茶叶中的多酚类物质，简称茶多酚，俗名茶单宁，是红茶中最主要的药用成分。它的功能是增强毛细血管的作用，抗炎抗菌，抑制病原菌的生长，并有灭菌的作用；能刺激叶酸的生物合成，影响维生素C的代谢；能影响甲状腺的机能，有抗辐射损伤的作用；作为收敛剂可用于治疗烧伤；可与重金属盐和生物碱结合，起解除中毒的作用；除此之外，还能缓和胃肠紧张、防炎止泻作用等。
茶多酚主要由儿茶素类、黄酮素类化合物、花青素和酚酸四类物质组成。儿茶素类含量最高，约占茶多酚总量的70％，是红茶药效的主要活性成分。它具有防止血管硬化、动脉粥样硬化、降血脂、消炎抑菌、防辐射、抗癌、抗窦变、延缓老化等效用。儿茶素类能与单细胞的细菌结合，使蛋白质凝固沉淀，藉此抑制和消灭病原菌。细菌性痢疾及食物中毒患者喝红茶颇有益。民间常用浓红茶水涂抹伤口、褥疮和香港脚，防治细菌生长扩散的效果显著。
茶黄素是由茶多酚及其衍生物氧化缩合而成的产物，其分子小，结构稳定，吸附力特别强，是红茶主要生理活性物质。它能通过多种途径，有效调整人体的代谢水平，抑制能量摄人，加速代谢，从而渐进性、治本性地起到纤体轻身的功效。能减少脂肪在肠道内的吸收，延长
甲肾上腺素在体内停留的时间，促进体内脂肪的燃烧和代谢。能抑制淀粉酶、蔗糖酶的活性，减少机体对糖的吸收，具有增强血液活力，软化血管，防止血管氧化、降血脂、消除自南基、防治心血管疾病和糖尿病的功能，享有茶中“软黄金”的美誉。
茶黄素自1957年被发现以来，始终为各国茶学家、医药家所关注研究。近年来对茶黄素的医药价值和保健功能更是日益为人们所认识，并成为研究的热点。1995年南世界粮农组织发起，在英国、美国和加拿大联合开展红茶对人体健康作用的研究。结果表明，茶黄素类不仅是一种有效的自由基清除剂和抗氧化剂，而且具有抗癌、抗突变、抑菌抗病毒，改善和治疗心血管疾病，治疗糖尿病等多种生理功能。2003年，国际著名医学杂志《美国医学会杂志》刊登一了美国科学家主导的一项临床实验结果，证实茶黄素具有降血脂的独特功能，特别是降低血脂中胆固醇和低密度脂蛋白的水平。该研究指出，茶黄素不但能与肠道中的胆固醇结合形成不溶物，减少机体对来自食物的外源性胆同醇的吸收，还能抑制人体内源性胆固醇的合成，从而降低人体内的整体胆固醇水平，在调节血脂、预防心脑血管疾病方面发挥积极作用。日本原征彦等的研究发现，茶黄素对肉毒芽孢杆菌、肠炎杆菌、金色葡萄球菌、荚膜杆菌、蜡样芽孢杆菌和贺氏细菌均有明显的抗菌效果。国内一些研究机构，研究还发现茶黄素对ACE酶(血管紧张素I转换酶)有着显著抑制效应，具有降血压、降黏液滞度的功效，能预防和治疗心血管疾病、高血脂症、脂带谢紊乱、脑梗塞等疾病。
金骏眉红茶中的茶黄素含量较一般红茶高，故汤色金黄。因而，在冲泡时，应选用无污染的好水，煮沸，快冲，快出水，以促进茶黄素的释放。
（二）生物碱
茶叶中生物碱主要分为嘌呤碱和嘧啶碱两种类型。嘌呤碱包括咖啡碱、可可碱、茶碱、黄嘌呤、次黄嘌呤、拟黄嘌呤、腺嘌呤、乌便嘌呤等8种。红茶中的咖啡碱含量高，约占总量的3％～5％；其次是可可碱，占总量的0.05％，再次是茶碱，约占0.002％；其他嘌呤含量很低。咖啡碱具有重要的药理功能，它能刺激中枢神经，兴奋大脑皮层，减少疲乏，增强思维，提高工作效率；能抵抗酒精、烟碱和吗啡等的毒害作用；能强化血管，是血管的舒张剂；能提高胃液分泌量，帮助消化；能加快肾脏血液循环，提高肾上球的过滤率，起利尿作用；能松弛平滑肌，消除支气管和胆管痉挛，对气管哮喘有一定的疗效；能控制下视丘的体温中枢，调节体温；降低胆同醇和防止动脉粥样硬化。
茶碱的功能与咖啡碱相似，兴奋中枢神经系统的作用较咖啡碱弱，强化血管和增强心脏的作用、利尿作用、松弛平滑肌的作用比咖啡碱强。另据实验证明，茶碱还能吸附金属和生物碱，并沉淀分解，这对饮水和食品工业污染的现代人而言，不啻是一项福音。
可可碱的功能与咖啡碱、茶碱相似，兴奋中枢神经的作用比前两者都弱；强心作用比茶碱弱，但比咖啡碱强，利尿作用比前两者都差，但持久性强。
(三)芳香类物质
红茶为全发酵茶，在加工过程中发生了化学反应，香气物质从鲜叶中的50种增至325种。2005年，姚珊珊、郭雯飞、吕毅、江元勋等，对正山小种红茶品质化学的检测中，共鉴定出49种芳香类物质，包括17种醇、12种酚、7种醛、5种烯烃、2种酮、2种酯、2种酸、1种醚和1种环氧化合物。萜烯类有杀菌消炎、祛痰作用，可治支气管炎。酚类有杀菌、兴奋中枢神经和镇痛的作用，对皮肤还有刺激和麻醉的作用。醇类有杀菌作用。醛类和酸类均有抑杀霉菌和细菌，以及祛痰的功能。酸类还有溶解角质的作用。酯类可消炎、治疗痛风，促进糖代谢的作用。
(四)氨基酸
茶叶中的氨基酸以两种形态存在。一种是存在于蛋白质里，即组成蛋白质的氨基酸。另一种是以游离态存在于叶内，称为游离氨基酸。《茶叶生物化学》载：红茶中的氨基酸通过提取，纯化，分离，鉴定共有26种，其中20种是组成蛋白质的氨基酸，6种是非蛋白质氨基酸。
数量较多的有茶氨酸(占36.2％)，谷氨酸(占3.2％)，精氨酸(占4％)，丝氨酸(占2.2％)，天冬氨酸(占3％)；其次是缬氨酸、苯丙氨酸、苏氨酸等。氨基酸是人体必须的营养成分，谷氨酸有助于降低血氨，治疗肝昏迷；蛋氨酸能调整脂肪代谢；a-氨基丁酸对高血压有明显
的降压效果。
(五)维生素
茶叶中含有多种维生素，如有维生素A、维生素D、维生素E、维生素K、维生素C、维生素P、维生素U、维生素B族多种维生素和肌醇等。茶叶中的维生素可称为“维生素群”，饮茶可使“维生素群”作为一种复方维生素补充人体对维生素的需要。维生素A是人体不可少的物质，具有促进人体生长发育，维持上皮细胞与正常视力的生理功能。
维生素D能促进肠壁对钙和磷的吸收，调节钙和磷的代谢，有助于骨骼钙化和牙齿的形成。维生素C能增加血管韧性，抵抗病菌侵袭，降低胆固醇，防色素沉着等作用。
(六)其他物质
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