茶多糖研究進展與展望

劉芷珊，石玉濤，肖錕月，余志*

（1.華中農業大學果蔬園藝作物種質創新與利用全國重點實驗室，湖北武漢 430070；2.武夷學院茶與食品學院，茶葉福建省高校工程研究中心，武夷學院茶葉科學研究所，福建武夷山 354300）

茶是一種健康飲料，具有多種健康屬性，如抗氧化、降血糖等。茶葉中的茶多酚、茶多糖、茶氨酸、咖啡堿等化學成分具有多種生物活性。 茶多糖（Tea polysaccharide，TPS） 是一類結合蛋白質的酸性多糖或酸性糖蛋白， 是具有生物活性的復合多糖[1-2]。 近20 余年來，研究者們逐漸認識到茶多糖作為一種具有較高分子量的生物活性物質， 具有抗氧化、降血糖、降血脂、增強機體免疫力等多種功效[3-6]，其開發潛力巨大，因此有關茶多糖的提取分離、 結構特征和生物活性等備受國內外茶葉研究者關注，相關研究報道逐漸增多。 目前，對于茶多糖的研究一方面集中在提取方法研究， 從傳統的水提醇沉法、 酸和堿提取法等溶劑提取法逐漸向酶輔助提取法、超聲波輔助提取法、微波輔助提取法和超臨界流體萃取法等新型提取技術發展。另一方面，其生物活性研究，如茶多糖分子結構、作用機理及構效關系的研究一直是重要方向，特別是茶多糖降血糖機制始終備受重視[7-10]。近年來，茶多糖的免疫調節和調節腸道菌群等特殊功效的研究也逐漸深入。 文章對中國知網和Web of Science 數據庫中關于茶多糖研究近5 年的文獻進行可視化分析，了解目前茶多糖領域研究熱點、預測未來研究趨勢和方向， 為茶多糖后續研究工作提供可借鑒的方向指引； 對近5 年來茶多糖的提取、分離純化、生物活性和構效關系等方面的研究現狀進行了綜述， 分析茶多糖研究的新技術和成果，明確仍需要進一步探索的問題，以期為茶多糖領域研究提供參考。

1 基于CiteSpace 的茶多糖研究現狀可視化分析

Citespace 信息可視化軟件是重要的知識圖譜繪制工具， 能夠直觀地展現該領域的研究熱點和發展趨勢。 研究采用文獻計量軟件CiteSpace.6.2.R4，于2023 年8 月1 日以“Tea polysaccharide”為主題詞在Web of Science 數據庫中檢索了2019~2023 年的相關文獻， 并用CiteSpace 自帶的除重工具除重后得到639 篇文獻。 以“茶多糖”為主題詞在中國知網數據庫中檢索2019~2023 年的相關文獻，采用CiteSpace 去除不相關、作者信息不全和網絡首發的文獻， 得到254 篇文獻。 分別從國家、作者、機構和關鍵詞聚類等方面進行茶多糖的最新研究的可視化分析。 如圖1-A 所示，中文文獻中茶多糖研究的關鍵詞可聚為8 類， 主要研究其化學成分和降血糖功能；如圖1-B 所示，英文文獻中茶多糖研究的關鍵詞可聚為12 類，偏向于研究其抗炎活性和對腸道菌群的調節作用。 研究者所在國家圖譜如圖1-C 所示， 中國的發文數最多（496 篇）， 占發文總量的77.62%， 中介中心性為0.76， 可見我國在茶多糖領域研究開展了大量工作。 國際研究機構圖譜如圖1-D 所示，中國的安徽農業大學、上海交通大學、中國農業科學院、南京農業大學是近5 年茶多糖研究的核心機構，共發文76 篇。 作者合作圖譜如圖1-E 和圖1-F 所示，其中部分研究者形成了較強的合作關系。目前國際上茶多糖研究基本形成了以CHEN Xiaoqiang、 CHEN Guijie、 WEI Xinlin、 ZENG Xiaoxiong 等為核心的作者群。 整體而言，各群體中合作較頻繁，但群體間的交流合作則較少。

圖1 茶多糖CiteSpace 可視化分析Fig. 1 CiteSpace visualization analysis of tea polysaccharides

2 茶多糖研究新進展

2.1 茶多糖的提取、分離純化方法研究

2.1.1 茶多糖的提取

茶多糖提取是茶多糖分離純化、功效研究的基礎。 不同的提取方法會影響茶多糖的得率、單糖構成及化學結構等，同時對茶多糖的生物活性有很大的影響。 傳統的提取方法因操作簡單、成本低而得到廣泛應用，如水提醇沉法、酸提取法和堿提取法，但這些方法存在提取率低、提取時間長等缺點[11-13]，因此，開發提取率高、提取時間短、綠色環保、成本低的茶多糖提取技術始終具有實際意義。 已有的研究主要涉及酶輔助提取法、超聲波輔助提取法、微波輔助提取法和超臨界流體萃取法等。在茶多糖提取工藝設計方面，響應面法因具有成本低、試驗次數少、精密度高、預測性能好、 能全面有效地檢查范圍更廣的因素組合并研究因素間交互作用等優點備受青睞[14-15]。陳文娟等[16]采用響應面法優化蝸牛酶輔助提取白芽奇蘭茶多糖的工藝，優化工藝條件與未加酶的相比，提取率提高了77.74%。 姚佳等[17]也基于響應面法優化超聲波輔助提取貴定云霧貢茶茶多糖的工藝。 表1 匯總了近5 年不同茶類茶多糖的優化提取工藝研究。 總體看，近年來茶多糖提取方法研究仍然以不同茶葉為對象，優化幾種主要工藝的關鍵技術參數為主，尚未出現具有理論創新性的方法學研究。

表1 茶多糖提取工藝研究Table 1 Study on the Extraction Process of Tea Polysaccharides

2.1.2 茶多糖的分離純化

茶多糖的分離純化主要包括脫蛋白、脫色素、分級幾個步驟。 黃秀紅等[25]比較活性炭、木瓜蛋白酶、AB-8 樹脂、D101 樹脂和PHD500 樹脂對烏龍茶多糖的脫色脫蛋白效果，結果表明，PHD500 樹脂0.2 g/mL 添加量為最佳脫色方法，AB-8 樹脂0.2 g/mL 添加量為最佳脫蛋白方法。唐平等[26]比較大孔樹脂吸附、聚酰胺吸附、H2O2氧化和酸沉淀4種脫色方法對普洱茶多糖脫色率和多糖保留率的影響，研究發現H2O2氧化脫色效果差，D101 樹脂吸附脫色和聚酰胺吸附脫色的多糖保留率較低，而酸沉淀色素操作簡單， 且比其他3 種方法對多糖測定結果的影響較小， 更適合普洱茶茶多糖含量的測定。 吳金松等[27]以水提醇沉法提取鐵觀音茶末粗多糖， 然后通過DEAE-52 纖維素和Sephadex-100 葡聚糖凝膠分級兩次純化， 得到主要多糖組分TPS-1A 和TPS-4C， 兩者純度較高，分別為96.2%、95.1%。 茶多糖分離純化技術仍存在工藝流程復雜、成本高、提取茶多糖純度不高等問題。研究人員可以進一步將多種提取、分離純化技術優化組合，提升茶多糖分離純化效率，降低總體成本。

2.2 茶多糖的生物活性研究

大量研究已經證明茶多糖具有較強的生物活性，包括抗氧化、降血糖、提高免疫力、抗癌、調節腸道菌群、降血脂、減肥、抗凝血等[28-31]。

2.2.1 抗氧化

茶多糖具有很強的抗氧化活性， 且這種抗氧化活性不受胃腸消化的影響[32]。 大量的體外自由基清除實驗包括1，1-二苯基-2-苦基肼（DPPH）自由基、超氧陰離子（·O2-）自由基、羥基（OH）自由基及2 ，2-聯氮-二（3-乙基-苯并噻唑-6-磺酸）二銨鹽（ABTS）自由基等充分驗證了茶多糖的抗氧化活性。 綠茶茶多糖對DPPH 自由基、·O2-自由基、·OH 自由基和ABTS 自由基的清除力均呈劑量依賴性[33]。 張明珠等[34]發現茶多糖不僅對DPPH·和·OH 均具有較強的清除效果， 且能夠直接清除內源性和外源性活性氧自由基 （ROS），從而修復外源性自由基引起的細胞損傷。 石玉濤等[35]的研究表明，武夷名叢茶多糖對DPPH 自由基和·OH 自由基有較強的清除能力， 不同武夷名叢茶樹種質茶多糖體外抗氧化活性表現出較大的差異和多樣性。 體外抗氧化指標作為茶多糖活性研究方法， 得到廣泛應用， 但受限于茶多糖自身結構，分子水平的抗氧化研究工作有待進一步加強。

2.2.2 降血糖、降血脂

白茶、綠茶、紅茶和黑茶多糖均有降血糖功效[7，36]。 王慧琴[36]研究發現純化后的六堡茶多糖可呈劑量依賴性地抑制α-葡萄糖苷酶和α-淀粉酶的酶活性。 YIN 等[37]研究發現綠茶中酸性茶多糖（TPSA）支鏈片段可以通過氫鍵作用優先與α-淀粉酶結合，形成TPSA/α-淀粉酶復合物，從而抑制α-淀粉酶的活性。 ZHU 等[38]研究提取方法對粗綠茶多糖降糖活性的影響， 發現酶提法得到的粗茶多糖降糖活性最好， 其α-葡萄糖苷酶和α-淀粉酶抑制活性在2~10 mg/mL 范圍內最高。茶多糖在降血脂方面也功效。 嚴晨晨[39]通過建立體外降脂模型， 對黃大茶中起降脂功效的活性物質進行一步篩選，最終發現分子量范圍在10~100 KD 的茶多糖的降脂活性最優， 且對正常肝細胞無毒副作用。 李祎等[40]對高脂血癥大鼠連續4 周灌胃六堡茶多糖， 發現六堡茶多糖可以通過上調有益菌屬的豐度，改善大鼠腸道菌群結構，促進結腸的短鏈脂肪酸的含量增加，來達到調節血脂的作用。 LI等[41]發現茶多糖可以通過調節腸道菌群和改善宿主代謝對2 型糖尿病大鼠發揮降血糖和降血脂作用。 降血糖和降血脂是茶多糖的重要活性， 近年來，結合多種動物模型對黃大茶、六堡茶等地方特色茶類的茶多糖開展研究， 運用微生物組學等手段分析其對腸道菌群的影響， 有效提升了這一領域的研究深度。

2.2.3 免疫調節

茶多糖能提高機體免疫力[42-43]。 王凡[44]研究發現茯茶多糖可促進小鼠巨噬細胞RAW264.7 細胞增殖、增強細胞吞噬能力、提高細胞內酸性磷酸酶活力和促進細胞NO 分泌水平， 表現出對RAW264.7 細胞的免疫增強活性， 并通過調節關鍵腸道菌群的豐度和代謝產物的組成發揮體內免疫調節活性。 袁旭霜等[45]研究發現不同提取方法獲得的茯茶多糖均具有一定的體外免疫調節活性，同樣表現在提高細胞活力、增強巨噬細胞吞噬能力、 提高細胞內酸性磷酸酶活力和促進NO 分泌水平等方面。BAI 等[46]通過建立小鼠免疫抑制模型驗證了茯磚茶多糖通過調節腸道菌群和腸道屏障來恢復小鼠免疫功能的作用。 免疫調節活性是茶多糖重要的應用場景， 但目前絕大部分研究仍然主要在細胞水平層面開展， 缺乏深入的功能分子機理研究。

2.2.4 抗癌、抗腫瘤

茶多糖可通過抑制癌細胞增殖和促進癌細胞凋亡來發揮其抗癌作用[33]。JI 等[47]研究發現坦洋工夫紅茶多糖能提高巨噬細胞、NK 細胞和淋巴細胞的免疫調節活性和提高IL-2、IFN-γ 和TNF-α 水平來抑制H22 腫瘤生長。 穆靜靜[48]制備多種茶多糖-納米硒并研究其抗癌特性， 發現綠茶多糖-納米硒對人結腸癌HCT116 細胞的抑制作用最強，且未純化的綠茶多糖-納米硒具有更強的抗人結腸癌HCT116、 人乳腺癌MCF-7、 人前列腺癌LNCap 等癌細胞增殖活性。也有研究表明，茶多糖能夠通過靶向溶酶體誘導細胞毒性自噬抑制結腸癌HCT116 細胞的增殖， 這種機制可能通過mTORTFEB 信號實現[49]。 抑制癌細胞增殖與促進癌細胞凋亡是茶多糖具有一定抗腫瘤活性的表現，隨著現代生物技術的快速發展，通過結構修飾增強茶多糖抗癌活性， 同時開展相關分子機理研究，將是這一領域的重要方向。

2.2.5 調節腸道菌群

茶多糖能調節腸道菌群組成[42]，促進益生菌的生長，增加腸道菌群的多樣性及豐度，提高腸道菌群代謝產物短鏈脂肪酸（SCFAs）的含量，還可能促進腸道菌群的特定代謝功能，如氨基酸代謝、脂質代謝等[43，50-51]。 汪明佳[52]研究比較了茯磚茶多糖（FBTPS-3）對健康人與炎癥性腸?。↖BD）病人腸道菌群的調節作用， 發現FBTPS-3 可以調節IBD 病人糞便的腸道菌群組成， 改善IBD 病人的腸道內環境， 可以作為改善IBD 患者腸道環境的調節劑。 CHEN 等也有類似的發現[53]。 YANG 等[54]研究發現茯磚茶多糖可通過調節腸道菌群紊亂、促進微生物代謝和修復腸道屏障來預防葡聚糖硫酸鈉誘導的潰瘍性結腸炎。 太平猴魁茶多糖可通過重塑腸道微生物群及其代謝物而成為潛在的調節脂質代謝的候選物[55]。茯磚茶多糖（FBTPS-2-1）有望通過促進人體腸道菌群健康變化而成為一種潛在的功能性食品[56]。 近年來，腸道菌群是研究熱點。隨著認識的深入了，茶多糖是否通過調節腸道菌群進而展現其他生物活性尚未有定論， 因此調節茶多糖結合腸道菌群的研究在未來仍將是研究熱點之一。

2.3 茶多糖的構效關系研究

茶多糖分子的結構是其生物活性的基礎。 茶多糖的組成復雜， 其主要成分包括多種單糖和糖醛酸等[47]。 陳薛等[57]研究10 個茶樹品種多糖的單糖組分發現不同茶樹品種的多糖主要由半乳糖醛酸、葡萄糖、半乳糖和阿拉伯糖組成，這4 個單糖組分占比達80%以上。 艾于杰等[58]研究發現，甘露糖、鼠李糖、半乳糖醛酸、葡萄糖醛酸、半乳糖和阿拉伯糖均為能影響茶多糖抗氧化活性的單糖組成分， 茶多糖表現出的抗氧化活性可能為各種單糖協同作用的結果。 孫玉姣等[59]發現，與水提茯茶多糖相比，酸提茯茶多糖的葡萄糖含量最高，堿提茯茶多糖的糖醛酸含量最高， 這促使酸提和堿提茯茶多糖在較低濃度時表現出更加顯著的抗氧化活性。茶多糖還包括蛋白質、無機元素等影響生物活性的成分。FAN 等[60]發現，純化處理會去除粗茶多糖中不穩定的結合蛋白， 從而降低茶多糖的抗氧化活性。 FAN 等[61]還發現，隨著金屬元素的增加，茶多糖與α-葡萄糖苷酶的結合能力降低，從而降低其降糖活性。 茶多糖分子量大小也會影響茶多糖的生物活性。 艾于杰[58]利用高抗氧化活性茶多糖（迎霜多糖）和低抗氧化活性茶多糖（云南大葉種多糖）研究抗氧化活性茶多糖構效關系，認為具有抗氧化活性的茶多糖的最佳分子量范圍在0.5~135.8 KD 之間。 也有研究表明分子量較小的茶多糖組分具有更強的抗氧化活性和α-葡萄糖苷酶抑制作用[62-63]。劉丹奇等[9]發現，茶多糖的降血糖效果整體規律與茶葉氧化程度較為一致 （紅茶>白茶>綠茶）， 分子量由大到小分別為綠茶多糖（19.47 KD）、 白茶多糖 （18.18 KD） 和紅茶多糖（8.74 KD）， 推測茶葉原料的發酵氧化可能使得糖鏈縮短，導致茶多糖分子量降低，進而提高其降血糖活性。茶多糖分子量和單糖組成只反映其部分一級結構特點，為構效關系研究提供最基礎的信息。

茶多糖的高級結構對其活性具有重要影響。新型分析技術和儀器的應用使茶多糖結構研究由一級結構逐步深入到空間構象等高級結構分析。YIN 等[37]利用靜態光散射、粘度和透射電鏡分析綠茶中TPSA 的鏈構象，結果表明TPSA 是一種具有球狀均勻構象的超支化多糖。 艾于杰[58]通過對比迎霜多糖和云南大葉種多糖相同組分間的一級結構， 發現前者含有更多分支且支鏈中含有更多→6）-α-D-Glap-（1→結構。 在結構修飾方面，有研究發現，對茶多糖的結構進行一定的修飾，可以提高其生物活性，如乙?；虼u茶多糖對α-葡萄糖苷酶和α-淀粉酶的抑制活性高于非乙?；虼u茶多糖[64]。孫瑜辰等[65]為了提高粗茶多糖的生物活性， 采用濃硫酸法對茶多糖進行硫酸酯化修飾。 WANG 等[66]研究發現超聲波處理可改變黃茶多糖的三級結構和表面形態， 并提高其自由基清除能力。此外，超高壓處理可以改變黃大茶多糖的單糖組成、三級結構和表面形態，降低分子量，提高對酒精性肝損傷和肝脂肪堆積的治療作用[67]?？傮w看，茶多糖的單糖組成、糖醛酸含量、分子量、糖鏈的空間結構等都會影響茶多糖的抗氧化、降血糖等生物活性（如圖2 所示）。

圖2 茶多糖構效關系Fig. 2 Structure Activity Relationship of Tea Polysaccharides

明確的構效關系是茶多糖能夠應用于大健康產業的基礎。但由于糖生物學本身的復雜性，茶多糖構效關系目前的基礎研究尚不能支撐其在藥理學等領域開展更深入的應用性研究， 這也是限制茶多糖在醫藥和保健品領域推廣的重要因素。

3 展望

近五年來，茶多糖研究熱度不減，成果豐碩但也面臨以下系列挑戰。

（1）高效經濟的茶多糖提取、分離純化工藝有待進一步探索。 研究者有必要引進更加綠色高效的提取方法， 對現有茶多糖提取分離技術路線進行再創新，結合茶葉深加工生產實踐，積極開展茶多糖與茶多酚、 咖啡堿等物質高效復合提取技術研究，同時，基于茶原料特點，開展高活性茶多糖分離純化技術研究。 茶多糖初級產品生產需要具有更好的經濟性與質量穩定性。

（2）茶多糖構效關系研究有必要引入新方法。茶多糖是一種具有復雜結構的大分子雜多糖，目前的研究雖探索了茶多糖自身的結構特征和生物活性，但對其空間高級結構的研究不夠深入，尤其是對其結構和活性相互作用關系的系統性研究較缺乏，導致茶多糖構效關系研究基礎欠缺。隨著現代生物技術和分子結構分析手段與藥物設計技術的發展， 可以引入功能分子設計與活性驗證等多種新方法進一步開展茶多糖的構效關系研究，逐步建立起茶多糖構效關系的理論體系。

（3） 茶多糖生物活性機制研究需要深入至分子水平。 目前大多數有關茶多糖在動物體內抗氧化、降血糖、免疫調節和調節腸道菌群等生物活性機理的研究不夠深入， 研究深度需要由細胞水平深入至分子水平， 才能更好的解釋茶多糖生物活性的作用機制。

（4） 茶多糖相關的功能性產品的應用研究有待進一步豐富。 具有多樣化生物活性茶多糖在食品、醫療保健等方面具有非常廣闊的應用前景。目前有關茶多糖相關的功能性產品的應用研究局限性較明顯， 近五年雖有茶多糖作為抗氧化劑和乳化劑[70-71]的研究，但將茶多糖應用于益生菌產品、降血糖、 提高免疫力保健品等產品的轉化研究報道極少。茶多糖可以作為重要的食品添加劑，應用于更多類型的高價值產品開發。

（5） 茶多糖的在茶樹中生物合成及其代謝機制研究匱乏。 不同品種茶樹的茶多糖提取后具有顯著活性差異， 揭示多糖在茶樹中生物學合成途徑和存在形態可能存在差異， 因此研究茶多糖自身在茶樹體內的生物合成與代謝機制， 也是深入理解茶多糖構效關系機理的重要途徑。

綜上， 科研工作者仍需不斷夯實茶多糖的理論研究基礎，提升研究技術和方法，深入探究茶多糖構效關系和生理活性作用機理， 才能真正將茶多糖轉化為功能性產品，提升茶多糖綜合價值，促進茶多糖在更廣闊的領域實現產業化應用。