儿茶素

一类酚类活性物质

儿茶素，英文名为Catechin，又名儿茶酸、儿茶精(Caredhieacid)，系从茶叶等天然植物中提取出来的一类酚类活性物质，分子式为C15H14O6，相对分子质量为290.28。为白色针状结晶（水-醋酸），熔点212~216℃，溶于热水、乙醇、冰醋酸、丙酮，微溶于冷水和乙醚，几乎不溶于苯、氯仿及石油醚。

产品介绍

儿茶素具有抗肿瘤、抗氧化、抗病菌以及保护心脑器官等多种药理作用，这些药理活性主要由其多羟基结构决定，然而，多羟基结构也使儿茶素在中性和碱性条件下结构不稳定。儿茶素被人体摄入后会很快在生物酶作用下发生甲基化或糖苷化，研究发现，在儿茶素结构中引入其他基团可有效提高其稳定性和生物利用率，并特异性增强儿茶素药理作用。其中，甲基儿茶素抗过敏和逆转肿瘤细胞耐药性表现突出，糖苷儿茶素水溶性显著提高并可有效防止褐变，而酰化儿茶素由于脂溶性明显增强，其抗氧化和抗癌活性也随之明显增强。在不同位置进行取代达到的效果也不相同。

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%。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。为众所知，儿茶素具有抗炎症、抗菌、抗病毒及抗氧化等效用，其中，EGCG抗氧化性最为突出，可通过清除活性氧簇(reactive oxygen species, 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。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凹以及保护肾脏、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。因此，研究人员希望通过酶法、化学法、微生物法等对儿茶素进行结构修饰以提高其药效及生物利用率。

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。根据夏涛、宛晓春等的总结，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。在荞草酸途径中，戊糖磷酸途径产生的4-磷酸赤藓糖(erythrose4-phosphatc,E4P)和糖酵解途径产生的磷酸烯醇式丙酮酸(phosphoenolpyruvale,PEP)在3-脱氧-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-脱氧-D-7-磷酸阿拉伯庚酮糖酸(3-deoxy-D-arabino-heptulosonate7-phosphate,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(phenylalanineammonialyase,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(chalconesynthase,CHS)作用下合成柚皮素查耳酮，并在查耳酮异构酶(chalconeisomerase,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(flavonoid3'-hydroxylasc，F3'H)、类黄酮3',5'-羟化酶(flavonoid3’,5'-hydroxylase,F3',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(flavonoid3-hydroxylase,F3H)和二氢黄烷醇4-还原酶(dihydroflavonol4reductase,DFR)催化还原合成无色花青素。无色花青素可被还原酶(leucoanthocyanidinreductase,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(anthocyanidinsynthase,ANS)和花青素还原酶(anthocyanidinreductase,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。

酯型儿茶素是茶树中主要儿茶素，有研究者推测酯型儿茶素是由非酯型儿茶素没食子酯化得到，但并未被实验证实。Niemezt、Gross等认为1-O-没食子酰-β-葡萄糖是单宁合成的有效酰基供体和受体;LiuYajun等在此基础上证实:儿茶素没食子酰基化过程与水解单宁合成途径具有相似性，即1-O-没食子酰-β-葡萄糖是酯型儿茶素合成的酰基直接供体，EC和EGC在尿百二磷酸葡萄糖-没食子酰基-1-O-β-D-葡萄糖转移酶(UDG-galloyl-1-O-β-D-glucosetransferase,UGGT)和表儿茶素-1-O-没食子酰基-β-D-没食子酰基转移酶(EC-1-O-galloyl-B-D-gallicacyltransferase,ECGT)作用下合成酯型儿茶素;与之对应，酯型儿茶素也会在酯型儿茶素水解酶(galloylatedcatechinhydrolase,GCH)作用下转变成非酯型儿茶素EC和EGC。

物理性质

外观：白色至黄色粉末或无规则晶体

气味：无特殊气味

可溶性：微溶于冷水、乙醚，可溶于热水、乙醇、冰醋酸和丙酮，不溶于苯、氯仿和石油醚。

溶解性：溶于甲醇。

提取来源：茶叶

广泛存在于植物中，从水/醋酸中得含结晶水的针状结晶。熔点93-96℃；而不含结晶水的结晶熔点175-177℃。旋光度+16°~+18.4°。其外消旋体也呈针状结晶，熔点212-216℃。儿茶精的顺式立体异构体表儿茶精（epicatechin）也广泛存在于植物中，熔点242℃，旋光度[α]D-68°（乙醇中）。

分子结构数据：

1、摩尔折射率：73.59

2、摩尔体积（m3/mol）：182.1

3、等张比容（90.2K）：558.2

4、表面张力（dyne/cm）：88.1

5、极化率（10-24cm3）：29.17

化学性质

性质：黄烷衍生物

稳定性：如果遵照规格使用和储存则不会分解。

儿茶素具有明显的酚的特性，能使重金属和蛋白质沉淀，所以，是一种酚性物。约占茶多酚含量的75%到80%，也是茶的苦涩味的来源之一。酚性物由于能使蛋白质沉淀，就具有大小不等的把生皮鞣成革的性能，因此也称为鞣质或单宁物质。儿茶素与一些典型的植物单宁（五倍子单宁等）相比，鞣革的性能是较弱的。儿茶素是多羟基黄烷-3-酚之总称，但有时则特指（+）儿茶素。广泛分布于植物界，在Acacia catechu、gambir树皮中与单宁共同大量存在。单宁的作用很弱，但通过加热和酸等处理容易重合形成单宁。2，3位由于含不整齐的碳原子而具有非对应异构体。

物质分类：

儿茶素作为鞣质的前体，广泛分布于植物中，且常与相对应的黄酮类化合物共存。儿茶素的分子中有两个手性（见手征性）碳原子,故有四种立体异构体:(+)－儿茶素、(-)－儿茶素、(+)－表儿茶素、(-)－表儿茶素。

儿茶素类中其他化合物如没食子儿茶素（又称茶儿茶素）等也都有类似的立体异构体，它们在热水溶液中容易发生差向异构化作用或变旋作用(见旋光异构)而相互转化。儿茶素类在植物体中可游离存在，或与糖（见碳水化合物）结合成苷或与有机酸缩合（见缩合反应）为酯类而存在。

儿茶素类属于多元酚类（Polyphenol）中的一种，因为有苦涩味，所以对茶汤滋味的影响蛮大的。

茶叶中的儿茶素类可以分为三种游离型态（Catechin，C; Epicatechin，EC以及Epigallocatechin，EGC）、与两种酯化的没食子酸（gallic acid）（Epicatechin gallate，ECG及Epigallocatechin gallate，EGCG），而以后者（ECG及EGCG）的含量较多。国外已经将各种儿茶素类从茶汤中分离出来，并且纯化，以作为不同方式的运用。

儿茶素主要分为四种：①表儿茶素（Epicatechin EC）；②表没食子儿茶素（Epigallocatechin EGC）；③表儿茶素没食子酸酯（Epicatechin gallate ECG）；④表没食子儿茶素没食子酸酯（Epigallocatechin gallate EGCG）。

化学反应：

由茶叶中分离出儿茶素及其酯类衍生物，主要有(-)－表儿茶素、(-)－表没食子儿茶素、(-)－表儿茶素-3－没食子酸酯、(-)－表没食子儿茶素-3－没食子酸酯等。这些化合物分子小，溶于水成真溶液，在溶液中可被氧化而自身缩合为不同程度的缩合产物，从水溶性鞣质到水不溶性鞣红。当用开水沏绿茶时，开始茶水为黄绿色澄清液，放置过夜后，转为黄棕色混浊的溶液，即鞣质前体变为缩合鞣质所致。

计算化学数据：

1、疏水参数计算参考值（XlogP）：0.4

2、氢键供体数量：5

3、氢键受体数量：6

4、可旋转化学键数量：1

5、拓扑分子极性表面积（TPSA）：110

6、重原子数量：21

7、表面电荷：0

8、复杂度：364

9、同位素原子数量：0

10、确定原子立构中心数量：2

11、不确定原子立构中心数量：0

12、确定化学键立构中心数量：0

13、不确定化学键立构中心数量：0

14、共价键单元数量：1

15、互变异构体数量:90

16、准确质量:290.079038

17、同位素质量:290.079038

18、功能3d受体数量:2

19、功能3d供体数量:5

20、功能3d环数量:3

21、有效转子数量:1.8

22、构象异构体抽样RMSD:0.6

23、CID构象异构体数量:12

注意事项

危险性概述

健康危害：吸入、摄入或经皮肤吸收对身体可能有害。

环境危害：通常对水是不危害的，若无政府许可，勿将材料排入周围环境。

燃爆危险：本品不燃，具刺激性。

风险术语

R36/37/38：刺激眼睛、呼吸系统和皮肤。

安全术语

S26：不慎与眼睛接触后，请立即用大量清水冲洗并征求医生意见。

S36：穿戴适当的防护服。

危险品标志：Xi：刺激性物质

急救措施

皮肤接触：脱去污染的衣着，用流动清水冲洗。

眼睛接触：提起眼睑，用流动清水或生理盐水冲洗。就医。

吸入：脱离现场至空气新鲜处。如呼吸困难，给输氧。就医。

食入：饮足量温水，催吐。洗胃，导泄。就医。

泄漏应急处理

应急处理：隔离泄漏污染区，限制出入。建议应急处理人员戴防尘面具（全面罩），穿防毒服。用大量水冲洗，洗水稀释后放入废水系统。若大量泄漏，收集回收或运至废物处理场所处置。

操作处置与储存

操作注意事项：密闭操作，局部排风。操作人员必须经过专门培训，严格遵守操作规程。建议操作人员佩戴自吸过滤式防尘口罩，戴化学安全防护眼镜，穿防毒物渗透工作服，戴橡胶手套。避免产生粉尘。避免与氧化剂、酸类接触。搬运时要轻装轻卸，防止包装及容器损坏。配备泄漏应急处理设备。倒空的容器可能残留有害物。

储存注意事项：密封储存于2-8°C阴凉干燥环境。

制备方法

儿茶素及其氧化产物都是碳氢氧三元化合物，是由糖类经一系列酶的作用，通过莽草酸途径，形成的苯环化合物，最后合成为儿茶素。

品质指数

全年儿茶素平均含量为136.04 mg/g，范围在104.48~166.14mg/g。春茶平均含量为127.96 mg/g，夏茶儿茶素平均含量为136.50 mg/g，秋茶平均含量为143.27 mg/g。含量大小为秋茶>夏茶>春茶。

日照绿茶儿茶素单体平均含量大小为EGCG>EGC> ECG> EC>C> GC>GCG，以EGCG最高，平均达80.84 mg/g，占儿茶素总量的59.09%，其次为EGC和ECG，分别占儿茶素总量的14.90%和13.83%。

日照绿茶的品质指数春茶、夏茶、秋茶分别为652.14、388.57、522.13，全年平均520.95。影响日照绿茶儿茶素品质指数的关键因子中，春茶EGC较夏茶和秋茶明显减少，是春茶儿茶素品质指数提高的关键因子。

主要用途

控制肥胖

国际生命科学学会中国办事处等主办的中国控制中心性肥胖科学大会已召开，立顿茶叶研究所同时报告了其研究成果：绿茶中的儿茶素对人体脂肪代谢以及脂肪分布，特别是内脏脂肪的减少有着明显的作用。

饮用绿茶，可降低心血管疾病和癌症风险，主要是因为绿茶中含有丰富的类黄酮物质，特别是儿茶素类。已经有大量的临床实验证明，儿茶素具有细胞调节作用以及抗氧化功能。儿茶素是一类具有高活性的类黄酮的总称，在绿茶中含量较高。联合利华针对绿茶中高含量儿茶素功效进行的两个临床实验中发现，在不改变饮食和身体活动的前提下，轻度超重的中国健康男性与女性连续90天饮用高儿茶素含量绿茶后，体重、腰围和内脏脂肪都显著减少，绿茶中的儿茶素可能对人体脂肪分布，特别是腹部脂肪分布产生特定的有益影响，它对控制中心性肥胖具有一定的效果。

工业

它为还原性多元酚类物质，在水溶液中易被空气氧化，常用作抗氧化剂。还可用于染料和鞣革工业。

药理作用

儿茶素是茶叶的重要成分，具有防治心血管疾病、预防癌症等多种功能。右旋儿茶精还有降低毛细血管的通透性、止泻、止血、抗病毒、杀真菌、抑制ACE及预防胃溃疡等多种作用。

其他

清除自由基：儿茶素是天然的油脂抗氧化剂，抗氧化活性甚至比维他命E还高。并且可以清除人体产生的自由基，以保护细胞膜。

延缓老化：因为有清除自由基的功用，所以可以减缓衰老。

预防蛀牙：因为茶叶中含有氟，所以可以使牙齿对酸的侵蚀具有较强的抵抗力。除此之外，也有临床实验指出，儿茶素类可以明显地减少牙菌斑以及减缓牙周病。

改变肠道微生物的分布：儿茶素类可以抑制人体致病菌（如肉毒杆菌），同时又不伤害有益菌（如乳酸菌）的繁衍，所以有整肠的功能。

抗菌作用：可以抑制引起人类皮肤病的病菌，并且对治疗湿疹有很好的疗效。

除臭：儿茶素可以除去甲硫醇的臭味，所以可以去除抽烟者的口臭，并且减轻猪、鸡以及人排泄物的臭味（因为儿茶素可以抵抗人体肠道内产生恶臭的细菌）。

其它：还有一些研究显示儿茶素还具有抑制血压（可降低舒张压与收缩压）及血糖（抑制糖分解酵素）、降低血中胆固醇及低密度脂蛋白（LDL），并增加高密度脂蛋白（HDL）的量（日本用来做低胆固醇蛋）、抗辐射以及紫外线（美国已做成预防紫外线的化妆品）、抗突变（在微生物已获得证实，但还没有人体试验的报告）等功用。

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