绿茶茶多酚中的儿茶素EGCG功能和发展状况
据2009年首届香港国际茶展报道,2007年全球产茶叶387万吨,主要生产国为中国、印度、肯尼亚、斯里兰卡、印度尼西亚等五国,其出口量占全世界的77%。全球茶叶销售额2007年为574亿港元,至2010年将达1163港元。我国2008年茶总产量125万吨,出口29.7万吨,其中绿茶22.3万吨,红茶4万吨。
茶多酚(儿茶素和EGCG)
茶多酚是茶叶的提取物,而茶叶的成分很复杂。现已知茶叶中含有600多种化合物。主要的有机化合物有:25%-30%的碳水化合物(约10%-20%纤维素)、20%-30%的蛋白质、4%-5%的脂类、10%-20%的茶多酚(包括儿茶素、黄酮类物质),还有咖啡碱、有机酸、色素、维生素等。茶叶中的无机矿物质有:钾、钠、钙、镁、锰、氟、硫、铁、铜、镍、硒。茶叶用水浸提,获得的浸出液,经干燥得茶多酚,即茶叶提取物。茶多酚可作为天然抗氧化剂。我国早在1990年便由浙江农大和轻工业研究所提出,并据此由全国食品添加剂标准化技术委员会审查同意,茶叶提取物茶多酚作为食品的抗氧化剂,列入国家使用卫生标准。其适用范围及最大使用量为:含油脂酱料0.1g/kg,油食品、方便面0.2g/kg,肉制品、鱼制品0.3g/kg,油脂、糕点及其馅料、火腿0.4g/kg。
当时采用的茶多酚提取工艺为:茶叶用热水或乙醇为溶剂提取,溶出物沉淀、过滤、浓缩,喷雾干燥,即得棕黄色粉状茶多酚,茶多酚纯度为30%-40%。
茶多酚中功能成分以黄烷醇类为主(黄烷醇中又以儿茶素为主),此外还含有黄酮醇、花色苷、芬酸类以及茶氨酸、茶多糖等。这些化合物都具有2-苯基苯并吡喃的基本结构,故茶多酚系类黄酮物质。
茶多酚中以黄烷醇为主,而黄烷醇中以儿茶素为主,所以茶多酚是多种功能成分的混合物。这类茶多酚和目前市场含茶多酚从25%-40%的速溶茶粉类同。而儿茶素是茶多酚的主要组成。
目前市场上有精制茶多酚,是用粗制品经调节PH分离出去咖啡因后,转溶浓缩,进一步精制获得,茶多酚含量达60%-90%,其中儿茶素约50%-60%。
儿茶素是茶多酚的主要组成成分。茶多酚是30多种多酚类物质的总称,主要由儿茶素、黄酮类、花色素和酚酸等四大类物质组成。茶多酚中儿茶素约占50%-60%。儿茶素又可进一步分为游离儿茶素及儿茶素酯类,主要有儿茶素(C)、表儿茶素(EC)、表没食子儿茶素(EGC)、表儿茶素没食子酸酯(ECG)、表没食子儿茶素没食子酸酯(EGCG)。
EGCG是绿茶茶多酚的主要组成成分,也是绿茶儿茶素类的主要成分,是儿茶素中活性最高、含量最多的功能成分,一般含量以每克绿茶计为30-50mg。
在儿茶素中,EGCG是清楚自由基、抗氧化能力最强的一种儿茶素,其儿茶素中抗氧化活性依次为:EGCG>EGC>ECG>EC。有报道称EGCG的浓度为0.006mg/ml时对氧自由基消除率98%;浓度为0.1mg/ml时,对羟自由基消除率为99.9%。
EGCG目前无法人工合成,唯一来源就是茶叶。不同来源的茶叶品种,其儿茶素含量也不同。绿茶所含的儿茶素含量最高,其次是乌龙茶,再次是红茶。所以国外主要从绿茶中提取儿茶素。
由于茶叶的成分复杂,从茶叶中制取高纯度的儿茶素和EGCG具有相当难度。其技术难点是精细分离,同时还应防止有效物及茶叶赋有的天然风味不被破坏和损失,加工过程尽量采用低。目前国内外比较成功的工艺包括:逆流连续萃取、高速固液分离、微滤和超滤、反渗透浓缩、冷冻干燥等技术制备茶多酚、儿茶素。再从中分离出EGCG和咖啡因,一般推荐树脂色谱分离和亲和性分离法,以适合食品安全的要求。
儿茶素的主要功能
儿茶素可降低甘油三酯、总胆固醇、低密度脂蛋白水平,升高高密度脂蛋白水平,效果优于烟酸肌醇酯。儿茶素具有扩张血管的作用,增加心脏收缩力,使心输出量和冠脉流量增加。对高血压大鼠的降压作用实验发现,实验组平均血压比对照组降14%-17%,对原发性高血压患者氧自由基和血液流变学临床观察,儿茶素能显著提高红细胞SOD活性,降血清MDA水平,降低血栓、血浆比粘度和血浆纤维蛋白原水平,起到稳定血压的作用。
儿茶素还是一类广谱的抗菌物质,对各种致病菌均有不同程度的抑制和伤作用,对革兰氏阳性、阴性菌均有明显的抑制作用。儿茶素能使人体组织表面蛋白质凝固,从而防止伤口发炎。对口腔细菌有抑制作用,是抗龋齿、防口臭等功能食品和口腔卫生用品的主要配料。此外,日本、瑞士的研究者发现,茶多酚具有抑制甲、乙型流感病毒的作用,我国也正在对其抗病毒作用进行研究。
儿茶素对细胞产生氧自由基的清楚效果优于维生素E。可调节致癌物的代谢和某些酶的活性,促使癌细胞DNA断裂,提高机体免疫力,诱导和增强肿瘤细胞亡。
抑制肥胖除了饮食控制、减少热量摄入外,主要通过增加体内能量消耗。美国李博士曾发表过大量绿茶提取物EGCG控制体重和抗癌的报道。美国临床营养学杂志1999年12月报道:研究人员分别对摄入含50mg茶多酚、50mg咖啡因、安慰剂三个组的健康男性,测量了24h的能量消耗报告指出,与安慰剂相比,绿茶提取物能显著增加约4%日常的能源消耗。而咖啡因组每日能量消耗未见变化。含有儿茶素的绿茶提取物,可以帮助减肥,并有可能成为安全的减肥药物。芝加哥大学药用植物研究中心发现,大鼠连续7天每天注射绿茶提取的儿茶素,其体重损失高达21%。研究人员还发现,绿茶多酚可减少腹部和皮下脂肪以及血液中的血脂、血糖、胆固醇,但似乎并没有损害肝脏。
台湾中央大学陈嘉霖报道:2000年对动物口服绿茶儿茶素,增加脂肪氧化和产热,从而达到控制体重进行的研究。对体重1KG的大白鼠,腹腔注射50-90mg EGCG,在7天内,观察到能降低雌鼠和雄鼠50%-60%的食物摄取量,并降低体重20%-30%。而结构类似的EC、ECG和EGC,在相同剂量的处理时,并没有此结果。体重降低的情况是可逆的,当停止给予EGCG时,老鼠的体重又增加了,并且发现EGCG具有选择性地降低老鼠体内脂肪的堆积,从4.1%降至1.4%,醣类从2.5%降至1.3%,而蛋白质则无明显改变。
浙江工商大学食品与生物工程学院浙江省食品安全重点实验室励建荣等,对茶多酚与甲醛的反应特征进行了研究。通过儿茶素类单体及简单酚类物质与甲醛反应的特性试验发现,没食子酰基的存在使ECG、EGCG与甲醛的反应活性,比儿茶素、表儿茶素、表没食子儿茶素的强。因此茶多酚是一种良好的甲醛捕获剂,捕获甲醛效果显著。可以预见,该方法对水产品、香菇等食品,以及空气、胶合板等中的甲醛捕获,有良好的应用前景。
国外茶叶提取物儿茶素研发和市场状况
自2003年作为调节血脂的绿茶儿茶素,被日本厚生省批准为特定保健食品用功能配料以来,儿茶素在日本发展迅速,绿茶饮料在近5年的消费量增加约2倍,使绿茶儿茶素市场需求量急剧增加。
日本太阳化学公司为适应绿茶儿茶素市场需要,在中国江苏无锡投资建设的中日合资企业——无锡太阳绿宝科技有限公司于2004年4月竣工投产,生产的儿茶素产品,专供于饮料、糕点、糖果和健康食品的应用。此外,绿茶儿茶素作为抗氧化剂和品质保持剂(防腐剂),也已经在日本形成了稳定的市场。
2007年美国农业部研究报告指出:饮用绿茶有益健康的主要因素,是含有儿茶素,特别是EGCG。EGCG猝灭自由基的活性,高于维生素C100倍,高于维生素E25倍。一杯好的绿茶最高含有EGCG180mg,而发酵过的绿茶只有45mg。
目前美国市场各种饮料、茶饮料占10%,列碳酸饮料(15%)、咖啡(14%)、牛奶(12%)之后,位居第四。
此外,据SRI报道,欧洲茶多酚市场由于功能食品和膳食补充剂的需求,近年有较快增长。2004年欧洲消费茶多酚71吨(以100%纯度计)消费额700万欧元;2007年消费茶多酚89吨,消费额700万欧元。预计2012年消费量将达到125吨。年增长率达7%。
瑞士罗氏公司较早开展了儿茶素(高含量EGCG)对相关代谢综合征功能的研究,2004年报告指出:通过对12位健康男性每天服用儿茶素483mg,其中EGCG含300mg的减重试验,按每天服用一次,连续12周,结果说明,平均体重降低1.8%,体脂肪减少6.5%;相应血糖指数和胰岛素水平也下降约4%和15%。
有研究结果指出,将高纯EGCG和各种抗氧化剂比较,其保护细胞的能力,即抗氧化活性,比维生素C强近100倍。
国内茶多酚儿茶素EGCG研发状况
目前国内市场上使用茶提取物最多的工业食品是茶饮料,中国茶饮料自1993年起步,2001年开始进入快速发展期。2002年,全国茶饮料的总产量接近300万吨,2003年已超过400万吨。在中国台湾,茶饮料已超过碳酸饮料成为市场第一大饮料品种。2008年各品味的茶饮料包括冰茶、低糖茶饮料、调味茶等销量9.97亿标箱,销售额400亿元,用于加工茶饮料的茶叶约7万吨。但是真正意义的茶饮料,均是用茶多酚或速溶茶粉为主要配料。我国新的茶饮料国家标准均要求必须标示茶多酚含量。
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