基本介紹
- 中文名：兒茶素
- 英文名：catechin，Cianidanol
- 別稱：兒茶精，兒茶酸，茶單寧
- 化學式：C15H14O6（·H2O）
- 分子量：290.27
- CAS登錄號：7295-85-4
- EINECS登錄號：230-731-2
- 熔點：93-96℃（含水）；175-177℃（不含水）
- 水溶性：溶於水和乙醇
- 外觀：晶體
- 套用：抗氧化劑，延緩衰老，控制肥胖，抗菌
- 安全性描述：S26/S36
- 危險性符號：R36/R37/R38
- 危險性描述：Xi
- 外消旋體熔點：212-216℃
- 順式立體熔點：242℃（順式立體異構體表）
- MDL號：MFCD00149354
- RTECS號：[暫無]
- BRN號：92762
- PubChem號：24892437
介紹,兒茶素生物合成,製備方法,物理性質,化學性質,主要用途,控制肥胖,工業,藥理作用,其他,注意事項,危險性概述,風險術語,安全術語,急救措施,泄漏應急處理,操作處置與儲存,日照綠茶兒茶素品質指數,
介紹
兒茶素具有抗腫瘤、抗氧化、抗病菌以及保護心腦器官等多種藥理作用，這些藥理活性主要由其多羥基結構決定，然而，多羥基結構也使兒茶素在中性和鹼性條件下結構不穩定。兒茶素被人體攝入後會很快在生物酶作用下發生甲基化或糖苷化，研究發現，在兒茶素結構中引入其他基團可有效提高其穩定性和生物利用率，並特異性增強兒茶素藥理作用。其中，甲基兒茶素抗過敏和逆轉腫瘤細胞耐藥性表現突出，糖苷兒茶素水溶性顯著提高並可有效防止褐變，而醯化兒茶素由於脂溶性明顯增強，其抗氧化和抗癌活性也隨之明顯增強。在不同位置進行取代達到的效果也不相同。
兒茶素類化合物是茶葉中的主要功能成分，占茶葉乾質量的12%~24%。茶樹中兒茶素類化合物主要包括，兒茶素(catechin, C)、表兒茶素(epicatechin,EC)、沒食子兒茶素( gallocatechin, GC)、表沒食子兒茶素(epigallocatechin, EGC)、兒茶素沒食子酸酯(catechin gallate, CG)、表兒茶素沒食子酸酯( epicatechin gallate, ECG)、沒食子兒茶素沒食子酸酯( gallocatechin gallate, GCG)及表沒食子兒茶素沒食子酸酯( epigallocatechin gallate, EGCG) 8種單體。為眾所知，兒茶素具有抗炎症、抗菌、抗病毒及抗氧化等效用，其中，EGCG抗氧化性最為突出，可通過清除活性氧簇(reactive oxygen species, ROS)、NO或與ROS反應生成穩定化合物的方式有效平衡人體內自由基。隨著對兒茶素研究愈加深入，更多藥理功能被發現，兒茶素可通過調節相關酶活性或與相關酶蛋白特異性結合抑制癌細胞增殖，誘導癌細胞調亡，但不同兒茶素單體間存在明顯差異；兒茶素還可預防心腦血管疾病凹以及保護腎臟、肝臟和神經系統等。由於兒茶素存在脂溶性低、穩定性差、在人體內利用率低等缺點，大大限制了其開發套用。因此，研究人員希望通過酶法、化學法、微生物法等對兒茶素進行結構修飾以提高其藥效及生物利用率。
兒茶素生物合成
兒茶素類化合物具有2-苯基苯並二氫吡喃結構，屬於黃烷醇類化合物。根據夏濤、宛曉春等的總結，兒茶素在茶樹中生物合成主要由莽草酸途徑、苯丙烷途徑、非酯型兒茶素合成、酯型兒茶素合成這4部分組成。在蕎草酸途徑中，戊糖磷酸途徑產生的4-磷酸赤蘚糖(erythrose4-phosphatc,E4P)和糖酵解途徑產生的磷酸烯醇式丙酮酸(phosphoenolpyruvale,PEP)在3-脫氧-D-7-磷酸阿拉伯庚酮糖酸合成酶(3-deoxy-D-arabino-heptulosonate7-phosphatcsynthasc,DAHPS)作用下合成3-脫氧-D-7-磷酸阿拉伯庚酮糖酸(3-deoxy-D-arabino-heptulosonate7-phosphate,DHAP)，接著在其他酶作用下連續反應得到芳基胺基酸、維生素、木質素、酚類物質、生物鹼等產物；其中，苯丙氨酸在苯丙氨酸解氨酶(phenylalanineammonialyase,PAL)作用下進入苯丙烷途徑，合成得到對香豆醯CoA。1分子對香豆醯CoA與3分子丙二醯CoA在查耳酮合成酶(chalconesynthase,CHS)作用下合成柚皮素查耳酮，並在查耳酮異構酶(chalconeisomerase,CHI)作用下環化得到柚皮素。查耳酮是兒茶素、花青素等化合物合成的重要前體物質，是兒茶素類化合物基礎分子骨架，這種O1和C2連線形成吡喃環的方式為兒茶素化學合成提供了重要信息。柚皮素在類黃酮3'-羥化酶(flavonoid3'-hydroxylasc，F3'H)、類黃酮3',5'-羥化酶(flavonoid3’,5'-hydroxylase,F3',5'H)作用下分別在B環引入了一個和兩個羥基得到黃烷酮，隨後被黃烷酮3-羥化酶(flavonoid3-hydroxylase,F3H)和二氫黃烷醇4-還原酶(dihydroflavonol4reductase,DFR)催化還原合成無色花青素。無色花青素可被還原酶(leucoanthocyanidinreductase,LAR)直接還原得到非表型兒茶素，即兒茶素和GC，也可被花青素合成酶(anthocyanidinsynthase,ANS)和花青素還原酶(anthocyanidinreductase,ANR)連續催化得到表型兒茶素EC和EGC;有同位素標記實驗發現，EC和EGC之間也可能存在相互轉化機制。
酯型兒茶素是茶樹中主要兒茶素，有研究者推測酯型兒茶素是由非酯型兒茶素沒食子酯化得到，但並未被實驗證實。Niemezt、Gross等認為1-O-沒食子醯-β-葡萄糖是單寧合成的有效醯基供體和受體;LiuYajun等在此基礎上證實:兒茶素沒食子醯基化過程與水解單寧合成途徑具有相似性，即1-O-沒食子醯-β-葡萄糖是酯型兒茶素合成的醯基直接供體，EC和EGC在尿百二磷酸葡萄糖-沒食子醯基-1-O-β-D-葡萄糖轉移酶(UDG-galloyl-1-O-β-D-glucosetransferase,UGGT)和表兒茶素-1-O-沒食子醯基-β-D-沒食子醯基轉移酶(EC-1-O-galloyl-B-D-gallicacyltransferase,ECGT)作用下合成酯型兒茶素;與之對應，酯型兒茶素也會在酯型兒茶素水解酶(galloylatedcatechinhydrolase,GCH)作用下轉變成非酯型兒茶素EC和EGC。
製備方法
物理性質
外觀：白色至黃色粉末或無規則晶體
氣味：無特殊氣味
溶解性：溶於甲醇。
提取來源：茶葉
廣泛存在於植物中，從水/醋酸中得含結晶水的針狀結晶。熔點93-96℃；而不含結晶水的結晶熔點175-177℃。旋光度+16°~+18.4°。其外消旋體也呈針狀結晶，熔點212-216℃。兒茶精的順式立體異構體表兒茶精（epicatechin）也廣泛存在於植物中，熔點242℃，旋光度[α]D-68°（乙醇中）。
分子結構數據：
1、摩爾折射率：73.59
2、摩爾體積（m3/mol）：182.1
3、等張比容（90.2K）：558.2
4、表面張力（dyne/cm）：88.1
5、極化率（10-24cm3）：29.17
化學性質
性質：黃烷衍生物
穩定性：如果遵照規格使用和儲存則不會分解。
物質分類：
兒茶素作為鞣質的前體，廣泛分布於植物中，且常與相對應的黃酮類化合物共存。兒茶素的分子中有兩個手性（見手征性）碳原子,故有四種立體異構體:(+)－兒茶素、(-)－兒茶素、(+)－表兒茶素、(-)－表兒茶素。
兒茶素類中其他化合物如沒食子兒茶素（又稱茶兒茶素）等也都有類似的立體異構體，它們在熱水溶液中容易發生差向異構化作用或變旋作用(見旋光異構)而相互轉化。兒茶素類在植物體中可游離存在，或與糖（見碳水化合物）結合成苷或與有機酸縮合（見縮合反應）為酯類而存在。
兒茶素類屬於多元酚類（Polyphenol）中的一種，因為有苦澀味，所以對茶湯滋味的影響蠻大的。
茶葉中的兒茶素類可以分為三種游離型態（Catechin，C; Epicatechin，EC以及Epigallocatechin，EGC）、與兩種酯化的沒食子酸（gallic acid） （Epicatechin gallate，ECG及Epigallocatechin gallate，EGCG），而以後者（ECG及EGCG）的含量較多。國外已經將各種兒茶素類從茶湯中分離出來，並且純化，以作為不同方式的運用。
兒茶素主要分為四種：①表兒茶素（Epicatechin EC）；②表沒食子兒茶素（Epigallocatechin EGC）；③表兒茶素沒食子酸酯（Epicatechin gallate ECG）；④表沒食子兒茶素沒食子酸酯（Epigallocatechin gallate EGCG）。
化學反應：
由茶葉中分離出兒茶素及其酯類衍生物，主要有(-)－表兒茶素、(-)－表沒食子兒茶素、(-)－表兒茶素-3－沒食子酸酯、(-)－表沒食子兒茶素-3－沒食子酸酯等。這些化合物分子小，溶於水成真溶液，在溶液中可被氧化而自身縮合為不同程度的縮合產物，從水溶性鞣質到水不溶性鞣紅。當用開水沏綠茶時，開始茶水為黃綠色澄清液，放置過夜後，轉為黃棕色混濁的溶液，即鞣質前體變為縮合鞣質所致。
計算化學數據：
1、疏水參數計算參考值（XlogP）：0.4
2、氫鍵供體數量：5
3、氫鍵受體數量：6
4、可旋轉化學鍵數量：1
5、拓撲分子極性表面積（TPSA）：110
6、重原子數量：21
7、表面電荷：0
8、複雜度：364
9、同位素原子數量：0
10、確定原子立構中心數量：2
11、不確定原子立構中心數量：0
12、確定化學鍵立構中心數量：0
13、不確定化學鍵立構中心數量：0
14、共價鍵單元數量：1
15、互變異構體數量:90
16、準確質量:290.079038
17、同位素質量:290.079038
18、功能3d受體數量:2
19、功能3d供體數量:5
20、功能3d環數量:3
21、有效轉子數量:1.8
22、構象異構體抽樣RMSD:0.6
23、CID構象異構體數量:12
主要用途
控制肥胖
國際生命科學學會中國辦事處等主辦的中國控制中心性肥胖科學大會已召開，立頓茶葉研究所同時報告了其研究成果：綠茶中的兒茶素對人體脂肪代謝以及脂肪分布，特別是內臟脂肪的減少有著明顯的作用。
飲用綠茶，可降低心血管疾病和癌症風險，主要是因為綠茶中含有豐富的類黃酮物質，特別是兒茶素類。已經有大量的臨床實驗證明，兒茶素具有細胞調節作用以及抗氧化功能。兒茶素是一類具有高活性的類黃酮的總稱，在綠茶中含量較高。聯合利華針對綠茶中高含量兒茶素功效進行的兩個臨床實驗中發現，在不改變飲食和身體活動的前提下，輕度超重的中國健康男性與女性連續90天飲用高兒茶素含量綠茶後，體重、腰圍和內臟脂肪都顯著減少，綠茶中的兒茶素可能對人體脂肪分布，特別是腹部脂肪分布產生特定的有益影響，它對控制中心性肥胖具有一定的效果。
工業
它為還原性多元酚類物質，在水溶液中易被空氣氧化，常用作抗氧化劑。還可用於染料和鞣革工業。
藥理作用
兒茶素是茶葉的重要成分，具有防治心血管疾病、預防癌症等多種功能。右旋兒茶精還有降低毛細血管的通透性、止瀉、止血、抗病毒、殺真菌、抑制ACE及預防胃潰瘍等多種作用。
其他
延緩老化：因為有清除自由基的功用，所以可以減緩衰老。
預防蛀牙：因為茶葉中含有氟，所以可以使牙齒對酸的侵蝕具有較強的抵抗力。除此之外，也有臨床實驗指出，兒茶素類可以明顯地減少牙菌斑以及減緩牙周病。
改變腸道微生物的分布：兒茶素類可以抑制人體致病菌（如肉毒桿菌），同時又不傷害有益菌（如乳酸菌）的繁衍，所以有整腸的功能。
抗菌作用：可以抑制引起人類皮膚病的病菌，並且對治療濕疹有很好的療效。
除臭：兒茶素可以除去甲硫醇的臭味，所以可以去除抽菸者的口臭，並且減輕豬、雞以及人排泄物的臭味（因為兒茶素可以抵抗人體腸道內產生惡臭的細菌）。
其它：還有一些研究顯示兒茶素還具有抑制血壓（可降低舒張壓與收縮壓）及血糖（抑制醣分解酵素）、降低血中膽固醇及低密度脂蛋白（LDL），並增加高密度脂蛋白（HDL）的量（日本用來做低膽固醇蛋）、抗輻射以及紫外線（美國已做成預防紫外線的化妝品）、抗突變（在微生物已獲得證實，但還沒有人體試驗的報告）等功用。
注意事項
危險性概述
健康危害：吸入、攝入或經皮膚吸收對身體可能有害。
環境危害：通常對水是不危害的，若無政府許可，勿將材料排入周圍環境。
燃爆危險：本品不燃，具刺激性。
風險術語
R36/37/38：刺激眼睛、呼吸系統和皮膚。
安全術語
S26：不慎與眼睛接觸後，請立即用大量清水沖洗並徵求醫生意見。
S36：穿戴適當的防護服。
危險品標誌：Xi：刺激性物質
急救措施
皮膚接觸：脫去污染的衣著，用流動清水沖洗。
眼睛接觸：提起眼瞼，用流動清水或生理鹽水沖洗。就醫。
吸入：脫離現場至空氣新鮮處。如呼吸困難，給輸氧。就醫。
食入：飲足量溫水，催吐。洗胃，導泄。就醫。
泄漏應急處理
應急處理：隔離泄漏污染區，限制出入。建議應急處理人員戴防塵面具（全面罩），穿防毒服。用大量水沖洗，洗水稀釋後放入廢水系統。若大量泄漏，收集回收或運至廢物處理場所處置。
操作處置與儲存
操作注意事項：密閉操作，局部排風。操作人員必須經過專門培訓，嚴格遵守操作規程。建議操作人員佩戴自吸過濾式防塵口罩，戴化學安全防護眼鏡，穿防毒物滲透工作服，戴橡膠手套。避免產生粉塵。避免與氧化劑、酸類接觸。搬運時要輕裝輕卸，防止包裝及容器損壞。配備泄漏應急處理設備。倒空的容器可能殘留有害物。
儲存注意事項：密封儲存於2-8°C陰涼乾燥環境。
日照綠茶兒茶素品質指數
全年兒茶素平均含量為136.04 mg/g,範圍在104.48~166.14mg/g。春茶平均含量為127.96 mg/g,夏茶兒茶素平均含量為136.50 mg/g,秋茶平均含量為143.27 mg/g。含量大小為秋茶>夏茶>春茶。
日照綠茶兒茶素單體平均含量大小為EGCG>EGC> ECG> EC>C> GC>GCG,以EGCG最高，平均達80.84 g/mg, 占兒茶素總量的59.09%,其次為EGC和ECG,分別占兒茶素總量的14.90%和13.83%。
日照綠茶的品質指數春茶、夏茶、秋茶分別為652.14、388.57、522.13,全年平均520.95。影響日照綠茶兒茶素品質指數的關鍵因子中,春茶EGC較夏茶和秋茶明顯減少,是春茶兒茶素品質指數提高的關鍵因子。
