分析茶叶的生物活性成分与生物学作用

张素芬

（大同师范高等专科学校，山西 大同 037000）

1 茶叶的加工工艺

茶叶为山茶科植物的芽叶，主要可以分成三大类：绿茶、乌龙茶和红茶。主要由发酵程度进行划分，绿茶没有发酵工艺，乌龙茶为半发酵茶叶，而红茶为完全发酵。根据加工工艺，茶叶也可以细分成六大类，有红茶、绿茶、青茶、黑茶、白茶和黄茶。除了红茶、青茶和白茶以外，其他类别都需要杀青的工艺过程。杀青主要是利用高温破坏鲜叶中的酶促氧化过程，使叶片保持翠绿的色泽，并且蒸发掉部分水分，增加韧性，方便后期加工过程的使用。杀青过的叶片有芳香物质的散发，这也是茶叶品质的重要表现。不同的加工工艺对茶叶的生物活性成分有很大影响，杀青的工艺方式有加热杀青和热蒸汽杀青两种，现在还有过热蒸汽混合杀青的杀青方式。干燥方式有炒干、烘干和晒干三种。

郭红梅等人研究了干燥方式对绿茶活性成分和抗氧化活性的影响，对绿茶的活性物质成分和抗氧化活性以及感官评定分析进行了评价，发现先烘干后瓶炒和先锅炒后烘干的方法在桑叶绿茶加工干燥过程中比较适宜，综合评分较高，其中先烘干后瓶炒的干燥方式的总糖含量和GABA即γ-氨基丁酸的含量最高，因此茶样还原力也最强。干燥温度和干燥时间不同也会有不同的自由基清除能力，当先烘干后瓶炒120℃，加热30min时，其DPPH自由基清除能力有53.60%，仅次于在140℃下先瓶炒后烘干25min。在这个实验中可以发现，不同的干燥方式对茶叶的活性成分含量以及生物活性都有很大影响，每种加工方式其总酚含量、多糖含量等均有显著性差异，而各物质含量和抗氧化性之间存在显著相关关系。在高华峰的过热蒸汽混合杀青机的研究中，茶叶经过蒸汽过热混合杀青后，感官品质总分达到了89.25分，茶条索紧实，汤色清澈，香气鲜嫩，其水浸出物为45.85%，比热风杀青、滚筒杀青等方式都要好，其茶多酚和氨基酸含量与其他杀青方式相比都要高。由以上两个例子可以看出不同的加工工艺对茶叶的活性成分和感官品质有很大影响。

2 茶叶主要的活性成分以及提取方式

2.1 单一活性成分的提取

根据杨延的总结，茶叶中的活性物质主要有茶多糖、茶多酚和茶色素三种，吕娜认为茶叶的活性成分较多，除了茶多糖、茶多酚之外还有生物碱、茶蛋白、茶叶皂苷和茶氨酸，种类较多。由此可见，茶多糖和茶多酚为认可度较高的茶类中的活性物质，被提取研究得也最多。茶多酚是一类多酚类化合物的总称，占茶叶干重的18%～36%，主要由儿茶素类、黄酮类、花青素和酚酸组成，其中儿茶素类化合物占总量的70%～80%，是茶树次生代谢物质的主要成分。儿茶素又分为儿茶素、表没食子儿茶素、表没食子儿茶素没食子酸酯和表儿茶素没食子酸酯四种。茶氨酸是一种非蛋白氨基酸，占茶叶中氨基酸总量的50%以上，占茶叶干重的1%～2%，这些活性成分不仅为茶叶提供了抗氧化等生物活性作用，另一方面也增加了茶叶的风味。

对茶叶单一成分的提取主要需要分析分子结构和化合物的理化特性，比如对茶黄素的分子结构分析运用了红外光谱，认定其是一类具有苯并卓酚酮结构的化合物，提纯的茶黄素呈现橙黄色针状结晶，水溶液为鲜明的橙黄色，并且呈现弱酸性，在提纯时需要考虑pH对其氧化性的影响，在碱性溶液中，茶黄素有自动氧化的倾向。通过对茶黄素的形成机理进行分析也可以帮助对茶黄素进行提纯。茶黄素的提取制备有直接提取制备的Collier法和经过溶液萃取蒸馏和过滤等方式得到茶黄素提取物的Ullah法，通过对茶黄素了解的不断深入，研究者开始利用化学氧化和酶催化制备的方法制备茶黄素。

湖南农业大学刘林峰等人对花青素的研究表明，花青素属于黄酮类化合物，使植物呈现不同的颜色，在茶树中普遍存在。其易溶于水和乙醇、甲醇等物质，在pH≤3的条件下能稳定存在。通过对茶树紫芽花色苷代谢机制和富集特性进行分析，研究人员主要了解到了植物花青素的基本代谢途径。通过研究，人们了解到茶叶中花青素的积累受到遗传、光照、温度和氮素的影响，并分析出了花青素合成的途径、关键酶。其中ANS步骤可以富集花青素，在ANR基因中花青素可以合成表儿茶素，生成的花白素可以由LAR基因表达的酶合成儿茶素，成为茶多酚的主要成分。在对花青素的提取中主要考虑到提取的目的和花青素的组成，如果使用花青素在食品生产中进行应用，则不能使用甲醇作为溶剂，因为甲醇的挥发性和毒性都很强。目前使用广泛的有酸性极性溶剂提取的方法，有盐酸-醋酸提取法和醋酸-甲醇提取法，以及王秋霜等人提出的超声辅助与酸性乙醇提取的方法。研究表明，在乙醇浓度为80%、0.6%的酸浓度和1：25的料液比的条件下提取三次，可以得到含量较高的花青素。除此之外，有研究人员探究了酶-超声波辅助提取的方法，并使用层析柱或者膜分离技术进行纯化。

由以上分析可知，对单一的成分进行提取，需要了解成分的化学结构和理化性质，还需要根据其使用目的进行合理选择，在保证生物活性的基础上提高纯度。

2.2 茶叶整体有效物质的提取

茶叶的整体物质的提取分析主要还是采用热水浸提法。云南农业大学的赵春燕对梁王茶叶的化学成分进行了分析，对其抗氧化能力进行了研究，以梁王茶叶为原料，将干茶粉碎、过筛、热水浸提、过滤，在65℃下进行减压浓缩，最后进行冷冻干燥，得到梁王速溶茶粉，在这一过程中，对茶粉提取率的影响因素有提取次数、浸泡时间、温度和料液比。通过正交分析可以得到最佳提取温度为65℃，在65℃下提取60min，料液比为1：30，提取3次，可以得到最大提取率，提取率为39.14%。

根据分析，梁王茶叶速溶茶粉中主要存在水溶性多酚物质、水溶性多糖、氨基酸。总糖含量在47.32g/kg。17种游离氨基酸中，含量最多的是天门冬氨酸和组氨酸，组氨酸的含量为45.74mg/kg，天门冬氨酸的含量为29.85mg/kg。组氨酸是一种人类必需氨基酸，也是尿毒症患者必需的氨基酸，因为组氨酸的咪唑基解离常数为6，既可以作为质子供体，也可以作为质子受体，并且能与亚铁离子形成配位化合物促进铁的吸收，防治贫血。

3 茶叶的生物学作用

3.1 茶叶主要的抗氧化作用

茶叶的生物学作用主要是抗氧化活性。这一发现在1994年由Yoshino发表，主要是发现了叔丁基氢过氧化物诱导大鼠肝组织悬液的脂质过氧化作用被茶多酚抑制的现象。随后就有研究人员测量茶多酚提取物对DPPH自由基和ABTS自由基的清除能力。研究人员使用780μL0.094mmol/L的DPPH+20μL超纯水与780μL0.094mmol/L的DPPH+20μL样品进行对照，在暗处放30min后测定吸光度，类似的方法来测定对于ABTS自由基的清除能力。研究发现，几种不同的多酚类物质对DPPH自由基均有一定的清除能力，并且呈现一定的量效关系。

3.2 茶叶对免疫系统的调节功能

根据资料表明，茶多酚这类多羟基酚类化合物中具有保健作用的主要是儿茶素类和黄酮类物质，在耿文学的研究中，茶多酚在调节免疫力和抗肿瘤方面有很重要的作用。一方面在免疫细胞膜上，茶多酚可以抑制体内的脂质过氧化，从而减少免疫活性细胞因为过氧化脂质的攻击而受到抑制，从而维持免疫细胞膜的流动性和完整性。另一方面，淋巴细胞的增殖和活性都可能得到增强。梁文红等人每日给大鼠喂食100mg/kg茶多酚，连续20天，大鼠巨噬细胞的吞噬能力得到了增强。在1200名肝癌高危人群的测试中，服用茶多酚3年，抽取其中598名受测试人员的CD4CD8、CD3以及NK细胞等，发现受测者的细胞活性明显增强，显著高于安慰剂服用人群。另外茶多酚还能影响机体细胞免疫因子的含量，它可以促进特异性脾细胞的增殖，分泌免疫因子。

3.3 茶叶对肿瘤细胞的作用

茶多酚抗肿瘤的机理主要是发现，茶多酚可以通过诱导细胞凋亡和细胞周期阻滞从而抑制癌细胞的转移和扩散。另外由于其抗氧化性，脂质过氧化产生的自由基被清除，也在一定程度上保护了DNA免于受损，降低了由于DNA突变带来的癌症风险。由于茶多酚能在一定程度上抑制肿瘤细胞的激素受体表达，因此，从激素表达上也可以解释茶多酚的抗肿瘤效果。实验也发现，使用茶多酚的小鼠其肿瘤平均体积明显减小，并且发现肿瘤细胞的数量、浆核比明显减小，出现了明显的纤维增生。同时，绿茶还可以帮助机体将致癌物代谢，实验人员使用致癌物喂食小鼠，给对照组提供绿茶提取物，结果发现，绿茶提取物可以调节致癌物的代谢，抑制癌症的发生。

3.4 茶叶对糖尿病的作用

随着生活水平的提高，糖尿病等代谢慢性疾病的发病率也不断上升，在日常生活中如何减少糖的摄取成为许多糖尿病患者和肥胖患者需要仔细思考的问题。有研究表明，普洱茶对α-淀粉酶的活性有一定的抑制作用，α-淀粉酶是将日常食用的淀粉降解变成葡萄糖或者果葡糖浆的物质，α-淀粉酶被抑制意味着对糖类物质的吸收降低，减缓了血糖浓度的升高。淀粉的降解由一系列酶完成，除了α-淀粉酶，还有葡萄糖转苷酶，将淀粉分支上的1，4-糖苷键断开，从而达到降解的目的，而葡萄糖转苷酶的活性在茶多酚和茶多糖的作用下可以被抑制到40%，降低了单糖的形成，从而降低了单糖的摄入。

3.5 茶叶对龋齿和肠道疾病的预防作用

长期饮用茶汤的人可以降低龋齿的发病概率，主要是由于茶多酚对细菌生长有明显的抑制作用，茶多酚通过改变菌体的正常形态、干扰菌体的DNA的形成，从而对菌体蛋白质的形成产生阻碍作用。茶多酚可以调节口腔和肠道内的菌群，调节其微生态结构，抑制有害菌的生长，比如抑制幽门螺杆菌和金黄色葡萄球菌等病原菌，而促使双歧杆菌等益生菌生长，获得更好的口腔及肠道健康。由此可见，长期饮用茶汤可以提高口腔和肠道健康。