茶，作为中国传统的饮品，含有丰富的活性成分。其中，茶多酚被广泛报道具有抗氧化，抗炎，预防肿瘤等一系列的生物活性。因此，如何高效地从茶叶中提取茶多酚并将其有效运用到现代功能食品工业中成为现在食品科学领域的研究热点。目前关于茶多酚在食品中的应用上存在以下挑战。首先,茶多酚的稳定性受到在温度、光照、pH和氧气等多因素的影响，因此在加工和长期储存中需要特别留意茶多酚降解的问题。其次，在口服摄入含茶多酚的食品后，由于茶多酚容易在人体消化道环境中降解和代谢并且其分子不容易被肠道细胞吸收等多种因素导致了茶多酚的生物利用度低。以上两方面挑战都影响着茶多酚在体内发挥重要生物活性。
茶多酚的化学结构和性质
茶多酚在绿茶和发酵茶（例如红茶）中的结构和分布有所不同。绿茶里的茶多酚多为儿茶素，主要包括：儿茶素（C），表儿茶素（EC），没食子儿茶素（GC），表没食子儿茶素（EGC），表儿茶素没食子酸酯（ECG）和表没食子儿茶素没食子酸酯（EGCG）。而发酵茶多含有茶黄素，其中茶黄素（TF1）、茶黄素-3-没食子酸酯（TF2A）、茶黄素-3'-没食子酸酯（TF2B）和茶黄素双没食子酸酯（TF3）是4种主要的茶黄素（图1）。口服茶多酚只有一小部分被小肠吸收，而大部分进入大肠被肠道菌群分解和利用。被吸收的茶多酚及其代谢物会通过门静脉进入肝脏被进一步分解和代谢（甲基化，硫酸化和糖酯化），再经过肝肠循环后通过体循环分布到各个脏器。研究表明，口服的茶多酚在肾脏分布最多，其次是脑，心和脾。在近些年的文献中，茶多酚的抗氧化，抗癌，抗肥胖和抗心血管疾病等性质已经被大量动物实验和一些临床试验所证明。
图1绿茶和发酵茶中的主要茶多酚的化学结构
茶多酚在应用中存在的局限
目前，茶多酚在食品中的应用被其不稳定性和低生物利用度所局限。茶多酚在储存和加工过程中易受高温，光照，湿度，中性和碱性环境的影响，其中茶黄素比儿茶素更容易降解。口服摄入的茶多酚的低生物利用率主要来自于其在消化道的不稳定性和极低的小肠上皮细胞透过率。茶多酚在经历胃到小肠的pH值转变，以及受到消化道溶解氧和代谢酶的作用后，很容易发生自氧化和异构化。研究显示，C，EGC和EGCG在体外模拟消化中小肠的回收率分别只有5.3%、4.6%和6.1%。茶多酚在肠上皮细胞的吸收也受其结构和极性所限制。一方面，由于茶多酚的分子结构，其进入/穿过小肠上皮细胞的主要途径是被动扩散。Caco2细胞实验表明茶多酚的低表观渗透系数（Papp）是由于其被小肠上皮细胞吸收后还会经历主动外排，例如被ABC转运蛋白泵出。另一方面，根据茶多酚分子极性，茶多酚拥有多个羟基和高分子量，因此极性较高并且易溶于水。根据Lipinski五倍率法则，一个物质如果含有五个以上的氢键供体和十个以上的氢键受体且分子量大于500Da，则口服生物利用度会相对较低。因此，茶多酚不容易穿透小肠上皮磷脂分子层。并且，EGC和EC相对EGCG拥有更高的生物利用度，而茶黄素会比儿茶素的吸收率更低。
茶多酚的包埋体系
为了提高茶多酚的稳定性和生物可利用率，近年来大量研究探讨了针对茶多酚的包埋技术。采用食源性材料的包埋体系主要可分为两大类：乳液体系和纳米微粒（图2）。考量包埋体系的表征手段有：包封率，载药量，粒径和Zeta电位等。
纳米微粒体系是基于茶多酚与生物大分子材料（例如蛋白，多糖以及共聚物）的氢键或疏水性结合性质而形成的自组装体系（图2）。明胶，乳蛋白，玉米蛋白等食源性蛋白，以及壳聚糖，菊粉，阿拉伯胶，淀粉及其衍生物（例如环糊精）等多糖被报道分别对茶多酚拥有良好的包埋性和保护作用。近十年，大量实验证明蛋白/多糖复合物可以有效提高包埋体系的茶多酚负载量以及改善缓释效应。通过静电作用形成的蛋白多糖体系可实现特定环境（pH）下的茶多酚释放，而共价键结合的复合物可降低茶多酚在消化道中的崩解释放。蛋白多糖共价结合复合物可通过食源性交联剂（例如京尼平）以及美拉德反应而制备。
图2用于包埋茶多酚的多种递送体系
茶多酚的包埋效果评估
对于茶多酚包埋效果的评估可分为：储藏稳定性，生物利用度和生物活性三个方面。乳液体系和纳米微粒体系负载的茶多酚都表现出了对高温，中/碱性环境的耐受性，且实现了在功能性食品（牛奶，奶酪和风味饮料）中的长期稳定性。另外，包埋可以改善茶多酚消化道稳定性和肠吸收，从而提高其生物利用度。体外模拟消化表明茶多酚在包埋体系中有更低的降解率，而细胞实验（例如Caco2）表明包埋体系可以促进小肠上皮细胞对茶多酚的主动运输。动物和临床试验进一步证明包埋技术可以提高茶多酚在血液，肝脏和肾脏等的含量，并且体现出缓释效应。体外癌细胞实验表明包埋的茶多酚能更有效地抑制多种癌细胞株的增殖，包括前列腺癌和乳腺癌等。动物实验通过监测各项指标也表明包埋技术提升了茶多酚的抗癌，抗动脉硬化以及抗肥胖的生物活性（图3）。
图3包埋技术可以提高茶多酚的稳定性，生物利用度和生物活性
ConclusionandPerspective
本文综述了近年来关于对茶多酚的包埋研究，发现通过合理设计包埋体系有助于提高茶多酚的稳定性，生物利用度和生物活性。然而目前的研究仍存在一些不足，未来的研究可以围绕以下几个方面进行深入研究。1）许多现有研究采用了茶多酚提取物而不是纯品进行包埋。尽管茶多酚提取物更有利于在食品工业中的应用，但是在后续评估生物活性实验中采用茶多酚纯品更有利于分子层面的机理分析。2）尽管目前已有研究发现包埋技术有利于延长含茶多酚食品的货架期，但缺乏对包埋前和包埋后的茶多酚体系在稳定性实验中的对比分析。此外，稳定性实验中目前考察的主要影响因素包括了温度和pH,未来研究中可以考量更多的影响因素，例如食品基质效应等。3）对于茶多酚包埋体系的毒理学和安全评估还需进一步探讨。4）目前的包埋效果评估主要以体外实验和细胞实验为主，未来研究希望可以更多的采用动物模型或者人体临床实验进行分析评估。5）茶多酚在体内的代谢以及与肠道菌群的互作还需进一步研究。6）茶多酚被吸收后在组织器官中的分布和代谢情况值得深入研究，特别是组织器官中的茶多酚和代谢物水平与抗癌抗肿瘤等生物活性的关系。
第一作者
通信作者
张曼，女，罗格斯大学环境与生物科学学院博士和博士后，中国人民大学助理教授。主要研究方向：功能食品，包埋技术，肥胖及慢性病，中国食品政策分析。以第一作者在TrendsinFoodScienceandTechnology、JournalofAgriculturalandFoodChemistry、Food&Function、ChinaEconomicReview等期刊发表SCI和SSCI10余篇，目前担任多个期刊匿名审稿人，包括JournalofAgriculturalandFoodChemistry、ChinaEconomicReview、IndustrialCropsandProducts等期刊。
Improvingthestabilityandbioavailabilityofteapolyphenolsbyencapsulations:areview
ZhiyaYina,b,TingZhenga,Chi-TangHoa,QingrongHuanga,QingliWua,b,c,d,ManZhanga,*
aDepartmentofFoodScience,RutgersUniversity,NJ08901,USA
bNewUseAgricultureandNaturalPlantProductsProgram,DepartmentofPlantBiology,RutgersUniversity,NJ08901,USA
cDepartmentofMedicinalChemistry,RutgersUniversity,NJ08854,USA
dCenterforAgriculturalFoodEcosystems,TheNewJerseyInstituteforFood,NutritionandHealth,RutgersUniversity,NJ08901,USA
*Correspondingauthor.
E-mailaddress:zhangmanlucky@gmail.com
Abstract
Reference:
YINZY,ZHENGT,HOCT,etal.Improvingthestabilityandbioavailabilityofteapolyphenolsbyencapsulations:areview[J].FoodScienceandHumanWellness,2022,11(3):537-556.DOI:10.1016/j.fshw.2021.12.011.