分析茶葉的生物活性成分與生物學作用

張素芬

（大同師范高等專科學校，山西 大同 037000）

1 茶葉的加工工藝

茶葉為山茶科植物的芽葉，主要可以分成三大類：綠茶、烏龍茶和紅茶。主要由發酵程度進行劃分，綠茶沒有發酵工藝，烏龍茶為半發酵茶葉，而紅茶為完全發酵。根據加工工藝，茶葉也可以細分成六大類，有紅茶、綠茶、青茶、黑茶、白茶和黃茶。除了紅茶、青茶和白茶以外，其他類別都需要殺青的工藝過程。殺青主要是利用高溫破壞鮮葉中的酶促氧化過程，使葉片保持翠綠的色澤，并且蒸發掉部分水分，增加韌性，方便后期加工過程的使用。殺青過的葉片有芳香物質的散發，這也是茶葉品質的重要表現。不同的加工工藝對茶葉的生物活性成分有很大影響，殺青的工藝方式有加熱殺青和熱蒸汽殺青兩種，現在還有過熱蒸汽混合殺青的殺青方式。干燥方式有炒干、烘干和曬干三種。

郭紅梅等人研究了干燥方式對綠茶活性成分和抗氧化活性的影響，對綠茶的活性物質成分和抗氧化活性以及感官評定分析進行了評價，發現先烘干后瓶炒和先鍋炒后烘干的方法在桑葉綠茶加工干燥過程中比較適宜，綜合評分較高，其中先烘干后瓶炒的干燥方式的總糖含量和GABA即γ-氨基丁酸的含量最高，因此茶樣還原力也最強。干燥溫度和干燥時間不同也會有不同的自由基清除能力，當先烘干后瓶炒120℃，加熱30min時，其DPPH自由基清除能力有53.60%，僅次于在140℃下先瓶炒后烘干25min。在這個實驗中可以發現，不同的干燥方式對茶葉的活性成分含量以及生物活性都有很大影響，每種加工方式其總酚含量、多糖含量等均有顯著性差異，而各物質含量和抗氧化性之間存在顯著相關關系。在高華峰的過熱蒸汽混合殺青機的研究中，茶葉經過蒸汽過熱混合殺青后，感官品質總分達到了89.25分，茶條索緊實，湯色清澈，香氣鮮嫩，其水浸出物為45.85%，比熱風殺青、滾筒殺青等方式都要好，其茶多酚和氨基酸含量與其他殺青方式相比都要高。由以上兩個例子可以看出不同的加工工藝對茶葉的活性成分和感官品質有很大影響。

2 茶葉主要的活性成分以及提取方式

2.1 單一活性成分的提取

根據楊延的總結，茶葉中的活性物質主要有茶多糖、茶多酚和茶色素三種，呂娜認為茶葉的活性成分較多，除了茶多糖、茶多酚之外還有生物堿、茶蛋白、茶葉皂苷和茶氨酸，種類較多。由此可見，茶多糖和茶多酚為認可度較高的茶類中的活性物質，被提取研究得也最多。茶多酚是一類多酚類化合物的總稱，占茶葉干重的18%～36%，主要由兒茶素類、黃酮類、花青素和酚酸組成，其中兒茶素類化合物占總量的70%～80%，是茶樹次生代謝物質的主要成分。兒茶素又分為兒茶素、表沒食子兒茶素、表沒食子兒茶素沒食子酸酯和表兒茶素沒食子酸酯四種。茶氨酸是一種非蛋白氨基酸，占茶葉中氨基酸總量的50%以上，占茶葉干重的1%～2%，這些活性成分不僅為茶葉提供了抗氧化等生物活性作用，另一方面也增加了茶葉的風味。

對茶葉單一成分的提取主要需要分析分子結構和化合物的理化特性，比如對茶黃素的分子結構分析運用了紅外光譜，認定其是一類具有苯并卓酚酮結構的化合物，提純的茶黃素呈現橙黃色針狀結晶，水溶液為鮮明的橙黃色，并且呈現弱酸性，在提純時需要考慮pH對其氧化性的影響，在堿性溶液中，茶黃素有自動氧化的傾向。通過對茶黃素的形成機理進行分析也可以幫助對茶黃素進行提純。茶黃素的提取制備有直接提取制備的Collier法和經過溶液萃取蒸餾和過濾等方式得到茶黃素提取物的Ullah法，通過對茶黃素了解的不斷深入，研究者開始利用化學氧化和酶催化制備的方法制備茶黃素。

湖南農業大學劉林峰等人對花青素的研究表明，花青素屬于黃酮類化合物，使植物呈現不同的顏色，在茶樹中普遍存在。其易溶于水和乙醇、甲醇等物質，在pH≤3的條件下能穩定存在。通過對茶樹紫芽花色苷代謝機制和富集特性進行分析，研究人員主要了解到了植物花青素的基本代謝途徑。通過研究，人們了解到茶葉中花青素的積累受到遺傳、光照、溫度和氮素的影響，并分析出了花青素合成的途徑、關鍵酶。其中ANS步驟可以富集花青素，在ANR基因中花青素可以合成表兒茶素，生成的花白素可以由LAR基因表達的酶合成兒茶素，成為茶多酚的主要成分。在對花青素的提取中主要考慮到提取的目的和花青素的組成，如果使用花青素在食品生產中進行應用，則不能使用甲醇作為溶劑，因為甲醇的揮發性和毒性都很強。目前使用廣泛的有酸性極性溶劑提取的方法，有鹽酸-醋酸提取法和醋酸-甲醇提取法，以及王秋霜等人提出的超聲輔助與酸性乙醇提取的方法。研究表明，在乙醇濃度為80%、0.6%的酸濃度和1：25的料液比的條件下提取三次，可以得到含量較高的花青素。除此之外，有研究人員探究了酶-超聲波輔助提取的方法，并使用層析柱或者膜分離技術進行純化。

由以上分析可知，對單一的成分進行提取，需要了解成分的化學結構和理化性質，還需要根據其使用目的進行合理選擇，在保證生物活性的基礎上提高純度。

2.2 茶葉整體有效物質的提取

茶葉的整體物質的提取分析主要還是采用熱水浸提法。云南農業大學的趙春燕對梁王茶葉的化學成分進行了分析，對其抗氧化能力進行了研究，以梁王茶葉為原料，將干茶粉碎、過篩、熱水浸提、過濾，在65℃下進行減壓濃縮，最后進行冷凍干燥，得到梁王速溶茶粉，在這一過程中，對茶粉提取率的影響因素有提取次數、浸泡時間、溫度和料液比。通過正交分析可以得到最佳提取溫度為65℃，在65℃下提取60min，料液比為1：30，提取3次，可以得到最大提取率，提取率為39.14%。

根據分析，梁王茶葉速溶茶粉中主要存在水溶性多酚物質、水溶性多糖、氨基酸。總糖含量在47.32g/kg。17種游離氨基酸中，含量最多的是天門冬氨酸和組氨酸，組氨酸的含量為45.74mg/kg，天門冬氨酸的含量為29.85mg/kg。組氨酸是一種人類必需氨基酸，也是尿毒癥患者必需的氨基酸，因為組氨酸的咪唑基解離常數為6，既可以作為質子供體，也可以作為質子受體，并且能與亞鐵離子形成配位化合物促進鐵的吸收，防治貧血。

3 茶葉的生物學作用

3.1 茶葉主要的抗氧化作用

茶葉的生物學作用主要是抗氧化活性。這一發現在1994年由Yoshino發表，主要是發現了叔丁基氫過氧化物誘導大鼠肝組織懸液的脂質過氧化作用被茶多酚抑制的現象。隨后就有研究人員測量茶多酚提取物對DPPH自由基和ABTS自由基的清除能力。研究人員使用780μL0.094mmol/L的DPPH+20μL超純水與780μL0.094mmol/L的DPPH+20μL樣品進行對照，在暗處放30min后測定吸光度，類似的方法來測定對于ABTS自由基的清除能力。研究發現，幾種不同的多酚類物質對DPPH自由基均有一定的清除能力，并且呈現一定的量效關系。

3.2 茶葉對免疫系統的調節功能

根據資料表明，茶多酚這類多羥基酚類化合物中具有保健作用的主要是兒茶素類和黃酮類物質，在耿文學的研究中，茶多酚在調節免疫力和抗腫瘤方面有很重要的作用。一方面在免疫細胞膜上，茶多酚可以抑制體內的脂質過氧化，從而減少免疫活性細胞因為過氧化脂質的攻擊而受到抑制，從而維持免疫細胞膜的流動性和完整性。另一方面，淋巴細胞的增殖和活性都可能得到增強。梁文紅等人每日給大鼠喂食100mg/kg茶多酚，連續20天，大鼠巨噬細胞的吞噬能力得到了增強。在1200名肝癌高危人群的測試中，服用茶多酚3年，抽取其中598名受測試人員的CD4CD8、CD3以及NK細胞等，發現受測者的細胞活性明顯增強，顯著高于安慰劑服用人群。另外茶多酚還能影響機體細胞免疫因子的含量，它可以促進特異性脾細胞的增殖，分泌免疫因子。

3.3 茶葉對腫瘤細胞的作用

茶多酚抗腫瘤的機理主要是發現，茶多酚可以通過誘導細胞凋亡和細胞周期阻滯從而抑制癌細胞的轉移和擴散。另外由于其抗氧化性，脂質過氧化產生的自由基被清除，也在一定程度上保護了DNA免于受損，降低了由于DNA突變帶來的癌癥風險。由于茶多酚能在一定程度上抑制腫瘤細胞的激素受體表達，因此，從激素表達上也可以解釋茶多酚的抗腫瘤效果。實驗也發現，使用茶多酚的小鼠其腫瘤平均體積明顯減小，并且發現腫瘤細胞的數量、漿核比明顯減小，出現了明顯的纖維增生。同時，綠茶還可以幫助機體將致癌物代謝，實驗人員使用致癌物喂食小鼠，給對照組提供綠茶提取物，結果發現，綠茶提取物可以調節致癌物的代謝，抑制癌癥的發生。

3.4 茶葉對糖尿病的作用

隨著生活水平的提高，糖尿病等代謝慢性疾病的發病率也不斷上升，在日常生活中如何減少糖的攝取成為許多糖尿病患者和肥胖患者需要仔細思考的問題。有研究表明，普洱茶對α-淀粉酶的活性有一定的抑制作用，α-淀粉酶是將日常食用的淀粉降解變成葡萄糖或者果葡糖漿的物質，α-淀粉酶被抑制意味著對糖類物質的吸收降低，減緩了血糖濃度的升高。淀粉的降解由一系列酶完成，除了α-淀粉酶，還有葡萄糖轉苷酶，將淀粉分支上的1，4-糖苷鍵斷開，從而達到降解的目的，而葡萄糖轉苷酶的活性在茶多酚和茶多糖的作用下可以被抑制到40%，降低了單糖的形成，從而降低了單糖的攝入。

3.5 茶葉對齲齒和腸道疾病的預防作用

長期飲用茶湯的人可以降低齲齒的發病概率，主要是由于茶多酚對細菌生長有明顯的抑制作用，茶多酚通過改變菌體的正常形態、干擾菌體的DNA的形成，從而對菌體蛋白質的形成產生阻礙作用。茶多酚可以調節口腔和腸道內的菌群，調節其微生態結構，抑制有害菌的生長，比如抑制幽門螺桿菌和金黃色葡萄球菌等病原菌，而促使雙歧桿菌等益生菌生長，獲得更好的口腔及腸道健康。由此可見，長期飲用茶湯可以提高口腔和腸道健康。