茶多酚的功能活性及穩態化研究進展

摘 要：茶作為我國歷史悠久且最具代表性的傳統飲品，是中華民族文化的重要載體。茶多酚是茶葉中主要的生物活性成分之一，具有多種理化性質，在食品、醫藥、化妝品等多個領域具有廣泛的應用前景。然而，在茶多酚使用過程中，活性易受光照、氧氣和高溫等外界條件的影響，極大地限制了其在工業上的應用。本文總結了茶多酚的理化性質和功能應用;概述了目前常見的茶多酚穩態化技術即包埋，通過穩態化技術將茶多酚有效地包埋在特定的載體中，有利于茶多酚更好地發揮效用，顯著提高其穩定性，從而拓展其應用場景，為茶多酚的深入研究和應用提供參考。

關鍵詞：茶多酚;理化性質;應用;穩態化包埋

中圖分類號：TS272 文獻標志碼：A 文章編號：1008-1038（2024）08-0025-07

DOI：10.19590/j.cnki.1008-1038.2024.08.005

Research Progress on Functional Activity and Stabilization"of Tea Polyphenols

CHEN Junjie1，3， LAO Yingyi1，3， CHEN Xiaowei1， YU Yuanshan1，2， WEN Jing1， WU Jijun1， XU Yujuan1，2，

XIAO Gengsheng4， YANG Jiguo2， TANG Yantian2， HU Tenggen1，2*

（1. Sericultural amp; Agri-Food Research Institute， Guangdong Academy of Agricultural Sciences， Guangzhou 510507， China; 2. Lingnan Modern Agricultural Science and Technology， Guangdong Province Laboratory Heyuan Sub-center， Heyuan 517000， China; 3. College of Food Science， South China Agricultural University， Guangzhou 510642， China; 4. Institute of Light Industry Food， Zhongkai University of Agriculture and Engineering， Guangzhou 510631， China）

Abstract： As a quintessential traditional beverage with a rich history in China， tea serves as a significant vessel for Chinese national culture. The primary bioactive components found in tea， known as tea polyphenols， exhibit a diverse range of physical and chemical properties， indicating substantial potential for applications in various fields， including food， medicine， and cosmetics. However， the efficacy of tea polyphenols can be easily compromised by external factors such as light， oxygen and high temperatures， which can hinder their industrial application. Therefore， this paper began by summarizing the physical and chemical properties， as well as the functional applications of tea polyphenols. It then outlined the prevalent stabilization technologies for these compounds， that was encapsulation. By employing such stabilization technologies， tea polyphenols could be effectively embedded in specific carriers， thereby enhancing their performance and significantly improving their stability. This advancement not only broadened the application scenarios for tea polyphenols but also served as a valuable reference for further research and application in this field.

Keywords： Tea polyphenols; physical and chemical properties; application; steady-state encapsulation

茶作為一種功能健康飲品，在全世界被廣泛消費。茶葉中含有多種活性成分，如茶多酚、兒茶素、茶氨酸、茶多糖、茶色素等，其中茶多酚是茶葉的主要成分之一。茶多酚也稱為“茶單寧”，是一種多元酚類化合物[1]，主要化學成分包括兒茶素類、黃酮類、酚酸類、聚合酚、花青素類等，茶多酚的主體成分是兒茶素類化合物，占茶多酚的60%～80%[2]，兒茶素類化合物主要包括兒茶素（EC）、沒食子兒茶素（EGC）、兒茶素沒食子酸酯（ECG）和沒食子兒茶素沒食子酸酯（EGCG）四種物質。茶多酚可由多種途徑獲得，如茶樹尖梢、茶葉、茶果、茶花、茶籽及茶湯等，不同原料中茶多酚的含量不同。由于其獨特的分子結構，茶多酚是茶葉中最具生物活性的成分，決定著茶葉不同的顏色、滋味、藥理作用[3]。

茶多酚因其獨特的理化性質和功能活性（抗氧化、抗腫瘤、調控代謝綜合征、抑菌及抗輻射等），在食品、醫藥、化妝品等多個領域展現出巨大的應用潛力。然而，茶多酚類物質由于具有多個羥基，其活性易受光照、氧氣和高溫等外界條件的影響，在一定程度上限制了其在工業上的廣泛應用[4]。因此，本文基于現有研究報道，歸納總結了茶多酚的理化性質和功能應用，深入探討了茶多酚在多個領域的應用前景。同時，針對茶多酚穩定性差的問題，概述了目前常見的茶多酚穩態化技術，旨在為茶多酚的深入研究和應用提供參考。

1 茶多酚的理化特性

茶多酚常溫下為淺黃或綠色粉末，易溶于含水乙醇和溫水中，穩定性較強，但在三價鐵離子下易分解。茶多酚是茶葉中多酚類和其衍生物的混合物，主要由兒茶素、黃酮醇、花色素、酚酸和縮酚酸等有機化合物組成，以兒茶素為主的黃烷醇類化合物占茶多酚總量的60%～80%，兒茶素中含量較高的沒食子兒茶素沒食子酸酯（L-EGCG）、沒食子兒茶素（L-EGC）、兒茶素沒食子酸酯（L-ECG）和兒茶素（L-EC）分別占50%～60%、15%～20%、10%～15%和5%～10%[5]。兒茶素類為白色固體，易溶于熱水;黃酮類為亮黃色結晶，易溶于有機溶劑;但這兩類均難溶于苯、氯仿等有機溶劑。兒茶素易與金屬陽離子絡合，黃酮類易水解形成黃酮或黃酮醇。與兒茶素和黃酮類物質相比，花青素類在紫光下呈暗棕色，酚酸類多為白色結晶，這幾類物質都有較強的水溶性[4-5]。茶多酚含多個羥基，氧化性較強。在多酚氧化酶（PPO）、過氧化物酶（POD）等的作用下，茶多酚易發生氧化、聚合反應，最終形成茶黃素、茶紅素等物質[6]。

2 茶多酚的生物活性與應用

茶多酚具有多種生物活性，如作為天然抗氧化劑，茶多酚具有極強的抗氧化能力[7]。同時研究發現，茶多酚還具有抗腫瘤、抗衰老、降血糖、降血脂和膽固醇，以及抑制HIV病毒的作用[8]。茶多酚還可以有效抑制和殺滅病原體，但不會對益生菌產生危害，在腸道健康方面也發揮著積極作用[9]。

2.1 抗氧化活性

茶多酚通過調節多種酶蛋白如超氧化物歧化酶（SOD）、谷胱甘肽過氧化物酶（GSH-Px）、c-Jun氨基末端激酶（JNK）等，以及相關信號通路靶蛋白的表達來提高細胞抗氧化能力，在預防氧化損傷、皮膚衰老與皺紋生長方面表現出顯著活性[4]。Yin等[10]發現，低濃度（0～20 μg/mL）的茶多酚對H9C2細胞是無毒副作用的，但高濃度（gt;20 μg/mL）的茶多酚會降低細胞活力;當茶多酚濃度達到10 μg/mL時，其對提高細胞總抗氧化能力效果最佳。此外，EGCG處理能夠在降低ROS活性的同時增加SOD活性，從而使小鼠心肌組織氧化損傷得到緩解，進而抑制冠心病的發生發展[11]。EGCG還可以降低p21細胞周期蛋白依賴性激酶抑制劑（CKI）水平，在皮膚衰老過程中發揮重要作用，EGCG可能通過抑制促凋亡蛋白的表達來延緩皮膚的衰老[12]。茶多酚因其優異的抗氧化活性，可以延緩食品氧化，防止食品氧化變質，在食品工業中廣泛用作抗氧化劑使用。例如茶多酚脂肪乳可以保護脂肪產品不被氧化，且能抑制發酵肉制品中有害物質的生成，從而延長產品貨架期[13]。發酵乳制品也充分利用了茶多酚的優異特性。如添加茶多酚不僅可以提高酸奶乳制品的抗氧化活性，較好地抑制酪蛋白水解;還能對酸奶乳制品的風味產生一定影響，改善酸奶的品質，賦予酸奶獨特風味和抗氧化功效[14]。

2.2 抗癌活性

茶多酚通過調控細胞周期、細胞信號轉導、血管生成等途徑來抑制腫瘤細胞生長并誘導其凋亡。近年來相關研究表明，茶多酚能有效降低乳腺癌、肝癌、皮膚癌、口腔癌等疾病的發病風險[4]。

EGCG已被證實可以誘導多發性骨髓瘤細胞（U266）凋亡[15]，且與5，7-DMF組合使用促癌細胞凋亡效果更佳，顯著上調U266細胞中的Caspase3（細胞凋亡的關鍵介質）表達，從而促進U266的凋亡。在乳腺癌治療中，EGCG、兒茶素和賴氨酸的多酚復合物通過干擾腫瘤細胞對葡萄糖的攝取而發揮選擇性的抗遷移作用。此外，EGCG能夠在抑制腫瘤生長的同時阻止尼古丁誘導細胞元素遷移，從而抑制LC細胞發育過程及誘導其凋亡，進而保護患者[16]。

2.3 調控代謝綜合征活性

研究表明，多酚類物質能夠預防和改善代謝綜合征，如降血壓、降血糖、改善血脂異常[4]。實驗發現，以多酚類為主的茶葉提取物能有效預防高糖高脂導致的大鼠高血壓的發生，這可能與多酚上調小鼠動脈組織中抗氧化酶表達，從而降低體內促炎、促氧化標記物的表達有關[17]。在肥胖相關并發癥的研究中發現，EGCG有潛力作為改善肥胖相關并發癥的預防和輔助治療劑[18]。EGCG還可通過激活L6骨骼肌細胞中PI3K/AKT信號通路，從而促進GLUT4易位來增加葡萄糖的攝取，進而發揮降血糖功效[19]。綠茶提取物通過抑制脂質的合成及炎癥反應，從而激活AMPK信號通路，促進脂肪酸氧化[20]。

2.4 抑菌活性

茶多酚對自然界的多種革蘭氏陰性和陽性菌表現出良好的抑菌活性[4]，被廣泛應用于食品防腐和醫療衛生領域。茶多酚的抑菌活性主要體現在破壞微生物細胞膜通透性及微生物酶活、抑制微生物遺傳物質和ATP合成等方面[21]。陳琛等[22]得出秦嶺綠茶茶多酚對革蘭氏陰性菌如大腸埃希菌、傷寒沙門氏菌、肺炎克雷伯氏菌等均有明顯抑菌作用，其最小抑菌濃度范圍在0.062 5～2 mg/mL，并主要通過破壞細菌的細胞壁或細胞膜發揮抑菌作用。李峰等[23]發現兒茶素在20 μg/mL時能夠有效抑制野油菜黃單胞菌變種（Xcc）的生長，并且抑菌活性隨濃度的增加逐漸增強，當兒茶素濃度達到100 μg/mL時，可完全抑制Xcc生長。茶多酚良好的抗菌活性使其被廣泛應用于果蔬的保鮮，茶多酚在延緩病原菌生化活動的同時，還能抑制細菌的繁殖速度，從而減緩色素和維生素C的降解速度，保持果蔬色澤穩定，延長保鮮期[24]。此外，茶多酚還能有效去除肉類、糧、油作物及其制品的異味[25]。

2.5 抗輻射活性

輻射是一種常見的、易引發危害的外部因素，茶多酚的抗輻射活性主要體現在減少輻射誘導的DNA損傷和凋亡，清除體內ROS，并增強內源性細胞抗氧化系統方面[4]。研究發現，EGCG可以有效提高輻照后的細胞活力，且在輻照24 h后細胞活力隨EGCG劑量增加而上升[4]。Xie等[26]發現EGCG可以延長輻照后小鼠的生存時間，并且防止小鼠質量減輕，通過EGCG的治療對小腸正常隱窩絨毛結構產生保護作用，促進了Lgr5+腸道干細胞（ISC）的存活。此外，EGCG處理可以有效保護皮膚中的酶活力不受影響，降低輻射產生的不良產物含量[27]。

3 茶多酚的穩定性及穩態化技術

3.1 茶多酚穩定性的影響因素

茶多酚結構中含有多個活潑羥基，使其具有多種生物活性，但正是這種結構導致其穩定性差，在某些條件（光照、高溫、pH等）下極易發生不良反應，使其失去活性，限制其應用。

3.1.1 光照對茶多酚穩定性的影響

茶多酚的穩定性與光照密切相關，黑暗條件下茶多酚的穩定性最好，當處于日光或紫外光照射條件下，其穩定性顯著降低。這可能是由于光照導致茶多酚中的不飽和鍵發生氧化聚合反應，引起多酚降解[28]。Yuann等[29]研究表明，兒茶素對可見光和紫外線敏感，導致兒茶素的結構改變，發生異構化。此外，光照的影響還會使兒茶素的色澤受到影響。

3.1.2 溫度對茶多酚穩定性的影響

茶多酚的熱穩定性較差，隨著溫度的升高，茶多酚的含量逐漸下降。在熱穩定性加速試驗中，茶多酚的降解符合動力學一級反應速度方程，溫度和含水量越高，反應速度常數K越大，半衰期t1/2越小，茶多酚的穩定性越差[30]。Zeng等[31]研究高溫時，茶多酚的透射率、顏色、兒茶素含量等均受到明顯影響;而在4 ℃下保存24 h，茶多酚溶液透光率幾乎沒有變化，兒茶素基本保持穩定。孟憲剛等[32]研究也發現茶多酚的穩定性會隨著貯藏溫度的升高而降低;在低溫（5 ℃）貯藏時，茶多酚是較為穩定的。

3.1.3 pH對茶多酚穩定性的影響

茶多酚處于中性或堿性條件時，由于含有多個酚羥基，其結構會被改變，酚羥基被破壞，導致其降解。不同酸堿條件影響茶多酚溶液中有色物質的形態，在酸性條件下有色離子的形態較為穩定，茶多酚保存應避免堿性環境[28，33]。Zeng等[31]研究表明，茶多酚在酸性條件下是穩定的，pH在3～6之間時，茶多酚表現良好的穩定性，pH值越高茶多酚越不穩定。Qing等[34]研究也發現，茶多酚的穩定性對pH值具有依賴性，較高pH值時茶多酚會發生差向異構化和降解反應。因此，降低pH值有助于提高茶多酚的穩定性。

3.1.4 金屬離子對茶多酚穩定性的影響

部分金屬離子（如Zn2+、Cu2+、Al3+、Fe3+）會與茶多酚中的酚羥基發生絡合反應，形成沉淀，導致其穩定性降低。因此，茶多酚溶液貯藏過程中應避免與含有這些離子的溶劑或容器接觸[28]。Masazumi等[35]研究表明，Na2+的加入會引起兒茶素差向異構化從而導致兒茶素的含量降低;茶沖泡液中本身所含有的金屬離子（Zn2+、Cu2+、Fe3+等）因促進兒茶素的差向異構化而對其穩定性產生影響。Qing等[34]報道，金屬離子會影響茶多酚的存在形式，茶多酚含量與金屬離子的濃度呈現負相關的趨勢，水中礦物質含量越高，茶浸液中總多酚的含量越低。

由此可知，在加工和貯存過程中，茶多酚可能會受到pH、溫度、氧氣濃度及金屬離子等因素的影響而降解或異構化，從而降低其活性。因此，保持茶多酚的穩定性對于維持其生物活性具有重要意義。

3.2 提高茶多酚穩定性的主要方法

為提高茶多酚的穩定性，研究者們采用了多種穩態化技術，最常見的是包埋技術。包埋技術主要通過將茶多酚包埋在特定的載體（多糖、蛋白質等大分子材料）中，有效隔絕外界環境對茶多酚的影響，從而提高其穩定性，即包埋法，具體包括微膠囊包埋、脂質體包埋、乳液包埋等。通過包埋技術達到改變茶多酚的溶解性、光敏性、酸敏性以及熱敏性等加工適應性的目的，使茶多酚能以微細狀態保持其原有的化學特性和生物活性，發揮長效作用[36-38]。

3.2.1 微膠囊包埋法

微膠囊包埋技術是將芯材茶多酚溶液包裹在由壁材（天然或合成高分子材料）中，并通過不同干燥方式制成的微小粒子（微膠囊）。該技術可以保護茶多酚免受空氣、光照等因素的影響，提高其穩定性。目前常見的微膠囊制備方式主要有噴霧干燥、冷凍干燥及電噴霧干燥。如孟憲剛等[32]以2.5%海藻酸鈉、0.8%殼聚糖、4.5%氯化鈣為壁材，芯壁比為2∶1，利用噴霧干燥制備了茶多酚微膠囊，結果發現，游離茶多酚在60 ℃貯藏9 d，保留率逐漸降低;而經過微膠囊包埋后，其貯藏21 d才開始降低，且茶多酚降解速率顯著低于未包埋組。侯丹[39]利用阿拉伯樹膠粉、菊粉和殼聚糖作為復配壁材，CaCl2作為固定液，制備了茶多酚微膠囊，發現其貯藏穩定性明顯高于未包埋茶多酚，且水分活度低，從而導致貯藏期更長。

3.2.2 脂質體包埋

脂質體包埋技術被廣泛用于食品基質中酚類化合物的安全遞送和控釋，具有許多優點，包括大規模生產、使用成分天然安全、生物相容性好、能夠攜帶多種生物活性化合物并實現活性物質的靶向釋放等。研究發現，納米脂質體體系可有效防止綠茶提取物（GTE）在加工和貯存過程中可能發生的氧化變質，并可用于延緩橙汁和石榴汁的氧化褐變[40]。陳羚[41]構建的EGCG類脂質體體系具有良好的保留率和貯藏穩定性，其開展的模擬飲料體系貯藏穩定性研究發現，相比于游離茶多酚，脂質體包埋后的茶多酚保留率得到提高，并且抑制了其氧化褐變。鄒立強[42]報道發現，茶多酚納米脂質體表現出良好的緩釋能力和堿性穩定性。

3.2.3 絡合包埋法

絡合包埋法是茶多酚溶液通過在磷酸鹽和/或碳酸根離子存在下共沉淀來實現的，鹽溶液由不同pH值的氯化鈣與磷酸鹽、碳酸鹽混合物混合而成。該過程具有選擇性，有利于包封沒食子酸鹽等茶多酚活性物質。利用上述方法制備的鈣基材料的一大特點就是它們能夠在水介質中形成具有大表面積的多孔球形納米和微顆粒，從而提高對活性物質的包埋率，這類材料可以設計成完全或部分晶態，非晶結構可以通過干燥材料或在水相中使用結晶抑制劑來穩定，是一種新型茶多酚穩態化方法。如Amal等[43]將水溶性綠茶多酚包埋在碳酸鈣磷酸鹽礦物質中，以掩蓋其苦味，進一步強化其在食品中的應用。

3.2.4 乳液包埋

乳液是一種由一種或多種物質，通過表面活性劑以液滴形態分散于另一種與之不溶的液體而形成分散體系。油滴和水滴分別被表面活性劑界面層包覆，粒徑在0.1～100 μm之間，界面層具有高度的表面活性和穩定性，并且會受到界面層厚度和表面活性劑分子的排列和吸附方式的影響[44]。Tian[45]將茶多酚嵌入黃原膠和刺槐豆膠后制成油包水（W/O）乳液，結果表明這大大提高了茶多酚的貯藏穩定性。陳夢潔[46]通過反相微乳液法制備了茶多酚微乳液，沉淀法和離心法顯示其穩定性極好，且不會因油相的不同而受到影響，從而出現水油分離的現象。

3.2.5 水凝膠包埋

水凝膠是利用生物大分子多糖、蛋白質等化合物，通過物理或化學交聯而成具有特殊的三維網絡結構的聚合物，從而提高活性物質的負載率，且表現出良好的生物相容性[33]。劉飛[47]以殼聚糖為載體，通過離子交聯法制備包封有茶多酚的殼聚糖水凝膠，并顯著提高茶多酚的貯藏穩定性。黃家鈺等[33]利用羅望子膠和κ-卡拉膠混合制成協同水凝膠，能夠提高不同pH下茶多酚的熱穩定性，有效提高茶多酚的自由基清除性能和抗氧化能力。

4 小結

茶多酚是一種具有良好生物活性的物質，在許多方面能夠起到積極作用。但由于茶多酚自身性質的限制，其穩定性易受光照、溫度、pH和金屬離子的影響，導致其在加工處理過程中易失活或難以發揮效用，這限制了茶多酚的貯藏和應用。通過穩態化技術可以克服茶多酚穩定性差的難題，為其在更廣泛領域的應用提供可能。盡管目前已經有許多關于茶多酚活性及穩定技術的研究，但仍有許多方面需要進一步探索。如需要進一步優化茶多酚穩態化技術，并深入探索茶多酚的生物活性和作用機制，以推動其在更多領域的應用。

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基金項目：廣東省重點研發專項（2022B0202040002）;嶺南現代農業科學與技術廣東省實驗室河源分中心自主科研項目（DT20220026）

第一作者簡介：陳俊婕（2000—），女，在讀碩士，研究方向為農產品加工

*通信作者簡介：胡騰根（1989—），男，助理研究員，博士，主要從事農產品加工方面研究工作