茶多酚的作用机理

茶多酚是茶叶功能性成分中最为主要的构成，在恢复体育运动能力方面能够发挥出不容忽视的作用。对茶多酚的体育运动能力恢复价值做出深入认知，对于推动茶多酚在体育运动领域中的广泛应用具有重要意义。本文对茶多酚中所包含的成分、生物活性及作用做出了分析与论述，并对茶多酚用于恢复运动能力的原理以及通过饮茶促进运动能力恢复的方法进行了研究与探讨，以期能够更好的发挥出茶多酚在体育运动能力恢复中的作用。

茶是世界三大无酒精饮料之一,绿茶是茶树鲜叶经杀青、揉捻、干燥后所制成的一种茶类,含有茶多酚、咖啡碱（Caffeine,CAF）等多种对人体健康有益的活性组分。绿茶茶汤在冷却静置后,会逐渐变浑浊甚至形成沉淀,又称为绿茶乳酪,这是由于茶汤中不同生化组分间的相互作用所导致。茶乳酪的形成会给茶汤带来不良的感官属性,前人研究发现,茶多酚中的儿茶素（Catechins,CAT）与CAF是绿茶乳酪的两种关键组分。同时,CAT、CAF作为茶叶中重要的活性物质,具有抗氧化、抑菌消炎等功效。明确绿茶乳酪不同组分间的沉淀机制与分子互作机理,是抑制、调控绿茶乳酪生成,以及探索茶乳酪生物活性机理的必经过程。因此,本研究构建了“儿茶素-咖啡碱”（Catechins-Caffeine,CAT-CAF）络合体系,从络合体系的沉淀现象与分子作用机理出发。首先,研究了四种主要顺式儿茶素（EC、EGC、ECG、EGCG）与CAF的沉淀过程以及沉淀能力,并结合分子结构展开初步讨论;随后,通过CAT-CAF复合物颗粒的稳定性与显微形貌,对比分析不同CAT与CAF作用的沉淀机制;其次,通过多元光谱以及X射线单晶衍射技术研究了CAT与CAF的分子作用机理,并研究了盐酸胍（Guanidine Hydrochloride,GH）对络合作用的影响;最后,研究了CAT-CAF复合物的抗氧化活性以及对细菌生长的影响作用。研究结果能为绿茶乳酪的形成调控以及生物活性的探讨提供理论依据。主要研究结论如下:（1）不同CAT-CAF形成沉淀的能力以及沉淀过程与分子结构、颗粒稳定性关系的研究。结果表明:酯型儿茶素与CAF络合后形成粘稠沉淀物,非酯型儿茶素与CAF络合后形成絮状悬浮物。酯型儿茶素颗粒稳定性强于非酯型儿茶素,与CAF结合后,复合物的粒径显著小于其CAT单体,且粒子稳定性下降。EC-CAF、EGC-CAF复合物粒径小且高度不稳定,粒子易发生凝聚作用形成悬浮絮状物,ECG-CAF、EGCG-CAF复合物粒径较大且相对不稳定,复合物颗粒在重力作用下形成沉淀,两者沉淀机制不同。（2）紫外光谱、红外光谱测定结果表明:CAT与CAF结合后,紫外光谱发生了显著的增色效应以及位移现象;GH能够显著抑制两者的络合作用,在澄清溶液中出现减色效应,在过饱和溶液中沉淀量显著降低。GH浓度为0.2 g/m L时,EC-CAF和EGCG-CAF沉淀质量分别从39.9±0.81 g和48.5±0.92 g降至0.00g,去沉淀效果最佳。红外光谱显示CAT与CAF发生络合后其红外光谱若干波段的信号均发现改变,C-O、C=O是与CAF发生分子作用的合适位点。制备并解析了CAT-CAF复合物单晶,结果表明,EC、EGC、ECG和EGCG分别与CAF形成1:1、1:1、2:4以及2:2的复合物,氢键、π…π作用和CH…π作用为主要作用力,酯型儿茶素与CAF的非共价键作用比非酯型儿茶素更加复杂。（3）CAT-CAF复合物生物活性研究结果表明:四种CAT的抗氧化能力为ECG>EGCG>EGC>EC,酯型儿茶素与CAF络合后抗氧化能力显著增强（p<0.05）,而非酯型儿茶素与CAF络合后抗氧化能力呈现减弱趋势。以大肠杆菌、枯草芽孢杆菌为研究对象,测定了CAT与CAF络合前后对细菌最小抑菌浓度（Minimum inhibitory concentration,MIC）、最小杀菌浓度（Minimum bactericidal concentration,MBC）、生长抑制率以及芽孢枯草杆菌生长曲线的影响。结果表明CAT与CAF在高浓度时（>2～0 m M）均能抑制细菌生长,ECG、EGCG与CAF结合后,MIC值分别从1 m M、0.5 m M提升至8 m M、8 m M,非共价作用结合显著抑制了CAT对大肠杆菌的抗菌活性。在2-6-2-1 m M浓度范围内,ECG-CAF的促菌生长活性强于ECG单体,在2-4 m M时促菌生长效果最佳,促进率达到27.57±6.03%。生长曲线结果则显示CAT在细菌生长前期有抑菌活性,而在细菌生长中后期开始表现出促菌生长活性。

饮用水消毒过程对保障饮用水水质安全至关重要。传统的氯基消毒剂在长时间抑制配水系统中微生物再生、保障管网水的生物稳定性方面做出了重要贡献,但氯基消毒剂的广泛应用同时也带来了耐氯菌的大量滋生以及消毒副产物风险,严重威胁公共健康。因此探索新的控制饮用水中耐氯菌及消毒副产物风险的有效措施至关重要。茶多酚具有的较好抑菌效果以及多种对人体有益的生物活性使其成为最有可能用于实际饮用水消毒的植物多酚。其主要抑菌成分表没食子儿茶素没食子酸酯(Epigallocatechin gallate,EGCG)的持续抑菌能力已被广泛证实,且在降低消毒副产物方面优势明显。为进一步探索EGCG对水中耐氯芽孢杆菌的有效性和潜在用途,并为耐氯菌的控制以及管网生物稳定性的提高提供新的思路,本文以EGCG作为消毒剂,以枯草芽孢杆菌ATCC 9372作为耐氯芽孢杆菌的代表菌,探究EGCG对耐氯芽孢杆菌的灭活效果和作用机理。为探究各因素对EGCG灭菌效果的影响情况,对不同条件下EGCG灭活枯草芽孢杆菌及其芽孢的的灭活率进行检测。结果表明,当EGCG浓度小于800mg/L时,枯草芽孢杆菌的灭活率随EGCG浓度的升高而升高,但EGCG投加量超过800 mg/L时会受到溶解能力降低的影响,导致灭菌效果下降。酸性条件可显著提高EGCG对枯草芽孢杆菌的灭活效果。EGCG具有持续抑制管网水中耐氯芽孢杆菌的应用潜力,可有效提高管网的生物稳定性。EGCG对枯草芽孢杆菌芽孢的灭活效果不明显,其更适合作为臭氧、紫外或超滤等芽孢去除能力较强的工艺的辅助消毒剂。为探究EGCG对枯草芽孢杆菌在细胞水平上的灭菌机理,对不同浓度EGCG消毒后枯草芽孢杆菌细胞结构、代谢过程、抗氧化系统的变化情况进行监测。结果表明,EGCG作用下枯草芽孢杆菌细胞形态发生显著变化。EGCG可有效抑制枯草芽孢杆菌的呼吸作用,使葡萄糖代谢过程受阻,胞内ATP含量降低,细胞活性降低。EGCG浓度越高,对枯草芽孢杆菌细胞壁和细胞膜的破坏作用以及对呼吸作用、抗氧化能力的抑制作用越强。为进一步从基因水平探究EGCG灭活枯草芽孢杆菌的机理,对枯草芽孢杆菌基因表达情况进行研究。结果表明,EGCG可以通过抑制枯草芽孢杆菌相关基因的表达来抑制其生长发育繁殖、代谢活动、应激反应、生物膜形成等生物学过程的正常进行。EGCG可使肽聚糖、脂肪酸合成代谢通路受阻,导致枯草芽孢杆菌细胞壁细胞膜合成能力下降。EGCG存在下参与枯草芽孢杆菌葡萄糖代谢的多数差异基因明显下调,导致枯草芽孢杆菌葡萄糖代谢过程受阻,呼吸作用减弱,ATP合成能力降低。EGCG导致枯草芽孢杆菌抗氧化物酶合成和谷胱甘肽代谢相关基因表达的下调,造成细菌内部抗氧化系统的防御能力下降。