茶黃素的理化性質(zhì)?提取分離及生物活性研究進(jìn)展

丁其歡 字成庭 周增志 呂才有

摘要茶黃素是茶多酚類物質(zhì)的氧化物，在食品、醫(yī)藥等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。但是，目前對(duì)茶黃素的研究還不夠深入，缺乏系統(tǒng)的文獻(xiàn)參考。綜合國內(nèi)外有關(guān)茶黃素的最新研究報(bào)告，對(duì)茶黃素的理化性質(zhì)、形成機(jī)理、提取分離與測(cè)定以及藥理活性進(jìn)行了綜述，為茶黃素的進(jìn)一步研究開發(fā)提供參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞茶黃素；理化性質(zhì)；提取分離；生物活性；研究進(jìn)展

中圖分類號(hào)S272文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A文章編號(hào)0517-6611（2017）11-0085-03

AbstractTheaflavins are oxides of tea polyphenols， which have broad application prospects in food， medicine and other fields. However， the study of theaflavins is not deep enough at present， and lacks of literature references. In this review， the latest research reports of theaflavins were integrated， the physicochemical properties， formation mechanism， extraction separation and biological activities of theaflains were elaborated， which will provide some scientific basis for the exploitation of theaflavins.

Key wordsTheaflavins；Physicochemical property；Extraction separation；Biological activity；Research progress

茶黃素是一類具有苯駢卓酚酮結(jié)構(gòu)的酚性色素，最早由Roberts從紅茶中分離得到，是影響紅茶品質(zhì)的重要物質(zhì)，對(duì)紅茶的湯色、滋味起著決定性的作用。茶黃素的含量占紅茶固形物的0.3%～1.5%[1]。到目前為止，從紅茶中分離純化或利用體外模擬氧化體系制備的茶黃素類已有28種之多[2]，其中最主要的4種是茶黃素（TF）、茶黃素-3-沒食子酸酯（TF-3-G）、茶黃素-3′-沒食子酸酯（TF-3′-G）和茶黃素-3，3′-雙沒食子酸酯（TFDG）。近年來的大量研究表明，茶黃素具有明顯的抗氧化、抗菌、抗腫瘤、抗病毒、降脂和治療心腦血管疾病等多種生理功效。茶黃素作為一種天然的活性成分，在食品、醫(yī)藥保健等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。

1茶黃素的理化性質(zhì)

茶黃素單體呈橙黃色針狀結(jié)晶，熔點(diǎn)在237～240 ℃，易溶于水并且也易溶解在部分有機(jī)溶劑中，難溶于乙醚，不溶于氯仿和苯。茶黃素的水溶液呈鮮亮的橙黃色，呈弱酸性，pH約為5.7，在酸性條件下相對(duì)穩(wěn)定，味苦澀，在波長(zhǎng)280、380和460 nm處有吸收，其中在280 nm處有最大吸收峰[3]。

1.1茶黃素的化學(xué)結(jié)構(gòu)兒茶素類化合物（C、EC、GC、ECG、EGC和EGCG等）在多酚氧化酶的催化下，通過與空氣中氧氣進(jìn)行氧化縮合形成茶黃素。在前期的研究中，已報(bào)道28種茶黃素的化學(xué)結(jié)構(gòu)，如圖1所示。

1.2茶黃素的穩(wěn)定性茶黃素類物質(zhì)因其具有苯駢卓酚酮結(jié)構(gòu)和含有多個(gè)酚羥基，性質(zhì)活潑，易被氧化，熱穩(wěn)定性較差，隨著水溫、pH的升高，茶黃素的穩(wěn)定性均會(huì)降低。Su等[4]對(duì)兒茶素和茶黃素混合物穩(wěn)定性的研究表明，水溶液溫度為24 ℃，茶黃素總量在3 h內(nèi)幾乎沒有變化；水溫為70 ℃時(shí)，3 h后茶黃素總量保留44%；水溫為100 ℃時(shí)，3 h后茶黃素幾乎全部氧化降解。Lee等[5]研究表明，茶黃素在pH為6.5時(shí)非常穩(wěn)定，當(dāng)pH為7.0時(shí)發(fā)生緩慢降解，當(dāng)pH為9.0時(shí)降解迅速。張穎[6]研究表明，光照可以降低茶黃素的穩(wěn)定性，在避光條件下，茶黃素比較穩(wěn)定；在光照條件下，6 h后茶黃素降解20%左右，說明茶黃素應(yīng)避光保存。

2茶黃素的形成機(jī)理

兒茶素在多酚氧化酶的催化作用下，被空氣中的氧氣氧化成鄰醌，鄰醌極易產(chǎn)生聚合反應(yīng)，形成中間產(chǎn)物聯(lián)苯酚醌類，具有不穩(wěn)定性的聯(lián)苯酚醌，極易進(jìn)行自身歧化作用，一部分還原形成黃烷醇，另一部分氧化縮合形成茶黃素。目前研究茶黃素類的形成途徑大概可分為以下5種[7]：①兒茶素（B環(huán)上3、4位存在2個(gè)酚羥基）B環(huán)上的3，4-二羥基與沒食子兒茶素（B環(huán)上3、4、5位存在3個(gè)酚羥基）在多酚氧化酶（PPO）的催化作用下，各自被氧化成鄰醌，生成的鄰醌間配對(duì)，進(jìn)行聚合反應(yīng)形成茶黃素及其沒食子酸酯。②兒茶素或沒食子兒茶素都可以與鄰苯二酚、鄰苯三酚、沒食子酸等物質(zhì)氧化發(fā)生鄰醌反應(yīng)，從而生成茶黃棓靈或茶黃酸。③兒茶素B環(huán)上的3，4-二羥基與兒茶素D環(huán)上的沒食子酰基氧化形成具有苯駢卓酚酮結(jié)構(gòu)的茶典烷酸酯類物質(zhì)。④茶黃素沒食子酸酯可繼續(xù)與表兒茶素進(jìn)行苯駢環(huán)化反應(yīng)而生成具有2個(gè)和3個(gè)苯駢卓酚酮環(huán)的茶黃素類物質(zhì)Theadibenzotropolone和Theatribenzotropolone。⑤茶黃素自身可繼續(xù)發(fā)生聚合反應(yīng)生成具有2個(gè)苯駢卓酚酮環(huán)的雙茶黃素。

3茶黃素的提取分離

從發(fā)現(xiàn)茶黃素以來，研究者對(duì)茶黃素的提取分離純化進(jìn)行了很多研究，包括凝膠（Sephadex LH-20）柱層析法、二醇基鍵合硅膠制備色譜法、聚酰胺柱層析法和高速逆流色譜法等。

3.1Sephadex LH-20柱層析1968年，Crispin[8]運(yùn)用Sephadex LH-20，用丙酮梯度淋洗從紅茶中分離出3個(gè)茶黃素單體的峰，達(dá)到一定的分離純化效果。后來此方法在茶黃素的分離上得到廣泛運(yùn)用，Collier等[9]、竹尾忠一[10]、Bajai等[11]、吳雪源等[12]都對(duì)紅茶中的茶黃素進(jìn)行了分離。圖1茶黃素的化學(xué)結(jié)構(gòu)

Fig.1Structures of theaflavins3.2二醇基鍵合硅膠制備色譜法謝練武等[13]通過比較反相C18制備色譜、正相硅膠制備色譜和正相二醇基鍵合（Diol）硅膠制備色譜，得出Diol硅膠分離茶黃素具有較大優(yōu)勢(shì)，可分離出TF（純度95.6%）、TF-3-G（95.2%）、TF-3′-G（99.8%）、TF-3，3′-DG（96.3%）茶黃素單體。

3.3聚酰胺層析柱法丁陽平等[14]利用聚酰胺層析柱分離茶黃素類，通過比較得到：最佳洗脫劑為甲醇∶氯仿∶丙酮∶冰醋酸=3.0∶5.0∶8.0∶0.5，上樣量250 mg/50 mL聚酰胺，最大不能超過300 mg/50 mL聚酰胺，最佳流速0.6 BV/h，最終得到TF和TF-3′-G的含量分別為93%、85%。王坤波等[15]用聚酰胺薄板實(shí)現(xiàn)了兒茶素、表兒茶素、表沒食子兒茶素、表兒茶素沒食子酸酯、表沒食子兒茶素沒食子酸酯、茶黃素、茶黃素-3-沒食子酸酯、茶黃素-3′-沒食子酸酯和茶黃素雙沒食子酸酯的有效分離。

3.4高速逆流色譜法江和源等[16]首次應(yīng)用高速逆流色譜法分離出茶黃素單體成分，經(jīng)比較，選擇溶劑系統(tǒng)為乙酸乙酯-正己烷-甲醇-水（其比例為3∶1∶1∶6），在進(jìn)樣量為250 mg時(shí)，6 h內(nèi)就可有效分離TF、TFMG（包括TF-3-G和TF-3′-G）、TFDG。楊子銀等[17]通過高速逆流色譜（HSCCC）比較茶黃素粗品有無用NaHCO3前處理、不同溶劑系統(tǒng)和HSCCC 系統(tǒng)參數(shù)的優(yōu)化選擇，得到經(jīng)過NaHCO3前處理的茶黃素粗品，可以很好地分離。

4茶黃素的測(cè)定

有關(guān)茶黃素含量的測(cè)定，目前主要采用系統(tǒng)分析法和高效液相色譜法。

4.1系統(tǒng)分析法系統(tǒng)分析法（即分光光度計(jì)法）主要是利用茶黃素、茶紅素和茶褐素不同的溶解特性，可以同時(shí)測(cè)定出紅茶中茶黃素、茶紅素和茶褐素的總量[18]。但實(shí)踐表明，此法存在重復(fù)性相對(duì)較差，測(cè)定結(jié)果偏低，并局限于紅茶茶黃素的測(cè)定，而對(duì)其他茶類的茶黃素測(cè)定是否適宜還有待于進(jìn)一步探討。

4.2高效液相色譜法高效液相色譜法主要是利用茶黃素在波長(zhǎng)280 nm處具有最強(qiáng)吸收，用高效液相色譜儀在280 nm處測(cè)定，用外標(biāo)法定性，定量測(cè)定茶黃素的4種主要成分TF、TF-3-G、TFDG和TF-3′-G。李大祥等[19]得出，高效液相色譜法測(cè)定的茶黃素總量比系統(tǒng)分析法高，鮮葉、綠茶、烏龍茶和紅茶中的茶黃素總量分別是系統(tǒng)分析法所得數(shù)據(jù)的2.7、1.9、3.1和3.1倍。

5茶黃素的生物活性

茶黃素的分子結(jié)構(gòu)由C2-C4、C2-C6鍵與2個(gè)苯駢二氫吡喃環(huán)相連接，形成特定的空間構(gòu)象，產(chǎn)生特異的生理活性，主要包括抗氧化、抗腫瘤、抗菌、抗病毒、降脂和治療心腦血管疾病等多種生理活性。

5.1抗氧化性茶黃素抗氧化作用的化學(xué)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)是具有多個(gè)羥基，其前體兒茶素A環(huán)上的2個(gè)酚羥基，以及2個(gè)B環(huán)形成的苯駢卓酚酮結(jié)構(gòu)有3個(gè)羥基，還有沒食子酸酯所帶的酚羥基，這些羥基保證了它具有很強(qiáng)的提供質(zhì)子的能力，從而具有很強(qiáng)的抗氧化性。Yang等[20]研究茶葉內(nèi)含成分的抗氧化性表明，對(duì)羥自由基的清除能力：TF3>TF2>TF1>EGCG；對(duì)DPPH自由基清除能力：TF3>TF2>EGCG>TF1。孫世利等[21]研究表明，茶黃素具有較好的清除OH、ABTS和DPPH自由基以及絡(luò)合亞鐵離子的能力，同時(shí)研究還表明，茶黃素在小鼠體內(nèi)具有較高的抗氧化活性。

5.2抗腫瘤活性茶黃素抗腫瘤的主要機(jī)理是通過阻斷細(xì)胞信號(hào)傳導(dǎo)抑制腫瘤細(xì)胞轉(zhuǎn)錄和清除自由基抑制細(xì)胞的突變。同時(shí)，還可以促進(jìn)細(xì)胞的凋亡，抑制癌細(xì)胞的增殖和擴(kuò)散。Babich等[22]研究表明，茶黃素能夠顯著地抑制惡性腫瘤細(xì)胞和無限增殖細(xì)胞的生長(zhǎng)。Kalra等[23]研究發(fā)現(xiàn)，茶黃素可以促使人體前列腺癌細(xì)胞程序性死亡。張建勇等[24]對(duì)茶黃素的抗癌機(jī)理進(jìn)行研究表明，以人體結(jié)腸癌細(xì)胞HCT-116為試驗(yàn)對(duì)象，說明茶黃素具有誘導(dǎo)癌細(xì)胞凋亡的作用，茶黃素誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡的機(jī)理是：提高具有促進(jìn)凋亡作用的Bax蛋白的表達(dá)量，降低具有抑制凋亡作用的Bcl-XL蛋白的表達(dá)量。

5.3抗炎抑菌活性茶黃素的抑菌作用途徑主要為通過阻斷細(xì)胞表面的糖蛋白和葡聚糖的結(jié)合位點(diǎn)，降低葡聚糖誘導(dǎo)的集聚和黏附作用；通過抑制細(xì)菌的葡酰轉(zhuǎn)移酶的活性，使不溶性葡聚糖的生物合成受阻；直接破壞細(xì)胞膜，來達(dá)到破壞細(xì)胞的結(jié)構(gòu)、抑制細(xì)菌生長(zhǎng)的作用。Lin等[25]研究發(fā)現(xiàn)，茶黃素具有很好的抗炎效果。Pan等[26]研究表明，茶黃素具有消除炎癥的效果。金恩惠等[27]研究表明，茶黃素對(duì)大腸桿菌和金黃色葡萄球菌具有良好的抑制效果。

5.4降脂活性茶黃素可通過多種機(jī)制降脂。①降低腸道吸收脂肪，通過干擾微粒形成來降低小腸吸收膽固醇；降低膽固醇的溶解度；通過抑制胰脂肪酶的活性來減少腸道中脂肪的分解，從而降低機(jī)體對(duì)脂肪的吸收。②通過抑制骨髓基質(zhì)干細(xì)胞向前成脂肪細(xì)胞分化、抑制前成脂肪細(xì)胞向脂肪細(xì)胞分化、改變脂肪分化相關(guān)基因的表達(dá)來抑制脂肪細(xì)胞的形成。③抑制脂肪的生成，通過直接抑制脂肪生成途徑中的關(guān)鍵酶（如脂肪酸合酶、乙酰輔酶 A 羧化酶等）的活性、調(diào)節(jié)脂肪代謝相關(guān)通路等來抑制脂肪生成。Lin等[28]研究表明，茶黃素對(duì)脂肪酸超載的細(xì)胞和動(dòng)物模型均具有減少脂質(zhì)堆積、促進(jìn)脂肪酸氧化和抑制脂肪酸合成的作用。Maron等[29]研究表明，茶葉中提取的茶黃素具有降血脂的功效。

6討論

經(jīng)過近60年對(duì)茶黃素的研究，對(duì)茶黃素的結(jié)構(gòu)、理化性質(zhì)和生理功效已經(jīng)有了較清楚的認(rèn)識(shí)，茶黃素具有明顯的抗氧化性，可防癌抗腫瘤、抑菌抗病毒、降脂、改善和治療心腦血管疾病等，但是茶黃素的生物學(xué)活性研究還僅停留在試驗(yàn)階段，很少有產(chǎn)品開發(fā)。

茶黃素還未得到廣泛利用，其主要原因是茶黃素的分離純化困難，目前通過兒茶素進(jìn)行體外酶促氧化可以合成茶黃素，但是需要嚴(yán)格控制反應(yīng)條件。關(guān)于紅茶中茶黃素的測(cè)定，李大祥等[19]對(duì)比研究系統(tǒng)分析法和高效液相色譜法，發(fā)現(xiàn)后者測(cè)得的茶黃素含量是前者的3倍左右，因此茶黃素的測(cè)定方法還需要進(jìn)一步研究。雖然紅茶中茶黃素的形成機(jī)理已經(jīng)基本闡述清楚，可以在紅茶的實(shí)際生產(chǎn)加工中起到一定的指導(dǎo)作用，但是還不能很好地通過加工工藝來提高茶黃素的含量，需要進(jìn)一步構(gòu)建茶黃素在紅茶發(fā)酵過程中含量變化的模型。

45卷11期丁其歡等茶黃素的理化性質(zhì)·提取分離及生物活性研究進(jìn)展參考文獻(xiàn)

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