茶叶中的化学成分及其性质
茶叶中的化学成分及其性质
中国是世界上第一个发现茶树和利用茶树的国家，具有悠久的茶文化史，而对茶叶的最早认识是基于药用的，自古就有“神农尝百草，日遇七十二毒，得荼而解之”的传说（这里荼既是茶）[1]。随着社会的发展、进步，人们对茶叶的用途不止局限在药用上，而逐渐发展成为饮料，对饮茶的方式也由嚼茶逐渐变成煮煎品茶。随着科技的发展，茶的保健和药用功能不断被证实，最近几十年，茶的药理功能机制逐渐被揭示，人们对茶的了解更加深入，因此本文从茶的化学成分的角度，对已发现的茶的药用和保健功能作简单的介绍，希望读者可以更深入地了解茶。
茶是茶树芽叶加工而成的一种饮料，是山茶属（ Ｃａｍｅｌｌｉａ ）植物[2]。现已从茶叶的提取物中发现600多种化合物，其中主要的有机化合物类为：茶多酚、氨基酸、茶多糖、维生素、皂苷等，无机物类为：多种矿物质，如磷、钾、硫、镁等[3]。这些成分对人体有诸多方面的药理、生理调节以及营养保健作用,现按主要的物质组分述如下：
一、有机化合物类
1、茶多酚
茶多酚是从茶叶中提取的一种天然多酚类复合物，约占茶干重的25%左右，是茶叶中30多种多酚类化合物的总称，有很广的药用价值，是茶的主要药用成分。茶多酚按其化学结构可分为4类：儿茶素类、黄酮及黄酮醇类、花白素及花青素类、酚酸及缩酚酸类。儿茶素类是茶多酚的主要成分之一，占其总重的50%~70%，茶水的涩味及通常所说的茶垢均来源于它，现已被鉴定有六种，分别为表儿茶素（EC）、表没食子酸儿茶素酯（ECG）、表没食子儿茶素（EGC）、表没食子儿茶素没食子酸酯（EGCG）[4]。
其药用作用主要有以下及各方面：
1） 抗肿瘤效应：目前众多体外的细胞学实验和在体的动物实验均提示茶多酚对肝癌、鼻咽癌、前列腺癌等多种肿瘤有抑制作用，在研究中发现，茶多酚除了可以抑制肿瘤细胞生长和直接杀伤肿瘤细胞之外，近年又发现茶多酚可以通过诱导肿瘤细胞凋亡而发挥抗肿瘤效应，其诱导肿瘤细胞凋亡的作用机理有多种途径，张星海等人对其通过凋亡抗肿瘤的可能机制作了总结[5]，有以下四个途径：（1）调控拓扑异构酶的活性：抑制拓扑异构酶的活性，干扰肿瘤细胞DNA的复制，以诱导肿瘤细胞凋亡。（2）激活蛋白激酶C信号通路：茶多酚中的EGCG可以对蛋白激酶C家族多种酶化合物活性的调控，通过这一信号通道调控肿瘤细胞的凋亡。（3）激活野生型P53：EGCG可能通过上调野生型P53的表达，调控下游的凋亡相关基因表达，从而触发细胞凋亡。（4）诱导产生一定量的氧自由
基：EGCG诱导肺癌H661细胞凋亡可能是通过产生H2O2实现的。（5）调控核转录因子：EGCG可能通过调控IκBα时NF-κB改变。以上研究说明EGCG诱导肿瘤细胞凋亡可能有不同的途径和方式。此外，国内其它大量的研究也提示可以通过干扰肿瘤的细胞周期而抑癌，例如罗非君等对茶多酚诱导鼻咽癌细胞cyclin D1 表达下降进行了研究，发现茶多酚及其单体EGCG均能明显抑制cyclin D1基因的转录与蛋白表达，从而抑制鼻咽癌细胞增值[6]；而另有学者发现，茶多酚通过增强T淋巴细胞，提高机体的免疫功能而杀伤肿瘤细胞[7]。因此，茶多酚抗肿瘤是多渠道、多途径的协同效应，值得进一步探讨，明晰其中的关系，为抗肿瘤药物开发提供新的化合物。
2） 抗氧化作用：生物体在代谢过程中不断产生化学性质活泼的自由基[8]，会损伤膜结构以及多糖、蛋白质和核酸等生物大分子并导致功能障碍，可以诱发是多种疾病以及机体衰老。而茶多酚的化学结构中含有多个羟基，可有效的阻断体内的自由基连锁反应，从而抑制自由基的形成，使生物膜和不饱和脂肪酸不会发生脂质过多氧化；还可促进机体内酶系统和非酶系统物质活性，加快自由基的清除，保持体内自由基非动态平衡，有试验证明儿茶素能明显降低拟衰老大鼠大脑皮层及肾组织中MDA含量，抑制SOD活性水平的下降[9]。而雷耀兴等也对茶多酚清除氧自由基的能力进行研究，并与维生素C比较，试验结果表明茶多酚清除氧自由基的能力远大于维生素C[10]。上述研究提示茶多酚可以通过清除氧自由基而有一定的抗衰老效应，而且可以进一步探讨其抗氧化作用，用于多种疾病的防治。
3） 心血管系统的调节作用：在实验研究中，茶多酚对心血管系统的疾病有较好的疗效，如：降血脂、抗动脉粥样硬化；抗凝血、促纤溶、防止血栓形成；降压；改善血流变；对心肌有保护作用，等。茶多酚主要通过其自身的强抗氧化作用，通过抑制胆固醇的氧化，使酸败物形成量减少，抑制脂质物在血管壁上沉积；同时也阻止食物中不饱和脂肪酸的氧化，从而减少血清中胆固醇含量并保持脂质在动脉壁的正常进出的动态平衡，达到抗动脉硬化的作用。目前有关茶多酚对预防动脉硬化的作用机制主要有：（1）茶多酚是低密度脂蛋白（LDL）氧化的强抑制剂，能有效地抑制LDL的氧化修饰，从而起到预防动脉硬化的作用[11]。（2）茶多酚可能通过提高HDL C来降低血脂，起到防止动脉硬化的作用[12]。赵秀兰等对家兔的试验[13]，刘波静[14]对动物血脂的实验均证明茶多酚降低血脂、抗动脉硬化。抗凝血、预防血栓形成的作用是通过降低血浆纤维蛋白原
实现的。对血管紧张素Ⅰ转换酶的抑制作用，达到降压的目的。清除缺血心肌部位所产生的大量自由基，可减轻心肌缺血对心脏造成的损害[15]。
4）. 抗菌、抑菌与抗病毒：茶多酚有广谱的抗菌和抑菌作用，对Gˉ有细胞壁真细菌如绿脓杆菌、大肠杆菌、牙龈卟啉单胞菌有抑制作用；对G+有细胞壁细菌如金黄色葡萄球菌、粘性放线菌等有明显的抑制作用；对无细胞壁真细菌如支原体和脲原体亦有抑制作用[16]。茶多酚的抗菌机制目前尚不完全清楚，主要机制可能是由于茶多酚能特异性的凝固细菌蛋白、破坏细菌细胞膜结构、与细菌遗传物质DNA结合，改变细菌生理而抑制其生长。多种口腔主要致病菌对茶多酚的抗菌性能均很敏感[17]，并有促进牙周组织修复的功能，因此可防龋、除口臭、治疗牙龈炎[18]。丁苑等以茶多酚为盖髓剂临床治疗观察，证明其具有对牙髓组织的保护、修复作用[19]。彭慧琴等采用两种不同的研究方法[20]，结果说明茶多酚对流感病毒A3有直接的灭活作用和治疗作用。张国营等通过实验证明茶多酚有抗人轮状病毒活性，并发现茶叶中的茶多酚含量与茶叶中的抗病毒活性成正相关[21]。
5） 抗辐射。茶多酚有吸收放射性物质，并能阻止其在体内扩散的功效，同时由于茶多酚的抗氧化性质，可修复有关凝血生理机能，防止内出血[22]。由于此特性，现已用于放化疗癌症病人的辅助药。
6） 其他生理和生物学特性：茶多酚的抗氧化性能能有效地抑制猪油、奶油等动植物油脂的氧化，并对油炸食品、方便面、水产品、等多种食品的抗氧化有显著效果[23]。茶多酚中的儿茶素可刺激肝中脂肪代谢，增加胆汁酸排泄，加快体内胆固醇的新陈代谢，达到减肥的效果；茶多酚又能增加人体内能量的消耗，刺激生热作用，也是减肥的原因之一[24]。由于茶多酚有抗衰老、抗氧化及清除氧自由基的功能，现已被用于美容行业。
2.茶色素。茶色素包括茶黄素、茶红素和茶褐素，是由以儿茶素为主的多酚类化合物氧化衍生而来的一类水溶性色素混合物，主要成分有没食子酸、儿茶素、肌醇、海波拉亭、芦丁[25]。其主要的药效部分也是儿茶素，故茶色素的药效作用与茶多酚相似，有调节血脂、抗凝、促纤溶、增强免疫、抗肿瘤等作用。董建文对1997年前的茶色素的临床应用研究作了总结[26]，说明茶色素对冠心病、脑血管病、肿瘤有良好的疗效，并已在临床Ⅰ期、Ⅱ期、Ⅲ期的应用中得到重点论证。除此之外，还对痴呆症、高原病、糖尿病等有疗效。韩驰等的研究结果表明茶色素对实验性肿瘤有不亚于茶多酚的预防作用，其对肿瘤的抑制和预防作用的机
理可能与其抗氧化作用及诱导Ⅱ相代谢酶的作用有关[27]。湖南医科大学的曹进报道茶色素有比儿茶素单体更优异的抑菌和抗菌毒活性[28]。赣南大学医学院的张素慧[29]等通过实验证明茶色素对紫外线照射致小鼠皮肤光老化有防护作用。华中农业大学的李春美[30]等研究证明茶色素对不同体系产生的自由基有明显的清除作用，可提高SOD的活性，达到清除血清MDA含量降低MDA水平的目的。
3.茶氨酸。茶氨酸，又名N-乙基-γ-L-谷氨酰胺，是茶叶氨基酸中一种非蛋白氨基酸，约占茶叶中游离氨基酸的40%以上，使茶汤鲜爽、有焦糖味[31]。茶氨酸的保健功能是多方面的：茶氨酸可作为茶中另一成分—咖啡碱的拮抗物，即可起到安神的作用又可避免单独摄入咖啡因对人体的伤害[32]；可干扰肿瘤细胞的谷氨酰胺的代谢来抑制癌细胞的生长[33]；还可通过影响末梢神经的血管系统达到降压效果[33]；通过影响脑中多巴胺等的代谢和释放，可调节或预防相关的脑部疾病[34]；有利于提高学习和记忆能力的功能[35]，还可改善经期综合症[34]等。
4.茶多糖：茶多糖的主要组成成分为葡萄糖、阿拉伯糖、核糖、半乳糖等[36]。从不同的原料中提取的茶多糖的主要成分有一定的差异：王丁刚等[37]从屯溪绿茶中提取的有降血糖、降血脂、降血压等作用的茶多糖的主要成分是D-葡萄糖、D-半乳糖、L-岩藻糖、D-甘露糖、阿拉伯糖等，分子量为9×104。黄桂宽等[38]从广西绿茶中提取的茶多糖主要成分为L-岩藻糖、D-甘露糖、L-阿拉伯糖、D-果糖，从茶多酚废渣中提取的为D-鼠李糖、D-果糖。汪东风等[39]通过实验证明茶叶老，所含茶多糖越多，而茶多酚则越少。
茶多糖的主要药理作用有：降血糖和防治糖尿病，陈海霞等[40]通过实验证明茶多糖对正常及实验性糖尿病小鼠具有降血糖作用；倪德江等[41]从乌龙茶中提取的茶多糖可保护糖尿病大鼠的肝肾功能，并在体外有清除自由基的作用；降血脂，降血压、耐缺氧及增加冠状动脉血流量作用[42]；提高机体的细胞免疫功能[43]；刘立军等[44]通过细胞试验证明茶多糖有显著的抗微核形成的作用，可明显地阻断促癌剂TPA对细胞代谢协作的抑制，并能抑制肿瘤细胞增殖；抗凝血抗血栓，以及有提高机体耐缺氧等作用[36]。
5.维生素：茶中含有丰富的维生素，其中维生素A、维生素E、维生素K是脂溶性的，在茶汤中含量不多，但维生素A可随泡茶时挥发的芳香物质一同进入茶汤中，有预防夜盲症和白内障及抗癌的作用；维生素B和维生素C是水溶性的：维生素C含量很高，约占茶叶干质量的0.6%~1.0%，是一种还原剂，有抗癌、防止脂质过氧化、防衰老、防治
坏血症和贫血、控制乙型肝炎及预防流感等作用；VB族含量也较高，包括维生素B1、维生素B2、维生素B3、维生素B5、维生素B11等，对人体有多种作用，例如维生素B1可维持神经系统、消化系统和心脏的正常功能，维生素B2参与人体的氧化还原反应、维持视网膜的正常机制，维生素B3可加强人体脂肪代谢、防治皮肤炎及毛发脱色等功能，维生素B5可防治癞皮病，维生素B11能促进人体造血功能、防治贫血[3]。
6.皂苷。茶皂甙是存在于茶叶中的皂甙成分，属于五环三萜类皂甙[45]，日本的小林资正分离并确定了茶叶的主皂甙B1,作为甲基酯体的茶皂甙B2-Me、B3-Me、B4-Me，及B1b-Me、B2b-Me、B4b-Me，并对其进行了定量[46]。有关茶皂甙的药理研究不多，柯永胜等[45]通过注射的方法观察了茶皂甙对大鼠血压的影响，表明茶皂甙有降压作用。张楚霜等[47]对茶叶籽皂甙进行了研究，证明其可以杀钉螺，防止血吸虫病。
茶叶中含有多种有机化合物，对人体有很多益处，不同的成分还可产生协同作用，例如茶的镇静效果并没有直接喝咖啡那样兴奋亢进，是因为咖啡碱与多酚络合使其吸收缓慢，并结合茶氨酸的镇静效果的共同作用[34]。
二、无机物类
茶中含有大量的无机物类，除碳、氢、氧、氮外，还含有多种无机矿物质元素[47]：氟、钙、磷、钾、硫、镁、锰等，现已发现27种[3]种，其中大多数是对人体有益的，例如氟是人体骨骼和牙齿的正常成分，对预防龋齿有明显的作用[48]；钾可维持细胞内的渗透压、维持心脏的正常收缩等作用；锰在茶中的含量较高，是人体必需的微量元素，它参与多种酶促反应，并与机体的骨骼代谢、生殖功能和心血管功能有关[49]；磷是骨骼、牙齿及细胞核蛋白的主要成分，也是各种酶的主要组成成分；等。茶中同样含有对人体有害的铅、镉等元素，但其在茶汤中的含量很低，而进入人体的就更是微不足道了，但在茶叶的种植与加工流程中要尤为注意，因为此类重金属可以在体内积蓄。
以上概要介绍茶中的主要成分及对人体的作用，这些成分在茶汤中并不是单独存在的，它们之间互相协调，对人体非常有益，已成为公认的健康饮料之一。但从另外角度来看，在大量实验研究中，茶叶组分的药理效应多是源于动物与细胞学实验，而且实验剂量有待进一步优化，并且在此基础上筛选出有临床药理意义和保健效应的单体或组分，这应该是茶叶开发和和研究的一个方向。
上述研究提示茶叶对人体保健意义颇大，也有一定的防病治病作用。但如果饮用方法、方式不当，就会适得其反，以下简单介绍茶的种类及饮茶方法。
茶有多种，
可分为绿茶、红茶、青茶（乌龙茶）、白茶、黄茶、黑茶和花茶等，主要是按其制作工艺来分，不同的制作工艺是茶中所含的成分含量不尽相同，因此其主要作用也不全相同[36,50]。因此根据不同的需要可饮用不同的茶，例如粗老茶中含茶多糖较多，根据茶多糖的药效作用，糖尿病患者可选择此茶[36]。茶固然好，但不能过量饮茶，或空腹饮茶，否则会出现心悸头晕，四肢乏力，胃肠不适，腹中饥饿等症状，即为“醉茶”。喝茶不能解酒[51]，茶会利尿，使酒精不能完全分解就被引入肾脏，使肾脏负荷过重，造成一定伤害。此外，便秘者、痛风患者、缺钙或骨折者、胃溃疡患者、贫血病人、孕妇不宜饮茶；失眠者睡前及夜间忌饮茶；少女及儿童不宜因浓茶；空腹不宜饮茶；等。由此可见，对茶的正确认识及正确的饮茶方法是发挥茶的作用的有效途径。