世界首次发现陶瓷釉料表面催化作用导致绿茶儿茶素结构变化 - 绿茶在茶杯里会变成红茶或乌龙茶吗？日本传统陶瓷工艺与茶文化的新发展

演示要点

〇由于陶瓷釉料表面的催化作用，绿茶中含有的儿茶素被选择性氧化，产生茶黄素，茶黄素在红茶、乌龙茶等发酵茶中含量丰富^＊１及其氧化物和茶红素^＊２
〇有助于健康的儿茶素原地我们可以期待自古以来世界各地都喜爱的茶与陶瓷的新融合功能的创造，例如合成和茶具的开发，让您享受变化的味道。

摘要

　由我校研究生院工学研究科和先进陶瓷研究中心的白井隆副教授、特聘助理教授妙子信、加藤邦彦特聘助理教授和志藤正先生（当时的生命与应用化学系）领导的研究小组，使用含有不同金属氧化物的市售釉料从茶叶中提取茶叶。我们在世界上首次发现绿茶中含有的各种儿茶素在陶瓷釉料表面的催化作用下选择性氧化，产生茶黄素及其氧化物，以及茶红素等聚合物，这些物质在红茶、乌龙茶等发酵茶中含量丰富。这意味着，由于釉面的催化作用，发生了与茶叶发酵过程中氧化酶氧化儿茶素相同的反应。未来将有助于改善人类健康的儿茶素原位我们可以期待为自古以来享誉世界的茶和陶瓷创造新的功能，例如合成和茶具的开发，让您享受不同的口味。
　有关这项研究的详细信息，请参阅2023年6月28周日（日本时间）英国 Nature Research 出版的学术期刊《》

研究背景

　茶有着悠久的历史，BC2700可以追溯到1999年左右，它是通过干燥和发酵茶树的鲜叶制成的。根据发酵程度的不同，茶有绿茶、乌龙茶、红茶等多种类型。特别是儿茶素，作为天然类黄酮在绿茶中含量丰富，据报道是预防心血管疾病和癌症的保护物质，使其成为人类日常生活中最熟悉、最健康的饮料之一。近年来，随着塑料瓶的普及，绿茶饮料随处可见，但在日本，以茶道为代表的享受绿茶的味道和茶器之美的习俗和文化已经深入人们的生活。典型的茶杯，例如陶瓷和瓷器，是通过在模制粘土容器的表面涂上称为釉料的玻璃状材料（上釉）而制成的。釉料不仅通过封闭陶瓷表面的小孔来提供防水性，而且还通过添加不同的金属氧化物种类和烧制来结晶出具有受控结构的金属氧化物相，使用户能够欣赏到各种颜色的装饰设计。自古以来，釉料在世界各地被开发用于各种用途，从日常用品到艺术品。

研究内容/结果

　在这项研究中，不同的金属氧化物（铜₂O/CuO、COO₂、铁₂O₃、二氧化钛₂等）（Oribe、Sea Cucumber、Irabo、Toumei）、1250℃下烧制制备。图1a到1250℃烧成后的釉相样品。将从茶叶中提取的绿茶与各釉相样品混合后，立即80在°C6图1是绿茶长期保存后的照片b比较经过时间前后绿茶的颜色，观察到绿茶的颜色变成深棕色，并且密度根据釉的有无和类型而变化。这种深棕色已知是儿茶素分子氧化聚合反应产生的氧化茶单宁色素。氧化茶单宁分为红橙色的茶黄素和褐色的茶红素两种。已知红茶、乌龙茶等发酵茶中大量含有茶黄素和茶红素。

图1（a）烧成后的釉相样品
　 （b）从茶叶中提取的绿茶与每种釉料混合后立即拍摄的照片（顶行）
　　　　80在°C6长期保存的绿茶照片（底行）

　

　为了考察绿茶保留前后儿茶素成分的变化，采用高效液相色谱法（高效液相色谱法）^＊３2从茶叶中提取的绿茶原液（图中，前列腺) 来自没食子儿茶素(GC)、表没食子儿茶素(EGC)、表儿茶素(EC)、 表没食子儿茶素没食子酸酯(EGCg)、没食子儿茶素没食子酸酯(GCg)、表儿茶素没食子酸酯 (ECg)、儿茶素没食子酸酯 (Cg)。仅制备绿茶样品作为对比样品（图中未添加釉料）参考)中，80℃6观察到，在保存一段时间后，产生了大量的茶黄素作为新成分。就是这个图1b这与绿茶在一段时间后由于茶黄素而呈现红橙色的事实是一致的。另一方面，与釉料混合的样品中儿茶素的量显着减少，但产生的茶黄素的量低于没有釉料的样品中的量。这表明，由于釉料添加的作用，产生的茶黄素被进一步氧化，成为另一种物质（稍后描述）。图3a到高效液相色谱法计算，四种儿茶素(EGC/EC/EGCg/ECg)的浓度变化。还有图3b从茶叶中提取的绿茶原液中各儿茶素的浓度100我们显示了每种儿茶素的浓度变化取决于釉料的存在与否以及类型差异（以%表示）的计算结果。没有添加釉料（图中，参考铜・铁・公司含有氧化物的伊拉博、织部和海参釉是选择性的。EGC/EC/EGCg/ECg此外，在三种类型的釉料中，当使用 Irabo 时，观察到儿茶素的氧化程度最高。另一方面，钛基氧化物组成的透美釉仅选择性氧化EGCg。根据以上结果，我们推断绿茶中的儿茶素分子在釉料表面被氧化，通过聚合反应生成茶红素，随着绿茶中儿茶素含量的下降，添加釉料的样品颜色变为深棕色。
推测釉面与儿茶素之间的反应机理图4釉料与儿茶素的反应机理是釉料中所含的金属氧化物作为路易斯酸与儿茶素分子释放的质子和电子发生反应，形成儿茶素分子的中间产物儿茶素自由基或邻醌。我们假设形成的中间产物将通过消除氢气、一氧化碳和二氧化碳进一步促进聚合反应，产生茶黄素及其氧化物和茶红素等聚合物。

图2　提取后立即绿茶原液（原始) 以及添加或不添加釉料且反应 6 小时后的绿茶样品高效液相色谱法结果。
(a) 242 nm 和 (b) 272 nm。

　

图3（a）高效液相色谱法确定四种类型的儿茶素，取决于釉料的存在或不存在和类型（EGC/EC/EGCg/ECg) 浓度变化
　（b）从茶叶中提取的绿茶中各儿茶素的浓度100每种儿茶素的浓度变化的计算结果取决于釉料的存在/不存在和类型，以％表示。

　

图4　本研究推导出釉料和儿茶素之间的反应机理

社会意义

　釉料的技术开发是为了赋予陶瓷耐水性和设计感，但由于釉料表面的催化作用，绿茶中含有的各种儿茶素被选择性氧化。这意味着，由于釉面的催化作用，发酵茶中丰富的茶黄素、其氧化物以及茶红素等聚合物会产生，这与茶叶发酵过程中儿茶素被氧化酶氧化时发生的反应相同。未来将有助于改善人类健康的儿茶素原位我们可以期待为自古以来享誉世界的茶和陶瓷创造新的功能，例如合成和茶具的开发，让您享受不同的口味。

未来发展

　我们希望通过建立功能釉料开发产学合作体系的联合研究，开发出具有国际竞争力的产品。

术语表

(*1) 茶黄素（茶黄素）：一种由黄烷醇组成的抗氧化剂多酚，黄烷醇是在将茶叶加工成红茶的发酵过程中通过酶氧化产生的氧化物。

(*2) 茶红素（茶红素）：茶叶发酵过程中通过酶促氧化形成的多酚聚合物色素。

（＊３）高效液相色谱法：高效液相色谱法（高效液相色谱、高效液相色谱法)属于色谱法的一种，是利用固定相和流动相之间相互作用的差异来分离和检测液体中的成分的方法。

论文信息

论文标题：釉料诱导茶儿茶素降解
作者姓名：Yunzi Xin、Sota Shido、Kunihiko Kato 和 Takashi Shirai*（*通讯作者）
出版杂志名称：Scientific Reports
发布日期：2023 年 6 月 28 日（日本时间）
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研究相关

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白井隆副教授
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