菊花茶绿变组分结构鉴定及分子机制研究

Chrysanthemums is native to Asia and Europe, which is wildly used for thousands of years. An interesting phenomenon was observed that the chrysanthemum tea would present a green or dark green color. Consumers have different opinions on this interesting phenomenon, however, there is no literature about 1) why chrysanthemum greening happens 2) what are the compounds caused chrysanthemum greening. Studies have reported the possible mechanisms of garlic greening and onion pinking that the pigment precursor substances reacted with free amino acids and carbonyl compounds under the action of enzyme. While it is unknown whether the mechanism of chrysanthemum tea greening caused by the interaction between the precursor and other compounds. Based on these interests, this research is mainly focused on 1) the greening reasons, 2) the purification and identification of greening compounds, and 3) the molecular mechanism of the green transformation. This study will gain a better understanding of the structure and mechanism of chrysanthemum greening and give a deep insight of the green compounds. According to the results, it would be helpful to research on the chrysanthemum ingredients, as well as eliminate misunderstanding of consumers, and develop a theory basis for further research on the nutrition, function and toxicology related of the chrysanthemum.

菊花原产于亚洲和欧洲，冲饮菊花茶已有上千年的历史。菊花茶在冲饮过程中呈现出绿色或墨绿色。关于菊花茶绿变机制的研究鲜见报道，菊花绿变原因是什么，菊花绿变物质是什么，这些问题尚不清楚，消费者对此众说纷纭。有研究报道了大蒜绿变及洋葱红变的可能机制，色素前体物质在酶的作用下，与游离氨基酸及羰基化合物经系列反应生成色素。菊花茶绿变是否也由前体物质与其他化合物相互作用不得而知。本项目拟以菊花为试材，通过ICP-MS等手段研究菊花绿变原因；通过HSCCC、HPLC-MS、NMR等手段对菊花绿变物质及其前体物质进行分离纯化、结构鉴定；并研究菊花绿变物质及其前体物质的构效关系和绿变机制，为阐明菊花绿变分子机制提供科学依据，为开展菊花成分演化方面的营养学探究及消除消费者误解，并为今后深入开展菊花营养、功能及相关毒理学研究奠定基础。

菊花作为食物、茶、观赏植物和药物已经有上千年的使用历史。一个有趣的现象是菊花茶冲饮过程中会发生绿变。然而目前未有关于菊花茶绿变物质及绿变机制的报道。因此本项目研究了1）菊花茶绿变现象；2）绿变影响因素；3）绿变前体物质；4）绿变机制，主要结论如下：.1）绿变组品种包括杭白菊、胎菊和滁菊，不是所有品种的菊花茶均存在绿变现象。菊花茶绿变过程可以分为三个阶段。在含水量、粗蛋白、粗纤维、总黄酮等指标上，绿变组与非绿变组的品种并未呈现出显著不同。菊花茶中化学组分非常复杂，通过UPLC-Q-TOF/MS检测到5种菊花茶中的化合物超过1万种。非靶向分析表明绿变组和非绿变组的品种在化合物组成上存在明显的差异。.2）自来水中的Ca、K、Mg、Na、P、Zn元素的含量要远高于去离子水。据此试验选取了19种试剂，其中11种试剂能使菊花茶发生明显的颜色改变。通过测定不同的水和试剂的pH值，试验推断菊花茶绿变可能与CaCO3及Mg(OH)2提供的弱碱性环境有关，菊花茶绿变在非酶作用下也可以发生。.3）建立了菊花茶中主要成分的分析和纯化方法。分析条件为流动相A（水中含0.1%的甲酸）和流动相B（乙腈），流速1mL/min，梯度条件为0–25 min 20-20% B, 25–30 min 20–50% B, 30–35 min 50–100% B, 35–37 min 100-20%.B, 37–42 min 20-20% B。纯化方法将分析中的流速由1mL/min提高到4.73mL/min。UPLC-Q-TOF/MS和NMR鉴定菊花茶中的主要化合物为咖啡酰基奎宁酸、黄酮类化合物及糖苷。.4）菊花茶绿变过程中有新物质生成，新物质的吸收波长为680 nm，其在酸性条件下不稳定。试验确定了菊花茶绿变前体物质为绿原酸和另一种强极性前体物质（GP1）。前体物质绿原酸在绿变过程中存在两种行为，一种是异构化，另一种是水解。FT-IR和糖含量分析表明，菊花茶绿变与糖或者糖上的基团有关。菊花茶绿变机制为，在弱碱性条件下绿原酸发生水解，其水解产物与糖或者糖上的基团作用，反应生成绿色物质，这表明菊花茶绿变可能是一种新的颜色生成反应。