茶对人类健康有重要的贡献，但是其中的奥秘我们却不得而知。从20世纪60年代起，茶学迎来了科学探秘时代，大量自然科学的茶成分分析方法、分离和鉴定技术快速发展，一系列先进科学技术先后参与到茶叶的研究中，茶与健康二者的密切关系、罩在茶叶上的面纱一步步被揭开。
如今人们都在迫切追求健康生活，面对茶叶这贴近生活、药食两用的植物，我们如何利用?浙江大学茶学系教授王岳飞老师为我们解惑。
茶叶中的化学成分经分离鉴定，已知化合物有700多种，这些成分对茶叶的香气、滋味、颜色以及营养、保健起着重要的作用。茶叶的成分可以分为无机化合物和有机化合物两大类，无机成分占总干物质的3.5%—7.0%，有机化合物占干物质的93%—96.5%。茶叶鲜叶中，水分占75%—78%，干物质占22%—25%，因此从茶园中采下4公斤鲜叶只能加工成1公斤左右的干茶。
茶叶中的无机成分虽占比例较小，但对人体的营养和保健效应以及茶叶的品质具有很重要的作用。灰分既是茶叶品质指标，又是茶叶安全指标，正常茶叶灰分含量为4%—7%，灰分含量过少则可能是假茶，灰分含量过高，说明茶叶受到泥沙、灰尘等污染。茶树体内已发现的无机矿质元素有27种，包括磷、钾、镁、锰、氟、铝、钙、钠、硫、铁、砷、铜、镍、硅、锌、硼、钼、铅、镉、钴、硒、溴、碘、铬、钛、铯、钒等。与其他植物相比较，茶叶中的氟、钾、铝、碘、硒、镍、砷、锰等8种元素的含量超过其他植物的平均水平。这些矿质元素对人体健康有重要的调节作用，茶叶中有些元素的含量相当丰富，每天饮茶几杯即可为人体提供每天所需的大部分。
茶叶中的干物质以有机成分为主，有机物也是决定茶叶滋味、香气和汤色等品质特征、营养及保健效应的主要物质。茶多酚是干物质中含量最多的一类化合物，约占18%—36%，特别是其中的儿茶素类化合物对茶叶的滋味(茶多酚具有涩味)以及许多人类的疾病都具有预防和治疗效果。生物碱虽然只占干物质的3%—5%，但对茶叶的滋味(咖啡碱具有苦味)起着决定性的作用，它包括咖啡碱和少量的可可碱和茶碱。茶叶所以具有提神兴奋作用，就是由这类化合物发挥的作用。氨基酸含量虽然只占干物质的1%—4%，但它决定了绿茶的鲜爽味。茶叶中的芳香物质虽然只占0.005%—0.03%，但它却包括有几百种化合物，它们中的单种成分或彼此间的相互作用会对茶叶香气产生良好或不良的影响。茶叶中的碳水化合物占总干物质的20%—25%，主要是糖类，水溶性的较少，大多是非水溶性的，也是主要的生物活性物质之一。蛋白质占干物质的20%—30%，由于它们中的绝大部分不溶解于水，因此从营养学角度来讲作用不大，但与红茶品质有很密切的关系。茶树芽叶中有多种游离的有机酸，约占3%，如草酸含量为干重的2.6%—3.0%，苹果酸含量为干重的1.1%—2.8%，柠檬酸含量为干重的1.0%—1.5%，金鸡纳酸含量为干重的1.5%等几种。有机酸的含量和组成与茶叶的香气有关。此外，还有脂类约占8%，色素约占1%，维生素占0.6%—1.0%。
说说茶蛋白与茶多酚
1.茶蛋白
茶蛋白(tea protein)的含量约占茶叶干物质总量20%—30%左右。茶叶中的蛋白质绝大多数是非水溶性的，茶鲜叶中非水溶性蛋白质主要是谷蛋白，约占蛋白总量的80%，其次是白蛋白、球蛋白和精蛋白等。谷蛋白类不溶于水，只溶于稀酸、稀碱溶液。
茶蛋白中氨基酸组成丰富、合理，含有人体所需的所有必需氨基酸。将茶蛋白提取纯化后适当改性，有望变为消化吸收性较好的食用、饲用蛋白资源，以及加工成食用乳化剂、起泡剂和胶凝剂等产品。茶蛋白还具有清除超氧阴离子的功效，对预防放射治疗时引起的致突变效应有保护作用。
2.茶多酚及其氧化物
茶多酚(tea polyphenols，简称TP)是茶叶中多种酚类及其衍生物的总称，在茶叶干物质中占14%—24%。其化学组成包括黄烷醇类、花色苷类、黄酮醇类和黄酮类等化合物。其中，黄烷醇中的儿茶素类物质是其最主要的成分，此外黄酮类化合物也是茶多酚中的一个类别。绿茶茶汤中的黄色成分就是由这类化合物形成的，因此又称花黄素，它是构成绿茶和红茶茶汤中黄绿色泽的重要物质。
各种儿茶素的组成比例和茶树品种、叶片老嫩、季节、加工工艺等因素有密切关系。一般来讲，绿茶中的儿茶素含量最高，发酵类茶叶(如红茶，黑茶、乌龙茶)在加工过程中儿茶素被氧化聚合成茶黄素，茶红素，茶褐素等一系列有色化合物，它们对茶汤的品质和汤色都有重要作用。茶黄素、茶红素和茶褐素是儿茶素的氧化聚合产物。儿茶素类化合物是无色的，但其氧化产物都具有鲜艳的色泽，是决定红茶、乌龙茶、黑茶等发酵茶汤色和品质的重要物质。一杯优质红茶的茶汤呈现浓亮的橙红色，而在杯壁处呈现金黄色，前者主要由茶红素决定的，而后者主要由茶黄素构成的。因此在红茶的理化审评中，常采用茶黄素和茶红素的含量及两者的比率作为红茶的品质指标。茶褐素是儿茶素高度氧化聚合的产物，它的含量和红茶品质呈反比，因为茶褐素含量高时会使茶汤变暗、叶底暗钝、滋味淡薄，导致质量下降。
茶多酚是茶叶中主要的功能性物质之一，具有极强的抗氧化作用和多种保健功效：
1.抗氧化作用。人体会自然衰老，它与肿瘤、心血管疾病、退行性疾病等疾病都有一个共同的特点，即细胞受到氧自由基的氧化损害。人体内的自由基95 %以上为氧自由基，氧自由基是损伤生物大分子，参与多种疾病发生、发展、衰老的基础。茶多酚具有清除超氧阴离子的作用，并随pH 值由3到7，清除自由基的能力逐渐增加。由于茶多酚对超氧化物阴离子自由基具有很强的消除效应和极强的抗氧化活性，可以抑制人体内脂质过氧化作用，因此它既具有抗衰老的机能，又能提高人体白血球和淋巴细胞数量和活性，从而增强人体免疫功能。我国于1991年将茶多酚作为一种天然抗氧化剂列入国家食品标准。
2.抗菌作用。茶多酚对于葡萄球菌、大肠杆菌、桔草菌、芽孢杆菌、金黄色链球菌等自然界中近百种细菌均有优异的抗菌活性，显示出抗菌的广谱性。
3.对脂类代谢和心血管疾病的作用。茶多酚不仅具有降低体脂、肝脂数量的作用，并且能降低血液中的胆固醇和具有坏作用的低密度脂蛋白LDL水平，以及降低血压和阻缓血小板凝结的作用，防止动脉粥样硬化，预防心血管病等多种药理功能。
4.抗癌功能。大量的研究表明，茶多酚在活体外具有抗突变作用，能抑制啮齿类动物多种肿瘤的发生。茶多酚还可以提高机体的免疫力，阻断致癌物质形成的代谢途径，抑制肿瘤细胞脱氧核糖核酸的生物合成。此外，茶多酚可有效地清除活性氧自由基，可在一定程度上保护机体免受损伤。
茶多糖、咖啡碱与茶皂素
1.茶多糖
茶叶中的糖类物质的含量很高，但多数是水不溶性的多糖类化合物，能被沸水泡出来的糖类数量很少，因此茶叶是一种低热量的饮料。茶多糖是茶叶中一类与蛋白质结合在一起的酸性多糖或一种酸性糖蛋白，由阿拉伯糖、木糖、岩藻糖、葡萄糖、半乳糖等构成。80年代末的研究发现，茶叶中的复合多糖具有降低人体中血糖和抗糖尿病的功效。茶叶中的脂多糖含量约0.5%—1.0%，它具有抗辐射效果，在我国为癌症患者辐射治疗后，用作升高白血球的辅助药物。另外，药理研究表明，茶多糖还具有降血脂、抗凝血、抗血栓、降血压、减慢心率、耐缺氧和增加冠状动脉流动的作用，以及抗炎、防辐射、增加碳粒廓清速度等药理作用，还能使血清凝集素抗体增加，从而增强机体免疫功能，茶多糖对NaNO2 也具有很强的清除作用。其显著的降血糖效果和免疫活性，使茶多糖有望成为预防和治疗糖尿病及心血管疾病、增加免疫功能的天然药物。
2.咖啡碱
茶叶中咖啡碱的含量高低，因不同地域、不同茶树品种及与不同的茶树部位而有差异。一般而言，茶叶中咖啡碱的含量为2.5%—5.0%。嫩叶中的含量高于老叶，种子或根系中不含咖啡碱。嫩梢背面的茸毛中含有很高含量的咖啡碱。喝茶能提神解乏、兴奋消倦，就是因为咖啡碱能使人体中枢神经产生兴奋作用。咖啡碱很容易溶于热水，因此在泡茶时成茶中的咖啡碱可以大部分被提取到茶汤中去。咖啡碱是一种中枢神经系统的兴奋剂，其机理是增加血液中儿茶酚这类刺激物质的合成和分泌，咖啡碱还能使血管平滑肌松弛，增大血管有效直径，增强了心血管壁的弹性和促进血液循环。当血液中咖啡碱浓度在5—6毫克/升时，可以提高工作效率，增强思维活动和促进反应能力。咖啡碱还有明显的利尿作用，促进肾脏的排尿速率。
咖啡碱对人体健康的利与弊一直存在争议。根据国外20年来的统计分析资料表明，在咖啡碱的消费量和心肌梗塞症两者间并没有什么相关性。在60—70年代，曾有报道说饲喂大白鼠大剂量的咖啡碱会引起畸胎，但这个剂量相当于一个50公斤体重的人一天饮60杯—150杯浓茶，这实际上是不可能的。从毒理学角度而言，任何一种化合物的毒性都是相对的，一种化合物对某种生物体是有害还是有益，存在有一个剂量问题，往往在某一个剂量值时表现有益，而超过某一剂量阈值就表现有毒害。即使像白糖、食盐和维生素这样一些对人体公认为有益的食品和化合物在高剂量时也同样对动物有致死效应。对咖啡碱的安全性评价，根据20多年来的调查和研究结果得出如下结论：在目前人类通常摄入的咖啡碱剂量情况下没有证据对人体有害，相反它具有中枢神经兴奋、强心、利尿作用、平滑肌弛缓作用以及刺激胃酸分泌和促进代谢等功能，同时咖啡碱是一种在人体中可以迅速被排出体外的化合物。因此，可以认为饮茶摄入的咖啡碱量对人是有益而无害的。
3.茶叶皂甙
茶叶皂甙是一类较复杂的甙类衍生物(又称茶皂素)茶叶中的含量仅0.07%左右，与绿茶的鲜爽味以及泡茶时的起泡性有关。
茶叶皂甙具有多种生物活性：1.降低胆固醇的作用。皂甙可防止胆固醇在肠道内的吸收，从而降低血浆脂质中的胆固醇;2.溶血作用。茶叶皂甙能与大分子醇，如甾醇类结合形成复盐而表现出溶血作用;3.抗菌作用。皂甙具有抗细菌和抗霉菌的活性，茶叶皂甙还具有杀软体动物、抗炎、镇静等活性;4.表面活性剂。茶叶皂甙有很强的起泡力，是一种非常好的天然表面活性剂，在工业、医药及日用化工方面有广泛的应用前景。
茶籽中的皂甙和茶叶中的皂甙化合物组成有所不同。茶籽中皂甙化合物的含量约在0.3%左右，是一种很好的表面活性剂，现已开发用于洗发香波，对虾保护剂等多种用途。
茶氨酸、茶色素与脂质
茶氨酸
茶叶中的氨基酸约占茶叶干重的1%—5%。绿茶中的氨基酸含量明显高于红茶。氨基酸的种类、组成、数量与茶叶的滋味(特别是绿茶)有密切的关系。茶叶中的氨基酸还和茶叶中的茶多酚，咖啡碱的形成有关系。茶树上以嫩梢中的氨基酸含量最高，老叶中的氨基酸含量低于嫩梢，因此级别愈高的茶叶，其中氨基酸的含量也通常高于低级的茶叶。茶叶中氨基酸的种类，已发现的有28种，其中以茶氨酸的含量特高。茶氨酸是一种茶树所特有的氨基酸，除了茶树的近缘种——茶梅中发现有少量的茶氨酸外，其他植物中均未发现。因此茶氨酸也是用以检验茶树树种和茶叶真伪的化学指标。由于氨基酸具有很高的水溶解度，因此使得茶汤具有鲜甜的味感。春茶期茶树嫩梢中的氨基酸含量比夏、秋茶要高，在感官审评时也是春茶具有明显的鲜爽甘甜的滋味，而夏，秋茶由于氨基酸含量低，就显得苦涩味较重。
茶氨酸的生理作用主要包括四方面：显著的降低血压的作用;对某些抗肿瘤药物具有生理调节作用;与神经递质物之间有相互作用;对人体有放松作用。
茶色素
茶叶中的色素分为脂溶性色素和水溶性色素两大类。脂溶性色素包括叶绿素和类胡萝卜素，它们和茶叶叶底的色泽有密切关系。叶绿素存在于茶树叶片组织内的叶绿体中，可利用光能进行光合作用，将无机物转变为有机物质，以使维持茶树的正常生长。类胡萝卜素为黄色至橙黄色，它包括有多种化合物。类胡萝卜素在红茶加工过程中，发生降解并形成一些对茶叶香气影响很大的化合物。茶叶中的水溶性色素包括黄酮类、花青素、红茶色素等。
茶叶中含有大量的儿茶素，其含量约占鲜叶干重的12%—24%，纯品呈白色结晶，但由于含有较多的酸性羟基，所以极易被氧化，从而生成有色物质。茶黄素就是由成对的儿茶素经氧化结合而成。儿茶素形成茶黄素的水溶液均呈棕黄色，提取后匀呈晶状粉末，色泽金黄，熔点237—240℃，易溶于热水、醋酸、乙酸乙酯、正丁醇等，水溶液呈较弱的酸性。茶黄素类含量，一般占干重的0.3%—1.5%，是红茶茶汤中的主要黄色色素，滋味颇辛辣，具有强烈的收敛性。茶黄素类除具有色、味属性以外，还具有较多的生理活性，如茶黄素类对紧张肽I转化酶的抑制作用，从而使高血压患者血压下降。100—300mg/kg的茶黄素对肉毒芽孢杆菌的萌发有抑制作用。
茶红素类是茶黄素类进一步氧化的产物，亦是红茶茶汤中红色物质的主要成分。纯品茶红素为棕红色，易溶于热水，刺激性没有茶黄素强烈，收敛性较弱，含量一般为干重的5%—11%。茶红素的阴离子颜色没有解离的颜色深，因此，茶汤中若加入酸会降低颜色深度，加碱则相反颜色变深。茶红素进一步氧化，并与氨基酸、蛋白质等物质结合形成茶褐素。茶褐素能溶于水，不溶于乙酸乙脂和正丁醇。茶褐素是一类结构十分复杂的大分子化合物。
茶色素色彩艳丽，着色效果好，本身又含有多种营养保健成分，对食品中的维生素等具有保护(防止降解)作用，是食品、饮料最理想的着色剂之一。茶色素还可以改善晚期肿瘤病人的血液高凝状态，提高血液中白细胞的含量，增强病人的免疫功能。
脂 质
茶叶芽叶中通常含脂质4%—5%。脂质化合物又称类脂物质.它包括中性脂质，磷脂和糖脂3类。中性脂质约占总类脂物质的20%左右，包括甘油三脂、甘油二脂，游离脂肪酸，甾醇等。磷脂化合物占总脂质含量的35%左右，包括缩醛磷脂酰胆碱，醛碘脂酰甘油等。糖脂占总脂质的40%以下，包括半乳糖甘油脂和甾醇甘油脂。类脂物质与茶叶品质关系不大，但和茶树叶片的生理功能有密切的关系。茶叶中的甾醇化合物已发现的有α-菠莱甾醇，β-香树素，β-谷甾醇，豆甾醇等，特别是α-谷甾醇含量较高，每100克成茶中的含量可高达140—570毫克，α-菠菜甾醇和茶树的抗虫性有关。有的甾醇具有激素的作用。
