主题:【资料】CNS_04.023_茶黄素

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茶黄素

  邱雪

摘要:茶黄素是一种金黄色色素,是茶叶发酵的产物。其在人体的身体健康保健中有不可忽视的作用。这篇文章将从多个方面向大家介绍茶黄素。并且介绍一些检测方法检测其在含量。

关键词:理化性质;应用;限量;检测;标准


1.前言



茶黄色素又称茶黄素,是存在于红茶中的一种金黄色色素,是茶叶发酵的产物。在生物化学上,茶黄色素是一类多酚羟基具苯骈酚酮结构的物质,是第一个从茶叶中找到具有确切药理作用的化合物。茶黄色素占干茶重量的0.5%到2%,且取决于红茶加工的方法。茶黄色素在茶汤中鲜亮的颜色和浓烈的口感方面,起到了一定的作用,是红茶的一个重要的质量指标。

茶黄色素以多酚类物质、儿茶素为主要成分,还含有氨基酸、维生索C、维生素E维生素A黄酮黄酮醇等。茶黄素是茶色素的主要成分,共有12种组分,其中茶黄素、茶黄素-3-没食子酸酯、茶黄素-3,3’-双没食子酸酯和茶黄素-3’-没食子酸酯是4种最主要的茶黄素。在茶叶加工中主要由简单儿茶素和没食子儿茶素配对氧化缩合而成。茶黄素类的发现与红茶发酵过程的研究密切相关。[1]

2. 分子结构和理化性质[1]

茶黄素是一类具有苯并卓酚酮结构化合物的总称?其中茶黄素(theaflavin?TF1)、茶黄素-3-没食子酸酯(theaflavin-3-gallate?TF2A)、茶黄素-3′-没食子酸酯(theaflavin-3′-gallate?TF2B)和茶黄素双没食子酸酯(theaflavin-3?3-digallate?TF3)是4种主要的茶黄素?其化学结构如图1。茶黄素的红外光谱表明?所有茶黄素的最大吸收都出现在380nm和460nm。茶黄素纯物呈橙黄色针状结晶?熔点237~240?易溶于水、甲醇、乙醇、丙酮、正丁醇和乙酸乙酯难溶于乙醚不溶于三氯甲烷和苯。茶黄素溶液呈鲜明的橙黄色水溶液呈弱酸性pH 约5.7?颜色不受茶提取液 pH 影响?但在碱性溶液中有自动氧化的倾向且随pH的增加而加强。



图1

3. 茶黄素的药理功效[2]

3.1 抗氧化

自由基学说认为,正常人体内的自由基与抗氧化物质处于平衡状态。 当人体器官和组织的细胞膜在自由基过量时便可能遭受其进攻,引起脂质过氧化、蛋白质变性、DNA 链断裂、细胞解体、机体衰老,并可能诱发肿瘤等恶性疾病。 体内过量的超氧阴离子及双氧水等,是产生毒副作用的重要因素。 细胞中的主要抗氧化酶超氧化物歧化酶(Superoxide Dismutase,SOD)能够将 超 氧 阴 离 子 催 化 分 解 为 双 氧 水 (Hydrogen Oxygen,H2O2),H2O2 在过氧化氢酶(Catalase,CAT)或硒谷胱甘肽过氧化物酶 (Selenium-glutathione Peroxidase,Se-GSH-Px)催化作用下迅速转化为无毒的 O2 和 H2O。 TFs 具有良好的抗氧化性,如 TFs可以清除自由基,防止脂质过氧化,提高 SOD、谷光 甘 肽 硫 转 移 酶 (Glutathione S -Transferase,GST)、醌还原酶(Quinone Reductase,QR)的活性,增强人体免疫力。在低密度脂蛋白 (Low Density Lipid,LDL)模型中,TFs 能够抑制二价铜离子介导的脂质过氧化。 研究表明,巨噬细胞中 LDL 氧化程度与金属离子浓度有关,金属离子浓度升高,LDL 氧化程度也升高,而 TFs 能抑制 LDL 的氧化,这与它能螯合金属离子有关。 YOSHIDA 等和 HAN 等用 TFs 类化合物分别处理鼠巨噬细胞和人内表皮细胞,以考察细胞 LDL 氧化能力,结果显示 TFs能与脂质氧合酶的活性中心铁结合,从而降低脂质氧合酶的活性,并抑制细胞 LDL 氧化。另外,TFs对外源性因子引起的生物膜脂质过氧化反应有较好的效果。如持续高强度的有氧运动会使肌肉酸痛肿胀,每天给予高强度有氧运动的男大学生1760 mg 富含茶黄素的红茶提取物,持续 9 天,发现其能够缓解酸痛肿胀,即茶黄素能够提高肌肉损伤恢复能力并降低氧化应激程度。

茶黄素作为天然植物多酚类成分,可形成氢自由基,淬灭体内产生的自由基,从而保护组织,起到延缓衰老、抗突变、抗癌、杀菌消炎、防治心血管疾病和动脉粥样硬化等功能, 故在医药领域得到人们广泛关注。因此,加强茶黄素类成分抗氧化机理研究与临床用药的应用显得尤为迫切。

3.2 抗心脑血管疾病
    心血管疾病是心脏和血管疾患的总称,包括高血压、冠心病、脑血管疾病(中风)、周围血管疾病、血栓性疾病、动脉粥样硬化、心力衰竭、心脏病等。经济转型、城市化、工业化及全球化带来生活方式的改变,包括吸烟、缺乏活动、不健康饮食是导致心血管疾病增加的重要因素。每年死于心血管疾病的人数多于其它任何病因,成为全球头号死因。 MARON 等设计了一种含有75 mg TFs、150 mg儿茶素和150 mg其他多酚的胶囊, 给予240 名 18 岁以上高胆固醇成年人群低脂饮食 12周,且每日服用该胶囊。结果表明试验组能够使总胆固醇及低密度脂蛋白分别降低 11.3%和 16.4%,高密度脂蛋白与甘油三酯增长2%左右,降脂效果优于不含 TFs 的绿茶多酚胶囊。茶黄素不仅通过抑制脂肪酸合成、 激活脂肪酸的氧化消耗来降低脂肪积累,也通过肝激酶 B(Liver Kinase B1,LKB1)与活性氧途径激活 5'—磷酸腺苷 (Adenosine 5'-Monophosphate,AMP)依赖的蛋白激酶(Activated Protein Kinase,AMPK)达到抑制乙酰辅酶 A 羧化酶,降低肝脏脂质累积的作用。在试验组与对照组在粪便量上没有显著差异的情况下,茶黄素能够抑制高脂饮食肥胖鼠体重增加及内脏脂肪累积。

茶黄素可以明显抑制由胶原、ADP、前列腺素 H2(PGH2)/血栓素 A2(TxA2)(TP)受体激动剂 U46619 等多种刺激剂引起的人体血小板聚集,且呈现出剂量依赖效应。茶 黄 素 还是血小板非受体酪氨酸激酶(NonReceptor Cytoplasmic Tyrosine Kinases,SYK)胶原引起的血小板活性的一个重要的靶点抑制剂,茶黄素组和对照组相比,小鼠肠系膜动脉血管形成血栓性堵塞的时间明显延长,充分证明了茶黄素对血小板功能的抑制,且优于目前临床使用的抗血小板药物,如存在着出血、引起胃肠道不适等副作用的药物阿司匹林。

3.3 抗炎症作用

炎症(Inflammation)是机体对于刺激的一种防御反应,表现为红、肿、热、痛和功能障碍,包括感染引感染性炎症及非感染性炎症。任何能够引起组织损伤的因素,如致炎因子 (Inflammatory Agent)都可成为炎症的原因。每日口服 5 mg/kg 剂量的TF-3,3’-G 能够显 著改善三硝基苯磺酸(Trinitro Benzene Sulfonic Acid,TNBS)诱导的结肠炎,降低结肠上皮粘膜肿瘤坏死因子(Tumor Necrosis Factor,TNF -α)、 白细胞介素 -12(Interleukin 12,IL-12)、人干扰素-g(Interferon-g, IFN-g) 及诱导型一氧化氮合酶 (Inducible Nitric Oxide Synthase,iNOS)基因与蛋白表达水平。同时茶黄素能抑制佛波酯促使的 TNF-α、白细胞介素 1β(Interleukin -1 beta,IL-1β)及白细胞介素6(Interleukin 6,IL-6)的活性。
    TFs 能够有效阻止脂多糖 (Lipopolysaccharide,LPS) 诱导的巨噬细胞促炎反应,包括抑制IL-6、单核细胞趋化蛋白(Monocyte Chemoattractant Protein-1,MCP-1)、细胞间粘附分子-1(Intercellular Adhesion Molecule-1,ICAM-1)的表达,并有效阻止 LPS 诱导的核因子抑制蛋白(Inhibitor of Nuclear Factor kappa B alpha,IκBα)与核易位蛋白(Nuclear Translocation of REL-Associated Protein,RelA),胞外信号调控激酶(Extracellular Signal Regulated Kinase,ERK1/2)、c-Jun 氨基末端激酶(c-Jun-N-Terminal Kinase,JNK)及 p38 丝裂原活化蛋白激酶(Mitogen-Activated Protein Kinase,p38 MAPK)的表达[14];在急性肺损伤小鼠模型中,TF-3,3’-G 通过减少促炎因子降低急性肺损伤(Acute Lung Injury,ALI),抑制 LPS 诱导的NK及 p38 MAPK 丝裂原活化蛋白激酶的表达。

风湿性关节炎(Rheumatoid Arthritis,RA)或骨关节炎(Osteoarthritis,OA)最明显的特征是关节软骨的损伤。引起关节损伤和疼痛的 IL-1β 和IL-18 在 RA 和 OA 中促炎症因子发挥重要作用。在 IL-1β 诱导建立的 OA 细胞模型中,TF-3,3’-G 能够明显改善 OA 软骨细胞形态,上调软骨细胞分子标志物 II 型胶原(Type II Collagen,Col II)mRNA 的表达, 还可以下调炎症因子 IL-1β 与IL-6 mRNA 的表达,降低炎症诱导酶环氧化酶(Cyclooxygenase-2,COX-2)蛋白表达量;并可增强软骨细胞合成因子活性、 减弱分解因子活性并抑制细胞炎症反应, 有效延缓大鼠软骨细胞炎性退变进程。
    同时,茶黄素还可显著下调由血管紧张素 II(Angiotensin II,AngII) 诱导的促炎因子 IL -6mRNA 的表达,降低由 AngII 刺激产生的大鼠血管平滑肌细胞(Vascular Smooth Muscle Cell,VSMC)中ROS水平,达到抵抗 AngII 引起的大鼠VSMC 细胞炎症作用。慢性阻塞性肺疾病(Chronic Obstructive Pulmonary Disease,COPD)的突出特征是慢性炎症致气道阻塞,引起不完全可逆的气流受限,从而引发一系列临床症状。以往的研究表明,气道黏液高分泌是导致气流受限的危险因素。在刺激气道的各种炎性因子中,中性粒细胞弹力蛋白酶(Neutrophil Elastase,NE)被认为是肺炎性级联反应的终效应分子,以及炎症气道微生态平衡的重要恶化性推动因素,茶黄素被证明能够起到抑制气道黏液高分泌的作用。此外以高频雾化的方式使大鼠吸入茶黄素乳酸-羟基乙酸共聚物(Poly Lactic Co Glycolic Acid,PLGA)纳米粒,能够抑制香烟引起的炎性气道黏蛋白(Mucoprotein 5AC,MUC5AC)高分泌作用。

3.4 抗病毒与抗菌作用

严重急性呼吸系统综合症(Severe Acute Respiratory Syndrome,SARS)由 SARS 冠状病毒引起,该病毒属于包膜病毒,包含正极性单链 RNA,其所含有的一个开放的阅读框用于编辑两个重叠的多聚蛋白,PP1a(Polyprotein-1a,450 kDa)与PP1ab(Poplyprotein-1ab,750 kDa)负责病毒的复制。同时冠状病毒都编辑生成 Papline 类似蛋白及胰凝乳蛋白酶(Chymotrypsin,3CLPro)类似蛋白,用于病毒成熟过程中蛋白水解加工。 Papline 类似蛋白水解酶在 PP1a 蛋白上只含不超过 2 个的剪切位点,而 3CLPro 蛋白酶在PP1a 与 PP1ab 内在区域含有至少 11 个剪切位点。在720个筛选的天然化合物中仅发现 TF-3,3’-G 能够有效抑制3CLPro。并且 SARS 冠状病毒在胃肠道中的复制非常活跃, 红茶中的茶黄素类化合物具有预防该病毒对人体的侵染的应用潜力。1%的乳酸(pH4.0)能显著抑制对于单纯性 1型与 2 型疱疹病毒所引起的生殖器溃疡,但当pH>4.5 时,则失去抑制活性状态。 茶黄素特别是TF-3,3’-G 能够在 5.7>pH>4.5 区间独立发挥作用,并在非洲绿猴肾细胞及人非小细胞肺癌细胞 A549 中得到验证。

同时茶黄素还能够抗流感病毒,通过与血凝素 HA2 亚基结合,抑制病毒的神经氨酸酶活性从而抵抗高致病性禽流感(H5N1)病毒的感染。并且,TFs 可作为第二代杀微生物剂用于预防人类免疫缺陷毒(HumanImmunodeficiency Virus,HIV)的性传播,在高浓度时,还能抑制逆转录酶的活性。
    白念珠菌(C.Albicans)是一种腐物寄生菌,作为机会性条件致病菌,平时生存于人体的皮肤、粘膜、 消化道及其他脏器中。当机体抵抗力降低时,白色念珠菌就会繁殖,达到一定量时,人体就会发病,通过微感染而引起的粘膜念珠菌病,对癌症、HIV 及重症病人还会造成致命性打击。茶黄素对白念珠菌 NCTC 3255 和 NCTC 3179 能够起到很强的抑制作用,其最低抑制浓度为1024 μg/mL,联合儿茶素时其最低抑菌浓度降为128 μg/mL。

3.5 抗肿瘤

在肝癌细胞体外处理中, 茶黄素类化合物能够通过抑制 STAT3 信号转导与转录激活因子磷酸化,并进一步阻止其下游抗凋亡蛋白 BCL-2 与生存素(Survivin)及入侵相关蛋白 MMP-2、MMP-9 来达到显著抑制肝癌细胞的迁移、入侵的作用,诱使其凋亡。此外,茶黄素类化合物对人类白血病细胞系 HL-60 与 K-562 呈剂量依赖性抑制,阻止细胞G1 期,活化 Caspase 3 和 Caspase 8,下调 BCL-2,同时上调 BAX 蛋白。

4.检测[1]

4.1 Roberts 法

Roberts 法是根据茶黄素和一部分茶红素(TRsⅠ型)溶解于乙酸乙酯或4-甲基-戊酮(IBMK)这部分可利用其能溶于碳酸氢钠溶液而分离茶红素(TRsⅡ型)留在水层。该方法存在重复性差、测定含量值偏低的缺点?但其方法简单、试剂价格便宜且同时测定茶红素的含量?因此被广泛采用。

4.2 a-氨基乙基二苯酸酯(Flavognost)试剂分析法

Hiton 提出的一种快速测定方法。根据茶黄素分子中的苯并卓酚酮核可以与 Flavognost 试剂产生特异性反应产生绿色络合物测定其吸光值换算成茶黄素含量。与 Roberts 法相比?该方法具有较好的重现性已被Ellis推荐为国际红茶最低质量标准的检测方法。但该法受到提取液、提取温度、水的pH值等因素的影响?Flavognost 试剂仅与茶黄素顺式上的两个羟基结合?使测定结果偏低同时Flavognost试剂不易购得。

4.3 氯化铝比色法

Likoleche-Nkhoma J W 等用 AlCl3 代 替Flavognost 试剂?铝盐与茶黄素复合产生红色?于波长525nm 具有最大吸收根据吸光值折算成茶黄素含量。该方法的测定值与 Flavognost 方法测定结构没有显著差异且铝盐的价格较便宜?但样品中加入过量的铝盐会产生浑浊。

4.4 Sephadex LH-20柱层析(Column Chromatography?CC)法

此方法是竹尾忠一提出的。该方法能有效地分离茶黄素而且对茶黄素的主要组分能定量?但操作复杂。

4.5 Whitehead 法

Whitehead D L 等利用色素极性大小差异?提出的一种快速测定茶黄素总量的方法?该方法适于实验室和工厂的常规检测?但测量值偏高。

4.6 高效液相色谱法(High performance LiquidChromatography?HPLC)

Bailey R G 等使用光电二级管列检测器的反相 HPLC 研究红茶溶出物的性质?4种茶黄素能够得到分离纯化?提出了 HPLC 法测定茶黄素主要组分及其它物质的方法。HPLC 法更精确?并能使各茶黄素单体得到较理想的分离。但该法需要高纯度的茶黄素标样。

4.7 毛细管电泳法(Capillary Electrophoresis?CE)
    Bee B L 等首次采用毛细管电泳测定儿茶素类化合物和茶黄素类化合物。Wright L P 等用非水相毛细管电泳测定红茶中的4种主要茶黄素?并对有机溶剂的组成和电解质浓度对分离效果的影响进行了研究?确定了最佳的分离溶剂组成为 V(乙腈)V (甲醇)V (乙酸)=71254和90mmol/L 的醋酸铵?10min 内实现了茶黄素的基线分离?与常规毛细管电泳相比具有显著的优势。

4.8 高速逆流色谱法(High Speed CountercurrentChromatography?HSCCC)
    高速逆流色谱法可避免样品与固体载体的化学反应和死吸附等缺点?每次分离样品结束后?管道中的残留溶剂均可以冲出?不会对后续分离产生任何影响?因此高速逆流色谱法分离样品具有高的回收率。
    总之茶黄素的分析测定方法各有利弊?可以根据具体情况选择一种切实可行的分析方法。

5.结语

    茶黄素总的来说是对人身体有益,但是要适量食用,身体保健从平时做起。

参考文献:

[1] 王洪新 孙军涛  [J]食品与生物技术学报    茶黄素的制备、分析、分离及功能活性研究进展

[2] 涂云飞  茶黄素药理功效及分离纯化研究进展 [j] 健康与文化

[3] MARON D J, LU G P, CAI N S, et al. Cholesterol-loweringeffect of a theaflavin-enriched green tea extract [J]. Archives of Internal Medicine, 2003, 163(12): 1448-1453

[4] KUNDU T, DEY S, ROY M, et al. Induction of apoptosis in human leukemia cells by black tea and its polyphenol the aflavin [J]. Cancer Letter, 2005, 230(1): 111-121
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