综述：茶黄素作为红茶发酵过程中产生的典型多酚：形成化学、功能特性及未来食品应用

《Food Chemistry》：Theaflavins as characteristic polyphenols formed during black tea fermentation: Formation chemistry, functional properties, and future food applications

　　

赵玉轩|梁敬梅|曹慧|肖建波

西北大学食品科学与技术学院，西安 710069，中国

摘要

茶黄素是红茶发酵过程中产生的特征性多酚类化合物，对茶叶的颜色和质量起着重要作用。随着全球红茶消费量的增加，人们对发酵过程中产生的多酚类化合物的关注也随之增加。最近的研究探讨了茶黄素的化学性质及其生物活性。然而，目前的发现仍然零散，缺乏统一的食品化学视角。本文综述了红茶发酵过程中茶黄素的形成化学机制，比较了影响其组成和含量的关键因素，包括儿茶素前体、酶促氧化以及发酵条件。同时讨论了不同茶黄素衍生物的结构特征，特别关注了在实验系统中表现出较高反应性的没食子酸酯化茶黄素，并简要介绍了已报道的生物活性，以说明结构与活性之间的关系。此外，还指出了生产标准化、稳定性以及生物利用度方面的挑战。

引言

红茶是由Camellia sinensis叶经过完全发酵制成的。在这一过程中，酶促氧化及后续反应改变了叶片的化学组成，形成了红茶特有的颜色、香气和风味。作为广泛消费的植物性饮料，红茶也是植物化学物质的重要来源，含有多酚类化合物、儿茶素及其氧化产物、咖啡因、可溶性糖分、游离氨基酸和矿物质。这些成分的含量在发酵过程中会发生变化，共同决定了红茶的感官品质和功能性（Li等人，2025年）。从食品功能的角度来看，红茶中的多酚类化合物在实验系统中表现出生物活性，能够调节氧化还原平衡和与炎症相关的信号通路，还可能影响生长相关因子的相关途径（Cao等人，2024年）。有研究表明，红茶饮品能够降低2型糖尿病患者的餐后血糖波动和胰岛素需求（Chen等人，2024年）。这些发现突显了发酵过程中化学变化在塑造红茶成分和功能方面的重要性。

茶黄素是红茶发酵过程中的特征性多酚类化合物，由儿茶素的氧化和偶联反应生成，在红茶中的含量通常占干重的0.5–3%（Dong等人，2025年）。越来越多的证据表明，茶黄素在多种器官和系统中具有生物活性，包括心血管保护、肝脏和肾脏调节以及神经保护作用（Deng等人，2024年；Fang等人，2025a, 2025b；Li等人，2025年）。此外，茶黄素还能影响全身代谢，调节葡萄糖和脂质代谢、线粒体功能以及免疫反应，并与肠道微生物群-代谢物轴相互作用，从而产生系统性效应。

尽管已有大量研究，但目前对茶黄素的认识仍然碎片化，相关研究往往分别从形成、结构和生物活性三个方面进行报道，缺乏一个统一的食品化学框架来整合这些方面。因此，难以系统地理解发酵过程中的化学变化如何决定最终的功能表现。实际应用受到多个因素的限制，如产率低且不稳定、纯化与标准化的挑战，以及稳定性与生物利用度问题。高质量的人体研究数据也相对较少（Liu等人，2024年）。

基于此，本文旨在提供关于茶黄素的更综合性见解。我们总结了其形成化学、结构特征和生物功能的现有证据，并探讨了与生产、质量控制及配方相关的关键因素。通过将化学变化与功能结果联系起来，本文旨在推动茶黄素作为食品和饮料中功能性成分的发展。本文所参考的文献来自Web of Science、Scopus和PubMed等主要科学数据库，选择的标准是研究内容与茶黄素的形成、结构、生物活性及食品应用的相关性，重点关注近期和具有代表性的研究。

章节摘录

资源、物理化学性质和生物合成

茶黄素是红茶发酵过程中通过酶促氧化和偶联反应由儿茶素形成的特征性多酚类化合物（图1）。在萎凋、揉捻和发酵过程中，儿茶素会发生氧化、脱氢和缩合反应，这些反应主要由多酚氧化酶（PPO）和过氧化物酶（POD）催化（Zhang等人，2020年）。这些反应产生了茶黄素、茶红素和茶褐素

茶黄素在心脏中的作用

茶黄素的心血管活性日益受到关注，现有证据表明，它们可能通过调节脂质代谢、内皮功能、血管张力和血栓相关通路来维护血管和心脏代谢健康（图2；表1）。在分子层面上，茶黄素可能与关键调控靶点相互作用，例如分子对接和动力学模拟显示TF2b可作为肝脏X受体的选择性激动剂

。

生产与制备

茶黄素的生产主要包括提取、纯化和体外合成（图4，表2）。当前的方法已经从传统的溶剂提取转向了更高效和可持续的技术（Banerjee & Chatterjee，2015年；Guo等人，2024年）。传统的索氏提取和回流法正逐渐被绿色技术替代，如微波辅助提取（MAE）、超声波辅助提取（UAE）和超临界流体提取（SFE）

未来展望：基于茶黄素的功能性食品的发展

功能性食品正逐渐成为日常饮食的一部分，而不仅仅是医疗补充品。它们的主要目标是通过长期消费来促进健康（图5）。茶黄素是具有潜在生物活性的发酵产物，但在功能性食品中的应用仍有限。未来的研究应侧重于将它们整合到实际食品系统中，而不仅仅是进一步筛选其生物活性（Harlé等人，2025年）。因此，未来的研究方向

作者贡献声明

赵玉轩：撰写——初稿。梁敬梅：撰写——审稿与编辑。曹慧：撰写——审稿与编辑、数据可视化、资源管理、资金筹措、概念构思。肖建波：撰写——审稿与编辑、数据可视化、资源管理、资金筹措、概念构思。

利益冲突声明

作者声明没有已知的财务利益冲突或可能影响本文研究的个人关系。

致谢

本工作得到了中国国家自然科学基金（编号32472327）、西班牙拉蒙·卡哈尔基金会（RYC2020-030365-I，授予肖建波）、加利西亚自治区“Excelencia”计划（ED431F2022/01，授予肖建波）以及胡安·德拉西尔瓦 Incorporación 基金（IJC2020-046055-I，授予曹慧）的支持，还包括由Gheorghe Asachi Tekni?al承担的循环生物经济水资源管理、材料、副产品和废物增值卓越中心项目（合同编号CoEx/08.02.2026）的资助。