茶叶生物化学

《茶叶生物化学》课程论文

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海峡成功学院 茶学（国际营销） 2012级 王鹭萍 [1**********] 洪永聪 2013年12月27日

茶树次级代谢产物及其健康功效研究

摘要：茶叶次级代谢的研究主要集中在与茶叶品质和健康密切相关的儿茶素、咖啡碱和氨基酸的代谢相关途径和关键酶及其基因的研究。茶与人体健康作为茶学学科的一个重要方向，也是目前世界范围内研究的一大热点。研究的主要方向一个是研究茶叶及其功能性成分通过怎样的途径发挥防治作用；另外是流行病学研究，即在不同区域不同人群之间对不同茶叶及其功能性成分的防治效果进行样本调查和临床研究，即根据药品开发流程对茶叶功能性成分进行系统研究。

关键词：次级代谢产物；茶叶功能性成分；人体健康

一、 茶叶次级代谢产物功能性成分

茶叶次级代谢由茶叶初级代谢派生而来，在次级代谢上有着其独特性，具体表现在含有极其丰富的儿茶素、咖啡碱和茶氨酸等次级代谢产物上；同时，茶叶中还含有丰富的差皂素、萜烯类香气前体物质、类胡萝卜素、维生素等代谢产物。这些物质最终赋予了茶叶绿色、健康的色、香、味品质特征，成为一种风靡世界的绿色健康饮品。

（一）、茶树中儿茶素代谢相关研究。

茶树儿茶素合成一直是茶树次级代谢研究的重要研究对象之一。儿茶素属于黄烷醇类物质由梦莽草酸途径合成而来，（+）-C 的合成途径相对清晰。研究发现，黄烷酮-3-羟化酶（F3H ）、二氢黄酮醇还原酶（DFR ）和原花白素还原酶（LCR ）基因表达量成熟叶明显要高；新梢中的苯丙氨酸裂解酶1（PAL1）、茶尔酮合成酶（CHS ）、DFR 、LCR 和F3H 等酶基因的mRNA 表达量均高于成熟叶；PAL 、DFR 、查尔酮合成酶（CHS1、CHS2、CHS3）等基因在芽和第一叶和第二叶高度表达，而在成熟叶表达很低而难以检出。同时，相关研究还得到了黄酮醇合成酶（FLS ）的氨基酸序列、查尔酮异构酶（CHI ）基因和肉桂酸-4-羟化酶（C4H ）基因的全

场序列。

（二）茶树中咖啡碱代谢相关研究进展。

茶树中含有3%~5%的咖啡碱。咖啡碱代谢与腺嘌呤核苷酸代谢密切相关，腺嘌呤是咖啡碱合成最有效的前体物质，咖啡碱合成酶是咖啡碱合成的关键酶。研究发现咖啡碱主要是在茶树的嫩芽中合成。李远华等研究发现，茶树咖啡碱合成酶基因mRNA 的基因的表达主要分布在茶树叶片的栅栏组织、叶主脉的薄壁组织和韧皮部、幼茎的韧皮部，且不同品种间的表达位置基本相似，而表达信号却有差异；春季新梢第一叶表达信号要强于秋梢第一叶。余有本等研究得到了一包括112个氨基酸残基的硫氧还原蛋白及370个氨基酸残基的茶树咖啡碱合成酶TCS 蛋白，该融和蛋白可催化可可碱甲基化生成咖啡碱。

（三）茶树中茶氨酸代谢相关研究。

茶氨酸是茶叶一类特征性的氨基酸，含量为2%~5%干重。茶氨酸主要是茶氨酸合成酶的催化下由乙胺和谷氨酸合成而来。其合成代谢的研究目前主要侧重在其关键合成酶茶氨酸合成酶的检测和其相关基因的克隆和调控上。

Deng weiwei 等研究发现，茶氨酸合成酶基因TS1和TS2尽管在茶籽苗各部位均存在，但根部是利用外缘胺态氮合成茶氨酸的主要部位。与茶氨酸代谢研究相比，L-茶氨酸的人工合成和天然L-茶氨酸的备置当前则受人高度关注，如利用γ-谷氨酰转肽酶、牛肝菌深层发酵技术和茶叶细胞悬浮培养技术进行茶氨酸生物合成的尝试。

二、 茶叶次级代谢产物功能性成分运用

茶叶与健康领域作为研究热点，每年都有大量研究成果报道，涉及茶叶抗癌、防治心血管疾病、糖尿病、帕金森综合征及其他促进人体健康等方方面面。每年都有数百篇关于茶与健康的最新研究成果的报道，从研究主题看，主要围绕三个方面：①茶中的功能性成分是什么？②这些功能性成分有什么功效? ③这些功能性成分是如何发挥功效的？随着科技发展，目前主要集中在从细胞与动物模型研究功能性成分的可能功效和临床上实验可靠性，从分子生物学水平探讨相关机理，与利用茶功能性成分的保健功效开发促进人体健康的相关产品。

（一）、茶叶功能性成分对医学治疗的研究

1、茶与癌症

茶与抗癌的研究一直是茶与健康领域的热点，近年来，茶多酚、儿茶素、咖啡因等功能性成分对包括前列腺癌、乳腺癌、皮肤癌、消化系统等各种癌症的防治功效不断有新的发现，其中，最为主要的是临床实验和相关机理研究取得了较大的进展。

标准茶多酚制剂对前列腺癌的防治研究已经进入了二期临床实验。临床试验发现，前列腺癌病人在根治性前列腺切除切除术前每天服用PolyhenonE, 连续5周，血清中肝细胞生长因子（HGF ）、血管内皮生长因子（VEGF ）前列腺特异性抗原（PSA ）水平和组织中P-AKT 和p-Met 水平都显著降低。

茶黄素和咖啡因的抗癌效果也被进一步证实。研究表明，茶和咖啡因应用于局部皮肤都具有抑制皮肤癌形成的作用，而脱咖啡因的绿茶和红茶的抑制效果明显减弱，再加入咖啡因后抑制效果又明显提升。当口服茶多酚，其在皮肤的低生物利用度可能会限制其抑制作用，因此，茶对皮肤癌变效果的抑制作用可能主要是得益于咖啡因。此外，在NNK 诱导的大鼠肺癌模型中，咖啡因不仅对不同癌症发生具有明显抑制作用，并且可能可能是红茶中抑制肺癌活性最强的功效成分。然而，咖啡因对不同癌症的抑制作用不同，研究发现咖啡因并不能抑制小肠癌的形成。

2、茶与心血管疾病

流行病学研究、临床研究和实验都证明绿茶及其活性成分儿茶素可以通过抗氧化、降血压、抑抑制增殖、抗炎等途径来保护心血管的健康。发表在内科医学档案杂志上的一项研究表明，至少坚持一年经常喝茶的人发生高血压的风险降低，每天喝一到两杯的人降低46%，每天喝两杯以上的降低65%。还有研究发现，连续服用高儿茶素含量的绿茶提取物，身体脂肪、收缩压（SBP ）、低密度脂蛋白（LDL ）含量都会降低，表明绿茶提取物能使人体患肥胖和心血管疾病的风险降低。此外，也有研究表明红茶对心血管疾病也具有防治作用。红茶的抗氧化作用可以扭转内皮功能障碍。每天5杯红茶可以使轻度高胆固醇血症的成年人的低密度脂蛋白（LDL ）11.1%，

总量胆固醇减少6.5%。

茶叶的减肥功效也被广泛研究。日本鉴定了富含儿茶素的饮料对肥胖儿童的体内脂肪和心血管疾病风险因子的影响并验证了它的安全性。

3、茶与糖尿病

Manikandan 等研究了红茶提取物对链脲佐菌素诱导小鼠糖尿病的影响。注射链脲佐菌后小鼠腺泡细胞变小、萎缩，同时β细胞出现恶化，而连续喂食红茶水提取物14天后（0.5ml/d），β细胞出现明显再生，腺泡基本恢复正常，免疫组织化学分析表明，红茶提取物通过抗氧化作用抑制链脲佐菌素诱导的小鼠胰腺内iNOS 水平升高，促使β细胞再生，从而抑制了糖尿病的发生。最新研究发现，EGCG 可以通过抑制一氧化氮和前列腺素依赖通路和主动脉的脂质过氧化来阻止链脲佐菌素诱导的血管反应性功能失常，从而抑制糖尿病的发生。 茶叶中的茶多糖对糖尿病具有防治作用也有报道，最近发表了实验室制备的茶多糖对四氧嘧啶诱导小鼠糖尿病的影响，发现茶多糖可以降低糖化血清蛋白和空腹血糖水平。代谢组学调查显示，茶可以改变人体内能量氧化代谢和生物合成途径，增加柠檬酸循环中间体产生的尿液排泄物，减少无氧糖酵解产物丙氨酸和乳酸盐。同时，茶还能增加血浆中脂肪酸氧化，并推测这可能是因为儿茶素能抑制和催化去甲肾上腺素分解的酶的活性，从而可能导致去甲肾腺素的退消时间延长。

4、其他方面

（1）促进空腔健康。

茶树从土壤中吸收氟，然后在叶片中积累。一杯茶可能含有0.3~0.5mg的氟。氟与牙齿表面的搪瓷颗粒具有很强的结合能力，可以防止龋齿发生。经常喝茶可降低龋齿的发生和严重程度，同时研究表明茶具有抗多种薄膜病毒活性。

（2）防治皮肤疾病。

临床研究表明，每天服用两次茶多酚（含儿茶素70%），每次250mg ，6个月后，所有日光不同程度损伤的面部皮肤都得到改善，12个月后，面部红斑和毛细管扩张得到显著改善。不同的茶多酚含量和茶多糖对皮肤的水分吸收、保湿、防晒和对成纤维细胞增殖的促进，茶多酚的效果更好，并认为两者在皮肤上具有功能互助互补性，联合应用具有很好的保护皮肤功效。

（3）调节免疫。

茶儿茶素和茶多糖都被报道过具有调节免疫作用。在新的一项研究中发现，

L-茶氨酸也可以增强T-细胞功能，从而减少流感的发生和减轻流感症状。

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