茶的有效組分

1、第一章 茶的有效組分2一、有關茶葉功能研究的歷史中國是茶葉原產(chǎn)地，茶的發(fā)現(xiàn)和利用歷史約有5000年，茶的栽培歷史約3000年；茶的發(fā)現(xiàn)與利用，與茶的功能有關：“神農(nóng)嘗百草，日遇七十二毒，得荼而解”。說明有關茶的功能早在約5000年前已經(jīng)被發(fā)現(xiàn)；3隨后，世界各地研究者都證明茶有多種生理功能日本榮西禪師在吃茶養(yǎng)生記載：“茶是養(yǎng)生之仙藥，延年之妙述” ，“頻飲茶則力氣強盛”；德國醫(yī)生路易-萊墨里在食品論中寫：“茶為補身飲料，因其產(chǎn)生良好效果多，于神經(jīng)紛擾時飲茶一杯，可恢復元氣”；美國學者馬歇爾1903年在美國藥雜志發(fā)表論文稱：“茶有恢復元氣之效果”。說明茶的功效不但為中國人知道，世界也了解。4有關茶

2、的功能研究可分為以下3個階段：這個時期的主要特征： 1）發(fā)現(xiàn)了茶的藥用價值，并積累了一些以茶治病的感性經(jīng)驗。典型的文獻：神農(nóng)本草經(jīng)：神農(nóng)嘗百草，日遇七十二毒，得荼解之；唐朝蘇敬等著的新修本草：茗，苦荼，味甘、苦，微寒，無毒，主瘺瘡，利小便，去淡渴，令人少睡，第一階段；起源與初步探索階段（神農(nóng)時期-唐初）52）從吃茶治病發(fā)展到以治病、防病及保健為目的的日常飲茶隨著茶經(jīng)等著作的傳播，茶的知識不斷普及，了解茶的功效的人越來越多，飲茶從上流社會向平民百姓普及。成為“不可一日無茶”的“國飲”。63）飲茶方式從鮮食發(fā)展到加工成品茶的飲用方式：生吃鮮葉 生煮羹飲 加工干茶泡飲。加工成干茶的優(yōu)點：有利于貯藏、

3、有利于傳播、有利于商品化7第二階段：中醫(yī)對茶的研究與利用（唐代時期-20世紀中期）這個時期的特征是：研究方法主要是中醫(yī)的方法和臨床經(jīng)驗；配方從單方到復方；使用方法多種：煮飲、外敷、熏炙、藥枕等多種方式；8本階段的主要貢獻發(fā)現(xiàn)了許多茶的功效，本階段新發(fā)現(xiàn)的有20余種；積累了大量的藥茶配方，發(fā)明了許多應用方法；加速茶向世界其它國家的傳播。9第三階段、現(xiàn)代技術在茶功能研究上的應用（20世紀中葉以來）傳統(tǒng)中,有關茶的功效的應用，主要是憑經(jīng)驗，知道茶有某種功效，但不明確主要功能成分，功能成分通過什么途徑產(chǎn)生功效。現(xiàn)代技術的應用，在該兩方面得到了很大發(fā)展；本階段的主要貢獻：101）開發(fā)了茶葉功能物質(zhì)的分離

4、技術， 鑒定了大量的功能成分至今已經(jīng)明確的茶葉成分有500余種，其中含量較高的有：多酚類（兒茶素類）；氨基酸（特殊氨基酸：茶氨酸）；咖啡因；茶多糖；茶黃素、茶紅素；茶皂素；-氨基丁酸。112）驗證了已發(fā)現(xiàn)的功能，發(fā)現(xiàn)了新的功能抗衰老-抗氧化；（“茶是養(yǎng)生之仙藥，延年之妙述”） 興奮中樞神經(jīng)；（“茶有恢復元氣之效果”）清除自由基，抗腫瘤；（抗癌腫）抗輻射損傷；降血脂；降血壓；123）揭示了一些重要的機理清除自由基、產(chǎn)生抗氧化的作用：與抗衰老、抗輻射、抗腫瘤等；茶氨酸對大腦和神經(jīng)的調(diào)節(jié)作用與增強記憶有關：茶氨酸起非肽類抗原的作用，增強記憶；緩解精神緊張抗抑郁；增強免疫力。 （L-theanine,

5、 a precursor of the non-peptide antigen ethylamine, primed peripheral （外周神經(jīng)系統(tǒng) ）blood gammadelta T cells to mediate a memory response on re-exposure to ethylamine ）134）開發(fā)了系列茶葉功能食品和藥物14二、茶葉功能成分研究的發(fā)展趨勢現(xiàn)代科學技術應用到茶葉功能成分開發(fā)研究中的成果雖然很多，但仍然存在許多有待進一步解決的問題：成分純化技術問題：單一成分的獲得、化學殘留、提高制備效率降低成本；吸收機理：產(chǎn)品功能和效果的不穩(wěn)定性；終端產(chǎn)品開

6、發(fā)（藥品和功能食品）力度不夠：茶葉提取物是這些產(chǎn)品的原料，其效益要通過終端產(chǎn)品來體現(xiàn)（審批程序復雜、費用大）；新功能的發(fā)現(xiàn)。15發(fā)展趨勢1：綠色高效分離純化技術開發(fā)傳統(tǒng)的茶葉功能成分分離純化制備技術，存在明顯的化學殘留、成本高、純度低等問題，限制其產(chǎn)品應用。如茶多酚的分離純化多使用以下方法：金屬離子沉淀法：將金屬離子與茶葉多酚類提取物混合，在堿性條件下使其與多酚類形成沉淀，通過離心等技術收集沉淀，再用酸或堿溶液轉(zhuǎn)溶，用乙酸乙酯等分離多酚類，經(jīng)濃縮、干燥獲得產(chǎn)品。存在問題：第一、堿處理導致兒茶素類氧化-降低純度和正品率；第二、咖啡因含量高；第三、乙酸已酯殘留。水提取茶葉金屬離子沉淀分離沉淀酸轉(zhuǎn)溶

7、中和乙酸乙酯分離濃縮干燥茶多酚16茶多酚溶劑萃取法 以氯仿、二氯甲烷、丙酮、乙醚、己烷等從茶葉的水提取液中除去咖啡因，再用乙酸已酯等溶劑分離多酚類。 存在問題：有機溶劑殘留，產(chǎn)品的質(zhì)量安全性較低；而且萃取過程使用大量的有機溶劑，濃縮、干燥過程能耗大，生產(chǎn)成本高。 水提取茶多酚脫咖啡因濃縮干燥分離17合成樹脂柱層析分離法 借助“吸附-解吸附”作用的特性，利用填充物（一般是合成樹脂）對兒茶素類吸附并與咖啡因等產(chǎn)生分離，獲得高純度兒茶素類。存在問題：樹脂再生比較困難，吸附量需要進一步提高，產(chǎn)量低，成本相對也比較高。而且，一些樹脂在洗脫時被酒精溶解進入產(chǎn)品中，也存在樹脂化學殘留的風險。 水提取茶多酚吸

8、附分離濃縮干燥解吸附18超臨界流體萃取根據(jù)溫度和壓力的不同，純凈物質(zhì)會呈現(xiàn)出液體、氣體、固體等狀態(tài)變化。如果提高溫度和壓力會發(fā)現(xiàn)，當達到特定的溫度、壓力時，會出現(xiàn)液體與氣體界面消失的現(xiàn)象，該點被稱為臨界點。在臨界點附近，會出現(xiàn)流體的密度、粘度、溶解度、熱容量、介電常數(shù)等所有流體的物性發(fā)生急劇變化。 溫度及壓力均處于臨界點以上的液體叫超臨界流體(supercritical fluid，簡稱SCF)。 例如:當水的溫度和壓強升高到臨界點(t=374.3 ，p=22.05 MPa)以上時，就處于一種既不同于氣態(tài)，也不同于液態(tài)和固態(tài)的新的流體態(tài)超臨界態(tài)，該狀態(tài)的水稱為超臨界水。19超臨界流體的性質(zhì)超臨

9、界流體由于液體與氣體分界消失，即使進一步提高壓力也不液化的非凝聚性氣體。超臨界流體的物性兼具液體性質(zhì)與氣體性質(zhì)：它基本上仍是一種氣態(tài)，但又不同于一般氣體，是一種稠密的氣態(tài)。其密度比一般氣體要大兩個數(shù)量級，與液體相近。它的粘度比液體小，其擴散速度比液體快(約兩個數(shù)量級)，所以有較好的流動性和傳遞性能。它的介電常數(shù)隨壓力而急劇變化(如介電常數(shù)增大有利于溶解一些極性大的物質(zhì))。 另外，根據(jù)壓力和溫度的不同，其物性會發(fā)生變化。 20超臨界流體的應用原理物質(zhì)在超臨界流體中的溶解度，受壓力和溫度的影響很大?？梢岳蒙郎?降壓手段(或兩者兼用)將超臨界流體中所溶解的物質(zhì)分離析出，達到分離提純的目的(它兼有精

10、餾和萃取兩種作用)。例如在高壓條件下，使超臨界流體與物料接觸,物料中的高效成分(即溶質(zhì))溶于超臨界流體中(即萃取)。分離后降低溶質(zhì)的超臨界流體的壓力，使溶質(zhì)析出。如果有效成分(溶質(zhì))不止一種，則采取逐級降壓，可使多種溶質(zhì)分步析出。在分離過程中沒有相變，能耗低。 21超臨界CO2分離法 超臨界CO2流體萃取兒茶素類方法的優(yōu)點是：CO2的臨界溫度低(304.1K，31.26 ),臨界壓力也不高(7.38MPa，72.9atm ), CO2為惰性溶劑，與兒茶素類不發(fā)生反應；無毒,無臭,無公害，無殘留污染；CO2的選擇性較好，所得產(chǎn)品的純度高達95%以上，咖啡因含量2%以下。缺點：是一次性投資大，運行

11、成本較高；技術復雜：如提取溫度、壓力、時間、流速等因素的變化常引起提取率的變化，產(chǎn)量不夠穩(wěn)定。22逆流萃取、超聲波、微波萃取逆流萃取、超聲波、微波萃取加熱、超聲波、微波裝置23熱回流低溫提取綜合了：回流提取滲漉提取逆流提取熱回流抽提濃縮將提取、濃縮兩道工序同時進行，一次完成提取、濃縮工藝，提取濃縮回流24本研究室在該領域使用的新方法木素纖維素分離法 針對目前兒茶素類化合物分離存在的上述問題，本項目組于2004年開始，利用不同來源的木質(zhì)材料制備木素纖維素，并將其應用于兒茶素類分離純化中，并收到良好效果。25材料篩選選用松木木屑（A）、杉木木屑（B）、茶梗（C）、甘蔗渣（D）、竹炭（E）、竹末（F

12、）、吸附劑G為試驗材料進行試驗。 以大孔吸附樹脂（DM-301，天津市海光化工有限公司）為對比材料，進行吸附劑篩選。吸附劑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總兒茶素類156.3a120.4cd147.6b146.7b118.6d129.5c152.3a6種供試材料從高到低依次：DM301、F B、C E、A D（表1.1） 。 對EGCg的吸附:DM301、F、B無顯著差異，C和D吸附量最小 （表1.1） 選擇性吸附特性，MD301和E對咖啡因的吸附量很大，選擇性吸附效果差，不適宜作為兒茶素類脫咖啡因的吸附劑。而其它5種天然材料對咖啡因的吸附量很小，

14、有較好的選擇性吸附效果，尤其是A、B、C、F（表1.1） 27EGCg分離研究 EGCg是兒茶素類中最重要的抗氧化成分，高純度的EGCg目前市場價格很高，開發(fā)高純度EGCg產(chǎn)品是提高茶葉深加工附加值的重要途徑。本研究以吸附劑C和吸附劑F進行了EGCg分離試驗，獲得了較好的效果。產(chǎn)品的純度達到95%以上（圖）。說明上述吸附劑可以用于高純度EGCg分離。28EGCg單體流份（第101.25ml流份）29發(fā)展趨勢2：藥物和功能食品開發(fā)目前在茶葉保健品開發(fā)中多使用茶葉多酚類，其它成分的應用較少，需要進一步加強：茶氨酸；茶多糖；茶黃素、茶紅素；茶皂素；-氨基丁酸；與其它中藥成分配合使用，提高效果。30植

15、物次生代謝物與功能食品營養(yǎng)學領域的第一次“黃金時代”(golden age) : 20世紀發(fā)現(xiàn)維生素; 營養(yǎng)學領域的第二次“黃金時代”:發(fā)現(xiàn)植物次生代謝微量成分對健康重要性 “法國悖論”(French Paradox) 和“地中海地區(qū)膳食”的健康效果是第二次“黃金時代”的有力證明. (Mediterranean diet health effects)31“法國悖論”(French Paradox)現(xiàn)象 法國人群與其他歐美國家相比，盡管攝食更多的飽和脂肪，而且鍛煉更少，然而它們因心血管疾病引起的死亡率卻相對更低，這就是著名的“法國悖論”現(xiàn)象。經(jīng)廣泛的研究調(diào)查，確定這是由于法國人群攝食大量葡萄酒

16、，而葡萄酒中含有大量有益于健康的化合物。該科學現(xiàn)象的揭示，使葡萄酒或葡萄的生物活性成分的研究成為世界科學界及媒體的熱門焦點。美國曾經(jīng)發(fā)生的事情：美國媒體(CBS)在黃金時間播出葡萄酒的這種有益效果發(fā)現(xiàn)之后，當時貯存于商店的大量葡萄酒一下子銷售一空。 32“地中海地區(qū)膳食”的健康效果 流行病學研究顯示，地中海區(qū)域人群的心血管疾病及癌癥的發(fā)病率顯著低于其他地區(qū)。進一步研究顯示，這與該地區(qū)的膳食結(jié)構(gòu)緊密相關。該地區(qū)的膳食不僅包含很多果蔬、魚，而且還包含相當比例的橄欖油?，F(xiàn)已把該膳食的健康效果歸因于不飽和脂肪酸和一些微量化合物(特別是橄欖油的酚類化合物)。因此，來源于果蔬或其他膳食植物的一些微量生物活

17、性物質(zhì)對人體健康的重要性已引起世人的全面關注。 33“第七大營養(yǎng)素” 問題20世紀60-70年代，人們把果蔬或膳食植物的主要健康效果(包括抗癌效果)歸因于它們所含有的膳食纖維(dietary fibre)。甚至有很多學者推崇稱膳食纖維為“第七大營養(yǎng)素”，排列在蛋白質(zhì)、糖類、脂肪、維生素、無機鹽、水之后。然而，盡管膳食纖維對于人體健康的維持非常重要，但果蔬或膳食植物對很多慢性疾病(特別是一些與激素相關的疾病)的預防效果卻不能用其所含有的膳食纖維來解釋。最終的研究發(fā)現(xiàn)，植物所含有的諸多微量成分，如多酚類化合物、萜類化合物，在維持人體健康、預防慢性疾病方面具有舉足輕重的作用。 34大量研究已證實：膳

18、食植物來源的諸多生物活性物質(zhì)不僅具有很多的生理功能，包括抗氧化、抗癌或抑制腫瘤、抗炎癥、改善心血管、抑制微生物、抗酶、調(diào)節(jié)免疫活性等，而且能夠預防很多慢性疾病或其他疾病。 35功能食品(Functional foods)：人們期望通過膳食達到維持身體健康，收到預防諸多疾病的效果。功能食品(functional foods)就是在這樣的背景之下誕生并迅速發(fā)展的。功能食品概念最早產(chǎn)生于20世紀80年代的日本，至今已成為一個國際性的術語。盡管不同國家對功能食品的理解及定義有所不同，然而在許多方面卻已達成國際性的共識，譬如功能性食品不僅具有滿足正常的營養(yǎng)需求，還必須具有一種維持或促進身體健康，或者降低

19、疾病風險的效果。正由于功能食品滿足了21世紀人類對食品的要求，它被人們稱為“21世紀的主流食品”。 36功能食品與一般食品的根本差別:它除滿足正常的營養(yǎng)功能之外，還必須提供一種“額外”的生理調(diào)節(jié)功能或健康效果。生理調(diào)節(jié)功能或健康效果都來自膳食植物的諸多微量生理活性成分(Bioactives)?？梢姡参锷锘钚晕镔|(zhì)在整個功能食品中具有舉足輕重的地位。 37植物功能性食品主要有兩類: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質(zhì)的植物或相關制品,不需要經(jīng)過復雜的加工處理, 直接作為食用。其二，加工的功能性食品: 很多植物含有功效明確的生物活性物質(zhì)，但其含量不足以使之產(chǎn)生調(diào)節(jié)生理

20、功能的效果，需要進行分離、重組，才能符合生產(chǎn)功能食品的要求。植物功能食品的研究與開發(fā)將主要以第二類產(chǎn)品為主。我國的功能食品分為27類(目前有調(diào)整的傾向)生產(chǎn)此類功能食品的關鍵就是功能性因子的萃取、分離純化。 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脫氫表雄酮（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發(fā)展趨勢3：吸收機理和化學改性研究茶葉功能食品往往出現(xiàn)效果不穩(wěn)定的現(xiàn)象，主要問題是人體對兒茶素類的吸收存在差異。今后

28、需要進一步研究人體對兒茶素類吸收的機理，據(jù)此對兒茶素類的分子結(jié)構(gòu)進行修飾或改性，在保證其功能穩(wěn)定的情況下，提高人體的吸收率，增強效果。如：目前已經(jīng)成功開發(fā)脂溶性茶多酚，就是在兒茶素類分子接上油酸分子，增強與油脂的親和性，提高在油脂的溶解度。46發(fā)展趨勢4：新功能的研究與開發(fā)抗UV-B作用研究：大氣同溫層臭氧空洞與UV-B；對微生物、植物、動物、人類的影響。今后應用：防曬產(chǎn)品，保護眼睛產(chǎn)品等。47茶葉兒茶素類抗HaCat細胞UV-B輻射損傷48視網(wǎng)膜上皮細胞（RPE）防止DNA斷裂控制與細胞凋亡有關的Survivin(生存素)基因表達49茶在人類抗擊環(huán)境惡化中的特殊作用 環(huán)境問題之一：氟利昂釋放

29、臭氧層破壞UVB進入大氣層增加皮膚癌、白內(nèi)障、作物減產(chǎn)、部分微生物滅絕茶葉兒茶素類具有強抗UVB功能:對保護地球生物生存具有特殊功能:50新功能開發(fā)，不斷拓展市場茶的許多特殊功能需要科學驗證健齒-碎銅功能:古老、神秘、新奇！51二、茶葉功能成分及分類已知的茶葉化學成分約500余種，按照化學結(jié)構(gòu)和特性分類，主要有以下幾種：521.茶多酚類茶多酚類是茶葉中多酚及其衍生物的總稱。至今發(fā)現(xiàn)的茶葉多酚類物質(zhì)共有6大類。其中，黃烷醇類就是我們常說的兒茶素類，是茶葉中的主要多酚類物質(zhì)，也是主要功能成分。茶葉多酚類含量一般占茶葉干重的20-40%，其中70%以上是黃烷醇類（兒茶素類）。531）黃烷醇類(主要有

30、8種以上）非酯型兒茶素類54酯型兒茶素類55茶葉兒茶素類組成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） 花色素類是植物器官呈現(xiàn)顏色的成分：主要有藍、紫、紅色等顏色，隨pH而變化。顯性花青素：含量0.01%左右，紫芽0.5-1%；如飛燕草花色素、芙蓉花色素等；常以糖苷形式存在；隱性花白素：2-3%；常見的有飛燕草花白素、芙蓉花白素；具有澀味。573）花黃素類黃酮、黃酮醇及其衍生物統(tǒng)稱花黃素類，含量3-4%；槲皮酚、楊梅酚、山奈酚等，主要以糖苷形式存在。呈亮黃色，溶液黃綠色?；S素類、花色素類、黃烷醇類都具有2-苯基苯并吡喃的基本結(jié)構(gòu)，統(tǒng)稱類黃酮化合物。584）酚酸類酚酸類和縮酚酸類化合物，后者多為沒食子酸、咖啡酸、奎寧酸的縮合衍生物。含量較高的有：沒食子酸：0.5-1.4%綠原酸：0.3%沒食子酸（Gallic acid)綠原酸（Chlorogenic acid）咖啡酸(Caffei