⼉茶素类化合物（Catechins）是2-苯基苯并吡喃的衍⽣物，属于类黄酮化合物（Flavonoids）中的黄烷-3-醇类（Flavan-3-ols）。类黄酮分⼦中的A环是由3 个⼄酸分⼦头尾相接⽽成的，⽽B环与C环上的碳原⼦则来⾃于由莽草酸途径合成的苯丙氨酸。苯丙氨酸经过苯丙酸盐途径形成查尔酮后，再进⼊各种不同的类黄酮合成途径，形成不同的黄酮类物质。这些黄酮类物质的⽣物合成途径具有部分的同源性。
茶树中主要多酚类物质——⼉茶素类合成是⼀个复杂的⽹络途径，涉及莽草酸途径、苯丙烷类代谢途径和类黄酮合成途径，并形成多种产物（图2）。叶⽚中的⼉茶素类化合物特别是酯型⼉茶素含量远远⾼于根中，但后者的原花青素（聚合的⼉茶素）含量是叶⽚的数倍，说明叶中的⼉茶素类化合物后期的合成是以没⾷⼦酰基化反应为主，⽽根中是以原花青素聚合反应为主。 植物体中类黄酮化合物的B 环羟基数⽬受黄酮-3'- 羟化酶（F3'H）和黄酮-3',5'- 羟化酶（F3'5'H）基因的调控，顺式和反式⼉茶素含量受花⾊素还原酶（ANR）和⽆⾊花⾊素还原酶（LAR）基因的控制，但是酯型⼉茶素的没⾷⼦酰基化机理尚不完全清楚。Niemetz 等系统研究了⽔解单宁合成的相关酶类，推测1-O-没⾷⼦酰-β-葡萄糖（βG）是单宁合成有效的酰基供体和受体。利⽤体外酶学⼿段，揭⽰了反式⼉茶素C 和GC的合成模式，发现在DFR和LAR催化下，⼆氢黄酮醇形成⽆⾊花青素即花⽩素，然后形成反式
⼉茶素C和GC。⼉茶素的合成过程中，花青素合成酶（CsANS）是⼀个重要的关键酶。前期研究发现光照是CsANS基因编码的⼀个重要调节因素。
Liu等研究发现1-O-没⾷⼦酰基-β-D-葡萄糖转移酶（UGGT）和O-没⾷⼦酰基转移酶（ECGT）是酯型⼉茶素合成过程两个关键酶。这两个酶分别以尿苷⼆磷酸葡萄糖和1-O-没⾷⼦酰基-β-D-葡萄糖为底物。没⾷⼦酰基化过程与⽔解单宁合成途径具有相似性，即βG是它们合成的酰基供体。
茶树中的黄酮醇类物质占⼲重的3%～4%，多以糖苷形式存在，在茶提取液的纸层析谱上就能鉴别出20多种，⼤部分是上述3种基本黄酮醇的各种糖苷。黄酮与黄酮醇的差别只是少1个3-羟基取代，在植物中它⼤多以黄酮糖苷的形式存在。
Liu等利⽤分析化学和转录组学的⼿段研究春季和秋季茶树⼉茶素⽣物合成的差异。秋茶中总⼉茶素的含量显著⾼于春茶，其中以EGC最为突出。苯丙氨酸解氨酶（PAL）、黄酮-3-羟化酶（F3H）、黄酮-3',5'-羟化酶（F3'5'H）、⼆氢黄酮醇4-还原酶（DFR）和花青素合成酶（ANS）的基因表达与⼉茶素的含量密切相关。Zhang等也研究了黄酮代谢通路中相关基因表达与⼉茶素含量的关系，结果发现查尔酮合酶1、查尔酮合酶3、花青素还原酶1、花青素还原酶2 和⽆⾊花青素还原酶（LAR）的表达与⼉茶素含量呈正相关，其中花青素还原酶（ANR）和⽆⾊花青素还原酶的表达与酯型⼉茶素（EGCG、ECG）含量呈正相关。
近期有研究报道茶树叶⽚的不同位置会影响其光合作⽤和呼吸。叶⽚的成熟过程中，呼吸速率以及总氮含量会持续下降，但是淀粉的含量却会随着成熟度的增加⽽增加。成熟叶⽚中叶绿素a 和b 的含量都显著增加，另外，氨基酸和茶多酚的含量显著降低。还有⼀些学者通过基因共表达⽹络的分析来探讨茶树3 种特征性成分的相互调节关系，通过研究发现3 类次⽣代谢产物的相关基因相互影响，并且相关性分析发现F3'5'H、FLS和βG不仅与EGCG的代谢相关，还与代谢相关。Jin 等最近从贵州野⽣茶树中发现了F3'5'H 突变等位基因，其丢失了14个碱基对，从⽽导致F3'5'HmRNA 表达⽔平很低，使得野⽣茶树中三羟基⼉茶素含量较低。Tai等⼈还⽐较了茶树和油茶（Camellia oleifera）在转录组⽔平的差异。
Yang等还研究了不同氮形态对于茶叶中主要次⽣代谢产物合成的影响，结果发现施铵态氮对于茶树次⽣代谢产物差异基因表达的影响⼤于施硝态氮或者同时施铵态氮和硝态氮。长时间给予硝态氮会减少黄酮类的⽣物合成，但是会增强和茶氨酸的⽣物合成。Fan 等也⽐较了铵态氮和硝态氮两种氮肥对茶树次⽣代谢的影响，发现Cs-miR156是调节⼉茶素次⽣代谢途径中关键基因的⼀个调节基因。硝态氮会增加芽头中⼉茶素的含量，并且PAL、CHS、CHI和DFR的相关基因也呈现出⾼表达，Cs-miR156 的⾼表达则受到铵态氮的影响。Sun等也试图通过⽣物信息学的⼿段挖掘与⼉茶素合成基因相关的miRNAs，研究结果发现miR529d 和miR156g-3p 分别是CHI 和F3H两种基因表达的负调控因⼦。
Chen等还专门研究了茶树与⼉茶素异构化相关基因的表达。特殊茶树品种Y510 含有较⾼含量的GCG
和C，但是其EGC 和EC含量却很低。RNA序列分析发现两个影响⼉茶素异构化的关键基因，花青素还原酶基因（CsANR1、CsANR2）和花青素合成酶基因。CsANS在拟南芥突变体tds4-2 的过表达会导致EC含量显著增加。Li等也通过⽐较Camellia ptilophylla 和Camellia sinensis⼉茶素合成相关基因转录⽔平的差异，发现Camellia ptilophyllaa的CpANS2与Camellia sinensis相似度仅有80%左右，推测其可能失去了合成cis-⼉茶素的能⼒，从⽽导致⽩⽑茶中表型⼉茶素含量较低。
甲基化⼉茶素是另⼀类具有显著⽣理活性的⼉茶素衍⽣物。⼀般认为，甲基化⼉茶素也是通过黄酮类途径合成，咖啡酰基-CoA-3-O-甲基转移酶是与甲基化⼉茶素⽣物合成的关键酶。研究发现CsWRKY31和CsWRKY48转录因⼦与甲基化
基-CoA-3-O-甲基转移酶是与甲基化⼉茶素⽣物合成的关键酶。研究发现CsWRKY31和CsWRKY48转录因⼦与甲基化⼉茶素的合成有关，这两个转录因⼦的表达会抑制CsLAR、CsDFR、CCoAOMT基因的表达。此外，Zhang等⼈也发现ANL2、WRKY44 和AtMYB113等转录因⼦也与⼉茶素的合成相关。
⼆、加⼯⼯序对茶叶品质化学的影响
1. 萎凋
陈静等研究了⽩茶萎凋过程中茶多酚和⼉茶素组分含量的变化，以及这些变化与其合成途径中关键酶
基因表达的变化情况。结果发现萎凋32 h 后，⾮酯型⼉茶素EC、GC、EGC 和酯型⼉茶素ECG和EGCG的含量达到最⾼值，且这种含量变化与⼉茶素合成途径中关键酶PAL、C4H、F3H、F3'H、DFR、LAR、ANR 基因的表达基本⼀致。因此提出在⽩茶萎凋中，适当缩短萎凋时间，可以提⾼⽩茶品质。
刘亚峰等利⽤通径分析研究了萎凋槽和萎凋室中不同萎凋程度对红茶化学成分与感官品质之间的关系。在以空调和除湿机控温控湿的萎凋室中，萎凋⾄⽔分含量58%～60%之间时，红茶品质最好。茶多酚、游离氨基酸、茶黄素双没⾷⼦酸酯（TFDG）、EC、EGCG和ECG与感官品质呈负相关，⽽茶黄素（TF1）、茶黄素-3-单没⾷⼦酸酯（TF-3-G）和茶黄素-3'- 单没⾷⼦酸酯（TF-3'-G）与感官品质呈正相关，且TF-3'-G 是影响红茶品质的最主要成分。
庞⽉兰等研究了萎凋程度对红条茶品质的影响，设置了56.00%～59.99%、60.00%～63.99%和64.00%～68.00% 3 个萎凋程度处理，发现凌云⽩毫茶红条茶萎凋时间为17 h，萎凋叶含⽔量⾄60.00%～63.99%时，成品茶⾹⽓浓郁，汤⾊红亮，滋味浓厚，叶底红亮，茶黄素和茶红素含量均较⾼。
2. 杀青
吴本刚等以镇江⾦⼭翠芽茶鲜叶为原料，以蒸汽杀青为对照，研究了红外杀青对茶叶品质和理化成分
的影响，确⽴了最优的杀青⼲燥⼯艺条件为：红外辐照距离20 cm 杀青150 s，经揉捻做形后，热风⼲燥温度70℃、⼲燥40 min，制成品中维⽣素C和茶多酚保留量较⾼，外形⾊泽紧实翠绿，茶⾹明显。同时建⽴了红外杀青过程中PPO 钝化动⼒学模型和⼲燥过程中⽔分⼲燥动⼒学模型，可为杀青⼲燥过程预测提供理论参考。吴雅丽综述了杀青技术对改善夏秋茶品质的研究进展，指出蒸汽杀青有利于茶多酚物质和蛋⽩质的⽔解，氨基酸含量增加，有利于减少夏秋茶品质的苦涩味。
3. 发酵
发酵是红茶加⼯中的关键过程，也是形成红茶特有品质的关键⼯序。Tan 等对⼯夫红茶发酵过程中（0～14 h，2 h 间隔取样）的⾮挥发性成分进⾏代谢组分分析表明，⼉茶素、⼉茶素⼆聚体、黄酮醇糖苷、氨基酸、酚酸、⽣物碱和核苷酸等成分发⽣了显著变化；随着发酵时间的延长，⼉茶素类、⾹⾖素、原花青素B1和B2 显著下降，较稳定，茶氨酸略降，⽽茶氨酸葡萄糖苷、杨梅素C糖苷、腺苷酸、⾹⾖酰奎宁酸显著上升。
4. 杀青
郭桂义等以低档信阳⽑尖⽑茶为原料，研究了不同烘焙温度和时间对品质的影响。研究发现烘焙能够去除茶叶粗⽼⽓和青草⽓，有利于提⾼茶叶⾹⽓，降低茶汤苦涩味，在100℃下烘焙15 min或30 min信阳⽑尖茶的品质最优，茶叶中的氨基酸、等物质含量较⾼。
陈义等以不同嫩度的信阳夏茶红茶为原料，研究了50℃的炭⽕温度下，不同烘焙时间对茶叶感官品质的影响。研究发现炭⽕低温长焙能够改变信阳夏茶红茶的感官品质，提⾼茶叶⾹⽓，且⽔浸出物、茶多酚和含量均有不同程度的降低，从⽽降低了茶叶的涩味。其中⼀芽⼀叶和⼀芽⼆叶原料茶分别慢焙10.5 h，品质最佳；⽽⼀芽⼆三叶原料茶叶则慢焙14 h品质最佳。
张丽等以⽔仙、⾁桂2 个品种的武夷岩茶⽑茶为原料，经不同程度（130℃～150℃，2～4 h）焙⽕处理后。结果表明，随着焙⽕程度的增加，醇类含量呈降低趋势，酯类和酮类含量呈增加趋势，其中具花果⾹的脱氢芳樟醇、⼰酸叶醇酯、⼰酸⼰酯等主要⾹⽓物质含量呈先增后减的变化趋势，具烘烤⾹或焦糖⾹的⾹⽓物质（如1- ⼄基-1H-吡咯）呈增加趋势，苯⼄腈、2，5-⼆甲基吡嗪、2-⼄基-5-甲基吡嗪和2-⼄酰基呋喃等整体呈先增后减的变化趋势。
三、展望
茶叶⽣物化学的基础研究为茶叶的品种选育、加⼯提升以及精深产品延伸提供了坚实的理论依据。然⽽，尽管近年来茶学研究的最新科技进展不断涌现，但是也存在⼀些研究内容雷同、研究⽅式类似的问题，尤其是近年来茶叶⽣物化学研究过程中积累的⼤量研究数据缺乏有效的沟通与共享。
究过程中积累的⼤量研究数据缺乏有效的沟通与共享。
以茶叶加⼯化学的研究为例，加⼯过程中茶叶中主要物质的变化规律受到许多因素的影响，例如基础材料（鲜叶）的成分差异，成分之间的相互作⽤，加⼯条件和参数等因素的影响，这类加⼯化学的研究往往都具有⼀定的个体性，⽽难以代表不同茶类，甚⾄同类茶叶的规律。因此，以茶叶主要内含物质为基础，建⽴标准化的组合化学物，并以其为基础模拟茶叶加⼯过程中热、湿度、pH值、酶促反应、单⼀/组合微⽣物发酵等条件，探究茶叶成分的变化规律，相互作⽤特点，建⽴可重复、可参考的茶叶化学转化模式，从⽽揭⽰茶叶加⼯过程中的⽣化变化特点。此外，国内多个科研院所都分别建⽴了茶叶相关数据，涵盖了茶叶研究的各个⽅⾯，存在着⼀定的重复建设和资源浪费。因此，亟待建⽴区域间协作，甚⾄是国际范围内的茶叶⽣物（基因）和化学数据库，供全球茶叶研究者和公众使⽤。
续完
（内容详见：《中国茶叶⽣物化学研究40年》，中国茶叶，2019，41（9）：1-10，作者：张梁，陈琪，宛晓春，李⼤祥）
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