茶的有效组分

1、第一章 茶的有效组分2一、有关茶叶功能研究的历史中国是茶叶原产地，茶的发现和利用历史约有5000年，茶的栽培历史约3000年；茶的发现与利用，与茶的功能有关：“神农尝百草，日遇七十二毒，得荼而解”。说明有关茶的功能早在约5000年前已经被发现；3随后，世界各地研究者都证明茶有多种生理功能日本荣西禅师在吃茶养生记载：“茶是养生之仙药，延年之妙述” ，“频饮茶则力气强盛”；德国医生路易-莱墨里在食品论中写：“茶为补身饮料，因其产生良好效果多，于神经纷扰时饮茶一杯，可恢复元气”；美国学者马歇尔1903年在美国药杂志发表论文称：“茶有恢复元气之效果”。说明茶的功效不但为中国人知道，世界也了解。4有关茶

2、的功能研究可分为以下3个阶段：这个时期的主要特征： 1）发现了茶的药用价值，并积累了一些以茶治病的感性经验。典型的文献：神农本草经：神农尝百草，日遇七十二毒，得荼解之；唐朝苏敬等著的新修本草：茗，苦荼，味甘、苦，微寒，无毒，主瘘疮，利小便，去淡渴，令人少睡，第一阶段；起源与初步探索阶段（神农时期-唐初）52）从吃茶治病发展到以治病、防病及保健为目的的日常饮茶随着茶经等著作的传播，茶的知识不断普及，了解茶的功效的人越来越多，饮茶从上流社会向平民百姓普及。成为“不可一日无茶”的“国饮”。63）饮茶方式从鲜食发展到加工成品茶的饮用方式：生吃鲜叶 生煮羹饮 加工干茶泡饮。加工成干茶的优点：有利于贮藏、

3、有利于传播、有利于商品化7第二阶段：中医对茶的研究与利用（唐代时期-20世纪中期）这个时期的特征是：研究方法主要是中医的方法和临床经验；配方从单方到复方；使用方法多种：煮饮、外敷、熏炙、药枕等多种方式；8本阶段的主要贡献发现了许多茶的功效，本阶段新发现的有20余种；积累了大量的药茶配方，发明了许多应用方法；加速茶向世界其它国家的传播。9第三阶段、现代技术在茶功能研究上的应用（20世纪中叶以来）传统中,有关茶的功效的应用，主要是凭经验，知道茶有某种功效，但不明确主要功能成分，功能成分通过什么途径产生功效。现代技术的应用，在该两方面得到了很大发展；本阶段的主要贡献：101）开发了茶叶功能物质的分离

4、技术， 鉴定了大量的功能成分至今已经明确的茶叶成分有500余种，其中含量较高的有：多酚类（儿茶素类）；氨基酸（特殊氨基酸：茶氨酸）；咖啡因；茶多糖；茶黄素、茶红素；茶皂素；-氨基丁酸。112）验证了已发现的功能，发现了新的功能抗衰老-抗氧化；（“茶是养生之仙药，延年之妙述”） 兴奋中枢神经；（“茶有恢复元气之效果”）清除自由基，抗肿瘤；（抗癌肿）抗辐射损伤；降血脂；降血压；123）揭示了一些重要的机理清除自由基、产生抗氧化的作用：与抗衰老、抗辐射、抗肿瘤等；茶氨酸对大脑和神经的调节作用与增强记忆有关：茶氨酸起非肽类抗原的作用，增强记忆；缓解精神紧张抗抑郁；增强免疫力。 （L-theanine,

5、 a precursor of the non-peptide antigen ethylamine, primed peripheral （外周神经系统 ）blood gammadelta T cells to mediate a memory response on re-exposure to ethylamine ）134）开发了系列茶叶功能食品和药物14二、茶叶功能成分研究的发展趋势现代科学技术应用到茶叶功能成分开发研究中的成果虽然很多，但仍然存在许多有待进一步解决的问题：成分纯化技术问题：单一成分的获得、化学残留、提高制备效率降低成本；吸收机理：产品功能和效果的不稳定性；终端产品开

6、发（药品和功能食品）力度不够：茶叶提取物是这些产品的原料，其效益要通过终端产品来体现（审批程序复杂、费用大）；新功能的发现。15发展趋势1：绿色高效分离纯化技术开发传统的茶叶功能成分分离纯化制备技术，存在明显的化学残留、成本高、纯度低等问题，限制其产品应用。如茶多酚的分离纯化多使用以下方法：金属离子沉淀法：将金属离子与茶叶多酚类提取物混合，在碱性条件下使其与多酚类形成沉淀，通过离心等技术收集沉淀，再用酸或碱溶液转溶，用乙酸乙酯等分离多酚类，经浓缩、干燥获得产品。存在问题：第一、碱处理导致儿茶素类氧化-降低纯度和正品率；第二、咖啡因含量高；第三、乙酸已酯残留。水提取茶叶金属离子沉淀分离沉淀酸转溶

7、中和乙酸乙酯分离浓缩干燥茶多酚16茶多酚溶剂萃取法 以氯仿、二氯甲烷、丙酮、乙醚、己烷等从茶叶的水提取液中除去咖啡因，再用乙酸已酯等溶剂分离多酚类。 存在问题：有机溶剂残留，产品的质量安全性较低；而且萃取过程使用大量的有机溶剂，浓缩、干燥过程能耗大，生产成本高。 水提取茶多酚脱咖啡因浓缩干燥分离17合成树脂柱层析分离法 借助“吸附-解吸附”作用的特性，利用填充物（一般是合成树脂）对儿茶素类吸附并与咖啡因等产生分离，获得高纯度儿茶素类。存在问题：树脂再生比较困难，吸附量需要进一步提高，产量低，成本相对也比较高。而且，一些树脂在洗脱时被酒精溶解进入产品中，也存在树脂化学残留的风险。 水提取茶多酚吸

8、附分离浓缩干燥解吸附18超临界流体萃取根据温度和压力的不同，纯净物质会呈现出液体、气体、固体等状态变化。如果提高温度和压力会发现，当达到特定的温度、压力时，会出现液体与气体界面消失的现象，该点被称为临界点。在临界点附近，会出现流体的密度、粘度、溶解度、热容量、介电常数等所有流体的物性发生急剧变化。 温度及压力均处于临界点以上的液体叫超临界流体(supercritical fluid，简称SCF)。 例如:当水的温度和压强升高到临界点(t=374.3 ，p=22.05 MPa)以上时，就处于一种既不同于气态，也不同于液态和固态的新的流体态超临界态，该状态的水称为超临界水。19超临界流体的性质超临

9、界流体由于液体与气体分界消失，即使进一步提高压力也不液化的非凝聚性气体。超临界流体的物性兼具液体性质与气体性质：它基本上仍是一种气态，但又不同于一般气体，是一种稠密的气态。其密度比一般气体要大两个数量级，与液体相近。它的粘度比液体小，其扩散速度比液体快(约两个数量级)，所以有较好的流动性和传递性能。它的介电常数随压力而急剧变化(如介电常数增大有利于溶解一些极性大的物质)。 另外，根据压力和温度的不同，其物性会发生变化。 20超临界流体的应用原理物质在超临界流体中的溶解度，受压力和温度的影响很大。可以利用升温,降压手段(或两者兼用)将超临界流体中所溶解的物质分离析出，达到分离提纯的目的(它兼有精

10、馏和萃取两种作用)。例如在高压条件下，使超临界流体与物料接触,物料中的高效成分(即溶质)溶于超临界流体中(即萃取)。分离后降低溶质的超临界流体的压力，使溶质析出。如果有效成分(溶质)不止一种，则采取逐级降压，可使多种溶质分步析出。在分离过程中没有相变，能耗低。 21超临界CO2分离法 超临界CO2流体萃取儿茶素类方法的优点是：CO2的临界温度低(304.1K，31.26 ),临界压力也不高(7.38MPa，72.9atm ), CO2为惰性溶剂，与儿茶素类不发生反应；无毒,无臭,无公害，无残留污染；CO2的选择性较好，所得产品的纯度高达95%以上，咖啡因含量2%以下。缺点：是一次性投资大，运行

11、成本较高；技术复杂：如提取温度、压力、时间、流速等因素的变化常引起提取率的变化，产量不够稳定。22逆流萃取、超声波、微波萃取逆流萃取、超声波、微波萃取加热、超声波、微波装置23热回流低温提取综合了：回流提取渗漉提取逆流提取热回流抽提浓缩将提取、浓缩两道工序同时进行，一次完成提取、浓缩工艺，提取浓缩回流24本研究室在该领域使用的新方法木素纤维素分离法 针对目前儿茶素类化合物分离存在的上述问题，本项目组于2004年开始，利用不同来源的木质材料制备木素纤维素，并将其应用于儿茶素类分离纯化中，并收到良好效果。25材料筛选选用松木木屑（A）、杉木木屑（B）、茶梗（C）、甘蔗渣（D）、竹炭（E）、竹末（F

12、）、吸附剂G为试验材料进行试验。 以大孔吸附树脂（DM-301，天津市海光化工有限公司）为对比材料，进行吸附剂筛选。吸附剂DM301ABCDEFCaffeine18.8a4.6cd5.3bc3.9d6.1b18.4a4.9cGC4.1c4.5c5.5bc7.4b6.2bc10.4a4.6cEGC11.5b11.0b13.5b16.4b12.2b33.5a12.6bC2.7ab1.5c1.9bc2.1abc2.0bc3.0a3.0aEC14.6b8.4d9.9d12.0c9.8d18.5a14.2bEGCg69.7a53.1b63.6a44.5bc40.4c50.7b65.1aGCg12.8bc

13、14.6b17.1b27.7a17.9b5.8c12.6bcECg39.3a26.4b35.0ab35.1ab29.1b7.1c38.3aCg1.7 a1.0b1.1b1.6a1.1b0.5c1.9a总儿茶素类156.3a120.4cd147.6b146.7b118.6d129.5c152.3a6种供试材料从高到低依次：DM301、F B、C E、A D（表1.1） 。 对EGCg的吸附:DM301、F、B无显著差异，C和D吸附量最小 （表1.1） 选择性吸附特性，MD301和E对咖啡因的吸附量很大，选择性吸附效果差，不适宜作为儿茶素类脱咖啡因的吸附剂。而其它5种天然材料对咖啡因的吸附量很小，

14、有较好的选择性吸附效果，尤其是A、B、C、F（表1.1） 27EGCg分离研究 EGCg是儿茶素类中最重要的抗氧化成分，高纯度的EGCg目前市场价格很高，开发高纯度EGCg产品是提高茶叶深加工附加值的重要途径。本研究以吸附剂C和吸附剂F进行了EGCg分离试验，获得了较好的效果。产品的纯度达到95%以上（图）。说明上述吸附剂可以用于高纯度EGCg分离。28EGCg单体流份（第101.25ml流份）29发展趋势2：药物和功能食品开发目前在茶叶保健品开发中多使用茶叶多酚类，其它成分的应用较少，需要进一步加强：茶氨酸；茶多糖；茶黄素、茶红素；茶皂素；-氨基丁酸；与其它中药成分配合使用，提高效果。30植

15、物次生代谢物与功能食品营养学领域的第一次“黄金时代”(golden age) : 20世纪发现维生素; 营养学领域的第二次“黄金时代”:发现植物次生代谢微量成分对健康重要性 “法国悖论”(French Paradox) 和“地中海地区膳食”的健康效果是第二次“黄金时代”的有力证明. (Mediterranean diet health effects)31“法国悖论”(French Paradox)现象 法国人群与其他欧美国家相比，尽管摄食更多的饱和脂肪，而且锻炼更少，然而它们因心血管疾病引起的死亡率却相对更低，这就是著名的“法国悖论”现象。经广泛的研究调查，确定这是由于法国人群摄食大量葡萄酒

16、，而葡萄酒中含有大量有益于健康的化合物。该科学现象的揭示，使葡萄酒或葡萄的生物活性成分的研究成为世界科学界及媒体的热门焦点。美国曾经发生的事情：美国媒体(CBS)在黄金时间播出葡萄酒的这种有益效果发现之后，当时贮存于商店的大量葡萄酒一下子销售一空。 32“地中海地区膳食”的健康效果 流行病学研究显示，地中海区域人群的心血管疾病及癌症的发病率显著低于其他地区。进一步研究显示，这与该地区的膳食结构紧密相关。该地区的膳食不仅包含很多果蔬、鱼，而且还包含相当比例的橄榄油。现已把该膳食的健康效果归因于不饱和脂肪酸和一些微量化合物(特别是橄榄油的酚类化合物)。因此，来源于果蔬或其他膳食植物的一些微量生物活

17、性物质对人体健康的重要性已引起世人的全面关注。 33“第七大营养素” 问题20世纪60-70年代，人们把果蔬或膳食植物的主要健康效果(包括抗癌效果)归因于它们所含有的膳食纤维(dietary fibre)。甚至有很多学者推崇称膳食纤维为“第七大营养素”，排列在蛋白质、糖类、脂肪、维生素、无机盐、水之后。然而，尽管膳食纤维对于人体健康的维持非常重要，但果蔬或膳食植物对很多慢性疾病(特别是一些与激素相关的疾病)的预防效果却不能用其所含有的膳食纤维来解释。最终的研究发现，植物所含有的诸多微量成分，如多酚类化合物、萜类化合物，在维持人体健康、预防慢性疾病方面具有举足轻重的作用。 34大量研究已证实：膳

18、食植物来源的诸多生物活性物质不仅具有很多的生理功能，包括抗氧化、抗癌或抑制肿瘤、抗炎症、改善心血管、抑制微生物、抗酶、调节免疫活性等，而且能够预防很多慢性疾病或其他疾病。 35功能食品(Functional foods)：人们期望通过膳食达到维持身体健康，收到预防诸多疾病的效果。功能食品(functional foods)就是在这样的背景之下诞生并迅速发展的。功能食品概念最早产生于20世纪80年代的日本，至今已成为一个国际性的术语。尽管不同国家对功能食品的理解及定义有所不同，然而在许多方面却已达成国际性的共识，譬如功能性食品不仅具有满足正常的营养需求，还必须具有一种维持或促进身体健康，或者降低

19、疾病风险的效果。正由于功能食品满足了21世纪人类对食品的要求，它被人们称为“21世纪的主流食品”。 36功能食品与一般食品的根本差别:它除满足正常的营养功能之外，还必须提供一种“额外”的生理调节功能或健康效果。生理调节功能或健康效果都来自膳食植物的诸多微量生理活性成分(Bioactives)。可见，植物生物活性物质在整个功能食品中具有举足轻重的地位。 37植物功能性食品主要有两类:其一， “直接”的植物功能性食品: 富含功能性因子或生物活性物质的植物或相关制品,不需要经过复杂的加工处理, 直接作为食用。其二，加工的功能性食品: 很多植物含有功效明确的生物活性物质，但其含量不足以使之产生调节生理

20、功能的效果，需要进行分离、重组，才能符合生产功能食品的要求。植物功能食品的研究与开发将主要以第二类产品为主。我国的功能食品分为27类(目前有调整的倾向)生产此类功能食品的关键就是功能性因子的萃取、分离纯化。 38PURPWF1(loss weight)Price: $25Ingredients and Dosage:three vegetable capsules contain:banaba (Lagerstroemia speciosa L.) extract 48 mg. (standardized to contain 1% corosolic acid)green tea extra

21、ct 525 mg. (standardized to contain a minimum of 65% total tea catechins) providing:epigallocatechin gallate (EGCg) (min) 23% (121 mg.)caffeine 7% (37 mg.)taurine (free-form) 450 mg.DHEA-Acetate-7-one 150 mg.biotin 1.5 mg.magnesium (citrate) 125 mg.chromium (polynicotinate) 125 mcg.vitamin C (as asc

22、orbyl palmitate) 45 mg.Dosage:1 capsule before each meal, 3 times per day39Total Control（Weight Management ）Boost weight loss and rev up your metabolism with this powerful blend of green tea, yerba mat（巴拉圭茶）, cacao and 11 other powerful herbs.*40Green Tea Leaves Extract Powder (anti-oxidant)1 bottle

23、 contains: 300 grams of dry tea leaves (Camellia sinensis).Dosage and use- 1 teaspoon of leaves makes 1 cup of tea. - 5 - 10 cups daily between and with meals are suggested. Price $14.95 41Green Tea Extract (potent cancer cell suppressing polyphenol )Each capsule contains Green Tea (Camellia sinesis

24、) Extract.500 mgyielding 70 mg Epigallo-catechin-3-gallate (EGCG)Other ingredients: rice flour, vegetable cellulose, water.Dosage and Use As a dietary supplement, take 1 capsule twice daily.Price $9.95 42L-Theanine （anti-aging)Amount per capsuleL-Theanine200 mgOther ingredients: rice flour, vegetabl

25、e stearate, gelatin, waterDosage and UseAs a dietary supplement, take 1 capsuleStandard Retail $15.0043DHEA Complete （anti-aging)Supplement Facts Vitamin C (as ascorbylpalmitate).11 mgVitamin E (as D-alpha tocopheryl succinate).25 IU7-Keto DHEA (3 -Acetyl-7-oxo-dehydroepiandrosterone). .100 mgAscorb

26、yl palmitate.25 mgTurmeric (root) extract (Curcuma longa) Standardized for 95% total curcuminoids (23.7 mg) .25 mgDHEA (dehydroepiandrosterone) (pure free base pharmaceutical grade).25 mgGreen tea extract, decaffeinated (Camellia sinensis) leaf Standardized for minimum 90% polyphenols (22.5 mg).25 m

27、g脱氢表雄酮（dehydroepiandrosterone, DHEA）44Heart （Personal care)Botanicals inspired by nature, including water lily, green ivy tea leaves and gardenia for a gentle, sensual scent.Key Benefits:Inspire love A light contemporary fragrance for women45发展趋势3：吸收机理和化学改性研究茶叶功能食品往往出现效果不稳定的现象，主要问题是人体对儿茶素类的吸收存在差异。今后

28、需要进一步研究人体对儿茶素类吸收的机理，据此对儿茶素类的分子结构进行修饰或改性，在保证其功能稳定的情况下，提高人体的吸收率，增强效果。如：目前已经成功开发脂溶性茶多酚，就是在儿茶素类分子接上油酸分子，增强与油脂的亲和性，提高在油脂的溶解度。46发展趋势4：新功能的研究与开发抗UV-B作用研究：大气同温层臭氧空洞与UV-B；对微生物、植物、动物、人类的影响。今后应用：防晒产品，保护眼睛产品等。47茶叶儿茶素类抗HaCat细胞UV-B辐射损伤48视网膜上皮细胞（RPE）防止DNA断裂控制与细胞凋亡有关的Survivin(生存素)基因表达49茶在人类抗击环境恶化中的特殊作用 环境问题之一：氟利昂释放

29、臭氧层破坏UVB进入大气层增加皮肤癌、白内障、作物减产、部分微生物灭绝茶叶儿茶素类具有强抗UVB功能:对保护地球生物生存具有特殊功能:50新功能开发，不断拓展市场茶的许多特殊功能需要科学验证健齿-碎铜功能:古老、神秘、新奇！51二、茶叶功能成分及分类已知的茶叶化学成分约500余种，按照化学结构和特性分类，主要有以下几种：521.茶多酚类茶多酚类是茶叶中多酚及其衍生物的总称。至今发现的茶叶多酚类物质共有6大类。其中，黄烷醇类就是我们常说的儿茶素类，是茶叶中的主要多酚类物质，也是主要功能成分。茶叶多酚类含量一般占茶叶干重的20-40%，其中70%以上是黄烷醇类（儿茶素类）。531）黄烷醇类(主要有

30、8种以上）非酯型儿茶素类54酯型儿茶素类55茶叶儿茶素类组成Table 2 Catechins concentration in green tea (mean SDa, mg g-1)Sample NoTea catechinsGCEGCCEC EGCG GCGECG CG Total catechins124.670.2314.750.157.690.238.180.1126.840.2723.270.2211.990.137.610.07125.01.41224.840.2512.870.147.530.086.910.0729.520.4330.740.296.010.075.800.

31、04124.21.39Average22.834.6712.811.747.743.027.152.8226.864.8926.455.028.383.966.672.65118.917.02 a: SD=standard deviation562） 花色素类是植物器官呈现颜色的成分：主要有蓝、紫、红色等颜色，随pH而变化。显性花青素：含量0.01%左右，紫芽0.5-1%；如飞燕草花色素、芙蓉花色素等；常以糖苷形式存在；隐性花白素：2-3%；常见的有飞燕草花白素、芙蓉花白素；具有涩味。573）花黄素类黄酮、黄酮醇及其衍生物统称花黄素类，含量3-4%；槲皮酚、杨梅酚、山奈酚等，主要以糖苷形式存在。呈亮黄色，溶液黄绿色。花黄素类、花色素类、黄烷醇类都具有2-苯基苯并吡喃的基本结构，统称类黄酮化合物。584）酚酸类酚酸类和缩酚酸类化合物，后者多为没食子酸、咖啡酸、奎宁酸的缩合衍生物。含量较高的有：没食子酸：0.5-1.4%绿原酸：0.3%没食子酸（Gallic acid)绿原酸（Chlorogenic acid）咖啡酸(Caffei