兒茶素研究進展

1、兒茶素的研究進展,唐記霞2011309110058張沙沙2011309110060,主要內(nèi)容,兒茶素簡介兒茶素的結構兒茶素的理化特性兒茶素的保健及藥理功能兒茶素的提取工藝兒茶素的應用,兒茶素簡介,又稱兒茶精，茶單寧。為黃烷醇的衍生物,分子式C15H14O6，由糖類經(jīng)一系列酶的作用，通過莽草酸途徑，形成苯環(huán)化合物，最后合成為兒茶素。兒茶素具有明顯的酚的特性，能使重金屬和蛋白質(zhì)沉淀，所以，是一種酚性物。兒茶素最初由兒茶中提出。為

2、無色結晶形固體；能溶于水；其水溶液受熱或在無機酸存在下，容易聚合（見聚合反應）成無定形鞣質(zhì)。和咖啡因同屬茶葉中的兩大重要機能性成分，但是又以兒茶素為茶湯中最主要的成分。茶中的兒茶素類化合物主要包括兒茶素(D，L-C) 、沒食子兒茶素沒食子酸酯(D，L-GCG) 、表兒茶素(L-EC)、表沒食子兒茶素(L-EGC)、表兒茶素沒食子酸酯(L-ECG)、沒食子兒茶素沒食子酸酯(L-GCG)和表沒食子兒茶素沒食子酸酯 (L-EGCG)六種物質(zhì)。

3、,兒茶素的結構,兒茶素具有C6一C3一C6結構的多元酚化合物，在兩個芳環(huán)(A環(huán)、B環(huán))之間以一個三碳鏈相連，其中一個碳原子與A環(huán)8α位置上的氧原子連接成吡喃環(huán)(C環(huán))。,兒茶素的理化特性,茶葉兒茶素類物質(zhì)具有多個苯環(huán)和酚羥基，苯環(huán)為疏水基團，而酚羥基為親水基團。采用分子軌道近似方法MNDO進行量子化學計算，結果表明，兒茶素類在水溶液中最佳構象是兒茶素的A環(huán)和吡喃位于一個平面上，而另一個苯酚環(huán)(B環(huán))與這一平面垂直。多酚A環(huán)為間苯三酚型結

4、構，構成直鍵型聚合物，單元間連接鍵較不穩(wěn)定而易于斷裂，B環(huán)常含有鄰位或連位酚羥基結構，酚羥基是活潑的H供體，很容易氧化形成鄰醌，而鄰醌又極不穩(wěn)定，易發(fā)生復雜的聚合、縮合反應，而形成茶黃素類、雙黃烷醇類、茶紅素類物質(zhì)。,兒茶素的苯并環(huán)化反應,沒食子兒茶素(B環(huán)聯(lián)苯三酚結構)與簡單兒茶素(B環(huán)鄰苯二酚結構)B環(huán)上的酚輕基在多酚氧化酶的催化或化學氧化劑的氧化下生成鄰醌，再由鄰醌間配對進行聚合，縮合反應，而形成茶黃素類物質(zhì)，其形成機理如圖,兒茶

5、素氧化聚合反應,兒茶素除B環(huán)酚羥基結構外，B環(huán)C2’以及A環(huán)的C6，C8均是親核反應中心，易發(fā)生聚合反應;形成二聚體雙黃烷醇類，并能進一步發(fā)生環(huán)化反應。Hashimot從烏龍茶中分離出一類通過B環(huán)C2’相鍵合的兒茶素二聚物茶(2’，2’)雙沒食子兒茶素。并指出，此物質(zhì)還可進一步變化生成Oolongtheanin。據(jù)Hathway等人研究，D一兒茶素氧化成鄰醌后，可以通過鄰醌基和A環(huán)間進行直線聚合，而形成C2’一C8位相連的雙黃烷醇類

6、。此外，還有研究指出，兒茶素間還可發(fā)生C2’一C6位相連，形成雙黃烷醇類。,,,兒茶素在酸性條件下，可發(fā)生酸化聚合反應，C4位形成正碳離子，可與兒茶素C6或C8位活潑氫發(fā)生脫水縮合反應，而生成兒茶素二聚物。這些聚合物還可發(fā)生次級環(huán)化反應，而形成一新的六元雜環(huán)，即C2上的氫與C5或C7上的羥基縮合形成醚鍵，以C2一O一C5或C2一O一C7相連接，但以C4一C8鍵合的二聚物，僅能以C2一O一C7相連接，形成原花青素類物質(zhì)。,,兒茶素的裂環(huán)反

7、應,由于兒茶素的空間立體構型導致兒茶素在自由基和強氧化劑的作用下，其A環(huán)和B環(huán)可發(fā)生裂環(huán)反應。Hirose以自由基引發(fā)，在熒光照射下，氧化C，發(fā)現(xiàn)其B環(huán)上鍵發(fā)生了斷裂，形成化合物P一1，P一1可與另一分子B環(huán)上的C5’發(fā)生脫水反應而生成化合物P一2,valcic用自由基引發(fā)氧化EGCG，發(fā)現(xiàn)B環(huán)上的C4’ ，C5’鍵發(fā)生了氧化斷裂而形成雙羧酸，此雙羧酸可進一步發(fā)生脫水反應而形成新的七元環(huán)的物質(zhì)。,兒茶素高聚合反應,兒茶素除了易氧化生成

8、茶黃素類，雙黃烷醇類外，還存在大量的以兒茶素為主體前導物的其他復雜生化反應，其中最為重要的即是茶紅素的形成。在制茶發(fā)酵中，除了兒茶素易氧化生成茶黃素類，雙黃烷醇類外，還存在大量的以兒茶素為主體前導物的其他復雜生化反應，其中最為重要的即是茶紅素的形成。研究表明茶紅素是一類分子量差異極大的異源物質(zhì)，它既包括有兒茶素酶促氧化聚合、縮合反應的產(chǎn)物，也有兒茶素氧化產(chǎn)物與多糖、蛋白質(zhì)、核酸和原花色素等發(fā)生非酶促反應的產(chǎn)物，是一類復雜不均一的紅褐色

9、酚型化合物。眾多研究表明，紅茶湯中的多種茶紅素與其兒茶素前體有關，黃烷醇可以不同中間單體，通過母核上的C4、C6、C8位以及C2’、C8’、C6’位與原花色素聚合物鍵合形成茶紅素，L一EC一醌還可偶聯(lián)氧化茶黃素形成茶紅素。,兒茶素的保健及藥理功能,抗氧化作用兒茶素的抗氧化作用多指其清除自由基的作用。生物體內(nèi)自由基的生成途徑主要有三條: (1)分子氧的單電子還原途徑。這一過程產(chǎn)生02 · ，·OH等。(2)酶促催化

10、產(chǎn)生自由基。(3)某些生物物質(zhì)的自動氧化生成自由基。生物體內(nèi)自由基處于生物生成體系與生物防護體系的平衡之中。一旦平衡被破壞，就會危害機體，產(chǎn)生疾病。需要外源的抗氧化劑清除自由基，保護機體正常運轉(zhuǎn)。兒茶素及其氧化產(chǎn)物是一類含有多個酚性羥基的化合物，在抗氧化中起重要作用的結構因素有A環(huán)上的5，7位羥基及B環(huán)的鄰二酚羥基或鄰三酚羥基，易氧化而提供質(zhì)子H+，有較高的還原性，易發(fā)生氧化生成鄰琨類物質(zhì)，而提供的H+與自由基結合，可使之還原為惰性化

11、合物或較穩(wěn)定的自由基，從而直接可清除自由基，避免氧化損傷。另外，兒茶素及其氧化產(chǎn)物還可作用于產(chǎn)生自由基的相關酶類，絡合金屬離子，可間接清除自由基，從而起到預防和斷鏈雙重作用。,研究表明，兒茶素有明顯的抗氧化，清除自由基作用。松崎妙子等研究四種兒茶素對豬油的抗氧化力，表明按等克分子濃度的抗氧化活性秩序是:L一EGCG>L一EGC>L一ECG>L一EC;按等重量的抗氧化活性秩序是:L一EGC>L一EC>L一EC

12、G>L一EGCG。ESR、 BCL(生化發(fā)光 )及SPM(分光光度 )法的實驗結果表明兒茶素對超氧離子的清除率高達90%以上， 遠遠高于VE和VC。,抗癌作用,兒茶素可以提高對抑制癌細胞增生起主要作用的谷骯甘膚s一轉(zhuǎn)移酶的活性，抑制對癌細胞生長促進作用的鳥氨酸脫經(jīng)酶的活性，抑制生物質(zhì)亞硝化反應，有效捕捉己被激活的最終致癌因子BPDE的直接致癌因子MNNG，提高T淋巴細胞、巨噬細胞和LC一2生理活性，從而提高機體免疫水平。兒茶素對

13、各種癌細胞的抑制是廣譜性的，對表皮細胞腫瘤、胰腺癌、結腸癌、胃癌、肺癌、小腸癌、乳腺癌等癌癥具有明顯的抑制作用。 其抗癌的機理研究大致可以分為兩個部分 1.生物化學抗癌機理 抗氧化活性和調(diào)控致癌過程中關鍵酶的活性 2.分子生物學抗癌機理 分子生物學抗癌機理包括通過對 Bcl-2基因族的調(diào)控、 對其他轉(zhuǎn)錄因子的調(diào)節(jié)和對信號傳遞的阻滯使達到癌細胞生長周期的停滯和促進癌細胞的凋亡。,小白鼠的實驗

14、結果表明 ：兒茶素能減少肝臟及血漿中脂質(zhì)過氧化物 (LPO)的含量， 延緩脂褐質(zhì)的形成， 抑制氧化酶 (GSH-Px， 谷胱甘肽-過氧化物酶 )保護抗氧化酶 (SOD， 超氧歧化酶 )的活性， 從而起到防衰作用 。皮膚老年斑的形成是人老化的特征， 對100例黃褐斑受試者的臨床實驗結果 ： 受試組連續(xù)食用茶兒茶素制劑30d， 黃褐斑顏色積分下降及黃褐斑面積減少均有顯著性差異， 與對照組比較也有顯著性差異， 總有效率56%， 與對照組 (

15、12%)比較有顯著性差異， 并且未觀察到新的黃褐斑產(chǎn)生。 可見，兒茶素具有抑制或祛黃褐斑作用， 從而起到延緩皮膚的老化作用。,抗衰老作用,降脂降壓作用,兒茶素能明顯降低血液中甘油三酸酯(TG)、 血漿中的總膽固醇水平及低密度脂蛋白—膽固醇(LDLC),并可提高HDLC(高密度脂蛋—膽固醇。兒茶素可通過調(diào)節(jié)人體脂肪代謝,預防因高脂肪膳食而導致的肥胖癥,并可減少糖尿病和冠心病等相關疾病的發(fā)生。兒茶素類(特別是 ECG、 EGCG)對血管緊

16、張肽 I(ANG I)轉(zhuǎn)化酶(ACE,血管緊張肽 II酶)活性有明顯的抑制作用,從而抑制了有強升壓作用的血管緊張肽Ⅱ(ANGII)的形成,達到降低血壓之功效。 除此之外，兒茶素還有抗突變，抑菌消炎，除臭，降血糖，防止神經(jīng)損傷性疾病等作用。,兒茶素的提取工藝,兒茶素具有廣泛的藥理作用。提取茶葉中的這些重要活性化學物質(zhì)有著重要意義。目前我國工業(yè)化提取兒茶素的主要來源是茶葉，方法主要有溶劑萃取法、離子沉淀法和柱色譜分離法。,有機溶劑萃取法

17、是最傳統(tǒng)的制備兒茶素方法，也是國內(nèi)使用最為廣泛的一種方法。主要是根據(jù)兒茶素易溶于水、酒精和乙酸乙酯等而不溶于三氯甲烷等溶劑的性質(zhì)而將兒茶素提取或分離。一采用水、含水酒精或甲醇提取，用三氛甲烷或二氯甲烷去除咖啡因和色素，再用乙酸乙酯進行萃取。茶葉一用水或乙醇浸提一真空濃縮一氯仿萃取一水相(含兒茶素)一乙酸乙酯萃取一回收乙酸乙醋、干燥一成品優(yōu)點：該法工藝較為成熟，利于工業(yè)生產(chǎn)操作的自動化提取率較高，一次制備兒茶素的純度至少能達到

18、70%一80%缺點：使用多種有機溶劑，有機溶劑用量大;工序多，工藝繁瑣復雜，萃取工序一般需經(jīng)3級錯流;需多次蒸餾，加熱時間長，茶多酚易氧化失去活性，有效成分含量少，提取率低，提取周期長;使用氯仿等有毒溶劑，使產(chǎn)品有機溶劑殘留，而且操作不夠安全;,金屬離子沉淀法是另一種常用的制備兒茶素的方法，此法主要是利用茶葉中兒茶素能與某些金屬離子形成絡合物這一化學性質(zhì)從而使其達到分離，主要有重金屬鹽沉淀法，鈣鹽沉淀法，鋁鹽沉淀法等。采用重金

19、屬沉淀時，使用Al3 +或zn2+作沉淀劑時效果較好，提取率為10.5%，純度大于95%。茶葉一浸取一沉淀劑沉淀茶多酚一稀酸溶液溶解沉淀一乙酸乙醋萃取一回收溶劑、干燥一成品優(yōu)點:使用的有機溶劑較少，生產(chǎn)成本低缺點：在制備過程中需調(diào)節(jié)酸堿度，造成部分酚類物質(zhì)因氧化而被破壞;在沉淀過濾、溶解過程中兒茶素損失大;工藝操作比較嚴格，廢渣、廢液處理量大，易造成環(huán)境污染;金屬離子的殘留也給人體健康也帶來不利的影響。,柱色譜分離法是目

20、前發(fā)展較為迅速的一種分離方法，此法一般用硅膠、氧化鋁、活性炭、聚酞胺、離子交換吸附樹脂及大孔吸附樹脂等固態(tài)物質(zhì)作吸附劑，用適當溶劑淋洗分離混合物。茶葉一熱水浸提一過濾一濾液一高分子吸附劑吸附一乙醇洗脫一洗脫液一真空濃縮干燥一成品優(yōu)點:工藝簡單，能耗少;提取方法無污染;樹脂再生容易，可反復利用，提取效率高。目前該方法已被人們所認同，可進一步完善為工業(yè)化提取的方法。,兒茶素的應用,由于兒茶素具有較強的藥理作用，在醫(yī)藥領域有廣泛應用，

21、主要用于生產(chǎn)抗腫瘤藥物，心血管保健藥物，抗病毒制劑，抗糖尿病及肥胖癥保健藥品等由兒茶素抗氧化作用十分優(yōu)異，能消除皮膚超氧化物，增加SOD酶活性，有很強的抗菌、抑菌性能，被廣泛用于化妝品。與合成抗氧化劑BHA、BHT等相比，兒茶素具有天然高效，綠色環(huán)保，是目前抗氧化劑發(fā)展的一個新的趨勢。在食品領域，兒茶素類正逐步取代原來使用的化學原料，應用領域不斷加大。目前，已成功地應用于動植物油、火腿，月餅、方便面等食品中，以防止食品氧化變質(zhì)