儿茶素百科知识

【概述】[1][2]

　　儿茶素类化合物是茶叶中的主要功能成分，占茶叶干质量的12%～24%。为众所知，儿茶素具有抗炎症、抗菌、抗病毒及抗氧化等效用，可通过清除活性氧簇（ROS）、NO或与ROS反应生成稳定化合物的方式有效平衡人体内自由基[4]。随着对儿茶素研究愈加深入，更多药理功能被发现，儿茶素可通过调节相关酶活性或与相关酶蛋白特异性结合抑制癌细胞增殖，诱导癌细胞凋亡，但不同儿茶素单体间存在明显差异；儿茶素还可预防心脑血管疾病以及保护肾脏、肝脏和神经系统等。由于儿茶素存在脂溶性低、稳定性差、在人体内利用率低等缺点，大大限制了其开发应用。

　　近年来，关于茶多酚中儿茶素类物质的研究多从分子水平上探讨其对生物代谢中的酶类、信号转导通路及调控因子等因素的影响，而表现出我们所熟知的抗氧化抗辐射、抗突变、抗肿瘤、延缓衰老、减肥降脂保护神经、护心健脑 等功能。儿茶素类物质作为茶叶中主要功能性成分的地位已得到医学界学者的广泛认同，其高纯度的各类单体已在国内外逐渐实现商品化。究其机理，儿茶素诸多功效的体现主要源于其结构中含有大量活性酚羟基。然而，正是由于多酚羟基结构令其深度开发利用障碍重重。以儿茶素类中含量最高的表没食子儿茶素没食子酸酯(EGCG)为例，EGCG在A环、B环、D环上共连接8个酚羟基的分子结构使其存在脂溶性差、生物利用度低、生理环境下不稳定和体内吸收缓慢等各项制约其应用的瓶颈问题。

【分类及结构】[2]

　　茶树中儿茶素类化合物主要包括儿茶素（catechin，C）、表儿茶素（epicatechin，EC）、没食子儿茶素（gallocatechin，GC）、表没食子儿茶素（epigallocatechin，EGC）、儿茶素没食子酸酯（catechin gallate，CG）、表儿茶素没食子酸酯（epicatechin gallate，ECG）、没食子儿茶素没食子酸酯（gallocatechin gallate，GCG）及表没食子儿茶素没食子酸酯（epigallocatechin gallate，EGCG）8 种单体。结构如下：

【应用】[2][3]

1. 食用油抗氧化剂

　　国内早期多利用D-酰化法， 向儿茶素羟基引入脂酰基，发生成酯反应，制备所得产物对重油食品和食用油具有明显的抗氧化保质效果，当脂溶性茶多酚在油品中的添加量为100～200 mg／L 时，可显著延长油品的货架寿命，且无任何毒副作用，同时具有增加油品的明度及亮度的效果。采用相同制备原理的应用实例还有：3-D-辛酰-(+)-儿茶素对ABTS氧原子和过氧化物自由基的抗氧化效果不如(+)-儿茶素，但对亚油酸过氧化作用的抗氧化效果则优于(+)-儿茶素。EGCG单取代棕榈酸酯在大豆色拉油及精炼菜籽色拉油中的抗氧化效果与TBHQ 相当，较BHA、BHT有更强的活性，是食用植物油很好的抗氧化。

1) EGCG 的B环和D环酚羟基经过硬脂酸、二十碳五烯酸、二十二碳六烯酸3种不同饱和度的脂酰修饰后，清除DPPH 自由基的效果均比EGCG有所提高。进一步研究表明，3种修饰产物在散装油脂中均表现出与EGCG 相近的抗氧化效果；胡萝卜素-亚油酸体系及猪肉中的抗氧化效果明显优于EGCG，且发现脂溶性与抗氧化效果呈良好的相关性。另外，还有部分关于脂溶性茶多酚应用于油脂及高油食品抗氧化的报道

2）抗菌剂

　　每年全球因误食致病菌污染食品而致使食物中毒的事件屡见不鲜，其中金黄色葡萄球菌(Staph．aureus)是食品中常见的致病菌。脂溶性儿茶素抗菌优势体现在与细胞膜的亲和力比儿茶素强，能够有效地透过磷脂双分子层进入细胞内发挥作用。在抗菌试验中，当儿茶素脂酰化产物的烷基链长度达3个碳原子以上时，与细胞膜有良好的亲和性，当烷基链增至5个碳原子以上时，发现对脂质体膜有破坏作用并随烷基链的延长而得以增强，并由此推测修饰产物的亲膜能力在抗菌机理中起关键作用。

3）保健品

对于保健品的开发，日本用化学合成法及纳豆芽孢杆菌(Bacillus natto)发酵法制备儿茶素脂溶性衍生物，用于后续开发成降脂减肥的活性成分及功能性化妆品。利用甲基化儿茶素作为主要活性成分开发成抑制脂肪积累的食品及饮料 。国内已有在研制营养均衡型保健调和油的配方中，添入脂溶性茶多酚作为抗油脂氧化剂的专利报道。

2. 药品

1）抗癌前药

　　关于儿茶素具有抗癌活性的报道多集中在以人或动物癌细胞为模型的体外研究、以癌细胞侵染后动物活体研究、以人为对象的临床试验以及流行病试验。大量试验和调查已经明确了儿茶素类具有防癌抗癌的效果。儿茶素类物质在肿瘤细胞引发、促发及蔓延的过程中，所起直接抑制作用的机理可归纳为：(1)酚羟基的抗氧化作用，清除体内大量自由基；(2)对致癌过程中关键基因表达、关键转录因子及关键酶的调控，抑制癌变进程；(3)干预信号转导通路，阻断癌细胞增殖分化的信息传递：(4)抗血管形成，抑制肿瘤的生长和增殖；(5)促使癌细胞周期停滞及细胞凋亡。近年来不断有从儿茶素增强免疫功能的角度来论证其间接防癌作用的报道。

2）抗病毒剂

　　EGCGB 环或D 环酚羟基在脂肪酶催化下，与不同碳原子个数的脂酰基生成一系列脂肪酸单酯，其中以EGCG 棕榈酸单酯为代表的EGCG-C16的抗流感病毒A/PR8/34(H1N1)活性是同等条件下EGCG的24倍。也有研究表明儿茶素经中等长度的碳链(C7～C9)的3-O脂酰化修饰后，对体外培养及活体内的人类流感病毒A/H1N1、A/H3N2和B型，及禽流感病毒H2N2、H9N2均有抑制作用。EGCG经多不饱和脂肪酸修饰后，表现为抗丙型肝炎病毒(Hepatitis C virus，HCV)的活性引。在离体细胞模型中，EGCG 经乙酰化修饰后，生物利用度大幅度提高，可有效抑制人类免疫缺陷病毒(HIV)介导的细胞融合及HIV 假病毒感染，其中抑制HIV假病毒感染的半数抑制浓度(IC )低于EGCG。

3）其他药效

　　　目前，国内已有相关专利表明，表儿茶素没食子酸酯及其衍生物可以用于治疗或预防心肌梗塞等缺血性心脏病，有不依赖于心肌细胞内钙离子浓度的增加而增强心肌收缩力功能，在临床上不仅适用于充血性心脏病的治疗，而且可以降低心肌梗塞病人愈后再次遭遇心肌梗塞风险。日本学者发现EGCG3”Me有效作用于血管紧张素I转化酶(ACE)，因而具有良好的降血压、护心脑的功效。在神经细胞SH．SY5Y模型中，全乙酰化EGCG处理组相比EGCG 处理组可明显减轻6一羟基多巴胺(6-OHDA)介导的细胞受损情况。

3. 日用化妆品

　　日用化妆品产品种类丰富，能满足个人清洁、保养、美容、修饰等诸多需要，而实现诸多功能的基础在于产品内含的功能成分在机体内发挥的生理活性作用，这也正是全球大型跨国公司每年投资大量资金用于寻找新的功能成分及研发终端产品的重要原因。近年来，随着人民对天然无负担产品的渴求向日用化妆品中添加植物来源的功能性成分已成为新时代的潮流。儿茶素作为茶多酚的主体成分，能赋予产品抗氧化、防辐射、保湿修复、延缓衰老等多重功能。但同时不可回避的问题是儿茶素类成分与化妆品油性基质能否较好地配伍，以及如何保持儿茶素类成分在一系列加工过程中的生物活性，是决定其最终功效发挥及应用价值的关键性因素。目前，常用的处理方式是利用溶剂法、乳化技术，及脂质体、微胶囊等多种包埋技术，增加配伍性。

【合成】[1]

1. 生物合成

儿茶素类化合物具有2-苯基苯并二氢吡喃结构，属于黄烷醇类化合物。儿茶素在茶树中生物合成主要由莽草酸途径、苯丙烷途径、非酯型儿茶素合成、酯型儿茶素合成这4 部分组成。在莽草酸途径中，戊糖磷酸途径产生的4-磷酸赤藓糖（erythrose 4-phosphate，E4P）和糖酵解途径产生的磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）在3-脱氧-D-7-磷酸阿拉伯庚酮糖酸合成酶（DAHPS）作用下合成3-脱氧-D-7-磷酸阿拉伯庚酮糖酸（DHAP），接着在其他酶作用下连续反应得到芳基氨基酸、维生素、木质素、酚类物质、生物碱等产物；其中，苯丙氨酸在苯丙氨酸解氨酶（PAL）作用下进入苯丙烷途径，合成得到对香豆酰CoA。1 分子对香豆酰CoA与3 分子丙二酰CoA在查耳酮合成酶（CHS）作用下合成柚皮素查耳酮，并在查耳酮异构酶（CHI）作用下环化得到柚皮素。查耳酮是儿茶素、花青素等化合物合成的重要前体物质，是儿茶素类化合物基础分子骨架，这种O1和C2连接形成吡喃环的方式为儿茶素化学合成提供了重要信息。柚皮素在类黄酮3’-羟化酶（F3’H）、类黄酮3’，5’-羟化酶（5’H）作用下分别在B环引入了一个和两个羟基得到黄烷酮，随后被黄烷酮3-羟化酶（F3H）和二氢黄烷醇4-还原酶（DFR）催化还原合成无色花青素。无色花青素可被还原酶（LAR）直接还原得到非表型儿茶素，即儿茶素和GC，也可被花青素合成酶（ANS）和花青素还原酶（ANR）连续催化得到表型儿茶素EC和EGC；有同位素标记实验发现，EC和EGC之间也可能存在相互转化机制。

2.化学合成

　　迄今为止，黄烷醇化学合成路径可归纳为两种，一种源于儿茶素生物合成，即O1-C2间直接醚化成环，但所得产物结构大多为反式；另一种途径则是C4与苯环上桥碳连接环化，该方法可同时得到顺式和反式产物。

1）O1-C2环化：该方法与儿茶素生物合成途径很相似，选用不同原料进行反应可得到不同取代的查耳酮衍生物，将其环化还原后即得到不同结构儿茶素衍生物。

2）C4-桥碳环化：与O1-C2环化相同，C4-桥碳环化首先形成二氢吡喃环结构，经氢化还原后得到儿茶素产物。相对O1-C2环化来说，C4-桥碳环化所需原料更少。

【参考资料】

[1]儿茶素及其衍生物合成研究进展

[2] 龙丹, 江和源, 张建勇, 等. 儿茶素分子修饰方法及应用进展[J]. 茶叶科学, 2013 (1): 1-12.

[3] 于莎莎, 丁阳平, 罗赛, 等. 儿茶素衍生物合成及药理作用研究进展[J]. 食品科学, 2012, 33(17): 318-326.