的温度响应性和最高的抗氧化能力。这些发现揭示了在氧化剂辅助的模型体系中茶黄素形成的热激活机制。
引言
茶叶是全球消费最广泛的饮料之一，其健康益处与其丰富的多酚含量密切相关（Fan等人，2024年；Oracz等人，2025年）。其中，儿茶素（如表没食子儿茶素（EC）、表没食子儿茶素没食子酸酯（EGC）和表没食子儿茶素没食子酸酯（EGCG）因其抗氧化性和多种生物活性而被认为是主要活性成分（Feng等人，2025年；Tang等人，2023年）。然而，单体儿茶素化学性质不稳定，易在茶叶加工和冲泡过程中被氧化。在发酵茶中，儿茶素的氧化及其结构重排会生成茶黄素（TF）（Luo & Jiang，2021年）。茶黄素属于苯[a]酚酮类化合物，其抗氧化活性远强于前体儿茶素。尽管茶黄素的化学性质在红茶发酵研究中得到了广泛研究（Huang等人，2019年；Liu, Feng等人，2024年；Ma等人，2025年），但在典型热水冲泡条件下其非酶促生成和转化机制仍不够清楚。
传统上，茶叶冲泡被视为提取茶叶原始成分的过程（Liu, Wang等人，2024年）。但实际上，儿茶素在冲泡过程中可能经历持续的氧化和耦合反应，这些反应受自氧化和自发缩合等因素驱动（Luo等人，2024年；Tan等人，2020年）。这表明冲泡过程可能不仅仅是简单的提取过程，还可能引发茶叶多酚的进一步化学转化和结构重组。目前关于温度如何调节儿茶素消耗、醌中间体形成以及随后茶黄素生成的研究仍较为缺乏。同时，直接证明这些结构变化与抗氧化能力等功能变化之间关联的证据也较为有限。
阐明这些过程对于理解茶叶冲泡的化学基础及冲泡后茶叶中功能性成分的来源至关重要（Liang等人，2022年；Nikniaz等人，2016年）。温度显著影响多酚的氧化、色素形成和聚合途径（Cheng等人，2023年；Shu等人，2025年），但其对非酶促茶黄素形成的具体调控机制仍不完全清楚。除了酶促发酵外，儿茶素在热水中还能发生自氧化和自发缩合。先前的研究表明，表没食子儿茶素（EC）和表没食子儿茶素没食子酸酯（EGC）在无外加酶的情况下可通过非酶促途径逐渐形成棕色色素。这一过程主要由冲泡过程中的热能驱动，促进了活性醌中间体的生成（Tan等人，2020年；Yu等人，2023年）。然而，在标准条件下这些自发反应通常较慢。因此，利用加速氧化模型研究这些途径对于理解茶叶多酚的化学转化至关重要。
本研究系统地探讨了四种代表性茶黄素在水溶液中的温度依赖性自组装过程。选择铁氰化钾作为外源氧化剂以促进邻醌中间体的快速形成，从而模拟茶叶冲泡过程中儿茶素的自氧化和自组装过程。不过，这种化学模型存在局限性，因为它提供的氧化应力比自然热水冲泡更为强烈，因此研究结果主要反映了温度对化学耦合途径的调节作用，而非日常冲泡条件的真实再现。研究采用了高效液相色谱-质谱（LC-MS）、紫外-可见光谱（UV–Vis）和定量动力学分析方法，表征了不同温度下的前体消耗、醌中间体行为、茶黄素积累和结构稳定性，并评估了反应混合物的抗氧化能力，确定了温度变化对化学组成和功能活性的影响，建立了理解儿茶素非酶促转化的化学框架，同时为茶黄素形成的热激活机制提供了新的见解。
化学品和试剂
表没食子儿茶素（EC）、表没食子儿茶素没食子酸酯（EGC）、表没食子儿茶素没食子酸酯（EGCG）、茶黄素1（TF1）、茶黄素-3-没食子酸酯（TF2A）、茶黄素-3′-没食子酸酯（TF2B）和茶黄素-3,3′-二没食子酸酯（TF3）的分析标准品（纯度≥98%）均从中国商业供应商处购买。四种代表性茶叶样品——信阳毛尖（绿茶，GT）、安吉白茶（白茶，WT）、铁观音（乌龙茶，OT）和祁门红茶（红茶，BT）则从当地市场获取。
LC-MS级甲醇、乙腈和甲酸由Carlo Erba（法国）提供。
冲泡茶中儿茶素和茶黄素的LC-MS/MS鉴定
在第3.1节中，通过LC-MS/MS分析确认了GT、WT、OT和BT提取物中茶黄素的存在。通过分析二级碎片离子并与商业标准品的洗脱谱进行比对，成功鉴定了TF1、TF2A、TF2B和TF3。
为明确不同茶叶中天然多酚的组成，本研究对GT、WT、OT和BT的提取物进行了LC-MS/MS分析。总离子色谱图（图1A）显示了四种主要儿茶素的存在。
结论
本研究系统地表明，茶黄素的形成并非简单的前体释放过程，而是儿茶素在温度作用下的结构重组。通过构建四个代表性模型系统，并结合LC-MS、UV–Vis和抗氧化活性检测方法，我们发现茶黄素的转化过程强烈依赖于温度。适中温度促进了儿茶素（EC/EGC）的氧化及其与表没食子儿茶素（EGC/EGCG）的耦合，从而提高了抗氧化活性。
作者贡献声明
赵玉轩：撰写 – 审稿与编辑、初稿撰写、数据可视化、结果验证、软件应用、方法设计、实验设计、数据分析、概念构建。梁静梅：撰写 – 审稿与编辑、初稿撰写、数据可视化、结果验证、数据分析。卢瑞：方法设计、数据分析。邹泽斌：软件应用、数据分析。吴浩明：软件应用、数据分析。陈胜雄：数据分析、概念构建。曹慧：撰写 –
未引用参考文献
Chen, Wang, Ye, Wang and Xu, 2023
Shin-Ya et al., 2023
利益冲突声明
作者声明不存在可能影响本文研究的已知财务利益或个人关系。
致谢
本研究的开放获取费用由维戈大学或维戈大学/CISUG提供。本研究还得到了Ramón y Cajal基金（RYC2020-030365-I）、加利西亚政府（Excelencia-ED431F2022/01）以及Juan de la Cierva Incorporación（IJC2020-046055-I）的支持。同时，本研究也获得了中国国家留学基金委（项目编号202308120008）的资助。
