茶多糖的健康功效研究進展

周寶才 ，丁然 ，魏新林 *，邵勝榮

（1.浙江興合茶業(yè)科技有限公司，浙江湖州 313300；2.上海交通大學(xué)農(nóng)業(yè)與生物學(xué)院，上海 200240；3.紹興御茶村茶業(yè)有限公司，浙江紹興 312037）

茶葉因其獨特風(fēng)味及良好的健康功效廣受國內(nèi)外學(xué)者的關(guān)注，茶多糖作為茶葉中的一類主要活性成分被廣泛研究。多糖是一種具有高分子量的聚合物，由至少十個單糖通過糖苷鍵相互連接組成[1]。茶多糖是一類從茶葉中提取的與蛋白質(zhì)結(jié)合的雜多糖，具有降血糖、調(diào)節(jié)脂質(zhì)代謝、抗氧化、抗癌等多種健康活性[2-3]。作為一種具有較少副作用的活性物質(zhì)[3]，茶多糖可以被廣泛地應(yīng)用于茶產(chǎn)品的生產(chǎn)與研發(fā)中。因此，文章對茶多糖活性的國內(nèi)外研究進行了綜述，為茶多糖產(chǎn)品的開發(fā)提供指導(dǎo)，進而實現(xiàn)茶多糖的高值化利用。

1 降血糖活性

根據(jù)世界衛(wèi)生組織2016年發(fā)布的全球報告，全球糖尿病患病率在1980年～2014年間從4.7%增加到8.5%[4]，其中大多數(shù)新增病例發(fā)生在低收入和中等收入國家，2014年約有4.22億成年人患有糖尿病[4]。糖尿病是一種代謝紊亂疾病，它會造成患者長期處于高血糖狀態(tài)，從而引起各種健康風(fēng)險的出現(xiàn)與疾病的產(chǎn)生。糖尿病產(chǎn)生的主要原因是人機體內(nèi)的胰腺不能生成足夠的胰島素，或機體內(nèi)的細胞對產(chǎn)生的胰島素無法進行正確的反應(yīng)[5]。糖尿病根據(jù)發(fā)病機制主要分為三種類型：I型糖尿病、II型糖尿病和妊娠期糖尿病。近年來，許多研究者通過體外試驗和動物試驗證實茶多糖是治療糖尿病的一種有效活性成分，并通過減少葡萄糖吸收、抑制α-淀粉酶和α-葡萄糖苷酶活性、改善胰島素抵抗、增加葡萄糖耐量和降低血糖水平等途徑起到降血糖的作用[6]。

體外試驗發(fā)現(xiàn)茶多糖具有良好的抑制α-淀粉酶和α-葡萄糖苷酶的能力，從而降低機體內(nèi)的血糖含量。LI等[7]通過紫外分光光度試驗、紅外指紋試驗、掃描電鏡試驗發(fā)現(xiàn)綠茶茶多糖的結(jié)構(gòu)在經(jīng)過唾液消化后無顯著性變化，但在經(jīng)腸胃消化后發(fā)生了顯著改變。綠茶茶多糖經(jīng)腸胃消化后，還原糖含量顯著增多，α-淀粉酶抑制率顯著增加，這一結(jié)果表明經(jīng)消化后的綠茶茶多糖可能通過抑制α-淀粉酶來控制餐后血糖水平[7]。XUA等[8]分別從溫和發(fā)酵1年、3年和5年的普洱茶中提取茶多糖，發(fā)現(xiàn)這三種茶多糖都是與蛋白質(zhì)結(jié)合的酸性糖蛋白，其中發(fā)酵3年和5年的普洱茶茶多糖的α-葡萄糖苷酶抑制力是治療糖尿病藥物阿卡波糖的三倍，說明發(fā)酵能顯著增強茶多糖抑制α-葡萄糖苷酶的能力，從而提高其降血糖活性。

動物試驗也證實了茶多糖具有較好的降血糖功效。 宋林珍等[9]用 100 mg/（kg·d）的茶多糖對四氧嘧啶誘導(dǎo)非肥胖型糖尿病小鼠進行灌胃，發(fā)現(xiàn)茶多糖能通過調(diào)節(jié)胰島素分泌，修復(fù)胰島β細胞，清除超氧化物歧化酶自由基來抵抗糖尿病。ZHOU等[10]通過四氧嘧啶誘導(dǎo)非肥胖型糖尿病小鼠模型發(fā)現(xiàn)茶水提取物顯著降低小鼠的空腹血糖和葡萄糖化血清蛋白含量，高效凝膠滲透色譜和組分分析表明提取物中100～120 kDa的成分為主要降血糖活性物質(zhì)，而其中約90%為含大量阿拉伯半乳聚糖蛋白的多糖，說明可溶性茶多糖是茶中的主要降血糖因子。潘欣萍等[11]通過α-葡萄糖苷酶體外試驗和大鼠離體小腸囊翻轉(zhuǎn)模型發(fā)現(xiàn)茶多糖的降糖活性中心為AN蛋白組分，它對α-葡萄糖苷酶和小腸囊葡萄糖轉(zhuǎn)運具有顯著抑制作用，從而保護大鼠胰島素細胞并達到降血糖的目的。李淑琴[12]通過高糖高脂和鏈脲佐菌素誘導(dǎo)的二型糖尿病小鼠模型發(fā)現(xiàn)茶多糖能提高小鼠的葡萄糖耐受并通過PI3K/Akt信號通路上調(diào)關(guān)鍵蛋白如胞內(nèi)磷脂酰肌醇激酶、磷酸化AKT和葡萄糖轉(zhuǎn)運蛋白的表達來降低小鼠體內(nèi)的血糖。

2 調(diào)節(jié)脂質(zhì)代謝

肥胖已成為全球第六大致病風(fēng)險因素，它會導(dǎo)致機體平均壽命減少，造成多種心血管疾病、二型糖尿病及多種癌癥[13]。肥胖是二十一世紀公認的最嚴重的公共衛(wèi)生問題之一，2015年在全球195個國家中發(fā)現(xiàn)約有6億成年人 （在成年人中占12%）和1億兒童（在成年人中占5%）為肥胖人群[14]。近年來，許多研究通過體內(nèi)外試驗證實茶多糖具有調(diào)節(jié)脂質(zhì)代謝的功效。

LI等[15]通過3T3-L1前脂肪細胞試驗發(fā)現(xiàn)綠茶茶多糖、紅茶茶多糖、烏龍茶茶多糖能顯著抑制脂肪細胞增殖分化，同時還能顯著增加G0/G1期細胞的數(shù)量。通過RT-PCR分析可得，茶多糖主要是通過上調(diào)機體內(nèi)的脂聯(lián)素以激活蛋白激酶信號通路從而達到調(diào)控脂肪細胞因子的目的，并最終調(diào)控前脂肪細胞[15]。李祥龍等[16]發(fā)現(xiàn)黑茶茶多糖能顯著抑制脂肪酶，通過比較幾種黑茶的脂肪酶抑制效果發(fā)現(xiàn)普洱茶的抑制效果最佳，抑制類型接近于競爭性抑制。

WU等[17]用雄性SD大鼠建立肥胖模型并用紅茶茶多糖灌胃，通過觀察大鼠體內(nèi)內(nèi)臟脂肪重量和脂肪細胞大小，發(fā)現(xiàn)紅茶茶多糖通過抑制脂肪的形成、積累，促進脂肪的分解來顯著降低大鼠體內(nèi)脂肪含量和脂肪細胞大小，從而防止高脂飲食引起的肥胖。侯仰鋒等[18]發(fā)現(xiàn)黑茶茶多糖能通過調(diào)節(jié)大鼠肝臟內(nèi)的Zn、Cu、Mg含量和Zn/Cu比值來調(diào)節(jié)大鼠的脂質(zhì)代謝。吳文華[19]發(fā)現(xiàn)相較于茶多酚，茶多糖是下調(diào)高脂小鼠體內(nèi)總膽固醇、甘油三酯、低密度脂蛋白表達，上調(diào)高密度脂蛋白表達的主要功能性成分，并且呈劑量依賴性。XU等[20]發(fā)現(xiàn)綠茶茶多糖是綠茶提取物抑制大鼠體重增加和脂肪堆積的主要功能性成分，它通過改善大鼠體內(nèi)的血脂和抗氧化水平顯著降低大鼠體內(nèi)血清瘦素含量，從而抑制脂肪酸的吸收并顯著降低脂肪調(diào)節(jié)因子IL-6和腫瘤壞死因子-α（TNF-α）基因的表達。MAO等[21]發(fā)現(xiàn)黑茶茶多糖能通過改善血漿脂質(zhì)譜，脂質(zhì)氧化和提高抗氧化酶的活性來抑制高脂飲食誘導(dǎo)的高血脂大鼠體重增加。

3 抗氧化活性

抗氧化物是一種能清除活性氧自由基的化合物。活性氧自由基在一些疾病和機體老化中扮演著重要角色，過多的活性氧自由基會對機體內(nèi)的脂肪、蛋白和DNA造成損傷，從而導(dǎo)致細胞死亡[22]。在食品中添加抗氧化物質(zhì)可以減少活性氧自由基對機體的氧化性損傷。大量研究證實，茶多糖具有較強的抗氧化活性并能幫助減輕活性氧自由基對細胞的傷害。

茶多糖的抗氧化活性與其組成成分密切相關(guān)。ZHAO等[23]通過水提醇沉法分別獲得綠茶茶多糖、白茶茶多糖、烏龍茶茶多糖、紅茶茶多糖和黑茶茶多糖，通過DPPH自由基、羥基自由基清除試驗發(fā)現(xiàn)5種茶多糖均具有抗氧化活性，茶多糖中較多含量的吸電子基團如酮或醛可以促進O-H鍵中氫的釋放，使其與自由基結(jié)合，從而具有更強的自由基清除能力，因此從發(fā)酵程度低的茶類中提取出的茶多糖抗氧化活性高于發(fā)酵程度高的茶類。SHAO等[24]發(fā)現(xiàn)茶多糖中的糖醛酸、硫酸鹽含量越高，其抗氧化活性越強。這是因為糖醛酸屬于羧酸，含有豐富的羧基和羥基，具有較強的抗氧化能力。硫酸鹽中的硫酸基團能螯合金屬離子，從而終止羥基自由基的生成。XUA等[8]發(fā)現(xiàn)經(jīng)溫和發(fā)酵后的普洱茶茶多糖是一種與蛋白質(zhì)結(jié)合的酸性雜多糖，茶多糖中的蛋白質(zhì)和糖醛酸含量隨發(fā)酵時間的延長而增多，其抗氧化活性也增強。溫和發(fā)酵5年的普洱茶茶多糖相較于發(fā)酵1年和3年的茶多糖而言具有最高比例的低分子量多糖及最強的抗氧化活性。楊新河等[25]通過水提醇沉法獲得茯磚茶茶多糖、青磚茶茶多糖、六堡茶茶多糖、康磚茶茶多糖、普洱茶茶多糖和千兩茶茶多糖，其中普洱茶茶多糖含有最多含量的蛋白及多酚，表現(xiàn)出最強的抗氧化活性。

茶多糖的抗氧化活性能幫助減輕活性氧自由基造成的機體損傷。CHEN等[26]通過動物試驗發(fā)現(xiàn)茯磚茶茶多糖能顯著改善高脂肪飲食誘導(dǎo)的大鼠氧化損傷。應(yīng)樂等[27]通過水提醇沉法獲取3種六堡茶茶多糖，其中70%乙醇純化后的茶多糖具有最強的ABTS自由基和鐵離子清除率并對Na2S2O3誘導(dǎo)的人臍靜脈血管內(nèi)皮細胞氧化損傷具有最強的保護作用。CHEN等[28]通過水提醇沉法提取綠茶茶多糖，純化后獲得三個茶多糖組分gTPC1、gTPC2和gTPC3。通過1，2，3-苯三酚自氧化測定試驗，發(fā)現(xiàn)gTPC1、gTPC2和gTPC3能降低高濃度葡萄糖對人臍靜脈內(nèi)皮細胞產(chǎn)生的損傷，從而被應(yīng)用于減輕高血糖引起的傷害[28]。CHI等[29]發(fā)現(xiàn)紫陽綠茶茶多糖能減緩由運動造成的氧化應(yīng)激反應(yīng)。孫紅梅[30-31]發(fā)現(xiàn)茶多糖能通過其蛋白質(zhì)組分激活機體內(nèi)抗氧化酶的活性并提高醛糖的含量以減輕機體的氧化性損傷，此外茶多糖還能增強運動員心肌細胞的耐缺血、缺氧能力從而提高運動員的無氧運動能力。史敏等[32]通過D-半乳糖誘導(dǎo)小鼠亞急性衰老模型發(fā)現(xiàn)肝組織中超氧化物歧化酶（SOD）和谷胱甘肽過氧化物酶（GSH-Px）的活性顯著增強，說明茶多糖主要是通過清除機體內(nèi)的自由基及其代謝產(chǎn)物、提高SOD和GSH-Px的活性來減緩衰老。

4 抗癌活性

癌癥是由于細胞生長異常而造成的一種疾病，它能擴散到身體的各個部位，而良性腫瘤不會擴散[33]。癌癥種類繁多且不易被治愈，對人體的健康造成了極大的影響。2015年，約有9050萬人患有癌癥[34]，每年大約有1410萬新增癌癥病例[35]。隨著年齡的增長，患癌癥的風(fēng)險顯著增加，老齡化時代的到來以及人們生活方式的改變使得患癌率正在逐步上升。一些學(xué)者通過細胞試驗和動物試驗發(fā)現(xiàn)茶多糖具有一定的抗癌作用。

在細胞試驗中，茶多糖表現(xiàn)出對多個癌癥細胞的抑制功效。GAO等[36]從中茶108中提取了5個功能性多糖亞組分并純化，通過宮頸癌HeLa細胞增殖的抑制試驗發(fā)現(xiàn)酸性多糖和中性多糖對HeLa細胞的增殖表現(xiàn)出顯著的抑制作用，最高抑制率可達10.43%。魏楠等[37]通過人肺癌A549細胞體外試驗發(fā)現(xiàn)茶多糖可與阿霉素聯(lián)用抑制人肺癌A549細胞的增長以減少阿霉素的副作用對人體的損傷。SHAO等[24]通過冷壓綠茶種子獲得了三種多糖組分，其中具有較高硫酸鹽含量的綠茶種子多糖-1對MKN45胃癌細胞和DLD腸癌細胞的抑制作用顯著高于其它兩種多糖成分，說明其抗癌效力與硫酸鹽含量有關(guān)。HE等[38]通過人體MCF-7乳腺癌細胞試驗發(fā)現(xiàn)富硒茶多糖能通過上調(diào)Bax/Bcl-2的表達和活化胱天蛋白酶-3、胱天蛋白酶-9來顯著抑制癌細胞的生長，而細胞內(nèi)的活性氧簇是富硒茶多糖發(fā)揮作用的關(guān)鍵介質(zhì)。聶少平等[39]通過人體結(jié)腸癌細胞HCT-15增殖抑制體外模型發(fā)現(xiàn)，綠茶多糖對HCT-15細胞有抑制作用且呈劑量依賴。

在動物試驗中，夏道宗等[40]通過MTT比色法發(fā)現(xiàn)安吉白茶茶多糖在體外試驗中能顯著抑制小鼠S180艾氏腹水瘤細胞并呈現(xiàn)出劑量依賴型。在動物試驗中，安吉白茶茶多糖能增強小鼠腹腔巨噬細胞的吞噬能力來顯著抑制S180艾氏腹水實體瘤、H22肝癌細胞移植瘤的生長。沈健等[41]通過小鼠S180荷瘤模型發(fā)現(xiàn)茶多糖能促進小鼠脾細胞的增殖，上調(diào)IL-2、TNF-α和血清中IgG的表達來抑制荷瘤的生長。CHEN等[26]通過動物試驗發(fā)現(xiàn)茯磚茶茶多糖對H2O2誘導(dǎo)的大鼠腎上腺嗜鉻瘤細胞損傷具有保護作用。

此外，細胞試驗和動物試驗共同證實了茶多糖對結(jié)腸癌具有較強的抑制作用。LIU等[42]通過動物試驗和細胞試驗發(fā)現(xiàn)茶多糖是結(jié)腸癌治療及預(yù)防的潛在藥劑，茶多糖通過降低細胞周期蛋白cyclin D1，基質(zhì)金屬蛋白酶MMP-2、MMP-9的表達來抑制細胞的生長以抑制小鼠結(jié)腸癌細胞的增殖和侵襲。LIU等[43]使用氧化偶氮甲烷/葡聚糖硫酸鈉小鼠模型和IL-6誘導(dǎo)的結(jié)腸癌細胞系CT26發(fā)現(xiàn)茶多糖能顯著降低腫瘤發(fā)生率，減少腫瘤大小并通過平衡細胞微環(huán)境來抑制促炎細胞的浸潤和促炎細胞因子的分泌。此外，茶多糖能抑制信號傳導(dǎo)及轉(zhuǎn)錄激活因子的活化，并在體內(nèi)調(diào)節(jié)下游基因的表達來減少腸炎相關(guān)癌癥的發(fā)生[43]。

5 其他健康功效

雖然茶多糖的活性研究目前主要集中在降血糖、調(diào)節(jié)脂質(zhì)代謝、抗氧化和抗癌，但也有很多學(xué)者發(fā)現(xiàn)了茶多糖的其他健康功效，如調(diào)節(jié)腸道菌群、抗疲勞、抗?jié)?、減緩細胞損傷、護膚等。

CHEN等[44]通過小鼠試驗發(fā)現(xiàn)茯磚茶茶多糖可以減輕高脂飲食誘導(dǎo)的代謝綜合征并增強微生物群落如韋榮球菌科、紅蝽桿菌科和鏈球菌科的發(fā)育多樣性。CHEN等[45]通過分析茯磚茶茶多糖經(jīng)唾液，模擬胃和小腸消化前后的分子量，單糖含量和還原糖含量發(fā)現(xiàn)茯磚茶茶多糖可以通過消化系統(tǒng)抵達大腸并且不會遭到破壞。此外，碳水化合物含量的降低和短鏈脂肪酸含量的顯著增加也表明茯磚茶茶多糖可以顯著調(diào)節(jié)腸道微生物群的組成和豐度[45]。CHI等[29]發(fā)現(xiàn)紫陽綠茶茶多糖對小鼠具有抑制疲勞的作用，通過小鼠負重游泳試驗發(fā)現(xiàn)口服紫陽綠茶茶多糖能顯著延長肌肉的消耗時間、增加小鼠體內(nèi)的糖原含量，提高谷胱甘肽過氧化物酶的活性并顯著降低血尿素氮、血乳酸、乳酸脫氫酶和丙二醛的含量，從而顯著改善運動引起的疲勞。SCOPAROA等[46]發(fā)現(xiàn)含有綠茶和紅茶的可溶性雜多糖能顯著減緩乙醇誘導(dǎo)的胃損傷，而綠茶和黑茶的不溶性雜多糖能幫助維持胃粘液和還原型谷胱甘肽的表達水平從而保護胃黏膜。ZHAO等[47]發(fā)現(xiàn)茶多糖可以通過提高丙二醛和脫氫酶的表達水平、降低SOD的活性來抑制草甘膦誘導(dǎo)的小鼠睪丸細胞損傷和凋零。WEI等[48]發(fā)現(xiàn)純度較高的茶多糖相較于茶多酚而言具有更好的吸濕性和保濕能力，對皮膚具有保護作用。

6 總結(jié)和展望

茶葉在亞洲尤其是在中國具有極長的飲用歷史，喝茶已成為人們?nèi)粘Ｉ钪械牧?xí)慣。作為茶葉中重要的活性成分，茶多糖具有良好的健康功效，如降血糖、調(diào)節(jié)脂質(zhì)代謝、抗氧化、抗癌等。但是目前，作為一種可以被添加入食品中的功能性成分，茶多糖的研究主要還停留在實驗室階段，在食品及藥品中的應(yīng)用還不廣泛。此外，茶葉的原料老嫩狀態(tài)及種類都會影響茶多糖的健康功效。茶多糖的健康功效與其結(jié)構(gòu)具有密不可分的聯(lián)系，因而進一步對各類茶葉中的茶多糖進行結(jié)構(gòu)分析和健康功效評價具有極為重要的意義。目前，對茶多糖健康功效的研究主要停留在其具備何種健康功效及其強弱上，對該種健康功效的產(chǎn)生機制尚不明確，因而加強對茶多糖健康功效機制的研究將進一步為茶多糖在功能性食品中的應(yīng)用提供新的見解。