綠茶提取物的功能和發(fā)展狀況

尤新

(中國食品添加劑生產(chǎn)應用工業(yè)協(xié)會,北京 100027)

綠茶提取物的功能和發(fā)展狀況

尤新

(中國食品添加劑生產(chǎn)應用工業(yè)協(xié)會,北京 100027)

飲茶有益健康,不僅在中國,現(xiàn)今西方發(fā)達國家對茶葉功能成分,也有較多的研究。特別是兒茶素和表沒食子兒茶素沒食子酸酯(EGCG),普遍認為兒茶素和EGCG具有抗氧化、抑菌、抑制肥胖等功效。作為功能配料和膳食補充劑的綠茶提取物,已大量出口到日夲、德國、法國、美國等國。作者簡單介紹了國內(nèi)外兒茶素及EGCG的發(fā)展狀況。

綠茶;兒茶素;功能

1 茶多酚、兒茶素和EGCG

茶多酚是茶葉的提取物,而茶葉的成分很復雜。現(xiàn)已從茶葉的提取物中發(fā)現(xiàn)600多種化合物。茶葉中主要的有機化合物有(以質(zhì)量分數(shù)計): 20%～30%蛋白質(zhì)、4%～5%的脂類如甾醇、25%～30%的碳水化合物,(約10%～20%纖維素)、10%～20%茶多酚(包括兒茶素、黃酮類物質(zhì)),還有咖啡堿、有機酸、維生素和色素。

茶葉中的無機礦物元素有鉀、鈉、鈣、鎂、錳、氟、硫、鐵、銅、鎳、硒等。[1]

以上茶葉中所含各種成分,對人體均有相關的生理調(diào)節(jié)以及營養(yǎng)保健作用。

1.1 茶多酚(茶葉提取物)

茶葉用水浸提,獲得的浸出液,經(jīng)干燥即得茶多酚(茶葉提取物),茶多酚作為天然抗氧劑,我國早在1990年,由浙江農(nóng)業(yè)大學和輕工研究所提出了研究報告,并據(jù)此由全國食品添加劑標準化技術委員會審查同意,茶葉提取物茶多酚可作為食品的抗氧化劑,列入國家食品衛(wèi)生標準。其使用范圍及最大使用量為:含油脂醬料0.1 g/kg,油炸食品、方便面0.2 g/kg,肉制品、魚制品0.3 g/kg,油脂、糕點及其餡、火腿0.4 g/kg。

當時采用的茶多酚提取工藝為:茶葉用熱水或乙醇為溶劑提取,溶出物沉淀、過濾、濃縮,噴霧干燥,即得棕黃色粉狀茶多酚,純度30%,即合格品,制訂的茶多酚標準純度30%～40%。

茶多酚主要含除兒茶素(黃烷醇)外,還含有黃酮醇及糖苷、茶色素、酚酸、茶氨酸、茶多糖等,所以茶多酚是多種功能成分的混合物。這類茶多酚和目前市場含茶多酚從25%至40%的速溶茶粉類同。而兒茶素是茶多酚的主要組成。

目前市場有精制茶多酚,是用粗制品,經(jīng)調(diào)節(jié)p H分離去咖啡因后,轉溶濃縮,進一步精制獲得,茶多酚含量達60～90%,其中兒茶素約50%～60%。

1.2 兒茶素

兒茶素是茶多酚的重要組成。茶多酚是30多種多酚類物質(zhì)的總稱,主要由兒茶素、黃酮類、花色素和酚酸等4大類物質(zhì)組成。茶多酚中兒茶素約占50%～60%。

兒茶素中又可進一步分為游離兒茶素及兒茶素酯類,主要為

兒茶素Catechin(C)沒食子兒茶素;表兒茶素EpiCatechin(EC);表沒食子兒茶素EpigalloCatechin(EGC);表兒茶素沒食子酸酯EpiCatechin Gallate(ECG);表沒食子兒茶素沒食子酸酯EpigalloCatechin Gallate(EGCG)。

據(jù)臺灣大學研究報道,兒茶素的組成和質(zhì)量分數(shù)為:兒茶素Catechin(C)1.4%;表兒茶素EpiCatechin(EC)5.8%;表沒食子兒茶素EpigalloCatechin (EGC)17.6%;表兒茶素沒食子酸酯EpiCatechin Gallate(ECG)12.5%;表沒食子兒茶素沒食子酸酯EpigalloCatechin Gallate(EGCG)53.9%;合計91. 2%。

1.3 EGCG

表沒食子兒茶素沒食子酸酯EpigalloCatechin Gallate(簡稱EGCG)是綠茶茶多酚的主要組成成分,也是綠茶兒茶素類的主成分。是兒茶素中活性最高、含量最多的功能成分,一般含量為質(zhì)量分數(shù)30%。

在兒茶素中,EGCG是清除自由基、抗氧化能力最強的一種兒茶素,其中抗氧化活性依次為: EGCG>EGC>ECG>EC。

EGCG目前無法人工合成,其唯一來源就是茶葉。按照不同來源的茶品種,其兒茶素含量也不同,綠茶所含的兒茶素含量最高,其次是烏龍茶,再次是紅茶。所以國外主要從綠茶提取兒茶素。

由于茶葉的成分復雜,從茶葉中制取高純度的兒茶素和EGCG,有相當難度。其技術難點是精細分離,同時還應防止有效物及茶葉賦有的天然風味不被破壞和損失,加工過程盡量采用低溫。目前國內(nèi)外比較成功的工藝包括,逆流連續(xù)萃取、高速固液分離、微濾和超濾、反滲透濃縮、冷凍干燥等技術制備茶多酚、兒茶素。再從中分離出EGCG和咖啡因,一般推薦樹脂色譜分離和親和性分離法,以適合食品安全的要求。

目前國內(nèi)外高純商品兒茶素,一般均應表明其中表沒食子兒茶素沒食子酸酯EpigalloCatechin Gallate(EGCG)的含量。

2 兒茶素的功能

2.1 防治高血脂和心血管疾病作用

兒茶素可降低甘油三酯、總膽固醇、低密度脂蛋白水平,升高高密度脂蛋白水平,效果優(yōu)于煙酸肌醇酯。體外試驗也證實綠茶兒茶素能與膽固醇形成沉淀,因而也抑制了腸道內(nèi)膽固醇的吸收。宋小鴿等觀察了對大鼠高脂血癥的預防作用及對載脂蛋白和動脈硬化指數(shù)等的影響,顯示茶多酚可降低外周血甘油三酯、總膽固醇、低密度脂蛋白膽固醇水平,升高高密度脂蛋白膽固醇水平,提示具有防治高血脂癥的作用。

兒茶素可降低脂質(zhì)過氧化物(LPO)和丙二醛(MDA)的水平,從而降低氧自由基和脂質(zhì)過氧化物對血管內(nèi)皮細胞的損傷。

兒茶素具有擴張血管作用,增加心臟收縮力,使心輸出量和冠脈流量增加。對高壓大鼠的降壓作用實驗結果發(fā)現(xiàn),實驗組平均血壓比對照組降14%～17%,對原發(fā)性高血壓患者氧自由基和血液流變學臨床觀察,兒茶素能顯著提高紅細胞SOD活性,降血清MDA水平,降低血栓、血漿比粘度和血漿纖維蛋白原水平,起到穩(wěn)定血壓的作用。

2.2 抗菌消炎和抗病毒作用

兒茶素是一種廣譜的抗菌物質(zhì),對各種致病菌均有不同程度的抑制和殺傷作用,對革蘭氏陽性、陰性菌均有明顯的抑制作用。兒茶素對金黃色葡萄球菌和大腸桿菌,能促使增加細胞膜的通透性,造成胞內(nèi)蛋白質(zhì)和糖類代謝發(fā)生紊亂。試驗證明:兒茶素的最小抑菌濃度為0.32 g/L,對寄生性真菌也有一定的抑制效果。兒茶素在腸道內(nèi)對益生菌起保護作用,能促進雙岐桿菌的增殖。能使人體組織表面蛋白質(zhì)凝固,從而保護傷口防止發(fā)炎。對口腔細菌有抑制作用,可用于抗齲齒、防口臭等功能食品和口腔衛(wèi)生用品中。

此外日本、瑞士的研究者發(fā)現(xiàn),茶多酚具有抑制甲、乙型流感病毒的作用,我國也正在對其抗病毒作用進行研究。

日本《朝日新聞》報道,大阪大學和橫濱市衛(wèi)生研究所研究人員,利用綠茶中的兒茶素與一種脂肪酸相結合,使其在體內(nèi)不被分解。把加工后的EGCG混入季節(jié)性流感或禽流感病毒中,再注射入狗的腎臟細胞,研究病毒的感染能力。結果發(fā)現(xiàn),加工后的EGCG抑制病毒感染的效果可媲美抗流感藥物達菲。分析顯示,經(jīng)過加工的EGCG確實能防止病毒入侵細胞,即使病毒成功入侵,也能抑制它在細胞中的增殖。

2.3 防治腫瘤作用

兒茶素對細胞產(chǎn)生氧自由基清除效果優(yōu)于維生素E。可調(diào)節(jié)致癌物的代謝和某些酶的活性、促使癌細胞DNA斷裂,提高機體免疫力,誘導和增強腫瘤細胞死亡。

據(jù)美國明尼蘇達州羅契斯特市梅約診所(Mayo Clinic)的一項新研究報告指出,綠茶EGCG,有助于殺死B細胞慢性淋巴性白血病的細胞。B細胞慢性淋巴性白血病(B-cell chronic lymphocytic leukemia)是美國成人中第二常見的血癌。研究人員發(fā)現(xiàn)EGCG可以借著阻斷血癌細胞之間賴以生存的通訊信號,而殺死血癌細胞。

美國最新報導,由西班牙Murcia大學和英國John Innes中心的科學家研究確認,EGCG具有抑制癌細胞生長的作用,研究發(fā)現(xiàn)EGCG的結構和抗癌藥Methotrexate的結構,有類似之處,發(fā)現(xiàn)EGCG是同樣的途徑,抑制和殺死癌細胞,最近美國大量報道其對于抗癌和抑制肥胖的功效,認為高純度的EGCG是繼紫杉醇以后一種新的抗癌藥物。

2.4 防治帕金森綜合征作用

2006年.中國科學院生物物理研究所趙保路研究員,研究了茶多酚對6—羥基多巴胺引起細胞凋亡的保護作用,結果發(fā)現(xiàn),茶多酚對細胞和動物帕金森綜合征模型有明顯預防和治療作用。美國近期研究也證明EGCG對老年癡呆有明顯預防和改善的功效。

2.5 抑制肥胖作用

抑制肥胖除了飲食控制,減少熱量攝入(即減肥)外,主要通過增加體內(nèi)能量消耗。美國李博士曾發(fā)表過大量綠茶提取物EGCG控制體重和抗癌的論文。

美國臨床營養(yǎng)學雜志1999年12月報道:研究人員分別對攝入含50 mg茶多酚、50 mg咖啡因、安慰劑3個組的健康男性,測量了24 h的能量消耗報告指出,與安慰劑相比,綠茶提取物能增加(約4%)日常的能源消耗,而咖啡因組每日能量消耗未見變化。含有兒茶素的綠茶提取物,可以幫助減肥,并有可能成為安全的減肥藥物。

芝加哥大學藥用植物研究中心發(fā)現(xiàn),大鼠連續(xù)7 d注射綠茶提取的兒茶素,其體重損失高達21%。研究人員還發(fā)現(xiàn),綠茶多酚減少腹部和皮下脂肪,血液中的血脂,血糖,膽固醇,但似乎并沒有損害肝臟。

聯(lián)合利華2009年推出一種富含兒茶素能控制體重的綠茶“Linea”,推薦給女性飲用,并標示“每天喝出苗條來”。

臺灣中央大學陳嘉霖報道:2000年對動物口服綠茶兒茶素,增加脂肪氧化和產(chǎn)熱,從而達到控制體重進行的研究。對體重1 kg的大白鼠,腹腔注射50～90 mg EGCG,在7 d內(nèi),觀察到能降低雌鼠和雄鼠50%～60%的食物攝取量,并降低體重20%～30%。而結構類似的EC、ECG和EGC,在相同劑量的處理時,并沒有此結果。體重降低的情況是可逆的,當停止給予EGCG時,老鼠的體重又增加了;并且發(fā)現(xiàn)EGCG具有選擇性地降低老鼠體內(nèi)脂肪的堆積,從質(zhì)量分數(shù)4.1%降至1.4%,醣類從2. 5%降至1.3%,而蛋白質(zhì)則無明顯改變。

2.6 其它作用

浙江工商大學食品與生物工程學院勵建榮等,對茶多酚與甲醛的反應特性進行了研究。通過兒茶素類單體及簡單酚類物質(zhì)與甲醛反應的特性試驗發(fā)現(xiàn),沒食子酰基的存在,使表兒茶素沒食子酸酯(ECG)、表沒食子兒茶素沒食子酸酯(EGCG)與甲醛的反應活性,比兒茶素、表兒茶素、表沒食子兒茶素的強。因此茶多酚是一種良好的甲醛捕獲劑,捕獲甲醛效果顯著。可以預見,該方法對水產(chǎn)品、香菇等食品以及膠合板中甲醛的捕獲,有良好的應用前景。

3 兒茶素的研發(fā)和市場狀況

3.1 日本

自2003年作為調(diào)節(jié)血脂的綠茶兒茶素被日本厚生省批準為特定保健食品用功能配料以來,兒茶素在日本發(fā)展迅速。大量高含量的綠茶飲料相繼由各飲料公司開發(fā)上市,綠茶飲料在近5年間的消費量增加了大約2倍,綠茶兒茶素市場需求量急劇增加。花王公司生產(chǎn)的以減少體內(nèi)脂肪為目標的“健康綠茶”飲料產(chǎn)品、伊藤園公司的綠茶飲料“美味瘦身飲料”、三得利公司的“健康兒茶素方式”、可口可樂公司的“稀罕珍奇茶葉之功”、朝日飲料公司的“茶的風采”等茶飲料新產(chǎn)品先后投放市場,這些飲料產(chǎn)品都含兒茶素60～100 mg/dL。兒茶素在飲料生產(chǎn)中的應用,使綠茶兒茶素的年市場規(guī)模增大到50億日元,2004年達到70億日元。

日本太陽化學公司為適應綠茶兒茶素市場需要,在中國江蘇無錫投資建設的中日合資企業(yè)——無錫太陽綠寶科技有限公司于2004年4月竣工投產(chǎn)。產(chǎn)能為綠茶提取物粉2 500 t/a。生產(chǎn)的兒茶素產(chǎn)品,專供飲料、糕點、糖果和健康食品生產(chǎn)用。

2004年日本DSM營養(yǎng)保健公司就推出了EGCG含量達到90%以上的兒茶素產(chǎn)品,通過各種銷售渠道,應用于各種健康食品。

此外,綠茶兒茶素作為抗氧化劑和品質(zhì)保持劑(防腐劑),也已經(jīng)在日本形成了穩(wěn)定的市場規(guī)模。在此領域,三共公司占有很大市場份額,其產(chǎn)品配以環(huán)狀糊精,有水溶性和油溶性較好的不同品種兒茶素,并分別應用于水產(chǎn)品加工保鮮及糕點、甜食品和食用油的抗氧劑。

3.2 美國

美國“飲料世界”2007年8月報道,最近批準上市一種含有EGCG的純天然有機能量飲料,叫做ESSN Energy,不含有蔗糖、高果糖漿以及防腐劑,含有肯尼亞綠茶及巴西及巴拉圭復配的茶提取物,添加有支持細胞活力的各種維生素和兒茶素EGCG,飲料具有異國風味。

2007年美國雀巢公司已在其咖啡飲料中,添加茶維力,包裝明確標示,配料含有茶維力EGCG。

美國李博士介紹的減肥用兒茶素膠囊,每粒含有170 mg綠茶提取物(純度90%與50%的茶多酚兒茶素)和其它一些廉價的配料,每瓶30膠囊的零售價為14美元。

2009年可口可樂和雀巢公司,合作推出了含EGCG的咖啡飲料,據(jù)研究這種復配,能加速新陳代謝和增進體能消耗。此外Elite FX公司和Snapple Beverage也推出了含EGCG加速體能代謝的綠茶飲料。

3.3 歐洲

歐洲茶多酚市場,由于功能食品和膳食補充劑的需求,近年有較快增長。2004年歐洲消費茶多酚71 t(以100%純度計)消費額700萬歐元;2007年消費茶多酚89 t消費額700萬歐元,預計2012年將消費量達到125 t,年增率達7%。

瑞士羅氏公司較早開展了兒茶素(高含量EGCG)對相關代謝綜合癥功能的研究,2004年報告指出:通過對12位健康男性,每天服用兒茶素483 mg,其中EGCG含300 mg的減重試驗,按每天服用一次,連續(xù)12周,結果說明,平均體重降低1.8%,體脂肪減少6.5%;相應血糖指數(shù)和胰島素水平也下降約4%和15%。同時還進行了大量動物試驗,均證明兒茶素能降低脂肪吸收、抑制脂肪形成功能,具有增加糖耐受性、影響血糖代謝和控制體重方面的協(xié)同作用。

研究結果指出,用高純EGCG經(jīng)和各種抗氧化劑比較,其保護細胞的能力,即抗氧化活性,比維生素C強近100倍,比公認最好的蕃茄紅素或β-胡蘿卜素還高些。

2004年于瑞士推出脫除咖啡因的高純97.7% EGCG,作為抗氧化膳食補充劑膠囊,商品名稱利多酚LIDOPHEN,建議每次一粒,一日兩次。現(xiàn)在羅氏公司有關茶多酚業(yè)務均已移交由DSM。

3.4 中國

中國目前市場上使用綠茶提取物最多的工業(yè)食品是茶飲料,中國茶飲料自1993年起步,2001年開始進入快速發(fā)展期。2002年,全國茶飲料的總產(chǎn)量接近300萬t,2003年已超過400萬t。在中國臺灣及日本,茶飲料已超過碳酸飲料成為市場第一大飲料品種。真正的茶飲料,均是用茶多酚或速溶茶粉為主要配料。中國新的茶飲料國家標淮均必須標示茶多酚含量。

2008年可口可樂在中國市場推出了100%茶葉泡制的原葉茶,不添加任何色素和防腐劑。用茶葉加工的速溶茶粉,包括茶多酚,在浙江、福建、云南、貴州、安徽、江西等茶產(chǎn)區(qū),近年相繼建設了幾十家速溶茶粉廠,且均以出口為主。超過萬噸的省有浙江,該省有茗皇、茖寶、東方、易曉等企業(yè),又如福建省有大閩、立興等企業(yè)。目前北京等大城市,也開始開發(fā)速溶茶粉,全國產(chǎn)量數(shù)萬噸。為適應市場發(fā)展需要,2008年國家制訂了速溶茶粉輕工行業(yè)標準,標準規(guī)定:食品工業(yè)用速溶茶按原輔料分為:純速溶茶和調(diào)制速溶茶。

純速溶茶指將茶葉或茶鮮葉用水提取,或茶鮮葉榨汁,經(jīng)加工制成的,除可在生產(chǎn)過程中加入抗氧化劑、穩(wěn)定劑外,不添加其它任何添加劑,具有原茶特有風味而沒有茶渣的粉末狀、片狀或顆粒狀固體。純速溶茶按茶品種和茶多酚含量分為:速溶紅茶20%、速溶綠茶35%、速溶烏龍茶30%、速溶白茶30%。

此外還有調(diào)制速溶茶。將茶葉或茶鮮葉用水提取,在生產(chǎn)過程中加入抗氧化劑、穩(wěn)定劑、食用香精、食用酸、食用堿、乳或乳制品、果汁(果粉)、食糖和(或)甜味劑等的粉末狀、片狀或顆粒狀固體。

我國經(jīng)過近20年對茶多酚的研究開發(fā),技術水平不斷提高,品種多樣,除大批量商品茶多酚外,還有茶色素(茶黃素、茶綠素)、茶氨酸(綠茶提取物中含各種氨基酸4.033 g/hg其中茶氨酸2.651 g/ hg、茶多糖、伽瑪氨基丁酸等功能成分,也實現(xiàn)小批量商品化。茶多酚純度大幅提高,其質(zhì)量指標可達到兒茶素純度>98%、EGCG>60%、咖啡因含量<0.5%。如杭州東方茶業(yè)科技公司開發(fā)的兒茶素,其純度90%以下的叫茶多酚;95～98%的叫兒茶素;EGCG含量>60%,才稱表沒食子兒茶素沒食子酸酯EpigalloCatechin Gallate(EGCG)。作為醫(yī)藥原料,高純度98%的兒茶素,已出口國外。該紹興分公司承擔國家發(fā)改委膜工程茶葉深加工高技術產(chǎn)業(yè)化示范項目,生產(chǎn)用于藥品保健品食品添加劑的綠茶提取物。年加工茶葉6 000～10 000 t,產(chǎn)茶多酚800 t、速溶茶粉2 000 t,各種茶濃縮液3 000 t。

2006年,DSM公司收購了原瑞士羅氏公司營養(yǎng)品部在上海建設年產(chǎn)40 t純兒茶素的工廠,產(chǎn)品純度95%～98%,作為高效天然抗氧劑、預防心血管疾病的功能性添加劑和藥物,并以能溶于水的白色結晶茶維力Teavigo上市。

我國近年來經(jīng)衛(wèi)生部批準,用茶多酚為原料生產(chǎn)的保健品,有調(diào)節(jié)血脂、免疫、調(diào)節(jié)血糖、耐缺氧、減肥、防齲齒等數(shù)十種。

以綠茶提取物作為食品的品質(zhì)改良方面,也有新的發(fā)展。湖南農(nóng)業(yè)大學食品學院覃思等,研究用茶多酚作配料,制取蛋糕取得良好效果。所制得的蛋糕,賦于了天然的茶色和獨特的茶香,且口感改善,表現(xiàn)為氣孔致密,柔韌有彈性,體積增大1.3倍。綠茶提取物速溶茶粉。

4 結 語

中國和印度、斯里蘭卡等國,均是世界著名茶葉生產(chǎn)國。中國2008年茶產(chǎn)量125萬t,但60%為中低檔茶,附加值低。茶葉深加工量不多,茶多酚和速溶茶粉產(chǎn)量不超過5萬t,用各種茶葉約20萬t。2008年茶飲料銷量9.97億標箱,價值400億元,用于加工茶飲料的茶葉約7萬t。所以我國發(fā)展優(yōu)質(zhì)茶葉和茶葉深加工潛力巨大。

由于國外近10多年來,茶葉消費劇增。例如世界茶葉消費量1988年為242萬t,10年后2008年為361萬t。全球茶葉貿(mào)易量約150萬t,我國只占不到30萬t,且價格低廉。我國出口2009年離岸價每公斤僅1.16美元,而國際上綠茶葉價格在4.0～4.5美元。

1990年美國綠茶消費2 000萬美元,2008年為15億美元;法國綠茶1994年進口250 t,1999年為750 t;德國1992年銷售綠茶105 t,1997年為1 685 t,目前德國綠茶年銷售4 000萬馬克。

我國近年茶葉以綠茶為主出口漸增,2008年出口29.7萬t,其中綠茶22.3萬t,紅茶出口4萬t。

總之,綠茶提取物的抗氧化保健功能,已為世界各國所公認。在當今世界大力發(fā)展茶功能食品和飲料的今天,作為世界茶葉大國,又是世界茶多酚和綠茶兒茶素產(chǎn)量較大的國家。我們應加大兒茶素EGCG研究推廣力度,以便為滿足不同消費層次的需要。

[1]嚴鴻德.茶葉深加工技術[M].北京:中國輕工出版社,1998.

(責任編輯:朱明)

Functions and Development of Green Tea Extract

YOU Xin
(China Food Additive Production and Application Industry Association,Beijing 100027,China)

The isolation and physiological function of tea ingredient has become the research focus in the food industry.Among of those tea ingredients,Catechin and EGCG attracted the concern of many researchers.This is due to the fact that Catechin and EGCG exhibited antioxidation, preservation and prevent obesity etc.This manuscript review the progress of Catechin and EGCG in China.

green tea,catechin,function

202.3

:A

1673-1689(2010)03-0321-05

2010-03-30

尤新(1931-),男,江蘇江陰人,教授級高級工程師,主要從事食品添加劑研究。Email:youxinbi@sina.com