多糖

多糖（polysaccharide）是由糖苷键结合的糖链，至少要超过10个的单糖组成的聚合糖高分子碳水化合物，可用通式(C₆H₁₀O₅)n表示。

多糖不是一种纯粹的化学物质，而是聚合程度不同的物质的混合物。

多糖类一般不溶于水，无甜味，不能形成结晶，无还原性和变旋现象。多糖也是糖苷，所以可以水解，在水解过程中，往往产生一系列的中间产物，最终完全水解得到单糖。

 

分类

多糖的广义分类分为： 均一性多糖（同多糖）和不均一性多糖（杂多糖）。

 

均一性多糖

由一种单糖分子缩合而成的多糖，叫做均一性多糖。自然界中最丰富的均一性多糖是淀粉和糖原、纤维素。它们都是由葡萄糖组成。淀粉和糖原分别是植物和动物中葡萄糖的贮存形式，纤维素是植物细胞主要的结构组分。

1． 淀粉

淀粉是植物营养物质的一种贮存形式，也是植物性食物中重要的营养成分，分为直链淀粉和支链淀粉。

① 直链淀粉：许多α-葡萄糖以α(1-4)糖苷键依次相连成长而不分开的葡萄糖多聚物。典型情况下由数千个葡萄糖线基组成，分子量从150000到600000。结构：长而紧密的螺旋管形。这种紧实的结构是

与其贮藏功能相适应的。遇碘显兰色。

② 支链淀粉：在直链的基础上每隔20-25个葡萄糖残基就形成一个-(1-6)支链。不能形成螺旋管，遇碘显紫色。淀粉酶：内切淀粉酶（α-淀粉酶）水解α-1.4键，外切淀粉酶（β-淀粉酶）α-1.4，脱支酶α-1.6。

2．糖元

糖元与支链淀粉类似，只是分支程度更高，每隔4个葡萄糖残基便有一个分支。结构更紧密，更适应其贮藏功能，这是动物将其作为能量贮藏形式的一个重要原因，另一个原因是它含有大量的非原性端，可以被迅速动员水解。糖元遇碘显红褐色。

3． 纤维素结构

许多β-D-葡萄糖分子以β-(1-4)糖苷键相连而成直链。纤维素是植物细胞壁的主要结构成份，占植物体总重量的1/3左右，也是自然界最丰富的有机物，地球上每年约生产1011吨纤维素。经济价值：木材、纸张、纤维、棉花、亚麻。完整的细胞壁是以纤维素为主，并粘连有半纤维素、果胶和木质素。约40条纤维素链相互间以氢键相连成纤维细丝，无数纤维细丝构成细胞壁完整的纤维骨架。降解纤维素的纤维素主要存在于微生物中，一些反刍动物可以利用其消化道内的微生物消化纤维素，产生的葡萄糖供自身和微生物共同利用。虽大多数的动物(包括人)不能消化纤维素，但是含有纤维素的食物对于健康是必需的和有益的。

4． 几丁质(壳多糖)

N-乙酰-D-葡萄糖胺以(1，4)糖苷链相连成的直链。

5．菊 糖

多聚果糖，存在于菊科植物根部。

6． 琼 脂

多聚半乳糖，是某些海藻所含的多糖，人和微生物不能消化琼脂。

不均一性多糖

由不同的单糖分子缩合而成的多糖，叫做不均一多糖。常见的有：透明质酸、硫酸软骨素等。

有一些不均一性多糖由含糖胺的重复双糖系列组成，称为糖胺聚糖(glyeosaminoglycans，GAGs)，又称粘多糖。(mucopoly saceharides)、氨基多糖等。

糖胺聚糖是蛋白聚糖的主要组分，按重复双糖单位的不同，糖胺聚糖有五类：

1．透明质酸

2．硫酸软骨素

3．硫酸皮肤素

4．硫酸用层酸

5．肝素

6．硫酸乙酰肝素

化学性质

多糖无甜味，在水中不能形成真溶液，只能形成胶体，无还原性，无变旋性，但有旋光性。

生物学功能

多糖在自然界分布极广，亦很重要。

有的是构成动植物细胞壁的组成成分，如肽聚糖和纤维素；

有的是作为动植物储藏的养分，如糖原和淀粉；

有的具有特殊的生物活性，像人体中的肝素有抗凝血作用，肺炎球菌细胞壁中的多糖有抗原作用。

不均一多糖通过共价键与蛋白质构成蛋白聚糖发挥生物学功能，如作为机体润滑剂、识别外来组织的细胞、血型物质的基本成分等。

多糖类化合物广泛存在于动物细胞膜和植物、微生物的细胞壁中，是由醛基和酮基通过苷键连接的高分子聚合物，也是构成生命的四大基本物质之一。某些多糖，如纤维素和几丁质，可构成植物或动物骨架。

 

 

功能活性

中国对多糖的研究始于20世纪70年代，且发展很快。由于多糖多种多样的生物活性功能以及在功能食品和临床上广泛使用，使多糖生物资源的开发利用和研究日益活跃，成为天然药物、生物化学、生命科学的研究热点。

 

活性多糖大多数可以刺激免疫活性，能增强网状内皮系统吞噬肿瘤细胞的作用，促进淋巴细胞转化，激活T细胞和B细胞，并促进抗体的形成，从而在一定程度上具有抗肿瘤的活性。但对于肿瘤细胞并无直接的杀伤作用。活性多糖能降低甲基胆蒽诱发肿瘤的发生率，对一些易发生广泛转移，不宜采取手术治疗和放射疗法的白血病，淋巴瘤等，特别有价值。

免疫调节

Hosono Akira等将双岐杆菌属细菌的细胞超声粉碎提取后，用超滤设备和阴离子交换树脂、凝胶色谱纯化出具有免疫增强活性的多糖。

Oka Shuichi等从紫苏(Perilla)中分离得到的多糖具有抗变态反应作用。

Fujimiy hjaki从蘑菇属(Agr/cus)植物的子实体中提取出的多糖具有免疫抑制作用，它能减少我们通常使用的免疫抑制剂的诸如细胞毒性、机体抗感染能力下降、对骨髓造血细胞的繁殖抑制等副作用，此多糖可以做成口服或注射用药物，也可制成一种功能性食品。

抗病毒及抗癌

大多数多糖的抗病毒机制是抑制病毒对细胞的吸附，这可能是由于多糖大分子机械性或化学性地结合到HW-I的Gp120分子上，遮盖了病毒与细胞的结合位点，从而竞争性地封锁了病毒感染细胞。

据报道，从蘑菇属(Agr/cus)植物的培养物中也能分离得到大量的具有抗癌活性成分的水溶性物质，包括从蘑菇属植物的子实体中分离出的酸性多糖、水溶性中性多糖和水溶性蛋白多糖。NodaKiyoshiC和Kato Toshimitsu等分别从小球藻和螺旋藻中分离出具有抗癌活性的多糖和硫酸酯化多糖，可抑制肿瘤转移，安全性优于传统的手术治疗和化疗。Nakano Masa hi从美洲山核桃树的坚果、杜仲以及豆科植物Aspa/athus linearis中提取出一种抗氧化酸性多糖，它不仅能抑制艾滋病病毒等逆转录酶病毒的复制，而且能起到免疫调节作用，在某种程度上可替代传统的价格昂贵且副作用较大的抗病毒药物。

降血糖

Ukai Shigeo等从一种银耳(KINJI)的子实体或菌丝体中提取出抗高血糖的酸性多糖。

FujiiMakoto等从海藻类植物中提取出一种能够降低血糖水平的藻类多糖，并制成了以岩藻依聚糖(Fucoidan)为主要成分的保健食品，它可以显著提高人们的免疫功能。

消炎

Kanou Kokuki等从丹参中分离出的丹参多糖能够抑制尿蛋白的分泌，缓解肝肾疾病症状，可制成口服或肌注制剂，减少由于长期服用类固醇或血小板抑制剂造成的不良反应。ShibatHideyuki等发明了一种含有硫酸化岩藻依聚糖活性成分的多糖制剂，它能减少诸如消炎痛、阿司匹林等非甾体消炎镇痛剂的副作用。

美容

Honda Yasuki等从西洋樱草属(Polyanthus)植物中获得一种具有良好的保湿、抗皱等作用的酸性杂多糖。

Sawai Yasuko等从石菖蒲(Acorusgram/neus)的根茎中分离得到的多糖可抑制黑色素的产生，具有抗炎、抗氧化作用，可用于黑变病的治疗，且因其具有良好的保湿作用，故又可作为化妆品的有效成分。

Shimomura K~nji等从甲壳类动物的肉类降解产物中得到一种具有美容功效的酸性多糖。实验证明，此酸性多糖可抑制延缓衰老的透明质酸的分解，减少皮肤细纹和干裂，因而可作为美容食品和化妆品的有效成分。

乳化

Keiichi等从禾本科(Gramineae)羊茅属(Festuca)植物(如大麦)的体细胞壁提取得到具有乳化作用的多糖，可作为乳化剂广泛应用于工业生产，且安全、无污染。

KuraneRyuichiro等通过培养广泛产碱菌B一16(~3ca//geneshuus B一16)，得到并分离出一种由海藻糖和甘露糖组成的多糖，此多糖在水中溶解性好，有良好的稳定性，可作为研磨剂、乳化剂的稳定剂和增稠剂。

其它用途

Sakata Shigenobu等通过对多种单糖、多糖及其衍生化糖类(如醛糖、黏多糖、多糖酵解后的糖)进行发酵或提取，得到一类稳定、安全的试剂，它可减少典型的有害物(如二氧芑、氰基化合物、多氯联苯等)对环境和人体的侵害，是极有意义的环保试剂。Watanabe Sa J用一种以吸附多糖(如淀粉)的羟磷灰石作载体的培养基质培养造骨细胞。此载体的特点在于不用加入血清、细胞生长因子等物质就可刺激造骨细胞生长因子受体，而且它可避免在培养某种造骨细胞时，由于血清种类的特异性而必须筛选最适血清所耗费的大量人力、财力，因而此项发明的问世无疑大大地降低了造骨细胞的培养费用，具有极高的经济价值和社会价值。

几种多糖

酵母葡聚糖

酵母葡聚糖是第一个被发现具有免疫活性的葡聚糖。

美国哈佛大学、图伦大学、华盛顿大学以及美国空军放射生物学研究所等都证实：天然酵母葡聚糖具有的独特靶向作用，能够定向清除体内毒素，同时提高巨噬细胞的吞噬能力达10倍以上，使人体免疫系统迅速达到最佳平衡，无任何药物的毒副作用，有效预防各类慢性疾病的发生。

天然酵母葡聚糖在免疫调节、抗辐射、调节肠胃、帮助组织结构再生或修复、促进伤口愈合及预防心脑血管和糖尿病等方面均具有突出表现，对肝炎、肿瘤、心血管、糖尿病、降血脂、抗衰老等方面均有独特的生物活性。

1957年，医学专家就发现了静脉注射来自酵母细胞壁的酵母聚糖（Zymosan）对巨噬细胞的吞噬活性，1961年，Dr.Riggi确定了酵母聚糖中的这种活性成分是葡聚糖。实验证明，酵母葡聚糖能够增强吞筮细胞吞筮能力达10倍以上，具有95%以上的肿瘤抑制率，是生物活性最强的葡聚糖。

●美国哈佛大学Czap教授说，酵母葡聚糖使使人体的免疫细胞成为“防卫的兵工厂”；

●天然酵母葡聚糖被誉为“超级灵芝”、“定向清毒，免疫先锋”、“病毒细胞的追捕者”以及“肿瘤患者的最后希望”等；

●美国空军辐射生物研究所给小白鼠致死剂量的辐射处理，发现事先口服酵母葡聚糖的有70%完全不受辐射影响；

●美国自受911袭击后，利用酵母葡聚糖开发出对抗炭疽病毒的新药；

●天然酵母葡聚糖已被美国FDA列为防治病毒，提高免疫的首选用药；

●天然酵母葡聚糖+化疗=零毒化疗（同步减毒增效，保障化疗效果）；

●天然酵母葡聚糖已成为世界免疫学界研究的热门课题之一。

天然酵母葡聚糖的药理特点：

1．活化并增强人体免疫系统，快速调节免疫

2．抑制肿瘤。

3．抗氧化、辐射作用。

4．帮助身体组织结构再生和修复，促进伤口愈合。

5．润肠通便、调节胃肠功能、降低胆固醇。

 

 

酵母多糖

——优质免疫多糖、优质功能膳食纤维

人的机体中不断会有变异的细胞出现，应该不断地被免疫系统识别并及时清除。若变异的细胞不走向细胞凋亡，就可能形成恶性细胞而发生肿瘤、病毒感染疾病等。

科学家一直在寻找一种即够抑制恶性细胞增殖并诱导其凋亡、又不影响人体正常细胞功能的物质，它就是被称为病毒细胞的激光制导炸弹的酵母葡聚糖。

酵母葡聚糖是一种存在于天然营养酵母细胞壁中的免疫多糖。1963年首次发现其具有抗肿瘤活性，以后又相继发现其具有抗菌及免疫调节作用。对肿瘤、肝炎、心血管、糖尿病、降血脂、抗衰老等方面均有独特的生物活性。

 

近年，研究发现酵母葡聚糖可作为生命活动中起核心作用的遗传物质，具有控制细胞分裂与分化、调节细胞生长与衰老等多种复杂的功能。

其特有的靶向性特点，能锁定休眠期、耐药性及亚临床病灶的“残存病毒细胞”，从而“同步”减毒增效，极大限度的保障临床治疗效果。同时，酵母葡聚糖可以快速激活机体自身的免疫监管和识别机制，从而增强它们的战斗力，使自身免疫系统达到最佳平衡状态，保持肌体的健康。

 

中医中被称为可以起死回生、长生不老的圣药灵芝中含有的灵芝多糖，大部分都是β（1→3）葡聚糖。这也能够解释灵芝为什么会有如此神奇的功效。 现存许多医学文献都已证实酵母有助增强机体抵抗力，因为酵母中含有β（1→3）葡聚糖，而多种免疫细胞表面都具有能够与葡聚糖结合或对它做出反应的接收器(Receptors)，故酵母可以对免疫细胞产生功效。

灵芝多糖保健价值

灵芝多糖  是灵芝中最有效的成分之一，因此，也特别受到医药科技工作者的重视，研究报道也最多。

现知灵芝多糖有广泛的药理活性，能提高机体免疫力，提高机体耐缺氧能力，消除自由基，抑制肿瘤、抗辐射，提高肝脏、骨髓、血液合成DNA、RNA、蛋白质能力，延长寿命，灵芝多糖还具有刺激宿主非特异性抗性、免疫特异反应以及抑制移植肿瘤生理活性的特性。

多糖分子量大于1×10⁴时显示强抑制肿瘤活性，活性强弱还与多糖链分叉的程度及支链上羟基的数量有关。

对心血管疾病、气喘、过敏、神经衰弱、胃热等有显著效果。

还具有降血压、降血脂、解血瘀、改善血液循环、皮肤美容等作用。

灵芝的多种药理活性大多和灵芝多糖有关。

 

灵芝多糖抑制肿瘤3种手段：

⒈通过提高机体免疫力，使免疫细胞能在肿瘤发生早期把其杀死、吞噬；

⒉提高血小板纤维蛋白的形成能力，大量的纤维蛋白能将早期的肿瘤肿块紧紧包裹，使它与外界隔绝，杜绝肿瘤的营养，从而使它长期处在休眠潜伏状态；

⒊降低肿瘤细胞表面电荷，肿瘤细胞表面电荷要比正常细胞高好几倍，表面电荷的降低，肿瘤细胞的分裂调节基因就能启动，从而可抑制肿瘤的无限、快速分裂能力。目前，灵芝多糖已被用作治疗肿瘤的药物之一。

茶多糖

它广泛存在于自然界中，是构成生命有机体的基本物质，在贮藏能量、控制细胞分裂、调节细胞生长和衰老以及维持生命有机体的正常代谢等方面有重要作用。

随着多糖的生物活性功能研究日益活跃，对多糖生物资源的开发利用成为天然药物、生物化学、生命科学的研究热点。目前已经或正在开发的植物多糖有人参多糖、灵芝多糖、枸杞多糖、茶多糖等十余种。

茶多糖(Tea Polysaccharide， TPS)是从茶叶中提取的活性多糖的总称。虽然糖类不是影响茶叶感官品质的特征物质，但它的代谢直接或间接地影响着茶叶中其他物质的含量。

l 986年，日本学者清水岑夫首次报道了从茶叶中所提取多糖物质的降血糖活性，引起了人们对茶多糖降血糖功效的研究兴趣。自20世纪80年代起，随着国际上掀起的多糖生物学和生物技术研究热潮，国内外学者们对茶叶所含的多糖物质开展了大量探索研究。

茶叶中具有生物活性的复合多糖（TPC，TeaPolysaccharideComplex），一般称为茶多糖（TPS，TeaPolysaccharide），是一类与蛋白质结合在—起的酸性多糖或酸性糖蛋白。

茶叶中的多糖类物质主要包括纤维素、半纤维素、淀粉和果胶等。

一、茶多糖的组成

茶多糖中既有酸性多糖也含有中性多糖，多为含有多个单糖的杂聚糖，往往是与蛋白质紧密结合的糖蛋白复合物，其相对分子质量从几万到几十万不等。

茶多糖(Tea Polysaccharide)是从茶叶中提取的、与蛋白质结合在一起的酸性多糖或酸性糖蛋白。在茶叶中，茶多糖约占于重的1.0％-3.5％，而且老叶比嫩叶含量高。

从原料老嫩看，老叶含量比嫩叶多。同种茶类级别低原料老，含量相对高。

 

理化性质

1．溶解性

茶多糖粗品在85～90℃热水中的溶解度为76%。其水溶液呈浅褐色透明半稠状。该溶液与硫酸蒽酮、硫酸苯酚反应呈阳性。茶多糖不溶于高浓度的乙醇、丙酮、乙酸乙酯、正丁醇等有机溶剂。

 

2．热稳定性

茶多糖对热稳定性较差，表现在其水溶液随干燥温度增高，色泽变深，其中部分成分在高温下发生氧化。而且在热的作用下，糖类物质会发生降解，使多糖含量降低。

茶多糖在生理pH条件下带负电荷，主要为水溶性，易溶于热水，在沸水中溶解性更好，但不溶于高浓度的有机溶剂。

且高温下易丧失活性。茶多糖热稳定性较差，高温或过酸和偏碱均会使其中的多糖部分降解。

 

3．酸碱稳定性

在碱性条件下，茶多糖水溶液颜色加深且随碱性提高而加剧，并有丝状沉淀产生。

在酸性条件下，无此现象。但随酸性增强，茶多糖发生降解，含量下降。

茶多糖是颜色为灰白色、浅黄色至灰褐色的固体粉末，随干燥时温度的提高，色泽加深，多糖水溶液也随碱性增加，颜色加深，并有丝状沉淀产生。

 

多糖主要为水溶性多糖，易溶于热水，但不溶于高浓度的乙醇、丙酮、乙酸乙酯、正丁醇等有机溶剂；茶多糖热稳定性较差，高温下容易丧失活性；高温、过酸（pH<5.0）或偏碱（pH>7.0）条件下，会使多糖部分降解。

 

 

 

 

茶多糖功能

茶多糖是茶叶复合多糖的简称，由糖类、果胶、蛋白质等组成，其中多糖部分包括阿拉伯糖、木糖、葡萄糖、半乳糖、半乳葡聚等水溶性多糖。

已有研究表明茶多糖具有较强的生物学活性，在降血糠功能、抗凝血及抗血栓作用、降血脂及抗动脉粥样硬化作用、增强机体免疫功能、抗辐射效果、降血压、抗高压和保护心血管的作用、抗癌及抗氧化作用等方面均有较好的作用。

我国茶叶资源丰富，饮茶历史悠久，但是大量的粗老茶叶及制茶副产品未得到有效利用，茶多糖的结构和功能研究任里而道远，在医疗、功能食品方面显示出广阔的开发前景。

抑制病毒

Hara Masahiko等从第一季和第二季采收的茶叶中得到一种植物病毒抑制剂，它是一种含有鞣酸的单糖或多糖类成分，不仅可抑制病毒的致病作用，而且可抑制病毒的传播。

 

糖尿病

药理实验证实，茶多糖具有多种生物活性，对人体生理具有显著的调节作用。我国民间早有应用粗老茶叫治疗糖尿病的习俗，这与条多糖的作用紧密相关。而茶多糖的保健功能远不止于此。

茶多糖是理想的降血糖物质，能降低空腹血糖及改善餐后血糖过度升高，而不会导致低血糖。作用效果可与从灵芝或人参等中药市提取的降血糖物质相媲美。

近些年来发现茶多糖还具有治疗糖尿病的功效。

清水岑夫（1987）研究发现，服用茶多糖链脲佐菌素诱发的高血糖小鼠血糖明显下降，最高下降率达40%；对正常小鼠腹腔注射茶多糖500mg/kg，给药7h后出现降血糖效果。王小刚等（1991）报道，分别给正常小鼠灌胃50mg/kg和100mg/kg的茶多糖，小鼠血糖浓度分别下降了14%和17%；而分别给正常小鼠腹腔注射25mg/kg和100mg/kg的茶多糖，其血糖浓度分别下降48%和52%，因此，不同给药方式降血糖的效果不同。Isigukik.等（1992）发现腹腔注射茶多糖可使大鼠的血糖下降；将茶多糖用于糖尿病的辅助治疗，所有患者的症状均有好转。TadadazuT.等（1998）对链脲佐菌素诱导发的高血糖模型大鼠用茶多糖灌胃，发现有明显的降血糖用用。据江和源等（2004）报道，茶多糖对正常小鼠及四氧嘧啶必糖尿病小鼠具有降血糖作用，这可能与茶多糖能减弱四氧嘧啶对胰岛β细胞的损伤或改善受损伤的β细胞的功能有关。

增强免疫力

天然多糖对机体的免疫调节作用，一般包括激活巨噬细胞、激活网状内皮系统、激活淋巴细胞、激活具有酶原活性的补体、促进各种免疫相关细胞因子的生成，等等。从免疫途径上看，茶多糖的免疫作用一方面能够促进免疫器官的修复，另一方面通过增强巨噬细胞、T淋巴细胞、自然杀伤细胞的活性或通过体治免疫途径实现。

 

制备工艺

茶多糖在食品、医药、保健等领域具有良好的应用前景。

自发现茶叶降血糖有效成分主要为水溶性多糖复合物以来，茶多搪提取、分离纯化工艺技术开发己成为茶叶深加工的重要研究领域之一。

从工艺流程而言，茶多糖的制备技术主要包括单独制各法和综合制各法。

单独制备法是仅以茶多糖为目标产物开发的提取纯化工艺，可分为沉淀分离法和超临界萃取法；

综合制各法则是指以同时制各茶多酣、茶多糖和咖啡因等多种产物而开发的技术。

 

 

第一节 沉淀分离法

一、沉淀分离制取茶多糖流程

沉淀分离法提取条多糖的工艺主要包括原料预处理、提取、去杂纯化、浓缩和干燥等步骤、如图10．1所示。

 

 

其中

原料预处理常采用粉碎、乙醇脱脂脱小分子化合物等措施，主要目的是提高茶多糖提取得率并去除部分杂质；

提取是指采用合适的介质将茶多糖从物料中萃取出来，主要的影响因素有介质种类、料液比、温度、时间等；

去杂纯化工序主要通过沉淀、吸附等手段去除与茶多糖同时萃取出来的杂质，该步骤对茶多糖的得率和纯度均有显著影响。

 

二、沉淀分离制取茶多糖关键工艺参数

(一)原料

茶叶老嫩程度和加工工艺是影响茶多糖含量的主要因素。

汪东风和谢晓凤(1994)研究表明，无论是红茶还是绿茶、等级越低，原料越粗老，茶多糖的含量越高，其中六级茶中茶多糖是一级茶的2倍左右；六级绿茶茶多糖含量为1.41％，较相同级别的红茶(0.85％)高40％，说明提取茶多糖原料宜采用级别较低的绿茶为好。

 

茶多糖的组成和含量因茶树品种、茶园管理水平、采摘李节、原料老嫩及加工工艺的个同而异。乌龙茶中的含量高于绿茶和红茶；原料越老，茶多糖的含量越高，六级炒青绿茶中多糖的含量是一级茶的两倍（见表2—6），乌龙茶中茶多糖的含量约占干重的2.63％。

 

 

 

不同茶类间，乌龙茶2-3%>绿茶1-1.5%>红茶0.5-0.1%（百分比含量是指占干茶重量的比例）

(二)原料预处理

粉碎和脱脂是茶多糖制备过程中最主要的原料预处理手段。

研究和生产实践均显示，随着原料破损程度提高，茶多糖浸提得率升高。

一般认为原料的粉碎度以40-50目为宜，太粗浸提得率低，太细后续净化困难。

茶叶细胞外的脂质能影响溶胀和细胞内含物溶出，对茶多糖浸提不利；

细胞内的茶多酚、氨基酸、小分子糖、生物诚及蛋白质等可在浸提过程中与茶多糖一起溶出，会影响茶多糖产品纯度，因此有必要在浸提前去除。

常见的处理方法是：以甲醇、乙醇、乙醇/乙醚进行室温浸泡或加热回流处理1-3h，处理结束后，用过滤等方式去除滤液，收集滤渣用于茶多糖提取。

(三)浸提

1．影响浸提的主要因素

溶剂

虽然酸性乙醇、苯酚等可用于提取茶多糖，但从生产成本和安全性考虑，水是最合适的提取溶媒。

Wei等(2010)研究发现，以100℃沸水萃取2h可获得较高茶多糖产率。但另有研究显示，茶多糖热稳定性较差，60℃以上降解较快(汪东风和谢晓凤，l 994)。

倪德江等(2003)研究也证实，随浸提温度升高，茶多糖提取率明显增加、但当温度超过72.5℃后，其活性有所降低。

清水岑夫研究认为，从降糖效果考虑，绿茶和番茶条多糖宜采用低温浸提，而红茶则以高温浸提较好。

料液比及时间

黄杰等(2006)研究发现，在料液比为1:25、浸提温度为55℃、浸提时间为3h条件下，可获得较高的茶多糖得率和纯度。

王黎明和夏文水(2005)采用二次响应面分析法获得了水浸提茶多糖的较佳条件：温度70℃，时间1.5h，料液比为1:10，浸提3次。

周小玲等(2007)研究也认为，在料水比1:20条件下，80℃、1.5k水浸提，可获得较好的茶多糖浸提效果。

综合上述研究，较优的茶多糖浸提工艺参数为：浸提温度55—80℃、浸提时间1.5—3h、料液比(1:10)一(1：25)；此外，当料液比较高时，可采用2—3次浸提。

2．浸提辅助手段

微波或超声波处理、酶处理、反复冻融等辅助萃取手段均能有效提高茶多糖浸提效率。

崔志芳等(2006)研究发现，微波辅助浸提10 min，茶多糖提取率可达8％。进一步的研究表明，茶多糖得率随微波功率增加和处理时间延长而提高，而且对茶多糖结构和活性(聂少平等，2005)无显著影响。

对于茶籽多糖而言，最佳的微波辅助萃取条件为：微波功率400 w，料液比1:30，浸提pH＝5，浸提时间30 s(张忠等。2007)。

 

超声振荡具有强烈的空化作用，可加速细胞破碎，促进茶多糠浸出。研究显示，在超声波(360 w)辅助下，以料液比1:50、温度45℃、时间35min的浸提条件可获得最佳的茶多糖萃取效果(巩发永等，2006)，其得率较常规萃取提高45％以上(韦璐．2008)。

 

常用于茶多糖辅助萃取的酶有纤维素酶、果胶酶、蛋白酶、葡聚糖酶等。傅博强等〔2001)研究发现，在温度为55℃、茶叶与水的质量比为1:14．反应时间为120 min时，纤维素酶用量为2.2µL/g(以茶叶质量计)辅助处理条件下，粗茶多糖得率可达2.97％，产品中茶多糖含量比常规浸提法高63.3％。

周小玲等(2007)比较了果胶酶、胰蛋白酶T1以及复合酶处理对粗老绿茶茶多榜提取效果的影响，认为果胶酶/胰蛋白酶复合酶处理茶多糖得率最高〔浸提温度50℃，浸提时间1h，pH＝6的磷酸氢二钠-柠檬酸缓冲溶液，料水比为1:20，酶添加量4.65％)，但果胶酶处理的茶多糖粗品中总糖含量最高。

王元风和金征宇(2005)研究也证实，复合酶处理条件下(温度40℃，pH＝5.5、加酶量0.5％、提取时间3h)，茶多糖浸提效果最好。郭艳红等(2009)研究了茶叶水解酶、戊聚糖酌、纤维素酶和葡聚糖酶辅助提取条件下的茶多糖得率，发现以质量分数为0.8％的茶叶水解酶、pH＝5.5、48℃下处理2h，茶多糖粗品得率可达2.01％，而且产品中茶多糖含量最高。

虽然大量研究均显示，添加酶辅助萃取条件相对温和，酶处理后茶多糖得率显著提高，而且浸出率随酶用量增加和处理时间延长而增大。

但是其不足也是显而易见的，即处理成本比较高，而且处理过程中一般还需要调节介质酸度，目标物的水解也难以避免。

此外，研究还显示，将吸涨后的茶叶或者篓凋叶进行反复冻融，可显著提高茶多糖的浸提效率，但是该项措施能耗高、时间长(汪东风和卢福梯．1997)，不利于生产应用。

(四)去杂

浸提后的含茶多糖溶液中含有较多的游离蛋白质、脂类、色素、低聚糖等杂质。为了到纯度更高的茶多糖，一般先进行脱蛋白处理，然后进行脱色素，之后进行分级。

1．脱蛋白

常用的茶多糖脱蛋白技术主要有Sevage法、三氯乙酸法和三氟三氯乙烷法等。

Sevage法是根据Sevage试剂(氯仿：正丁醇＝5：1，v／v)能使游离蛋白变性的原理开发的茶多糖脱蛋白技术。一般做法是：将提取液与Sevage试剂混合，振荡过夜，被Sevage试剂沉淀的蛋白质可通过离心除去。研究显示，连续Sevage试剂处理3次后，提取液中蛋白的去除比例在90％以上(袁海波．2003)。此法优点是条件温和，可避免茶多筋的降解或变性；但缺点是一次只能除去部分蛋白，需要连续多次操作，易导致茶多糖得率下降，而氯仿易造成产品溶剂残留。

三氯乙酸法是目前应用较广的茶多糖脱蛋白技术。其做法是：将提取液与20％-30％的三氯乙酸溶液拉照1:1(v/v)混合，然后通过离心或过滤方式去除被三氯乙酸沉淀的蛋白。崔志芳等(2006)研究表明，浸提液经三氯乙酸处理脱蛋白质后再用乙醇沉淀多糖，茶多糖粗品得率为3.4％；而浸提液先以乙醇沉淀后再以三氯乙酸除蛋白，茶多糖粗品得率为7.5%。说明三氯乙酸脱蛋白时，也可能引起部分茶多糖共沉淀或降解，而引起得率下降，因此若选择该试剂进行脱蛋白时，其顺序可置于乙醇沉淀之后。

此外，将提取液与三氟三氯乙烷拉照1：1(v／v)混合、振荡、离心，可使游离蛋白被抽提到溶剂中而被脱除。虽然该法效率较高，仅阅三氟三氯乙烷易挥发，并具有毒性，因此不宜生产应用。研究还发现，硫酸铵沉淀法也可用于茶多糖服脱白处理(张彬，2008)，但蛋白酶处理不适用于茶多糖脱蛋白(李布育等，1996)。

2．脱色

浸提液中的色素不仅影响茶多糖产品的色泽和纯度，而且影响茶多糖的生理功效，因此制备茶多糖时需要进行脱色处理。常用的脱色技术主要有物理吸附法和氧化法两类。

(1)吸附法

树脂吸附处理不仅能有效去除浸提液中的色素杂质．还能对茶多糖进行初步分组，因此在茶多糖脱色中应用较广。

王元风和金征宁(2005)研究认为，弱碱性的大孔阴离子交换树脂D301-G和D3l 5以及非极性大孔吸附树脂DA201-C均适用于茶多糖脱色。

此外，Dl 01大孔吸附树脂对条多糖的脱色也非常出色(杨秧等，2009)。

江和源管(200 7)研究发现，应用DEAE-52纤维素柱可有效脱除茶多糖中的色素，而且通过水和不同浓度的氯化钠溶液(0.25mol/L和0.40mol/L)淋洗，分离获得了三种条多糖组分。树脂吸附脱色的优点是效果好、可重复使用，但不足是操作较繁琐、成本较高。

活性炭，无臭、无味、无毒，而且具有大量微孔结构，能通过范德华力有效吸附色素，是最常用的脱色剂之一。研究显示，活性炭虽然可脱除浸提液中的色素，但也能吸附部分多糖，造成得率下降，所以制备茶多糖时，不宜采用活性炭脱色。

(2)氧化法

氧化脱色主要是利用双氧水中过氧化氢根离子(HO₂^—)的氧化和漂白作用去除茶多糖中的色素物质。

崔宏春(2009)研究认为，H₂O₂用量和粗茶多糖溶液的体积比在1:2时，在温度30℃、pH 7.0条件下处理5h，获得的脱色效果及茶多糖得率均较佳。另据报道，提高双氧水处理温度，可缩短脱色时间，但温度不宜超过60℃，否则易引起茶多糖降解。

 (五)沉淀

沉淀是水浸提制备茶多糖的关键工序。

沉淀剂及其用量，不仅影响茶多糖得率，而且还影响产品中茶多糖组成。

由于茶多糖不溶于低级醇(乙醇或甲醇)、丙酮、季铵盐等物质，因此可以用这些试剂来沉淀茶多糖，使之从溶液中分离出来。

巩发永(2005)通过比较不同浓度乙醇沉淀茶多糖的效果，结果发现，随着乙醇浓度提高，茶多糖粗品得率逐步增加，但总糖含量呈先增加后下降趋势．并认为，以浓度为75％-85％乙醇溶液沉淀比较合适。另有研究显示，以3倍体积丙酮处理浸提液，也可获得良好的茶多糖沉淀效果(苏永昌，200 6)。

李布青等（1996）研究发现，溴化十六烷基三甲基铵(CTAB)能与茶多糖形成不溶性络合物，可用于茶多糖沉淀。研究还显示，将浓度为0.05g／mL的CTAB与浸提液以1:2比例进行混合，6h后通过离心(4000 r/min，l 2min)，可获得较好的茶多糖沉淀效果，该条件下茶多糖得率可达到1.34％(杨其林等，2004)。比较研究还表明，提取液经过CTAB两次沉淀后，将沉淀络合物用20％NaCl溶解，离心去渣后，以2倍体积丙酮沉淀上清液中茶多糖，所得产品中总糖含量达51.2％，显著高于以3倍体积95％乙醇直接沉淀浸提液所得的茶多糖产品(21.1火)(李布青等，1996)。

虽然CTAB也可用于茶多糖沉淀，而且将CTAB与丙酮结合使用可以使产品总糖含量显著提高，但是，由于醇沉法比较安全，乙醇还能回收，并且单独的乙醇沉淀效果又优于CTAB(刘悦等，2010)，因此醇沉法是目前应用最广的茶多糖沉淀技术。

第二节 超临界萃取法

超临界CO2萃取也可用于制备茶多糖，其一般技术流程为：原料经粉碎后，用乙醇进行脱脂和除杂，适当干燥后装入萃取釜中，然后按照设定的压力、温度，在夹带剂存在的条件下连续萃取一定时间，收集分离釜中萃取物，以热水溶解后过滤，滤液进行脱蛋白、脱色和沉淀，将获得的沉淀物干燥，即可得到茶多糖。其中原料的脱脂除杂步骤可以省略。可见，超临界CO2萃取茶多糖的基本步骤与沉淀分离法类似、主要区别在于以超临界萃取步骤取代了水浸提步骤。本节仅介绍超临界C02萃取步骤的关控参数设置，萃取前的预处理和萃取后的纯化步骤可参照本章第一节进行。

研究显示，影响超临界流体萃取茶多糖效率的因素有原料颗粒大小、萃取压力、温度、时间、CO2流量、夹带剂种类等。陈明等(2011)研究发现，原料颗粒度以40目为宜，颗粒太大萃取效率低，颗粒太小容易造成萃取釜和管路堵塞；当萃取压力在15-40 MPa之间，茶多糖提取率随压力呈先增后降趋势，在35MPa时可达最大值，当萃取温度在35-60℃之间时，茶多糖提取率也表现出先升后降趋势，极大值出现在45℃条件下；添加夹带剂无水乙醇效果优于正己烷和乙酸乙酯，并且当无水乙醇用量为茶叶原料的1/5时，茶多糖萃取效果最好；萃取时间为2hg4．茶多糖提取率最大。当各因素均在最佳条件下(物料40目、添加相当于1/5物料量的无水乙醇为夹带剂、萃取压力35MPa、温度45℃、时间2h)，茶多糖的提取率可达92.5%。李博等(2010)采用响应面分析法开展了茶籽多糖提取研究，确定最佳提取工艺参数为：压力45MPa、温度60℃、时间150 min、夹带刑乙醇浓度为65%，在该条件下茶籽多糖得率为13.23％。

超临界CO2萃取茶多糖技术的优势在于提取率高、萃取物杂质少、无溶剂污染和残留，但主要不足是设备投入多、运行成本高。

 

第三节 综合提取法

综合提取法就是在提取条多酚(咖啡因和茶氨酸)的同时，对提取过程中含茶多糖溶液进行浓缩、沉淀、去杂和干燥，从而获得茶多糖产品的制备方法。依据物料第一次萃取所采用溶剂的不同，可将综合提取流程分成两类：水浸提法和乙醇提取法。水浸提法第一次萃取时采用水浸提，由于茶多酚、咖啡因、氨基酸和茶多糖均为水溶性物质，因此需要先以氯仿萃取分离咖啡因，然后用乙酸乙酯萃取分离茶多酚，接着用乙醇沉淀分离茶多糖，含乙醇水相可进一步用于制取茶氨酸；乙醇提取法第一萃取时采用乙醇浸提．乙醇相可以用于制备茶多酚、咖啡因和茶氨酸，而茶渣可用酸性乙醇浸提，并结合丙酮沉淀，制取茶多糖。具体工艺流程如图10．2所示。

与单独制取茶多糖技术相比，综合提取法能更充分地利用茶资源，有利于降低成本，提高经济效益和生态效益；但是该法工艺复杂，人力、物力投人需求也较多。

 

 

 

第四节  茶多糖精制技术

经脱蛋白、脱色等处理后获得的茶多糖粗品中，还含有部分杂质．同时由于茶多糖是由化学组成、聚合度等差异较大的组分形成的混合物，仍不能在医药领域应用，因此，对茶多糖粗品还需要进一步纯化和分级。常用的茶多糖纯化分级方法有沉淀、超滤和柱层析等。

一、分步沉淀

沉淀技术可用于茶多糖粗品的分离，也可以适用于茶多糖的精制和分级。

由于不同性质以及不同聚合度的茶多糖在不同浓度的乙醇或丙酮中的溶解度不同，因此，可根据这一性质对茶多糖粗品进行分步沉淀和分级。黄桂宽等(1995)以浓度为40％和60％的乙醇溶液进行分步沉淀，经过滤和干燥，得到浅黄色茶多糖TP-1与灰白色的茶多糠TP-2，该两部分总糖含量分别为48.24％和57.71%。CTAB等季铵盐也可用于粗品的沉淀和纯化，而且酸性多糖先被沉淀出来。

二、超滤、透析及超速离心

选用不同规格的超滤膜和透析袋进行超滤和透析，以及超速离心操作，可按分子大小差异将茶多糖样品分级和纯化。

由于在茶多糖粗品中生理活性最强部分的相对分子质量约在4×10⁴-10×10⁴之间，因此，可选用相对分子质量在这一范围的超滤膜组合进行超滤分离(聂少平等，2005)。早在1991年时，Kenichi等(1992)就开始尝试用超滤法纯化茶多糖组分。寇小红等(2008)将经过0.2µm膜净化后的含茶多糖溶液，依次过150k、20k、6k的膜组件，获得了不同相对分子质量的茶多糖组分。尹军峰等(2006)研究认为，50k膜最适用于富集和分离茶多糖。

超滤等方法的优点是操作条件温和、目标成分生物活性容易保持、不同介径的膜组合兼有去除小分子杂质和色素的功能；但不足是膜容易堵塞、清洗较田难。

 

三、柱层析

用于茶多糠纯化的柱层析填料主要有离子交换型改性纤维素和葡聚糠以及分子筛型葡聚糖凝胶等。带负电荷的茶多糖可用阴离子型DEAE-纤维素柱或DEAE—sephadex校进行纯化，带止电荷的茶多糖可用阳离子型羧甲基(CM—Sephadex)或磺酸乙基(SE-Sephadex)校等进行分离纯化；同时也可根据茶多糖相对分子质量大小采用不同型号的伤聚糖凝胶进行层析。对于改性纤维素和改性葡聚糖柱层祈，常用洗脱方法是用不同体积分数的乙醇一次进行淋洗；而对于分子筛型葡聚椭凝胶柱层析，常用的洗脱剂是各种浓度的盐溶液及缓冲液，离子强度需高于0.02％．采用较多的是0.1mol/L NaCl。

王恒松(2008)以DEAE-纤维素拄对普洱茶粗多糖层析，依次用蒸馏水、1.0 mol/L为上限的NaCl溶液，0.2mol／L为上限的NaOH溶液洗脱，一共收集到TPS1、TPS2、TPS3、TPS4、TPS5正个组分，其中以TPS3的量最大。对TFS3进行了深入的研究得到主要组分TPS3a。对TPS3a进行纯度及部分理化性质鉴定，证明TPS3a为单一多糖，且其多糖含量为71.29％。DEAE-纤维素柱层折并结合0.1mol/L的NaOH洗脱，也能获得纯度较高的茶多糖(李布青等，1996)。许新德等(2000)通过DEAE-纤维素柱层忻，分离得到1种中性茶多糖及3种酸性茶多糖。王元风和金征字(2005)以DEAE-SepharoseFF为柱填料，对分离到的多糖样品NTPS和ATPS进行处理，获得了四个组分，其中NTPS1、NTPS2、NTPS4为均一多糖。Wang等(2010)采用DEAE-Sepharose FF柱层析也纯化得到1种相对分子质量为50 k的中性茶多搪TFPSl。

王丁刚和王淑如(1991)将茶多糖组品用少量0.1mol/L NaCl溶液溶解后，上载到Sephadex G-100柱中，以0.1mol／L NaCl溶液进行淋洗，以苯酚-硫酸法进行检测，收集糖反应强的部分，经醇析、干燥，获得纯度较高的茶多糖。但研究也显示，Sephadex G-100凝胶柱层析并结合0.1mol/L的NaCl淋洗，一般较难区分不同性质的多糖(周鹏等，2001)；而Sephacryl S-200凝胶柱层析可将茶多糖组分进一步细分(田晓春．2011)。

研究还显示，将离子交换型纤维素或葡聚糖柱层析与分子筛型葡聚糖凝胶柱层忻相结合可获得更好的茶多糖纯化和分级效果(罗诅友等，2007)。此外，有研究表明，将超滤与DEAE 62纤维素离子交换层析和Sephacryl-S300丙烯葡聚糖分子筛凝胶柱层析组成多糠分离和纯化系统，可获得20种以上的茶多糠组分(寇小红等，zo08)。

茶多糖分离纯化技术的进步对茶多糖构效关系以及作用机制研究奠定了重要基础。但不容否认，很多技术仍局限于实验室规模，离产业化应用尚行较大距离。相信随着科研的不断深入，这些技术将逐渐完善，并最终应用于生产实践。有理由相信、茶多糖的生产和产品开发将成为茶产业的新增长点。

 

 

 

 

 

 

先期处理：茶多糖主要来源是成品干茶。通过将茶叶粉碎，在一定的温度下，先用酸性、中性或者弱碱性水浸提，再通过沉淀分离或柱层析分离，制备出粗品。

主要方法：

1．有机溶剂沉淀法茶多糖在有机溶剂中的溶解度较小通过有机溶剂沉淀的方法可将茶多糖与其他成分初步分离。用到的有机溶剂主要有乙醇、丙酮、乙酸乙酯等。

2．季铵盐沉淀法在酸性、中性或弱碱性条件下，一些季铵盐如溴代十六烷基三甲铵（CTAB）、十六烷基盐酸吡啶（CPC）能与茶多糖形成不溶于水的盐，以此把茶多糖与其他成分分离。再利用透析法得到较纯品

3．树脂法茶多糖是一种酸性多糖，而酸性多糖一般都能被相关树脂吸附，如DEAE-纤维树脂。然后通过不同的洗脱液可将茶多糖与其他成分分开。

茶多糖提取工艺可分为：茶粉碎（20—30目）——浸提（70℃）——浓缩——沉淀（多次）——溶解、脱蛋白（多次）——脱水干燥等过程。由于各过程中采用的方法不向，其工艺存在一定的差异，且产品亦不相同（见表2—7）o

 

浸提：

目前大多采用温水（70℃）浸提，也有采用微波浸提、超声波浸提等。采用微波浸提或超声波浸提主要是为了降低提取时的提取温度，提高茶多糖浸提率，有效保护茶多糖的活性。

 

 

 

 

沉淀：

对浸提液进行沉淀以获取茶多糖，根据茶多糖的性质可选择有效的沉淀剂，乙醇、丙酮、乙醚、十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）等，目前使用较多的为乙醇和CTAB，也有采用几种沉淀剂交替使用。沉淀时需对浸提液进行浓缩至一定体积，再进行沉淀，以减少沉淀剂的使用量；为了获取较高的茶多糖，一般是采用多次沉淀。

脱蛋白：

经沉淀后的茶多搪中还有较多的蛋白质，为了提高纯度需进行脱蛋白处理；脱蛋白可采用Sevag法（4：1的氯仿/正丁醇混合液）对茶多糖溶解液进行处理，溶解液中蛋白质与混合掖即形成凝胶，离心除去凝胶即可，一般要多次处理，才能获得较高的效果。也有采用DEAE纤维素柱层析的方法脱除蛋白。还有采用鞣酸沉淀蛋白。由于茶多糖与蛋白质以糖蛋白形式存在于茶多糖中，在脱蛋白时不可能彻底脱除蛋白质。

 

 

 

咖啡因

另外，茶多酚的副产品咖啡因，又称为咖啡碱，为白色晶体或粉末，溶于水、乙醇等，能兴奋大脑皮层，所以有提神作用。常用的制剂是安钠咖（苯甲酸咖啡因），一种中枢兴奋药，能加强大脑皮层兴奋过程，用于神经衰弱和精神抑制状态以及配制复方乙酰水杨酸和氨非咖片等作医药器品。

咖啡因是一种黄嘌呤生物碱化合物，是一种中枢神经兴奋剂，能够暂时的驱走睡意并恢复精力。有咖啡因成分的咖啡、茶、软饮料及能量饮料十分畅销，因此，咖啡因也是世界上最普遍被使用的精神药品。在北美，90%成年人每天都使用咖啡因。很多咖啡因的自然来源也含有多种其他的黄嘌呤生物碱，包括强心剂茶碱和可可碱以及其他物质例如单宁酸。

基本信息

咖啡因

其他名称：三甲基黄嘌呤、三甲基黄嘌呤、咖啡碱、茶毒、马黛因、瓜拉纳因子、甲基可可碱分子式：C8H10N4O2

SMILES：O=C1C2=C（N=CN2C）N（C（=O）N1C）C

摩尔质量：194.19gmol−1

外观：无嗅，白色针状或粉状固体

CAS号：[58-08-2]

密度和相态：1.2g/cm³，固体

水中溶解性：微溶

其他溶剂：乙酸乙酯、氯仿、嘧啶、吡咯、四氢呋喃中可溶；酒精和丙酮中一般可溶；石油醚、醚及苯中微溶

熔点：237°C

沸点：178°C（升华）

酸度系数：（pKa）10.4（40°C）

主要危害吸入、吞咽及皮肤吸收均可能致命[1]。

闪点：N/A

RTECS号：EV6475000^[1]

简介

咖啡因：（Caffeine）是从茶叶、咖啡果中提炼出来的一种生物碱，适度地使用有祛除疲劳、兴奋神经的作用，临床上用于治疗神经衰弱和昏迷复苏。但是，大剂量或长期使用也会对人体造成损害，特别是它也有成瘾性，一旦停用会出现精神萎顿、浑身困乏疲软等各种戒断症状，虽然其成瘾性较弱，戒断症状也不十分严重．但由于药物的耐受性而导致用药量不断增加时，咖啡因就不仅作用于大脑皮层，还能直接兴奋延髓，引起阵发性惊厥和骨骼震颤，损害肝、胃、肾等重要内脏器官，诱发呼吸道炎症、妇女乳腺瘤等疾病，甚至导致吸食者下一代智能低下，肢体畸形。因此也被列入受国家管制的精神药品范围。滥用咖啡因通常也有吸食和注射两种形式，其兴奋刺激作用及毒副反应、症状、药物依赖性与苯丙胺相近。中国巳破获多起境内外贩毒分子互相勾结把咖啡因走私出境到“金三角”地区的案件。目前中国咖啡因的合法生产大于合法需求，流人非法渠道的情况较为严重。

历史

早在石器时代，人类已经开始使用咖啡因。早期的人们发现咀嚼特定植物的种子、树皮或树叶有减轻疲劳和提神的功效。直到很多年以后，人们才发现使用热水泡这些植物能够增加咖啡因的效用。许多文化都有关于远古时期的人们发现这些植物的神话。

咖啡因

根据一个古老的蒙古神话，大约公元前3000年的中国皇帝神农氏，在一次偶然的机会下，发现当有的树叶飘进沸水中会产生一种芳香且提神的饮品。一本古老的关于茶的著作陆羽《茶经》中也提到了神农氏的名字。

咖啡早期的历史十分朦胧，不过一个流传广泛的神话能让我们回溯到阿拉伯咖啡的发源地埃塞俄比亚。根据这个神话，一个名叫卡迪的牧羊人发现，当山羊食用了咖啡灌木上的浆果时会变得兴奋异常并且在夜里失眠，山羊也会不断地再次食用该浆果，体验相同的活力。最早的有关咖啡的书面记载可能是9世纪波斯医师al-Razi所著的Bunchum。1587年，MalayeJaziri汇编了一本追溯咖啡历史及合法性争议的书，名叫《Umdatalsafwafihillal-qahwa》。在这本书中，Jaziri记录了一个亚丁的伊斯兰教长Jamal-al-Dinal-Dhabhani是首先于1454年饮用咖啡的人，15世纪后，也门的苏菲派穆斯林开始有规律的饮用咖啡来保持祈祷时的清醒。16世纪快要结束的时候，在埃及的欧洲居民们记录了咖啡的使用，大概这个时候，咖啡开始在近东广泛使用。咖啡最为一种饮料在17世纪流传到欧洲，最初被称为阿拉伯酒。这段时间，咖啡屋开始增多，最初的咖啡屋是在君士坦丁堡和威尼斯。在英国，第一家咖啡屋开业于1652年，在伦敦Cornhill街圣迈克尔巷。很快咖啡开始在西欧流行并在17和18世纪社会交流中扮演了重要的角色。

就像咖啡浆果和茶叶一样，可乐树坚果也有很古老的起源。很多西非的文明通过单独或群体的咀嚼可乐树坚果来恢复精力和减轻饥饿。1911年，当美国政府没收了40大桶和20小桶可口可乐时，可乐成了第一个有记录的关于健康的恐慌焦点。当年3月13日，美国政府开始了美国对40大桶和20小桶可口可乐，希望通过夸大的宣传迫使可口可乐将咖啡因从其配方中移除，比如宣传在一个女子学校，过多的饮用可口可乐导致“夜间荒诞行为，违背学院规则和女性的礼节，甚至不道德。”尽管法官最后支持了可口可乐，1912年仍然有两个旨在修正纯粹食品与药品法案的议案被提交众议院，把咖啡因添加进“上瘾”和“有害”的物质清单，必须在产品标签中列出。

使用可可的最早的证据是从公元前８世纪古玛雅文明时期的罐中发现的残渣。在新世界里，巧克力被混入一种叫Xocoatl得苦辣饮品之中使用，也常伴有香草、辣椒和胭脂。xocoatl被广泛认为能够抗疲劳，这大概归功于其中可可碱和咖啡因成分。巧克力在哥伦布发现美洲大陆以前的中美洲是一种奢侈品，可可豆也曾被用来作为货币。

巧克力在1700年由西班牙人引进欧洲，他们也将可可树引入了西印度群岛和菲律宾。它们被用于炼金术，叫做黑豆。

1819年德国化学家弗里德里希·费迪南·龙格第一次分离得到纯的咖啡因。根据一个传说，他之所以这样做是听了歌德的吩咐。

现在，每年咖啡因的国际销量已达到120000吨，这个数字相当于每天每个人消耗一份咖啡饮品，这也使它成为了世界最流行的影响精神的物质。在北美，90%的成年人每天消耗一定量的咖啡因。

来源

咖啡因是一种植物生物碱，在许多植物中都能够被发现。作为自然杀虫剂，它能使吞食含咖啡因植物的昆虫麻痹。人类最常使用的含咖啡因的植物包括咖啡、茶及一些可可。其他不经常使用的包括一般被用来制茶或能量饮料的巴拉圭冬青和瓜拿纳树。两个咖啡因的别名：马黛因和瓜拿纳因子就是从这两种植物演化而来。

烘焙咖啡豆，世界咖啡因的最初来源

世界上最主要的咖啡因来源是咖啡豆（咖啡树的种子），同时咖啡豆也是咖啡的原料。咖啡中的咖啡因含量极大程度上依赖于咖啡豆的品种和咖啡的制作方法，甚至同一棵树上的咖啡豆中的咖啡因含量都有很大的区别。一般来说一杯咖啡中咖啡因的含量从阿拉伯浓缩咖啡中的40毫克到浓咖啡中的100毫克。深焙咖啡一般比浅焙咖啡的咖啡因含量少，因为烘焙能减少咖啡豆里的咖啡因含量。阿拉伯咖啡的咖啡因含量通常比中果咖啡低。咖啡也含有痕量的茶碱，但不含可可碱。

茶是另外一个咖啡因的重要来源，每杯茶的咖啡因含量一般只有每杯咖啡的一半，决定于制茶的强度。特定品种的茶，例如红茶和乌龙茶，比其他茶的咖啡因含量高。茶含有少量的可可碱以及比咖啡略高的茶碱。茶的制作对于茶有很大影响，但是茶的颜色几乎不能指示咖啡因的含量。日本绿茶的咖啡因含量就远远低于许多红茶，例如正山小种茶，几乎不含咖啡因。

由可可粉制的巧克力也含有少量的咖啡因。巧克力是一种很弱的兴奋剂，主要归因于其中含有的可可碱和茶碱。一条典型的28克牛奶巧克力与脱咖啡因咖啡的咖啡因含量差不多。

咖啡因也是软饮料中的常见成分，例如可乐，最初就是由可乐果制得。一瓶软饮料中一般含有10毫克至50毫克的咖啡因。能量饮料，例如红牛，每瓶含有80毫克咖啡因。这些饮料中的咖啡因来源于它们所用的原始成分或由脱咖啡因咖啡所得的添加剂，也有是通过化学合成的。瓜拿纳，很多能量饮料的基本成分，含有大量的咖啡因及少量的可可碱。自然存在的缓释赋形剂中含有少量茶碱。

性质

化学性质

咖啡因属于甲基黄嘌呤的生物碱。纯的咖啡因是白色的，强烈苦味的粉状物。它的化学式是C8H10N4O2。它的化学名是1，3，7-三甲基黄嘌呤或3，7-二氢-1，3，7三甲基-1H-嘌呤-2，6-二酮。分子量，194.19

咖啡因

物理性质

白色粉末或六角棱柱状结晶，熔点238°，178°，升华。1g溶于46ml水、5.5ml80°的水、1.5ml沸水、66ml乙醇、22ml60°的乙醇、50ml丙酮及5.5ml氯仿等。IRνmaxcm-1:3100，2970，1700，1660，1550，1480，1360，1240，1020，980，750，610;UVλMeOHmaxnm（ε）:272（8510）;NMR（CDCl3）δ:3.4，3.6，4.0，7.6;MSm/e:194（100），67（66），109（66），55（44），82（39），42（28），40（18），41（16）。

药理学

咖啡因开始能使中枢神经系统兴奋，因此能够增加警觉度，使人警醒，有快速而清晰的思维，增加注意力和保持较好的身体状态。最后进入脊髓并保持一个较高的剂量。在体内，关于咖啡因的化学反应十分复杂，大致的几种机理如下：

代谢

咖啡因在肝脏中被分解产生三个初级代谢产物副黄嘌呤（84%），可可碱（12%），and茶碱（4%）咖啡因在摄取后45分钟内被胃和小肠完全吸收。吸收后它会分布于身体的所有器官之中，转化过程符合化学动力学一级反应。

咖啡因对蜘蛛有很显著的影响

咖啡因在摄取后45分钟内被胃和小肠完全吸收。吸收后它会分布于身体的所有器官之中，转化过程符合化学动力学一级反应。

咖啡因的半衰期，即身体转化所摄取咖啡因的一半所用的时间，在不同个体之间差异极大，主要和年龄，肝功能，怀孕与否，同时摄入的其他药物以及肝脏中与咖啡因代谢有关的酶的数量等有关。一个健康成人的咖啡因的半衰期大约是3-4个小时，在口服避孕药物的女性体内则延长至5-10个小时，，在已怀孕的女性体内则大概为9-11个小时。当某些个体患有严重的肝脏疾病时，咖啡因会累积，半衰期延长至96个小时[25]。婴儿或儿童的咖啡因的半衰期可能大于成年人，在一个新生婴儿的体内可能会长至30个小时。某些其它因素也会缩短咖啡因的半衰期，比如吸烟。

咖啡因的代谢在肝脏中发生，由细胞色素氧化酶P450（特别是1A2同工酶）酶系统氧化，形成三种不同的二甲基黄嘌呤，这三种二甲基黄嘌呤对身体有不同的作用。

副黄嘌呤（1，7-二甲基黄嘌呤，84%）-能够加速脂解，导致血浆中的甘油及自由脂肪酸的含量增加。可可碱（12%）-能够扩张血管，增加尿量。可可碱也是可可豆中主要的生物碱，也存在于巧克力中。茶碱（4%）-舒缓支气管平滑肌，被用作治疗哮喘。治疗所用的剂量远远大于由咖啡因代谢所产生的剂量。这些化合物进一步代谢，最终通过尿液排泄出体外。

适度摄入的影响

咖啡因是一个中枢神经系统兴奋剂，也是一个新陈代谢的刺激剂。咖啡因既被作为饮品，也被作为药品，其作用都是提神及解除疲劳。每个人所需要的能够产生效果的咖啡因精确剂量并不相同，主要取决于体型和咖啡因耐受度。咖啡因在不到一个小时的时间内就可以开始在身体里发挥作用，对于一个温和剂量的咖啡因摄取，在3到4个小时内作用消失。食用咖啡因并不能减少所需睡眠时间，它只能临时的减弱困的感觉。

咖啡因

因为这些影响，咖啡因是一个机能增进剂：提升大脑和身体的能力。一项在1979年的研究表明，与对照组相比，摄取了咖啡因之后的运动员在长距离自行车项目中的表现增加7%。其他的研究获得了更加显著的结果：一个对经过训练的跑步运动员的实验表明，在摄取一剂9毫克每千克体重的咖啡因之后，运动员的直线跑耐久性增加44%，环形跑耐久力增加55%。如此显著的提升并不是孤立的偶然情况，一些后续的研究也得到相似的结果。另外一个研究表明，在摄取了5.5毫克每千克体重咖啡因之后，在自行车项目中，能够提升29%的持续时间。

咖啡因有时也与其他药物混合提高它们的功效。咖啡因能够使减轻头痛的药的功效提高40%，并能使身体更快的吸收这些药品缩短起作用的时间。因此，很多非处方治疗头痛的药品中包含有咖啡因。咖啡因也与麦角胺一起使用，治疗偏头痛和集束性头痛，也能克服由抗组胺剂带来的困意。

早产婴儿的呼吸问题，有时也使用柠檬酸咖啡因治疗。使用柠檬酸咖啡因疗法后，早产婴儿的支气管发育不良明显减少。此疗法的唯一缺点是在治疗中暂时性的体重增长变慢。柠檬酸咖啡因在很多国家只能通过处方获得。

对人类而言，咖啡因是安全的，但是咖啡因对某些动物而言确是有毒的，例如狗，马和鹦鹉等，因为这些动物肝脏的分解咖啡因的能力比人类弱很多。咖啡因对蜘蛛有显著的影响，远远高于其他药物。

过度使用的危害

在长期摄取的情况下，大剂量的咖啡因是一种毒品，能够导致“咖啡因中毒”。咖啡因中毒包括上瘾和一系列的身体与心理的不良反应，比如神经过敏，易怒，焦虑，震颤，肌肉抽搐（反射亢进），失眠和心悸（一般人服用咖啡因是因为它的刺激作用，许多学生在应付考试时及做夜班的人均会服用咖啡因药片。在而在严格的上瘾的定义下，只有逐渐增高用量才是上瘾，用咖啡因依赖描述更为恰当一些，但是在一个被广泛接受的定义下，所有慢性的很难摆脱的行为都叫做上瘾，所以也可以用咖啡因上瘾来描述。）另外，由于咖啡因能使胃酸增多，持续的高剂量摄入会导致消化性溃疡，糜烂性食道炎和胃食管反流病。然而，

咖啡因

因为无论是正常的咖啡还是脱咖啡因咖啡，都会刺激胃粘膜，增加胃酸分泌，所以咖啡因可能不是咖啡唯一的成分。四个被精神疾病诊断与统计手册（第四版）所验证的有咖啡因引起的精神紊乱包括咖啡因过度轻奋、咖啡因焦虑症、咖啡因睡眠失调及其他咖啡因相关紊乱。

咖啡因过度兴奋

一个急剧的过量咖啡因，通常超过250毫克（相当于2-3杯煮咖啡）就能够导致中枢神经系统过度兴奋。咖啡因过度兴奋的症状包括：烦躁、神经过敏、兴奋、失眠、脸红、尿液增加、胃肠紊乱、肌肉抽搐、思维涣散、心跳不规则或过快以及躁动。

摄取极大剂量的咖啡因会导致死亡。对于实验鼠，咖啡因的半数致死量为192毫克每千克体重。咖啡因半数致死量取决于体重和个人敏感程度，大概是150至200毫克每千克体重，大约是一个普通成年人在一个有限的时间内摄取140至180杯咖啡，时间取决于生物半衰期。尽管饮用普通咖啡几乎不可能致死，但有由于过度服用咖啡因药丸致死的报告。

对于咖啡因过度轻奋的治疗通常是辅助性的，即对个别的症状进行相应的治疗。但是如果患者的血清咖啡因浓度过高，则有可能采取腹膜透析、血液透析和血液滤过等方法。

咖啡因焦虑症及睡眠失调

长期的过度摄取咖啡因会引起一系列的精神紊乱。其中两种被美国精神病学协会验证的是咖啡因焦虑症和咖啡因睡眠失调。

咖啡因

咖啡因睡眠失调是指由一个个体有规律的摄取高剂量的咖啡因所导致的他或她的睡眠紊乱，并且能被临床诊断所发现。

对某些个体而言，大剂量的咖啡饮所导致的焦虑足够被临床诊断发现。咖啡因焦虑症会以不同的形式出现，一般性焦虑失调，恐慌发作，强迫症甚至是恐怖症。因为这些症状容易与基本神经失调混淆，比如恐慌失调，一般性焦虑失调，躁郁症或甚至是精神分裂症，所以一些医务工作者认为部分咖啡因摄入过量的人被误诊并给予了不必要的治疗，他们认为咖啡因诱发的精神疾病可以通过切断咖啡因来源而很简单的控制。一个由不列颠上瘾期刊（BritishJournalofAddiction）所作的调查表明，虽然很少被诊断出，咖啡因慢性中毒至少困扰了十分之一的总人口。

咖啡是目前被人类使用最久却又误解最多的饮料，许多最新的研究报告显示，在许多方面，咖啡因对人体并没有过去想象中有健康的危害；反之，咖啡中一些的成份对于人体有很多的保健功效，都慢慢科学家发现。^[1]

毒性与对健康的影响

在大脑中咖啡因可以阻挡腺嘌呤核苷接受器。腺嘌呤核苷与它的接受器结合后可以减缓神经细胞的活动。一般在睡眠时两者结合。咖啡因分子与腺嘌呤核苷类似，可以与同一种接受器结合。但它不促使细胞活动降低，相反地，它阻止腺嘌呤核苷与它的接受器结合。其结果是神经细胞活动增高，神经细胞分泌激素肾上腺素。肾上腺素导致心跳加快，血压增高，肌肉中的血流量提高，皮肤和内脏的血流量降低，肝脏向血液释放葡萄糖。此外咖啡因与氨基丙苯一样可以提高脑内的神经递质多巴胺。

与其它刺激中枢神经系统的物质和酒精不同的是，咖啡因的作用相当短。对大多数人来说，咖啡因不影响他们的注意力和其他高级智力功能，因此含咖啡因的饮料往往在工作场所饮用。

长时间饮用咖啡因可以导致身体对咖啡因的习惯化。假如这时中断使用咖啡因，身体会对腺嘌呤核苷过分灵敏，血压会过度降低，导致头疼和其它症状。最近的一些研究似乎说明饮用咖啡因可以减低获得帕金逊症的危险，但这个研究的结论还有待证实。

太多咖啡因可以导致咖啡因中毒。其症状是烦躁，紧张，刺激感，失眠，面红，多尿和消化道不适。有些人在每日服用250毫克以下时就会有这些症状。每天多于1克可以导致痉挛，思想和语言突然转换，心跳不稳，心动过速和精神运动性激越。咖啡因中毒的症状有点类似恐慌症和全面化焦虑症。192毫克/体重千克，或对普通成年人来说，72杯咖啡可能可以导致半数人死亡。[来源请求]目前没有明确证据指咖啡因与骨质流失及骨质疏松症有相关性。在一项与可乐有关而不包括其他碳酸饮料的研究当中发现咖啡因并不是导致骨质流失的原因，相反当中磷酸的分量与年长女性出现骨质疏松有较直接的关系。

健康价值

目前，已知道咖啡因的特殊成份对人体的生理反应如下：

可以有效抗威胁我们身体健康的自由基，而自由基是造成许多疾病（如心肌病变、动脉硬化、中风、肺气肿、巴金森氏症）的主因。自由基过多会使身体代谢受到影响，破坏细胞进而使得器官组织受影响。

保护心脏血管的功能：含有高成份的多酚化合物，这一类化合物是强力的抗氧化齐，能延缓低密度脂蛋白的氧化时间高达三倍，可以溶解血液凝块及阻止血栓的形成；咖啡还可以增强血管收缩，避免血管扩强而头痛。此外，少量的咖啡也可以增强心肌收缩能力，促进血液循环，达到预防心血管疾病的作用。

提神醒脑：会刺激脑部的中枢神经系统，延长脑部清醒的时间，使思路清晰、敏锐，且注意力较为集中，可提高工作及学习的效率。

抗忧郁：少量的咖啡因可使人精神振奋，心情愉快，纾解忧郁的现象。

控制体重：咖啡因能提高人体消耗热量的速率，一项研究发现100毫克的咖啡因（约1杯咖啡），可加速脂肪分解，能使人体的新陈代谢率增加百分之三至四，增加热能的消耗，适量饮用，有减重效果。

促进消化：咖啡因会刺激交感神经，提高胃液分泌，如果在饭后适量饮用，有助消化

利尿：咖啡具利尿作用，可提高排尿量，因而使上厕所次数增加。

改善便秘：咖啡可刺激肠胃激素或蠕动激素，产生通便作用，可当快速通便剂。

降低肠癌或直肠癌的机率：咖啡含有天然抗氧化物。

止痛：咖啡因做为一个药品时，可以加强某些止痛剂的效果。

增强身体敏捷度：咖啡因也有助于在运动时，使运动阀值隆低，增加身体的敏捷度，使运动员缔造较好的成绩。

降低得胆结石的机会：最新来自哈佛大学公共卫生学院的一项研究指出，每天喝2－3杯咖啡者比起从不喝的人，平均得到胆结石的机会小了40％。此外，咖啡所含的单宁酸，具有收敛性及止血、防臭的作用。^[1]

日常食品含量

浓咖啡：单纯度，100毫克

蒸溜咖啡：点滴法，8盎司，184毫克；过滤法，128毫克

速溶咖啡：8盎司，104毫克

泡茶：8盎司，64毫克；其他牌子，98毫克

速溶茶：7盎司，48毫克

冰茶：12盎司，杯，70毫克

可乐：12盎司，35毫克

饮料可乐：12盎司，38-45毫克

热可可饮料：12盎司，6毫克

黑巧克力：半甜，1盎司，20毫克

奶油巧克力：1盎司，6毫克

产品	计量单位	每单位咖啡因含量（毫克）
咖啡因片剂（Vivarin）	1片	200
Excedrin片剂	1片	65
咖啡，酿制	240mL（8USfloz）	135
咖啡，脱咖啡因	240mL（8USfloz）	5
咖啡，浓咖啡	57mL（2USfloz）	100
巧克力，黑（Hershey'sSpecialDark）	1条（43g;1.5oz）	31
巧克力，牛奶（HersheyBar）	1条（43g;1.5oz）	10
红牛	240mL（8.2USfloz）	80
Bawls瓜拿纳	296mL（10USfloz）	67
软饮料，经典可口可乐	355mL（12USfloz）	34
AtomicRush	255mL（7USfloz）	100
茶，绿茶	240mL（8USfloz）	15
茶，叶或袋	240mL（8USfloz）	50

管制

中华人民共和国把咖啡因列为“精神药品”管制，根据《中华人民共和国刑法》第347条，非法走私、贩卖、运输、制造咖啡因，无论数量多少，属刑事罪行。按刑法第347条及最高人民法院的解释，涉及“数量大”（200公斤咖啡因以上）者最高刑罚为死刑，涉及“数量较大”（50公斤以上但不满200公斤咖啡因）者处7年以上有期徒刑。刑法第348条把非法持有“数量大”或“数量较大”的咖啡因列为可判处监禁的罪行。

中国台湾地区行政院消保会于2006年8月1日则推行咖啡因分级制度，主要针对台湾主要十一家连锁咖啡店的现煮咖啡，包括浓缩咖啡或其他类型，推动按照红色、黄色、绿色颜色差异标示来提醒消费者每杯咖啡的咖啡因含量。其中红色为200-300毫克或以上、黄色为100-200毫克、绿色为100毫克以下。这项措施不具强制性，但业者多半配合，只是标示方式未必清楚，有些标在菜单上，有些则印制成传单让消费者索取（例如星巴克）。^[1]

多糖

多糖（polysaccharide）是由糖苷键结合的糖链，至少要超过10个的单糖组成的聚合糖高分子碳水化合物，可用通式(C₆H₁₀O₅)n表示。

多糖不是一种纯粹的化学物质，而是聚合程度不同的物质的混合物。

多糖类一般不溶于水，无甜味，不能形成结晶，无还原性和变旋现象。多糖也是糖苷，所以可以水解，在水解过程中，往往产生一系列的中间产物，最终完全水解得到单糖。

 

分类

多糖的广义分类分为： 均一性多糖（同多糖）和不均一性多糖（杂多糖）。

 

均一性多糖

由一种单糖分子缩合而成的多糖，叫做均一性多糖。自然界中最丰富的均一性多糖是淀粉和糖原、纤维素。它们都是由葡萄糖组成。淀粉和糖原分别是植物和动物中葡萄糖的贮存形式，纤维素是植物细胞主要的结构组分。

1． 淀粉

淀粉是植物营养物质的一种贮存形式，也是植物性食物中重要的营养成分，分为直链淀粉和支链淀粉。

① 直链淀粉：许多α-葡萄糖以α(1-4)糖苷键依次相连成长而不分开的葡萄糖多聚物。典型情况下由数千个葡萄糖线基组成，分子量从150000到600000。结构：长而紧密的螺旋管形。这种紧实的结构是

与其贮藏功能相适应的。遇碘显兰色。

② 支链淀粉：在直链的基础上每隔20-25个葡萄糖残基就形成一个-(1-6)支链。不能形成螺旋管，遇碘显紫色。淀粉酶：内切淀粉酶（α-淀粉酶）水解α-1.4键，外切淀粉酶（β-淀粉酶）α-1.4，脱支酶α-1.6。

2．糖元

糖元与支链淀粉类似，只是分支程度更高，每隔4个葡萄糖残基便有一个分支。结构更紧密，更适应其贮藏功能，这是动物将其作为能量贮藏形式的一个重要原因，另一个原因是它含有大量的非原性端，可以被迅速动员水解。糖元遇碘显红褐色。

3． 纤维素结构

许多β-D-葡萄糖分子以β-(1-4)糖苷键相连而成直链。纤维素是植物细胞壁的主要结构成份，占植物体总重量的1/3左右，也是自然界最丰富的有机物，地球上每年约生产1011吨纤维素。经济价值：木材、纸张、纤维、棉花、亚麻。完整的细胞壁是以纤维素为主，并粘连有半纤维素、果胶和木质素。约40条纤维素链相互间以氢键相连成纤维细丝，无数纤维细丝构成细胞壁完整的纤维骨架。降解纤维素的纤维素主要存在于微生物中，一些反刍动物可以利用其消化道内的微生物消化纤维素，产生的葡萄糖供自身和微生物共同利用。虽大多数的动物(包括人)不能消化纤维素，但是含有纤维素的食物对于健康是必需的和有益的。

4． 几丁质(壳多糖)

N-乙酰-D-葡萄糖胺以(1，4)糖苷链相连成的直链。

5．菊 糖

多聚果糖，存在于菊科植物根部。

6． 琼 脂

多聚半乳糖，是某些海藻所含的多糖，人和微生物不能消化琼脂。

不均一性多糖

由不同的单糖分子缩合而成的多糖，叫做不均一多糖。常见的有：透明质酸、硫酸软骨素等。

有一些不均一性多糖由含糖胺的重复双糖系列组成，称为糖胺聚糖(glyeosaminoglycans，GAGs)，又称粘多糖。(mucopoly saceharides)、氨基多糖等。

糖胺聚糖是蛋白聚糖的主要组分，按重复双糖单位的不同，糖胺聚糖有五类：

1．透明质酸

2．硫酸软骨素

3．硫酸皮肤素

4．硫酸用层酸

5．肝素

6．硫酸乙酰肝素

化学性质

多糖无甜味，在水中不能形成真溶液，只能形成胶体，无还原性，无变旋性，但有旋光性。

生物学功能

多糖在自然界分布极广，亦很重要。

有的是构成动植物细胞壁的组成成分，如肽聚糖和纤维素；

有的是作为动植物储藏的养分，如糖原和淀粉；

有的具有特殊的生物活性，像人体中的肝素有抗凝血作用，肺炎球菌细胞壁中的多糖有抗原作用。

不均一多糖通过共价键与蛋白质构成蛋白聚糖发挥生物学功能，如作为机体润滑剂、识别外来组织的细胞、血型物质的基本成分等。

多糖类化合物广泛存在于动物细胞膜和植物、微生物的细胞壁中，是由醛基和酮基通过苷键连接的高分子聚合物，也是构成生命的四大基本物质之一。某些多糖，如纤维素和几丁质，可构成植物或动物骨架。

 

 

功能活性

中国对多糖的研究始于20世纪70年代，且发展很快。由于多糖多种多样的生物活性功能以及在功能食品和临床上广泛使用，使多糖生物资源的开发利用和研究日益活跃，成为天然药物、生物化学、生命科学的研究热点。

 

活性多糖大多数可以刺激免疫活性，能增强网状内皮系统吞噬肿瘤细胞的作用，促进淋巴细胞转化，激活T细胞和B细胞，并促进抗体的形成，从而在一定程度上具有抗肿瘤的活性。但对于肿瘤细胞并无直接的杀伤作用。活性多糖能降低甲基胆蒽诱发肿瘤的发生率，对一些易发生广泛转移，不宜采取手术治疗和放射疗法的白血病，淋巴瘤等，特别有价值。

免疫调节

Hosono Akira等将双岐杆菌属细菌的细胞超声粉碎提取后，用超滤设备和阴离子交换树脂、凝胶色谱纯化出具有免疫增强活性的多糖。

Oka Shuichi等从紫苏(Perilla)中分离得到的多糖具有抗变态反应作用。

Fujimiy hjaki从蘑菇属(Agr/cus)植物的子实体中提取出的多糖具有免疫抑制作用，它能减少我们通常使用的免疫抑制剂的诸如细胞毒性、机体抗感染能力下降、对骨髓造血细胞的繁殖抑制等副作用，此多糖可以做成口服或注射用药物，也可制成一种功能性食品。

抗病毒及抗癌

大多数多糖的抗病毒机制是抑制病毒对细胞的吸附，这可能是由于多糖大分子机械性或化学性地结合到HW-I的Gp120分子上，遮盖了病毒与细胞的结合位点，从而竞争性地封锁了病毒感染细胞。

据报道，从蘑菇属(Agr/cus)植物的培养物中也能分离得到大量的具有抗癌活性成分的水溶性物质，包括从蘑菇属植物的子实体中分离出的酸性多糖、水溶性中性多糖和水溶性蛋白多糖。NodaKiyoshiC和Kato Toshimitsu等分别从小球藻和螺旋藻中分离出具有抗癌活性的多糖和硫酸酯化多糖，可抑制肿瘤转移，安全性优于传统的手术治疗和化疗。Nakano Masa hi从美洲山核桃树的坚果、杜仲以及豆科植物Aspa/athus linearis中提取出一种抗氧化酸性多糖，它不仅能抑制艾滋病病毒等逆转录酶病毒的复制，而且能起到免疫调节作用，在某种程度上可替代传统的价格昂贵且副作用较大的抗病毒药物。

降血糖

Ukai Shigeo等从一种银耳(KINJI)的子实体或菌丝体中提取出抗高血糖的酸性多糖。

FujiiMakoto等从海藻类植物中提取出一种能够降低血糖水平的藻类多糖，并制成了以岩藻依聚糖(Fucoidan)为主要成分的保健食品，它可以显著提高人们的免疫功能。

消炎

Kanou Kokuki等从丹参中分离出的丹参多糖能够抑制尿蛋白的分泌，缓解肝肾疾病症状，可制成口服或肌注制剂，减少由于长期服用类固醇或血小板抑制剂造成的不良反应。ShibatHideyuki等发明了一种含有硫酸化岩藻依聚糖活性成分的多糖制剂，它能减少诸如消炎痛、阿司匹林等非甾体消炎镇痛剂的副作用。

美容

Honda Yasuki等从西洋樱草属(Polyanthus)植物中获得一种具有良好的保湿、抗皱等作用的酸性杂多糖。

Sawai Yasuko等从石菖蒲(Acorusgram/neus)的根茎中分离得到的多糖可抑制黑色素的产生，具有抗炎、抗氧化作用，可用于黑变病的治疗，且因其具有良好的保湿作用，故又可作为化妆品的有效成分。

Shimomura K~nji等从甲壳类动物的肉类降解产物中得到一种具有美容功效的酸性多糖。实验证明，此酸性多糖可抑制延缓衰老的透明质酸的分解，减少皮肤细纹和干裂，因而可作为美容食品和化妆品的有效成分。

乳化

Keiichi等从禾本科(Gramineae)羊茅属(Festuca)植物(如大麦)的体细胞壁提取得到具有乳化作用的多糖，可作为乳化剂广泛应用于工业生产，且安全、无污染。

KuraneRyuichiro等通过培养广泛产碱菌B一16(~3ca//geneshuus B一16)，得到并分离出一种由海藻糖和甘露糖组成的多糖，此多糖在水中溶解性好，有良好的稳定性，可作为研磨剂、乳化剂的稳定剂和增稠剂。

其它用途

Sakata Shigenobu等通过对多种单糖、多糖及其衍生化糖类(如醛糖、黏多糖、多糖酵解后的糖)进行发酵或提取，得到一类稳定、安全的试剂，它可减少典型的有害物(如二氧芑、氰基化合物、多氯联苯等)对环境和人体的侵害，是极有意义的环保试剂。Watanabe Sa J用一种以吸附多糖(如淀粉)的羟磷灰石作载体的培养基质培养造骨细胞。此载体的特点在于不用加入血清、细胞生长因子等物质就可刺激造骨细胞生长因子受体，而且它可避免在培养某种造骨细胞时，由于血清种类的特异性而必须筛选最适血清所耗费的大量人力、财力，因而此项发明的问世无疑大大地降低了造骨细胞的培养费用，具有极高的经济价值和社会价值。

几种多糖

酵母葡聚糖

酵母葡聚糖是第一个被发现具有免疫活性的葡聚糖。

美国哈佛大学、图伦大学、华盛顿大学以及美国空军放射生物学研究所等都证实：天然酵母葡聚糖具有的独特靶向作用，能够定向清除体内毒素，同时提高巨噬细胞的吞噬能力达10倍以上，使人体免疫系统迅速达到最佳平衡，无任何药物的毒副作用，有效预防各类慢性疾病的发生。

天然酵母葡聚糖在免疫调节、抗辐射、调节肠胃、帮助组织结构再生或修复、促进伤口愈合及预防心脑血管和糖尿病等方面均具有突出表现，对肝炎、肿瘤、心血管、糖尿病、降血脂、抗衰老等方面均有独特的生物活性。

1957年，医学专家就发现了静脉注射来自酵母细胞壁的酵母聚糖（Zymosan）对巨噬细胞的吞噬活性，1961年，Dr.Riggi确定了酵母聚糖中的这种活性成分是葡聚糖。实验证明，酵母葡聚糖能够增强吞筮细胞吞筮能力达10倍以上，具有95%以上的肿瘤抑制率，是生物活性最强的葡聚糖。

●美国哈佛大学Czap教授说，酵母葡聚糖使使人体的免疫细胞成为“防卫的兵工厂”；

●天然酵母葡聚糖被誉为“超级灵芝”、“定向清毒，免疫先锋”、“病毒细胞的追捕者”以及“肿瘤患者的最后希望”等；

●美国空军辐射生物研究所给小白鼠致死剂量的辐射处理，发现事先口服酵母葡聚糖的有70%完全不受辐射影响；

●美国自受911袭击后，利用酵母葡聚糖开发出对抗炭疽病毒的新药；

●天然酵母葡聚糖已被美国FDA列为防治病毒，提高免疫的首选用药；

●天然酵母葡聚糖+化疗=零毒化疗（同步减毒增效，保障化疗效果）；

●天然酵母葡聚糖已成为世界免疫学界研究的热门课题之一。

天然酵母葡聚糖的药理特点：

1．活化并增强人体免疫系统，快速调节免疫

2．抑制肿瘤。

3．抗氧化、辐射作用。

4．帮助身体组织结构再生和修复，促进伤口愈合。

5．润肠通便、调节胃肠功能、降低胆固醇。

 

 

酵母多糖

——优质免疫多糖、优质功能膳食纤维

人的机体中不断会有变异的细胞出现，应该不断地被免疫系统识别并及时清除。若变异的细胞不走向细胞凋亡，就可能形成恶性细胞而发生肿瘤、病毒感染疾病等。

科学家一直在寻找一种即够抑制恶性细胞增殖并诱导其凋亡、又不影响人体正常细胞功能的物质，它就是被称为病毒细胞的激光制导炸弹的酵母葡聚糖。

酵母葡聚糖是一种存在于天然营养酵母细胞壁中的免疫多糖。1963年首次发现其具有抗肿瘤活性，以后又相继发现其具有抗菌及免疫调节作用。对肿瘤、肝炎、心血管、糖尿病、降血脂、抗衰老等方面均有独特的生物活性。

 

近年，研究发现酵母葡聚糖可作为生命活动中起核心作用的遗传物质，具有控制细胞分裂与分化、调节细胞生长与衰老等多种复杂的功能。

其特有的靶向性特点，能锁定休眠期、耐药性及亚临床病灶的“残存病毒细胞”，从而“同步”减毒增效，极大限度的保障临床治疗效果。同时，酵母葡聚糖可以快速激活机体自身的免疫监管和识别机制，从而增强它们的战斗力，使自身免疫系统达到最佳平衡状态，保持肌体的健康。

 

中医中被称为可以起死回生、长生不老的圣药灵芝中含有的灵芝多糖，大部分都是β（1→3）葡聚糖。这也能够解释灵芝为什么会有如此神奇的功效。 现存许多医学文献都已证实酵母有助增强机体抵抗力，因为酵母中含有β（1→3）葡聚糖，而多种免疫细胞表面都具有能够与葡聚糖结合或对它做出反应的接收器(Receptors)，故酵母可以对免疫细胞产生功效。

灵芝多糖保健价值

灵芝多糖  是灵芝中最有效的成分之一，因此，也特别受到医药科技工作者的重视，研究报道也最多。

现知灵芝多糖有广泛的药理活性，能提高机体免疫力，提高机体耐缺氧能力，消除自由基，抑制肿瘤、抗辐射，提高肝脏、骨髓、血液合成DNA、RNA、蛋白质能力，延长寿命，灵芝多糖还具有刺激宿主非特异性抗性、免疫特异反应以及抑制移植肿瘤生理活性的特性。

多糖分子量大于1×10⁴时显示强抑制肿瘤活性，活性强弱还与多糖链分叉的程度及支链上羟基的数量有关。

对心血管疾病、气喘、过敏、神经衰弱、胃热等有显著效果。

还具有降血压、降血脂、解血瘀、改善血液循环、皮肤美容等作用。

灵芝的多种药理活性大多和灵芝多糖有关。

 

灵芝多糖抑制肿瘤3种手段：

⒈通过提高机体免疫力，使免疫细胞能在肿瘤发生早期把其杀死、吞噬；

⒉提高血小板纤维蛋白的形成能力，大量的纤维蛋白能将早期的肿瘤肿块紧紧包裹，使它与外界隔绝，杜绝肿瘤的营养，从而使它长期处在休眠潜伏状态；

⒊降低肿瘤细胞表面电荷，肿瘤细胞表面电荷要比正常细胞高好几倍，表面电荷的降低，肿瘤细胞的分裂调节基因就能启动，从而可抑制肿瘤的无限、快速分裂能力。目前，灵芝多糖已被用作治疗肿瘤的药物之一。

茶多糖

它广泛存在于自然界中，是构成生命有机体的基本物质，在贮藏能量、控制细胞分裂、调节细胞生长和衰老以及维持生命有机体的正常代谢等方面有重要作用。

随着多糖的生物活性功能研究日益活跃，对多糖生物资源的开发利用成为天然药物、生物化学、生命科学的研究热点。目前已经或正在开发的植物多糖有人参多糖、灵芝多糖、枸杞多糖、茶多糖等十余种。

茶多糖(Tea Polysaccharide， TPS)是从茶叶中提取的活性多糖的总称。虽然糖类不是影响茶叶感官品质的特征物质，但它的代谢直接或间接地影响着茶叶中其他物质的含量。

l 986年，日本学者清水岑夫首次报道了从茶叶中所提取多糖物质的降血糖活性，引起了人们对茶多糖降血糖功效的研究兴趣。自20世纪80年代起，随着国际上掀起的多糖生物学和生物技术研究热潮，国内外学者们对茶叶所含的多糖物质开展了大量探索研究。

茶叶中具有生物活性的复合多糖（TPC，TeaPolysaccharideComplex），一般称为茶多糖（TPS，TeaPolysaccharide），是一类与蛋白质结合在—起的酸性多糖或酸性糖蛋白。

茶叶中的多糖类物质主要包括纤维素、半纤维素、淀粉和果胶等。

一、茶多糖的组成

茶多糖中既有酸性多糖也含有中性多糖，多为含有多个单糖的杂聚糖，往往是与蛋白质紧密结合的糖蛋白复合物，其相对分子质量从几万到几十万不等。

茶多糖(Tea Polysaccharide)是从茶叶中提取的、与蛋白质结合在一起的酸性多糖或酸性糖蛋白。在茶叶中，茶多糖约占于重的1.0％-3.5％，而且老叶比嫩叶含量高。

从原料老嫩看，老叶含量比嫩叶多。同种茶类级别低原料老，含量相对高。

 

理化性质

1．溶解性

茶多糖粗品在85～90℃热水中的溶解度为76%。其水溶液呈浅褐色透明半稠状。该溶液与硫酸蒽酮、硫酸苯酚反应呈阳性。茶多糖不溶于高浓度的乙醇、丙酮、乙酸乙酯、正丁醇等有机溶剂。

 

2．热稳定性

茶多糖对热稳定性较差，表现在其水溶液随干燥温度增高，色泽变深，其中部分成分在高温下发生氧化。而且在热的作用下，糖类物质会发生降解，使多糖含量降低。

茶多糖在生理pH条件下带负电荷，主要为水溶性，易溶于热水，在沸水中溶解性更好，但不溶于高浓度的有机溶剂。

且高温下易丧失活性。茶多糖热稳定性较差，高温或过酸和偏碱均会使其中的多糖部分降解。

 

3．酸碱稳定性

在碱性条件下，茶多糖水溶液颜色加深且随碱性提高而加剧，并有丝状沉淀产生。

在酸性条件下，无此现象。但随酸性增强，茶多糖发生降解，含量下降。

茶多糖是颜色为灰白色、浅黄色至灰褐色的固体粉末，随干燥时温度的提高，色泽加深，多糖水溶液也随碱性增加，颜色加深，并有丝状沉淀产生。

 

多糖主要为水溶性多糖，易溶于热水，但不溶于高浓度的乙醇、丙酮、乙酸乙酯、正丁醇等有机溶剂；茶多糖热稳定性较差，高温下容易丧失活性；高温、过酸（pH<5.0）或偏碱（pH>7.0）条件下，会使多糖部分降解。

 

 

 

 

茶多糖功能

茶多糖是茶叶复合多糖的简称，由糖类、果胶、蛋白质等组成，其中多糖部分包括阿拉伯糖、木糖、葡萄糖、半乳糖、半乳葡聚等水溶性多糖。

已有研究表明茶多糖具有较强的生物学活性，在降血糠功能、抗凝血及抗血栓作用、降血脂及抗动脉粥样硬化作用、增强机体免疫功能、抗辐射效果、降血压、抗高压和保护心血管的作用、抗癌及抗氧化作用等方面均有较好的作用。

我国茶叶资源丰富，饮茶历史悠久，但是大量的粗老茶叶及制茶副产品未得到有效利用，茶多糖的结构和功能研究任里而道远，在医疗、功能食品方面显示出广阔的开发前景。

抑制病毒

Hara Masahiko等从第一季和第二季采收的茶叶中得到一种植物病毒抑制剂，它是一种含有鞣酸的单糖或多糖类成分，不仅可抑制病毒的致病作用，而且可抑制病毒的传播。

 

糖尿病

药理实验证实，茶多糖具有多种生物活性，对人体生理具有显著的调节作用。我国民间早有应用粗老茶叫治疗糖尿病的习俗，这与条多糖的作用紧密相关。而茶多糖的保健功能远不止于此。

茶多糖是理想的降血糖物质，能降低空腹血糖及改善餐后血糖过度升高，而不会导致低血糖。作用效果可与从灵芝或人参等中药市提取的降血糖物质相媲美。

近些年来发现茶多糖还具有治疗糖尿病的功效。

清水岑夫（1987）研究发现，服用茶多糖链脲佐菌素诱发的高血糖小鼠血糖明显下降，最高下降率达40%；对正常小鼠腹腔注射茶多糖500mg/kg，给药7h后出现降血糖效果。王小刚等（1991）报道，分别给正常小鼠灌胃50mg/kg和100mg/kg的茶多糖，小鼠血糖浓度分别下降了14%和17%；而分别给正常小鼠腹腔注射25mg/kg和100mg/kg的茶多糖，其血糖浓度分别下降48%和52%，因此，不同给药方式降血糖的效果不同。Isigukik.等（1992）发现腹腔注射茶多糖可使大鼠的血糖下降；将茶多糖用于糖尿病的辅助治疗，所有患者的症状均有好转。TadadazuT.等（1998）对链脲佐菌素诱导发的高血糖模型大鼠用茶多糖灌胃，发现有明显的降血糖用用。据江和源等（2004）报道，茶多糖对正常小鼠及四氧嘧啶必糖尿病小鼠具有降血糖作用，这可能与茶多糖能减弱四氧嘧啶对胰岛β细胞的损伤或改善受损伤的β细胞的功能有关。

增强免疫力

天然多糖对机体的免疫调节作用，一般包括激活巨噬细胞、激活网状内皮系统、激活淋巴细胞、激活具有酶原活性的补体、促进各种免疫相关细胞因子的生成，等等。从免疫途径上看，茶多糖的免疫作用一方面能够促进免疫器官的修复，另一方面通过增强巨噬细胞、T淋巴细胞、自然杀伤细胞的活性或通过体治免疫途径实现。

 

制备工艺

茶多糖在食品、医药、保健等领域具有良好的应用前景。

自发现茶叶降血糖有效成分主要为水溶性多糖复合物以来，茶多搪提取、分离纯化工艺技术开发己成为茶叶深加工的重要研究领域之一。

从工艺流程而言，茶多糖的制备技术主要包括单独制各法和综合制各法。

单独制备法是仅以茶多糖为目标产物开发的提取纯化工艺，可分为沉淀分离法和超临界萃取法；

综合制各法则是指以同时制各茶多酣、茶多糖和咖啡因等多种产物而开发的技术。

 

 

第一节 沉淀分离法

一、沉淀分离制取茶多糖流程

沉淀分离法提取条多糖的工艺主要包括原料预处理、提取、去杂纯化、浓缩和干燥等步骤、如图10．1所示。

 

 

其中

原料预处理常采用粉碎、乙醇脱脂脱小分子化合物等措施，主要目的是提高茶多糖提取得率并去除部分杂质；

提取是指采用合适的介质将茶多糖从物料中萃取出来，主要的影响因素有介质种类、料液比、温度、时间等；

去杂纯化工序主要通过沉淀、吸附等手段去除与茶多糖同时萃取出来的杂质，该步骤对茶多糖的得率和纯度均有显著影响。

 

二、沉淀分离制取茶多糖关键工艺参数

(一)原料

茶叶老嫩程度和加工工艺是影响茶多糖含量的主要因素。

汪东风和谢晓凤(1994)研究表明，无论是红茶还是绿茶、等级越低，原料越粗老，茶多糖的含量越高，其中六级茶中茶多糖是一级茶的2倍左右；六级绿茶茶多糖含量为1.41％，较相同级别的红茶(0.85％)高40％，说明提取茶多糖原料宜采用级别较低的绿茶为好。

 

茶多糖的组成和含量因茶树品种、茶园管理水平、采摘李节、原料老嫩及加工工艺的个同而异。乌龙茶中的含量高于绿茶和红茶；原料越老，茶多糖的含量越高，六级炒青绿茶中多糖的含量是一级茶的两倍（见表2—6），乌龙茶中茶多糖的含量约占干重的2.63％。

 

 

 

不同茶类间，乌龙茶2-3%>绿茶1-1.5%>红茶0.5-0.1%（百分比含量是指占干茶重量的比例）

(二)原料预处理

粉碎和脱脂是茶多糖制备过程中最主要的原料预处理手段。

研究和生产实践均显示，随着原料破损程度提高，茶多糖浸提得率升高。

一般认为原料的粉碎度以40-50目为宜，太粗浸提得率低，太细后续净化困难。

茶叶细胞外的脂质能影响溶胀和细胞内含物溶出，对茶多糖浸提不利；

细胞内的茶多酚、氨基酸、小分子糖、生物诚及蛋白质等可在浸提过程中与茶多糖一起溶出，会影响茶多糖产品纯度，因此有必要在浸提前去除。

常见的处理方法是：以甲醇、乙醇、乙醇/乙醚进行室温浸泡或加热回流处理1-3h，处理结束后，用过滤等方式去除滤液，收集滤渣用于茶多糖提取。

(三)浸提

1．影响浸提的主要因素

溶剂

虽然酸性乙醇、苯酚等可用于提取茶多糖，但从生产成本和安全性考虑，水是最合适的提取溶媒。

Wei等(2010)研究发现，以100℃沸水萃取2h可获得较高茶多糖产率。但另有研究显示，茶多糖热稳定性较差，60℃以上降解较快(汪东风和谢晓凤，l 994)。

倪德江等(2003)研究也证实，随浸提温度升高，茶多糖提取率明显增加、但当温度超过72.5℃后，其活性有所降低。

清水岑夫研究认为，从降糖效果考虑，绿茶和番茶条多糖宜采用低温浸提，而红茶则以高温浸提较好。

料液比及时间

黄杰等(2006)研究发现，在料液比为1:25、浸提温度为55℃、浸提时间为3h条件下，可获得较高的茶多糖得率和纯度。

王黎明和夏文水(2005)采用二次响应面分析法获得了水浸提茶多糖的较佳条件：温度70℃，时间1.5h，料液比为1:10，浸提3次。

周小玲等(2007)研究也认为，在料水比1:20条件下，80℃、1.5k水浸提，可获得较好的茶多糖浸提效果。

综合上述研究，较优的茶多糖浸提工艺参数为：浸提温度55—80℃、浸提时间1.5—3h、料液比(1:10)一(1：25)；此外，当料液比较高时，可采用2—3次浸提。

2．浸提辅助手段

微波或超声波处理、酶处理、反复冻融等辅助萃取手段均能有效提高茶多糖浸提效率。

崔志芳等(2006)研究发现，微波辅助浸提10 min，茶多糖提取率可达8％。进一步的研究表明，茶多糖得率随微波功率增加和处理时间延长而提高，而且对茶多糖结构和活性(聂少平等，2005)无显著影响。

对于茶籽多糖而言，最佳的微波辅助萃取条件为：微波功率400 w，料液比1:30，浸提pH＝5，浸提时间30 s(张忠等。2007)。

 

超声振荡具有强烈的空化作用，可加速细胞破碎，促进茶多糠浸出。研究显示，在超声波(360 w)辅助下，以料液比1:50、温度45℃、时间35min的浸提条件可获得最佳的茶多糖萃取效果(巩发永等，2006)，其得率较常规萃取提高45％以上(韦璐．2008)。

 

常用于茶多糖辅助萃取的酶有纤维素酶、果胶酶、蛋白酶、葡聚糖酶等。傅博强等〔2001)研究发现，在温度为55℃、茶叶与水的质量比为1:14．反应时间为120 min时，纤维素酶用量为2.2µL/g(以茶叶质量计)辅助处理条件下，粗茶多糖得率可达2.97％，产品中茶多糖含量比常规浸提法高63.3％。

周小玲等(2007)比较了果胶酶、胰蛋白酶T1以及复合酶处理对粗老绿茶茶多榜提取效果的影响，认为果胶酶/胰蛋白酶复合酶处理茶多糖得率最高〔浸提温度50℃，浸提时间1h，pH＝6的磷酸氢二钠-柠檬酸缓冲溶液，料水比为1:20，酶添加量4.65％)，但果胶酶处理的茶多糖粗品中总糖含量最高。

王元风和金征宇(2005)研究也证实，复合酶处理条件下(温度40℃，pH＝5.5、加酶量0.5％、提取时间3h)，茶多糖浸提效果最好。郭艳红等(2009)研究了茶叶水解酶、戊聚糖酌、纤维素酶和葡聚糖酶辅助提取条件下的茶多糖得率，发现以质量分数为0.8％的茶叶水解酶、pH＝5.5、48℃下处理2h，茶多糖粗品得率可达2.01％，而且产品中茶多糖含量最高。

虽然大量研究均显示，添加酶辅助萃取条件相对温和，酶处理后茶多糖得率显著提高，而且浸出率随酶用量增加和处理时间延长而增大。

但是其不足也是显而易见的，即处理成本比较高，而且处理过程中一般还需要调节介质酸度，目标物的水解也难以避免。

此外，研究还显示，将吸涨后的茶叶或者篓凋叶进行反复冻融，可显著提高茶多糖的浸提效率，但是该项措施能耗高、时间长(汪东风和卢福梯．1997)，不利于生产应用。

(四)去杂

浸提后的含茶多糖溶液中含有较多的游离蛋白质、脂类、色素、低聚糖等杂质。为了到纯度更高的茶多糖，一般先进行脱蛋白处理，然后进行脱色素，之后进行分级。

1．脱蛋白

常用的茶多糖脱蛋白技术主要有Sevage法、三氯乙酸法和三氟三氯乙烷法等。

Sevage法是根据Sevage试剂(氯仿：正丁醇＝5：1，v／v)能使游离蛋白变性的原理开发的茶多糖脱蛋白技术。一般做法是：将提取液与Sevage试剂混合，振荡过夜，被Sevage试剂沉淀的蛋白质可通过离心除去。研究显示，连续Sevage试剂处理3次后，提取液中蛋白的去除比例在90％以上(袁海波．2003)。此法优点是条件温和，可避免茶多筋的降解或变性；但缺点是一次只能除去部分蛋白，需要连续多次操作，易导致茶多糖得率下降，而氯仿易造成产品溶剂残留。

三氯乙酸法是目前应用较广的茶多糖脱蛋白技术。其做法是：将提取液与20％-30％的三氯乙酸溶液拉照1:1(v/v)混合，然后通过离心或过滤方式去除被三氯乙酸沉淀的蛋白。崔志芳等(2006)研究表明，浸提液经三氯乙酸处理脱蛋白质后再用乙醇沉淀多糖，茶多糖粗品得率为3.4％；而浸提液先以乙醇沉淀后再以三氯乙酸除蛋白，茶多糖粗品得率为7.5%。说明三氯乙酸脱蛋白时，也可能引起部分茶多糖共沉淀或降解，而引起得率下降，因此若选择该试剂进行脱蛋白时，其顺序可置于乙醇沉淀之后。

此外，将提取液与三氟三氯乙烷拉照1：1(v／v)混合、振荡、离心，可使游离蛋白被抽提到溶剂中而被脱除。虽然该法效率较高，仅阅三氟三氯乙烷易挥发，并具有毒性，因此不宜生产应用。研究还发现，硫酸铵沉淀法也可用于茶多糖服脱白处理(张彬，2008)，但蛋白酶处理不适用于茶多糖脱蛋白(李布育等，1996)。

2．脱色

浸提液中的色素不仅影响茶多糖产品的色泽和纯度，而且影响茶多糖的生理功效，因此制备茶多糖时需要进行脱色处理。常用的脱色技术主要有物理吸附法和氧化法两类。

(1)吸附法

树脂吸附处理不仅能有效去除浸提液中的色素杂质．还能对茶多糖进行初步分组，因此在茶多糖脱色中应用较广。

王元风和金征宁(2005)研究认为，弱碱性的大孔阴离子交换树脂D301-G和D3l 5以及非极性大孔吸附树脂DA201-C均适用于茶多糖脱色。

此外，Dl 01大孔吸附树脂对条多糖的脱色也非常出色(杨秧等，2009)。

江和源管(200 7)研究发现，应用DEAE-52纤维素柱可有效脱除茶多糖中的色素，而且通过水和不同浓度的氯化钠溶液(0.25mol/L和0.40mol/L)淋洗，分离获得了三种条多糖组分。树脂吸附脱色的优点是效果好、可重复使用，但不足是操作较繁琐、成本较高。

活性炭，无臭、无味、无毒，而且具有大量微孔结构，能通过范德华力有效吸附色素，是最常用的脱色剂之一。研究显示，活性炭虽然可脱除浸提液中的色素，但也能吸附部分多糖，造成得率下降，所以制备茶多糖时，不宜采用活性炭脱色。

(2)氧化法

氧化脱色主要是利用双氧水中过氧化氢根离子(HO₂^—)的氧化和漂白作用去除茶多糖中的色素物质。

崔宏春(2009)研究认为，H₂O₂用量和粗茶多糖溶液的体积比在1:2时，在温度30℃、pH 7.0条件下处理5h，获得的脱色效果及茶多糖得率均较佳。另据报道，提高双氧水处理温度，可缩短脱色时间，但温度不宜超过60℃，否则易引起茶多糖降解。

 (五)沉淀

沉淀是水浸提制备茶多糖的关键工序。

沉淀剂及其用量，不仅影响茶多糖得率，而且还影响产品中茶多糖组成。

由于茶多糖不溶于低级醇(乙醇或甲醇)、丙酮、季铵盐等物质，因此可以用这些试剂来沉淀茶多糖，使之从溶液中分离出来。

巩发永(2005)通过比较不同浓度乙醇沉淀茶多糖的效果，结果发现，随着乙醇浓度提高，茶多糖粗品得率逐步增加，但总糖含量呈先增加后下降趋势．并认为，以浓度为75％-85％乙醇溶液沉淀比较合适。另有研究显示，以3倍体积丙酮处理浸提液，也可获得良好的茶多糖沉淀效果(苏永昌，200 6)。

李布青等（1996）研究发现，溴化十六烷基三甲基铵(CTAB)能与茶多糖形成不溶性络合物，可用于茶多糖沉淀。研究还显示，将浓度为0.05g／mL的CTAB与浸提液以1:2比例进行混合，6h后通过离心(4000 r/min，l 2min)，可获得较好的茶多糖沉淀效果，该条件下茶多糖得率可达到1.34％(杨其林等，2004)。比较研究还表明，提取液经过CTAB两次沉淀后，将沉淀络合物用20％NaCl溶解，离心去渣后，以2倍体积丙酮沉淀上清液中茶多糖，所得产品中总糖含量达51.2％，显著高于以3倍体积95％乙醇直接沉淀浸提液所得的茶多糖产品(21.1火)(李布青等，1996)。

虽然CTAB也可用于茶多糖沉淀，而且将CTAB与丙酮结合使用可以使产品总糖含量显著提高，但是，由于醇沉法比较安全，乙醇还能回收，并且单独的乙醇沉淀效果又优于CTAB(刘悦等，2010)，因此醇沉法是目前应用最广的茶多糖沉淀技术。

第二节 超临界萃取法

超临界CO2萃取也可用于制备茶多糖，其一般技术流程为：原料经粉碎后，用乙醇进行脱脂和除杂，适当干燥后装入萃取釜中，然后按照设定的压力、温度，在夹带剂存在的条件下连续萃取一定时间，收集分离釜中萃取物，以热水溶解后过滤，滤液进行脱蛋白、脱色和沉淀，将获得的沉淀物干燥，即可得到茶多糖。其中原料的脱脂除杂步骤可以省略。可见，超临界CO2萃取茶多糖的基本步骤与沉淀分离法类似、主要区别在于以超临界萃取步骤取代了水浸提步骤。本节仅介绍超临界C02萃取步骤的关控参数设置，萃取前的预处理和萃取后的纯化步骤可参照本章第一节进行。

研究显示，影响超临界流体萃取茶多糖效率的因素有原料颗粒大小、萃取压力、温度、时间、CO2流量、夹带剂种类等。陈明等(2011)研究发现，原料颗粒度以40目为宜，颗粒太大萃取效率低，颗粒太小容易造成萃取釜和管路堵塞；当萃取压力在15-40 MPa之间，茶多糖提取率随压力呈先增后降趋势，在35MPa时可达最大值，当萃取温度在35-60℃之间时，茶多糖提取率也表现出先升后降趋势，极大值出现在45℃条件下；添加夹带剂无水乙醇效果优于正己烷和乙酸乙酯，并且当无水乙醇用量为茶叶原料的1/5时，茶多糖萃取效果最好；萃取时间为2hg4．茶多糖提取率最大。当各因素均在最佳条件下(物料40目、添加相当于1/5物料量的无水乙醇为夹带剂、萃取压力35MPa、温度45℃、时间2h)，茶多糖的提取率可达92.5%。李博等(2010)采用响应面分析法开展了茶籽多糖提取研究，确定最佳提取工艺参数为：压力45MPa、温度60℃、时间150 min、夹带刑乙醇浓度为65%，在该条件下茶籽多糖得率为13.23％。

超临界CO2萃取茶多糖技术的优势在于提取率高、萃取物杂质少、无溶剂污染和残留，但主要不足是设备投入多、运行成本高。

 

第三节 综合提取法

综合提取法就是在提取条多酚(咖啡因和茶氨酸)的同时，对提取过程中含茶多糖溶液进行浓缩、沉淀、去杂和干燥，从而获得茶多糖产品的制备方法。依据物料第一次萃取所采用溶剂的不同，可将综合提取流程分成两类：水浸提法和乙醇提取法。水浸提法第一次萃取时采用水浸提，由于茶多酚、咖啡因、氨基酸和茶多糖均为水溶性物质，因此需要先以氯仿萃取分离咖啡因，然后用乙酸乙酯萃取分离茶多酚，接着用乙醇沉淀分离茶多糖，含乙醇水相可进一步用于制取茶氨酸；乙醇提取法第一萃取时采用乙醇浸提．乙醇相可以用于制备茶多酚、咖啡因和茶氨酸，而茶渣可用酸性乙醇浸提，并结合丙酮沉淀，制取茶多糖。具体工艺流程如图10．2所示。

与单独制取茶多糖技术相比，综合提取法能更充分地利用茶资源，有利于降低成本，提高经济效益和生态效益；但是该法工艺复杂，人力、物力投人需求也较多。

 

 

 

第四节  茶多糖精制技术

经脱蛋白、脱色等处理后获得的茶多糖粗品中，还含有部分杂质．同时由于茶多糖是由化学组成、聚合度等差异较大的组分形成的混合物，仍不能在医药领域应用，因此，对茶多糖粗品还需要进一步纯化和分级。常用的茶多糖纯化分级方法有沉淀、超滤和柱层析等。

一、分步沉淀

沉淀技术可用于茶多糖粗品的分离，也可以适用于茶多糖的精制和分级。

由于不同性质以及不同聚合度的茶多糖在不同浓度的乙醇或丙酮中的溶解度不同，因此，可根据这一性质对茶多糖粗品进行分步沉淀和分级。黄桂宽等(1995)以浓度为40％和60％的乙醇溶液进行分步沉淀，经过滤和干燥，得到浅黄色茶多糖TP-1与灰白色的茶多糠TP-2，该两部分总糖含量分别为48.24％和57.71%。CTAB等季铵盐也可用于粗品的沉淀和纯化，而且酸性多糖先被沉淀出来。

二、超滤、透析及超速离心

选用不同规格的超滤膜和透析袋进行超滤和透析，以及超速离心操作，可按分子大小差异将茶多糖样品分级和纯化。

由于在茶多糖粗品中生理活性最强部分的相对分子质量约在4×10⁴-10×10⁴之间，因此，可选用相对分子质量在这一范围的超滤膜组合进行超滤分离(聂少平等，2005)。早在1991年时，Kenichi等(1992)就开始尝试用超滤法纯化茶多糖组分。寇小红等(2008)将经过0.2µm膜净化后的含茶多糖溶液，依次过150k、20k、6k的膜组件，获得了不同相对分子质量的茶多糖组分。尹军峰等(2006)研究认为，50k膜最适用于富集和分离茶多糖。

超滤等方法的优点是操作条件温和、目标成分生物活性容易保持、不同介径的膜组合兼有去除小分子杂质和色素的功能；但不足是膜容易堵塞、清洗较田难。

 

三、柱层析

用于茶多糠纯化的柱层析填料主要有离子交换型改性纤维素和葡聚糠以及分子筛型葡聚糖凝胶等。带负电荷的茶多糖可用阴离子型DEAE-纤维素柱或DEAE—sephadex校进行纯化，带止电荷的茶多糖可用阳离子型羧甲基(CM—Sephadex)或磺酸乙基(SE-Sephadex)校等进行分离纯化；同时也可根据茶多糖相对分子质量大小采用不同型号的伤聚糖凝胶进行层析。对于改性纤维素和改性葡聚糖柱层祈，常用洗脱方法是用不同体积分数的乙醇一次进行淋洗；而对于分子筛型葡聚椭凝胶柱层析，常用的洗脱剂是各种浓度的盐溶液及缓冲液，离子强度需高于0.02％．采用较多的是0.1mol/L NaCl。

王恒松(2008)以DEAE-纤维素拄对普洱茶粗多糖层析，依次用蒸馏水、1.0 mol/L为上限的NaCl溶液，0.2mol／L为上限的NaOH溶液洗脱，一共收集到TPS1、TPS2、TPS3、TPS4、TPS5正个组分，其中以TPS3的量最大。对TFS3进行了深入的研究得到主要组分TPS3a。对TPS3a进行纯度及部分理化性质鉴定，证明TPS3a为单一多糖，且其多糖含量为71.29％。DEAE-纤维素柱层折并结合0.1mol/L的NaOH洗脱，也能获得纯度较高的茶多糖(李布青等，1996)。许新德等(2000)通过DEAE-纤维素柱层忻，分离得到1种中性茶多糖及3种酸性茶多糖。王元风和金征字(2005)以DEAE-SepharoseFF为柱填料，对分离到的多糖样品NTPS和ATPS进行处理，获得了四个组分，其中NTPS1、NTPS2、NTPS4为均一多糖。Wang等(2010)采用DEAE-Sepharose FF柱层析也纯化得到1种相对分子质量为50 k的中性茶多搪TFPSl。

王丁刚和王淑如(1991)将茶多糖组品用少量0.1mol/L NaCl溶液溶解后，上载到Sephadex G-100柱中，以0.1mol／L NaCl溶液进行淋洗，以苯酚-硫酸法进行检测，收集糖反应强的部分，经醇析、干燥，获得纯度较高的茶多糖。但研究也显示，Sephadex G-100凝胶柱层析并结合0.1mol/L的NaCl淋洗，一般较难区分不同性质的多糖(周鹏等，2001)；而Sephacryl S-200凝胶柱层析可将茶多糖组分进一步细分(田晓春．2011)。

研究还显示，将离子交换型纤维素或葡聚糖柱层析与分子筛型葡聚糖凝胶柱层忻相结合可获得更好的茶多糖纯化和分级效果(罗诅友等，2007)。此外，有研究表明，将超滤与DEAE 62纤维素离子交换层析和Sephacryl-S300丙烯葡聚糖分子筛凝胶柱层析组成多糠分离和纯化系统，可获得20种以上的茶多糠组分(寇小红等，zo08)。

茶多糖分离纯化技术的进步对茶多糖构效关系以及作用机制研究奠定了重要基础。但不容否认，很多技术仍局限于实验室规模，离产业化应用尚行较大距离。相信随着科研的不断深入，这些技术将逐渐完善，并最终应用于生产实践。有理由相信、茶多糖的生产和产品开发将成为茶产业的新增长点。

 

 

 

 

 

 

先期处理：茶多糖主要来源是成品干茶。通过将茶叶粉碎，在一定的温度下，先用酸性、中性或者弱碱性水浸提，再通过沉淀分离或柱层析分离，制备出粗品。

主要方法：

1．有机溶剂沉淀法茶多糖在有机溶剂中的溶解度较小通过有机溶剂沉淀的方法可将茶多糖与其他成分初步分离。用到的有机溶剂主要有乙醇、丙酮、乙酸乙酯等。

2．季铵盐沉淀法在酸性、中性或弱碱性条件下，一些季铵盐如溴代十六烷基三甲铵（CTAB）、十六烷基盐酸吡啶（CPC）能与茶多糖形成不溶于水的盐，以此把茶多糖与其他成分分离。再利用透析法得到较纯品

3．树脂法茶多糖是一种酸性多糖，而酸性多糖一般都能被相关树脂吸附，如DEAE-纤维树脂。然后通过不同的洗脱液可将茶多糖与其他成分分开。

茶多糖提取工艺可分为：茶粉碎（20—30目）——浸提（70℃）——浓缩——沉淀（多次）——溶解、脱蛋白（多次）——脱水干燥等过程。由于各过程中采用的方法不向，其工艺存在一定的差异，且产品亦不相同（见表2—7）o

 

浸提：

目前大多采用温水（70℃）浸提，也有采用微波浸提、超声波浸提等。采用微波浸提或超声波浸提主要是为了降低提取时的提取温度，提高茶多糖浸提率，有效保护茶多糖的活性。

 

 

 

 

沉淀：

对浸提液进行沉淀以获取茶多糖，根据茶多糖的性质可选择有效的沉淀剂，乙醇、丙酮、乙醚、十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）等，目前使用较多的为乙醇和CTAB，也有采用几种沉淀剂交替使用。沉淀时需对浸提液进行浓缩至一定体积，再进行沉淀，以减少沉淀剂的使用量；为了获取较高的茶多糖，一般是采用多次沉淀。

脱蛋白：

经沉淀后的茶多搪中还有较多的蛋白质，为了提高纯度需进行脱蛋白处理；脱蛋白可采用Sevag法（4：1的氯仿/正丁醇混合液）对茶多糖溶解液进行处理，溶解液中蛋白质与混合掖即形成凝胶，离心除去凝胶即可，一般要多次处理，才能获得较高的效果。也有采用DEAE纤维素柱层析的方法脱除蛋白。还有采用鞣酸沉淀蛋白。由于茶多糖与蛋白质以糖蛋白形式存在于茶多糖中，在脱蛋白时不可能彻底脱除蛋白质。

 

 

 

咖啡因

另外，茶多酚的副产品咖啡因，又称为咖啡碱，为白色晶体或粉末，溶于水、乙醇等，能兴奋大脑皮层，所以有提神作用。常用的制剂是安钠咖（苯甲酸咖啡因），一种中枢兴奋药，能加强大脑皮层兴奋过程，用于神经衰弱和精神抑制状态以及配制复方乙酰水杨酸和氨非咖片等作医药器品。

咖啡因是一种黄嘌呤生物碱化合物，是一种中枢神经兴奋剂，能够暂时的驱走睡意并恢复精力。有咖啡因成分的咖啡、茶、软饮料及能量饮料十分畅销，因此，咖啡因也是世界上最普遍被使用的精神药品。在北美，90%成年人每天都使用咖啡因。很多咖啡因的自然来源也含有多种其他的黄嘌呤生物碱，包括强心剂茶碱和可可碱以及其他物质例如单宁酸。

基本信息

咖啡因

其他名称：三甲基黄嘌呤、三甲基黄嘌呤、咖啡碱、茶毒、马黛因、瓜拉纳因子、甲基可可碱分子式：C8H10N4O2

SMILES：O=C1C2=C（N=CN2C）N（C（=O）N1C）C

摩尔质量：194.19gmol−1

外观：无嗅，白色针状或粉状固体

CAS号：[58-08-2]

密度和相态：1.2g/cm³，固体

水中溶解性：微溶

其他溶剂：乙酸乙酯、氯仿、嘧啶、吡咯、四氢呋喃中可溶；酒精和丙酮中一般可溶；石油醚、醚及苯中微溶

熔点：237°C

沸点：178°C（升华）

酸度系数：（pKa）10.4（40°C）

主要危害吸入、吞咽及皮肤吸收均可能致命[1]。

闪点：N/A

RTECS号：EV6475000^[1]

简介

咖啡因：（Caffeine）是从茶叶、咖啡果中提炼出来的一种生物碱，适度地使用有祛除疲劳、兴奋神经的作用，临床上用于治疗神经衰弱和昏迷复苏。但是，大剂量或长期使用也会对人体造成损害，特别是它也有成瘾性，一旦停用会出现精神萎顿、浑身困乏疲软等各种戒断症状，虽然其成瘾性较弱，戒断症状也不十分严重．但由于药物的耐受性而导致用药量不断增加时，咖啡因就不仅作用于大脑皮层，还能直接兴奋延髓，引起阵发性惊厥和骨骼震颤，损害肝、胃、肾等重要内脏器官，诱发呼吸道炎症、妇女乳腺瘤等疾病，甚至导致吸食者下一代智能低下，肢体畸形。因此也被列入受国家管制的精神药品范围。滥用咖啡因通常也有吸食和注射两种形式，其兴奋刺激作用及毒副反应、症状、药物依赖性与苯丙胺相近。中国巳破获多起境内外贩毒分子互相勾结把咖啡因走私出境到“金三角”地区的案件。目前中国咖啡因的合法生产大于合法需求，流人非法渠道的情况较为严重。

历史

早在石器时代，人类已经开始使用咖啡因。早期的人们发现咀嚼特定植物的种子、树皮或树叶有减轻疲劳和提神的功效。直到很多年以后，人们才发现使用热水泡这些植物能够增加咖啡因的效用。许多文化都有关于远古时期的人们发现这些植物的神话。

咖啡因

根据一个古老的蒙古神话，大约公元前3000年的中国皇帝神农氏，在一次偶然的机会下，发现当有的树叶飘进沸水中会产生一种芳香且提神的饮品。一本古老的关于茶的著作陆羽《茶经》中也提到了神农氏的名字。

咖啡早期的历史十分朦胧，不过一个流传广泛的神话能让我们回溯到阿拉伯咖啡的发源地埃塞俄比亚。根据这个神话，一个名叫卡迪的牧羊人发现，当山羊食用了咖啡灌木上的浆果时会变得兴奋异常并且在夜里失眠，山羊也会不断地再次食用该浆果，体验相同的活力。最早的有关咖啡的书面记载可能是9世纪波斯医师al-Razi所著的Bunchum。1587年，MalayeJaziri汇编了一本追溯咖啡历史及合法性争议的书，名叫《Umdatalsafwafihillal-qahwa》。在这本书中，Jaziri记录了一个亚丁的伊斯兰教长Jamal-al-Dinal-Dhabhani是首先于1454年饮用咖啡的人，15世纪后，也门的苏菲派穆斯林开始有规律的饮用咖啡来保持祈祷时的清醒。16世纪快要结束的时候，在埃及的欧洲居民们记录了咖啡的使用，大概这个时候，咖啡开始在近东广泛使用。咖啡最为一种饮料在17世纪流传到欧洲，最初被称为阿拉伯酒。这段时间，咖啡屋开始增多，最初的咖啡屋是在君士坦丁堡和威尼斯。在英国，第一家咖啡屋开业于1652年，在伦敦Cornhill街圣迈克尔巷。很快咖啡开始在西欧流行并在17和18世纪社会交流中扮演了重要的角色。

就像咖啡浆果和茶叶一样，可乐树坚果也有很古老的起源。很多西非的文明通过单独或群体的咀嚼可乐树坚果来恢复精力和减轻饥饿。1911年，当美国政府没收了40大桶和20小桶可口可乐时，可乐成了第一个有记录的关于健康的恐慌焦点。当年3月13日，美国政府开始了美国对40大桶和20小桶可口可乐，希望通过夸大的宣传迫使可口可乐将咖啡因从其配方中移除，比如宣传在一个女子学校，过多的饮用可口可乐导致“夜间荒诞行为，违背学院规则和女性的礼节，甚至不道德。”尽管法官最后支持了可口可乐，1912年仍然有两个旨在修正纯粹食品与药品法案的议案被提交众议院，把咖啡因添加进“上瘾”和“有害”的物质清单，必须在产品标签中列出。

使用可可的最早的证据是从公元前８世纪古玛雅文明时期的罐中发现的残渣。在新世界里，巧克力被混入一种叫Xocoatl得苦辣饮品之中使用，也常伴有香草、辣椒和胭脂。xocoatl被广泛认为能够抗疲劳，这大概归功于其中可可碱和咖啡因成分。巧克力在哥伦布发现美洲大陆以前的中美洲是一种奢侈品，可可豆也曾被用来作为货币。

巧克力在1700年由西班牙人引进欧洲，他们也将可可树引入了西印度群岛和菲律宾。它们被用于炼金术，叫做黑豆。

1819年德国化学家弗里德里希·费迪南·龙格第一次分离得到纯的咖啡因。根据一个传说，他之所以这样做是听了歌德的吩咐。

现在，每年咖啡因的国际销量已达到120000吨，这个数字相当于每天每个人消耗一份咖啡饮品，这也使它成为了世界最流行的影响精神的物质。在北美，90%的成年人每天消耗一定量的咖啡因。

来源

咖啡因是一种植物生物碱，在许多植物中都能够被发现。作为自然杀虫剂，它能使吞食含咖啡因植物的昆虫麻痹。人类最常使用的含咖啡因的植物包括咖啡、茶及一些可可。其他不经常使用的包括一般被用来制茶或能量饮料的巴拉圭冬青和瓜拿纳树。两个咖啡因的别名：马黛因和瓜拿纳因子就是从这两种植物演化而来。

烘焙咖啡豆，世界咖啡因的最初来源

世界上最主要的咖啡因来源是咖啡豆（咖啡树的种子），同时咖啡豆也是咖啡的原料。咖啡中的咖啡因含量极大程度上依赖于咖啡豆的品种和咖啡的制作方法，甚至同一棵树上的咖啡豆中的咖啡因含量都有很大的区别。一般来说一杯咖啡中咖啡因的含量从阿拉伯浓缩咖啡中的40毫克到浓咖啡中的100毫克。深焙咖啡一般比浅焙咖啡的咖啡因含量少，因为烘焙能减少咖啡豆里的咖啡因含量。阿拉伯咖啡的咖啡因含量通常比中果咖啡低。咖啡也含有痕量的茶碱，但不含可可碱。

茶是另外一个咖啡因的重要来源，每杯茶的咖啡因含量一般只有每杯咖啡的一半，决定于制茶的强度。特定品种的茶，例如红茶和乌龙茶，比其他茶的咖啡因含量高。茶含有少量的可可碱以及比咖啡略高的茶碱。茶的制作对于茶有很大影响，但是茶的颜色几乎不能指示咖啡因的含量。日本绿茶的咖啡因含量就远远低于许多红茶，例如正山小种茶，几乎不含咖啡因。

由可可粉制的巧克力也含有少量的咖啡因。巧克力是一种很弱的兴奋剂，主要归因于其中含有的可可碱和茶碱。一条典型的28克牛奶巧克力与脱咖啡因咖啡的咖啡因含量差不多。

咖啡因也是软饮料中的常见成分，例如可乐，最初就是由可乐果制得。一瓶软饮料中一般含有10毫克至50毫克的咖啡因。能量饮料，例如红牛，每瓶含有80毫克咖啡因。这些饮料中的咖啡因来源于它们所用的原始成分或由脱咖啡因咖啡所得的添加剂，也有是通过化学合成的。瓜拿纳，很多能量饮料的基本成分，含有大量的咖啡因及少量的可可碱。自然存在的缓释赋形剂中含有少量茶碱。

性质

化学性质

咖啡因属于甲基黄嘌呤的生物碱。纯的咖啡因是白色的，强烈苦味的粉状物。它的化学式是C8H10N4O2。它的化学名是1，3，7-三甲基黄嘌呤或3，7-二氢-1，3，7三甲基-1H-嘌呤-2，6-二酮。分子量，194.19

咖啡因

物理性质

白色粉末或六角棱柱状结晶，熔点238°，178°，升华。1g溶于46ml水、5.5ml80°的水、1.5ml沸水、66ml乙醇、22ml60°的乙醇、50ml丙酮及5.5ml氯仿等。IRνmaxcm-1:3100，2970，1700，1660，1550，1480，1360，1240，1020，980，750，610;UVλMeOHmaxnm（ε）:272（8510）;NMR（CDCl3）δ:3.4，3.6，4.0，7.6;MSm/e:194（100），67（66），109（66），55（44），82（39），42（28），40（18），41（16）。

药理学

咖啡因开始能使中枢神经系统兴奋，因此能够增加警觉度，使人警醒，有快速而清晰的思维，增加注意力和保持较好的身体状态。最后进入脊髓并保持一个较高的剂量。在体内，关于咖啡因的化学反应十分复杂，大致的几种机理如下：

代谢

咖啡因在肝脏中被分解产生三个初级代谢产物副黄嘌呤（84%），可可碱（12%），and茶碱（4%）咖啡因在摄取后45分钟内被胃和小肠完全吸收。吸收后它会分布于身体的所有器官之中，转化过程符合化学动力学一级反应。

咖啡因对蜘蛛有很显著的影响

咖啡因在摄取后45分钟内被胃和小肠完全吸收。吸收后它会分布于身体的所有器官之中，转化过程符合化学动力学一级反应。

咖啡因的半衰期，即身体转化所摄取咖啡因的一半所用的时间，在不同个体之间差异极大，主要和年龄，肝功能，怀孕与否，同时摄入的其他药物以及肝脏中与咖啡因代谢有关的酶的数量等有关。一个健康成人的咖啡因的半衰期大约是3-4个小时，在口服避孕药物的女性体内则延长至5-10个小时，，在已怀孕的女性体内则大概为9-11个小时。当某些个体患有严重的肝脏疾病时，咖啡因会累积，半衰期延长至96个小时[25]。婴儿或儿童的咖啡因的半衰期可能大于成年人，在一个新生婴儿的体内可能会长至30个小时。某些其它因素也会缩短咖啡因的半衰期，比如吸烟。

咖啡因的代谢在肝脏中发生，由细胞色素氧化酶P450（特别是1A2同工酶）酶系统氧化，形成三种不同的二甲基黄嘌呤，这三种二甲基黄嘌呤对身体有不同的作用。

副黄嘌呤（1，7-二甲基黄嘌呤，84%）-能够加速脂解，导致血浆中的甘油及自由脂肪酸的含量增加。可可碱（12%）-能够扩张血管，增加尿量。可可碱也是可可豆中主要的生物碱，也存在于巧克力中。茶碱（4%）-舒缓支气管平滑肌，被用作治疗哮喘。治疗所用的剂量远远大于由咖啡因代谢所产生的剂量。这些化合物进一步代谢，最终通过尿液排泄出体外。

适度摄入的影响

咖啡因是一个中枢神经系统兴奋剂，也是一个新陈代谢的刺激剂。咖啡因既被作为饮品，也被作为药品，其作用都是提神及解除疲劳。每个人所需要的能够产生效果的咖啡因精确剂量并不相同，主要取决于体型和咖啡因耐受度。咖啡因在不到一个小时的时间内就可以开始在身体里发挥作用，对于一个温和剂量的咖啡因摄取，在3到4个小时内作用消失。食用咖啡因并不能减少所需睡眠时间，它只能临时的减弱困的感觉。

咖啡因

因为这些影响，咖啡因是一个机能增进剂：提升大脑和身体的能力。一项在1979年的研究表明，与对照组相比，摄取了咖啡因之后的运动员在长距离自行车项目中的表现增加7%。其他的研究获得了更加显著的结果：一个对经过训练的跑步运动员的实验表明，在摄取一剂9毫克每千克体重的咖啡因之后，运动员的直线跑耐久性增加44%，环形跑耐久力增加55%。如此显著的提升并不是孤立的偶然情况，一些后续的研究也得到相似的结果。另外一个研究表明，在摄取了5.5毫克每千克体重咖啡因之后，在自行车项目中，能够提升29%的持续时间。

咖啡因有时也与其他药物混合提高它们的功效。咖啡因能够使减轻头痛的药的功效提高40%，并能使身体更快的吸收这些药品缩短起作用的时间。因此，很多非处方治疗头痛的药品中包含有咖啡因。咖啡因也与麦角胺一起使用，治疗偏头痛和集束性头痛，也能克服由抗组胺剂带来的困意。

早产婴儿的呼吸问题，有时也使用柠檬酸咖啡因治疗。使用柠檬酸咖啡因疗法后，早产婴儿的支气管发育不良明显减少。此疗法的唯一缺点是在治疗中暂时性的体重增长变慢。柠檬酸咖啡因在很多国家只能通过处方获得。

对人类而言，咖啡因是安全的，但是咖啡因对某些动物而言确是有毒的，例如狗，马和鹦鹉等，因为这些动物肝脏的分解咖啡因的能力比人类弱很多。咖啡因对蜘蛛有显著的影响，远远高于其他药物。

过度使用的危害

在长期摄取的情况下，大剂量的咖啡因是一种毒品，能够导致“咖啡因中毒”。咖啡因中毒包括上瘾和一系列的身体与心理的不良反应，比如神经过敏，易怒，焦虑，震颤，肌肉抽搐（反射亢进），失眠和心悸（一般人服用咖啡因是因为它的刺激作用，许多学生在应付考试时及做夜班的人均会服用咖啡因药片。在而在严格的上瘾的定义下，只有逐渐增高用量才是上瘾，用咖啡因依赖描述更为恰当一些，但是在一个被广泛接受的定义下，所有慢性的很难摆脱的行为都叫做上瘾，所以也可以用咖啡因上瘾来描述。）另外，由于咖啡因能使胃酸增多，持续的高剂量摄入会导致消化性溃疡，糜烂性食道炎和胃食管反流病。然而，

咖啡因

因为无论是正常的咖啡还是脱咖啡因咖啡，都会刺激胃粘膜，增加胃酸分泌，所以咖啡因可能不是咖啡唯一的成分。四个被精神疾病诊断与统计手册（第四版）所验证的有咖啡因引起的精神紊乱包括咖啡因过度轻奋、咖啡因焦虑症、咖啡因睡眠失调及其他咖啡因相关紊乱。

咖啡因过度兴奋

一个急剧的过量咖啡因，通常超过250毫克（相当于2-3杯煮咖啡）就能够导致中枢神经系统过度兴奋。咖啡因过度兴奋的症状包括：烦躁、神经过敏、兴奋、失眠、脸红、尿液增加、胃肠紊乱、肌肉抽搐、思维涣散、心跳不规则或过快以及躁动。

摄取极大剂量的咖啡因会导致死亡。对于实验鼠，咖啡因的半数致死量为192毫克每千克体重。咖啡因半数致死量取决于体重和个人敏感程度，大概是150至200毫克每千克体重，大约是一个普通成年人在一个有限的时间内摄取140至180杯咖啡，时间取决于生物半衰期。尽管饮用普通咖啡几乎不可能致死，但有由于过度服用咖啡因药丸致死的报告。

对于咖啡因过度轻奋的治疗通常是辅助性的，即对个别的症状进行相应的治疗。但是如果患者的血清咖啡因浓度过高，则有可能采取腹膜透析、血液透析和血液滤过等方法。

咖啡因焦虑症及睡眠失调

长期的过度摄取咖啡因会引起一系列的精神紊乱。其中两种被美国精神病学协会验证的是咖啡因焦虑症和咖啡因睡眠失调。

咖啡因

咖啡因睡眠失调是指由一个个体有规律的摄取高剂量的咖啡因所导致的他或她的睡眠紊乱，并且能被临床诊断所发现。

对某些个体而言，大剂量的咖啡饮所导致的焦虑足够被临床诊断发现。咖啡因焦虑症会以不同的形式出现，一般性焦虑失调，恐慌发作，强迫症甚至是恐怖症。因为这些症状容易与基本神经失调混淆，比如恐慌失调，一般性焦虑失调，躁郁症或甚至是精神分裂症，所以一些医务工作者认为部分咖啡因摄入过量的人被误诊并给予了不必要的治疗，他们认为咖啡因诱发的精神疾病可以通过切断咖啡因来源而很简单的控制。一个由不列颠上瘾期刊（BritishJournalofAddiction）所作的调查表明，虽然很少被诊断出，咖啡因慢性中毒至少困扰了十分之一的总人口。

咖啡是目前被人类使用最久却又误解最多的饮料，许多最新的研究报告显示，在许多方面，咖啡因对人体并没有过去想象中有健康的危害；反之，咖啡中一些的成份对于人体有很多的保健功效，都慢慢科学家发现。^[1]

毒性与对健康的影响

在大脑中咖啡因可以阻挡腺嘌呤核苷接受器。腺嘌呤核苷与它的接受器结合后可以减缓神经细胞的活动。一般在睡眠时两者结合。咖啡因分子与腺嘌呤核苷类似，可以与同一种接受器结合。但它不促使细胞活动降低，相反地，它阻止腺嘌呤核苷与它的接受器结合。其结果是神经细胞活动增高，神经细胞分泌激素肾上腺素。肾上腺素导致心跳加快，血压增高，肌肉中的血流量提高，皮肤和内脏的血流量降低，肝脏向血液释放葡萄糖。此外咖啡因与氨基丙苯一样可以提高脑内的神经递质多巴胺。

与其它刺激中枢神经系统的物质和酒精不同的是，咖啡因的作用相当短。对大多数人来说，咖啡因不影响他们的注意力和其他高级智力功能，因此含咖啡因的饮料往往在工作场所饮用。

长时间饮用咖啡因可以导致身体对咖啡因的习惯化。假如这时中断使用咖啡因，身体会对腺嘌呤核苷过分灵敏，血压会过度降低，导致头疼和其它症状。最近的一些研究似乎说明饮用咖啡因可以减低获得帕金逊症的危险，但这个研究的结论还有待证实。

太多咖啡因可以导致咖啡因中毒。其症状是烦躁，紧张，刺激感，失眠，面红，多尿和消化道不适。有些人在每日服用250毫克以下时就会有这些症状。每天多于1克可以导致痉挛，思想和语言突然转换，心跳不稳，心动过速和精神运动性激越。咖啡因中毒的症状有点类似恐慌症和全面化焦虑症。192毫克/体重千克，或对普通成年人来说，72杯咖啡可能可以导致半数人死亡。[来源请求]目前没有明确证据指咖啡因与骨质流失及骨质疏松症有相关性。在一项与可乐有关而不包括其他碳酸饮料的研究当中发现咖啡因并不是导致骨质流失的原因，相反当中磷酸的分量与年长女性出现骨质疏松有较直接的关系。

健康价值

目前，已知道咖啡因的特殊成份对人体的生理反应如下：

可以有效抗威胁我们身体健康的自由基，而自由基是造成许多疾病（如心肌病变、动脉硬化、中风、肺气肿、巴金森氏症）的主因。自由基过多会使身体代谢受到影响，破坏细胞进而使得器官组织受影响。

保护心脏血管的功能：含有高成份的多酚化合物，这一类化合物是强力的抗氧化齐，能延缓低密度脂蛋白的氧化时间高达三倍，可以溶解血液凝块及阻止血栓的形成；咖啡还可以增强血管收缩，避免血管扩强而头痛。此外，少量的咖啡也可以增强心肌收缩能力，促进血液循环，达到预防心血管疾病的作用。

提神醒脑：会刺激脑部的中枢神经系统，延长脑部清醒的时间，使思路清晰、敏锐，且注意力较为集中，可提高工作及学习的效率。

抗忧郁：少量的咖啡因可使人精神振奋，心情愉快，纾解忧郁的现象。

控制体重：咖啡因能提高人体消耗热量的速率，一项研究发现100毫克的咖啡因（约1杯咖啡），可加速脂肪分解，能使人体的新陈代谢率增加百分之三至四，增加热能的消耗，适量饮用，有减重效果。

促进消化：咖啡因会刺激交感神经，提高胃液分泌，如果在饭后适量饮用，有助消化

利尿：咖啡具利尿作用，可提高排尿量，因而使上厕所次数增加。

改善便秘：咖啡可刺激肠胃激素或蠕动激素，产生通便作用，可当快速通便剂。

降低肠癌或直肠癌的机率：咖啡含有天然抗氧化物。

止痛：咖啡因做为一个药品时，可以加强某些止痛剂的效果。

增强身体敏捷度：咖啡因也有助于在运动时，使运动阀值隆低，增加身体的敏捷度，使运动员缔造较好的成绩。

降低得胆结石的机会：最新来自哈佛大学公共卫生学院的一项研究指出，每天喝2－3杯咖啡者比起从不喝的人，平均得到胆结石的机会小了40％。此外，咖啡所含的单宁酸，具有收敛性及止血、防臭的作用。^[1]

日常食品含量

浓咖啡：单纯度，100毫克

蒸溜咖啡：点滴法，8盎司，184毫克；过滤法，128毫克

速溶咖啡：8盎司，104毫克

泡茶：8盎司，64毫克；其他牌子，98毫克

速溶茶：7盎司，48毫克

冰茶：12盎司，杯，70毫克

可乐：12盎司，35毫克

饮料可乐：12盎司，38-45毫克

热可可饮料：12盎司，6毫克

黑巧克力：半甜，1盎司，20毫克

奶油巧克力：1盎司，6毫克

产品	计量单位	每单位咖啡因含量（毫克）
咖啡因片剂（Vivarin）	1片	200
Excedrin片剂	1片	65
咖啡，酿制	240mL（8USfloz）	135
咖啡，脱咖啡因	240mL（8USfloz）	5
咖啡，浓咖啡	57mL（2USfloz）	100
巧克力，黑（Hershey'sSpecialDark）	1条（43g;1.5oz）	31
巧克力，牛奶（HersheyBar）	1条（43g;1.5oz）	10
红牛	240mL（8.2USfloz）	80
Bawls瓜拿纳	296mL（10USfloz）	67
软饮料，经典可口可乐	355mL（12USfloz）	34
AtomicRush	255mL（7USfloz）	100
茶，绿茶	240mL（8USfloz）	15
茶，叶或袋	240mL（8USfloz）	50

管制

中华人民共和国把咖啡因列为“精神药品”管制，根据《中华人民共和国刑法》第347条，非法走私、贩卖、运输、制造咖啡因，无论数量多少，属刑事罪行。按刑法第347条及最高人民法院的解释，涉及“数量大”（200公斤咖啡因以上）者最高刑罚为死刑，涉及“数量较大”（50公斤以上但不满200公斤咖啡因）者处7年以上有期徒刑。刑法第348条把非法持有“数量大”或“数量较大”的咖啡因列为可判处监禁的罪行。

中国台湾地区行政院消保会于2006年8月1日则推行咖啡因分级制度，主要针对台湾主要十一家连锁咖啡店的现煮咖啡，包括浓缩咖啡或其他类型，推动按照红色、黄色、绿色颜色差异标示来提醒消费者每杯咖啡的咖啡因含量。其中红色为200-300毫克或以上、黄色为100-200毫克、绿色为100毫克以下。这项措施不具强制性，但业者多半配合，只是标示方式未必清楚，有些标在菜单上，有些则印制成传单让消费者索取（例如星巴克）。^[1]

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