茶是一种为各种肤色，不同阶层人士喜爱的一种饮料，这不仅是因为茶可以提神、解毒，还因为茶对人体具有营养作用和对健康具有生理调节作用以及刘多种疾病具有预防和治疗作用。这种奇特的功效是如何产生的？茶叶中有哪些有效组分？这些有效组分对人体营养和健康发挥什么作用？要回答这些问题，先从茶叶的内容成分谈起。
（一）茶叶的主要化学成分
茶叶中含有六百多种化学成分，这些成分对茶叶的香气，滋味、颜色以及营养，保健起着重要的作用。茶叶中所含的成分很复杂，其中有机化台物就有五百多种，大致可以分为十二大类（表1）。
茶树鲜叶中含有75%～78%的水分，干物质含量约为22%～25%，因此从茶园中采下4公斤芽梢只能加工成1公斤左右们成茶。在这些于物质中，可以分为无机化台物和有机化合物两大类，其中有机化合物为主，约占干物质的93%～96.5%。
1．无机物质
茶叶中的无机成分的总含量虽然只占总干物质重量的3.5%～7.0%，但对人体的营养和保健效应以及茶叶的品质具有很重要的作用。它包括许多种矿质元素。茶叶经高温灼烧灰化后的无机组分也就是通常所称的“灰分”。灰分的含量是茶叶检验的一个重要项目。联合国国际标准化组织（ISO）1977年颁布的（ISO 3720）红茶规格中规定的出口红茶灰分最大值为8%，最小值为4%。我国通常规定的茶叶中灰分低于6.5%。一般来说，灰分愈高，茶叶的质量也愈差。因为除了茶叶中含有的无机成分外，茶叶中夹杂的杂质和灰尘等都会使灰分含量提高。灰分中能溶于水的部分约占灰分总含量的50%～60%，品质较好的茶叶，灰分中水溶性部分也较高。
茶树体内已发现的无机矿质元素（碳、氢、氧，氮不包括在内）已知的有27种，包括磷、钾、镁、锰、氟、铝、钙、钠，硫、铁、砷，铜。镍，硅，锌、硼，钼、铅、镉、钴、硒，溴、碘，铬，钛，铯，钒等。以茶叶中的含量水平和其它植物相比较，氟、钾、铝、碘、硒、镍、砷、锰等8种元素的含量超过其它植物的平均水平。这些矿质元素对人体健康有重要的调节作用，茶叶中有些元素的含量相当丰富，每天饮茶几杯即可为人体提供每天所需要量的大部分。各种元素在茶叶中的含量及其功效将在后面介绍。
2．有机物质
茶叶中的有机物质占干物重总量的93%～96.5%，也是决定茶叶滋味，香气和汤色等品质特征，营养及保健效应的主要有效物质。生物碱虽然只占干物重的3%～5%，但对茶叶的滋味起着决定性的作用，它包括咖啡碱和少量的可可碱和茶碱．茶叶所以具有提神兴奋作用，就是由这类化合物发挥的作用。茶多酚是干物质中含量最多的一类化合物，茶多酚类化合物，特别是其中的儿茶素类化合物对茶叶的滋味以及对许多人类疾病具有预防和治疗效果。氨基酸虽然含量只占干物重的1%～5%，但它决定了绿茶的鲜爽味。茶叶中的芳香物质虽然只占干物重的0.005%%～0.03%，但它却包括有几百种化合物，它们中的单种成分或彼此间的相互作用会对茶叶香气产生良好或不良的影响。目前对决定各类茶叶香气特征的主要化合物已经明确。茶叶中的碳水化合物在总干重中所占的比重相当大，其中包括各种糖类，有水溶性的，但大多是非水溶性的。它们对人体健康具有积极的作用。蛋白质占干物重的20%～30%，由于它们中的绝大部分不溶解于水，因此从营养学角度来讲作用不大，但和红茶品质有很密切的关系。维生素在总干重的比例不足1%，但其丰富的含量对人体健康具有良好的效果。此外还有有机酸，脂质和色素类物质。下面将对这些物质的作用和功效分别进行讨论。
（二）咖啡碱的功与过
茶叶中咖啡碱的含量高低，因不同地域、不同茶树品种及与不同的茶树部位而有差异。一般而言，茶叶中咖啡碱的含量为2.5%～5.0%。嫩叶中的含量高于老叶，种子或根系中不含咖啡碱。嫩梢背面的茸毛中含有很高含量的咖啡碱。咖啡碱最早是在1827年从茶叶中分离得到的，当时称之为茶碱，实际上它和1820年从咖啡中分离到的咖啡碱是同一化合物。它是构成茶叶滋味的重要物质。喝茶能提神解乏、兴奋消倦，就是因为咖啡碱能使人体中枢神经产生兴奋作用。咖啡碱很容易溶于热水，因此在泡茶时成茶中的咖啡碱可以大部分被提取到茶汤中去。60～70年代以来，据报道，咖啡碱有可能致癌、致突变，这些报道一度曾经引起消费者的心理恐惧，因为世界上80%以上的成年人都或多或少地摄入咖啡碱。据美国统计资料，18岁以上的成年人平均咖啡碱的消费量为2.6毫克/公斤，有10%以上的人超过5.4毫克/公斤，最高的达7.0毫克/公斤，而这些咖啡碱来自咖啡、茶、可可，软饮料（如各种可乐型饮料）和含咖啡碱的药物等。据调查，人体摄入的咖啡碱的90%左右来自咖啡和茶（大约60%～75%来自咖啡，15%～30%来自茶）。英国人平均饮茶量多，因此每天摄入的咖啡碱中的44%左右来自茶叶。一杯茶中的咖啡碱含量约有40～70毫克，每一杯咖啡中的含量有80～120毫克。因此究竟饮茶后咖啡碱对人体健康的功过之争持续了一个相当长的时间。咖啡碱是一种中枢神经系统的兴奋剂，其机理是增加血液中儿茶酚这类刺激物质的合成和分泌，咖啡碱还能使血管平滑肌松弛，增大血管有效直径，增强了心血管壁的弹性和促进血液循环。当血液中咖啡碱浓度在5～6毫克/升时可以提高工作效率，增强思维活动和促进反应能力。咖啡碱还有明显的利尿作用，促进肾脏的排尿速率。据测定，饮茶后可使排尿量增加30%。根据国外20年来的统计分析资料表明，在咖啡碱的消费量和心肌梗塞症两者间并没有什么相关性。在60～70年代，曾有报道。饲喂大白鼠大剂量的咖啡碱会引起畸胎，但这个剂量相当于一个50公斤体重的人一天饮60杯～150杯浓茶，这实际上是不可能的。有人曾对17970个孕妇进行流行病学调查，证明在咖啡碱消费量和先天性畸胎间没有因果关系。从毒理学角度而言，任何一种化合物的毒性都是相对的，一种化合物对某种生物体是有害还是有益，存在有一个剂量问题，往往在某一个剂量值时表现有益，而超过某一剂量阈值就表现有毒害。即使像白糖、食盐和维生素这样一些对人体公议为有益的食品和化合物在高剂量时也同样对动物有致死效应。对咖啡碱的安全性评价根据20多年来的调查和研究结果得出如下结论，即在目前人类通常摄入的咖啡碱剂量情况下没有证据对人体有害，相反，它具有中枢神经兴奋、强心作用，利尿作用、平滑肌弛缓作用以及刺激胃酸分泌和促进代谢等功能，同时咖啡碱是一种在人体中可以迅速被排出体外的化合物，在人体中的半衰期（也就是分解50%所需的时间）只有2.5～4.5小时。最近美国食品和药物署（FDA）规定咖啡碱的无作用剂量（也就是长期摄入对人体没有毒害作用的剂量）为40毫克/公斤/天，也就是一个50公斤体重的人可摄入2000毫克咖啡碱对人体健康是安全的。这个剂量比目前一般人每天正常摄入的咖啡碱量至少要高10倍以上。因此可以认为饮茶而摄入的咖啡碱量对人是有益而无害的。
（三）茶多酚与儿茶素
茶多酚是茶叶中酚类物质的总称。在有些书中将茶多酚又称为茶单宁，这容易引起混淆，因为单宁这个词是指皮革工业上用以水解鞣质的五倍子单宁。事实上，茶多酚化合物并没有这种功能，因此还是用茶多酚这个名字为妥。茶多酚实际上是许多种多酚类化合物的总称，其中最重要的是儿茶素类化合物，它约占茶多酚总量的50%～70%，占茶叶中干物质的12%～24%。儿茶素类化合物是一类结构比较复杂的化合物，它主要包括以下6种：<1>（一）一表儿茶素（简称（一）-EC），<2>（一）—表没食子儿茶素（简称（一）-EGC,<3>（+）一没食子儿茶素（简称（+）—GC），<4>（+）一儿茶素（简称（+）-C），<5>（一）一表儿茶素没食子酸酯（简称（一）-ECG），<6>（一）—表没食子儿茶素没食子酸酯[（简称）-EGCG）]。上述简称中的C是儿茶素的英文缩写字母，G是没食子酸酯的英文缩写字母，E是表式的英文缩写字母。后两种儿茶素一般称为酯型儿茶素，也称为复杂儿茶素，而前四种儿茶素通常称为非酯型儿茶素，也称为简单儿茶。在上述6种儿茶素类化合物中以（一）-EGC和（一）-EGCG两种儿茶素含量最高，分别占总儿茶素量的44%和23%左右，其此为（一）-EC、占14%，其余依次伪（一）-ECG，（+）-GC和（+）-C，分别约占9%，6%和2%～3%。各种儿茶素的组成比例和茶树品种、叶片老嫩、季节、加工工艺等因素有密切关系．一般来讲，绿茶中的儿茶素含量最高，发酵类茶叶（如红茶，黑茶、乌龙茶）在加工过程中儿茶素被氧化聚合成茶黄素，茶红素，茶褐素等一系列有色化合物，它们对红茶的品质和汤色有重要作用，但儿茶素类化合物的含量随之下降。儿茶素类化合物和茶叶品质有重要关系，绿茶饮用时的收敛性味感就是由儿茶素类化合物决定的．此外这类化合物具有对人体机能调节的功能。如EGCG和ECG儿茶素的抗癌及抗突变作用，降血压作用，降血脂作用和降血糖作用，ECG对病毒的抑制作用和降血压作用，GC和EGC对龋齿细菌的抑制作用，（+）-C的肝脏保护作用。目前各国都在利用儿茶素的生理调节机能来开发各种保健食品。
茶黄素、茶红索和茶褐索是儿茶素的氧化聚合产物。儿茶素类化合物是无色的，但其氧化产物都具有鲜艳的色泽，是决定红茶、乌龙茶、黑茶等发酵茶汤色和品质的重要物质。一杯优质红茶的茶汤呈现浓亮的橙红色，而在杯壁处呈现金黄色，前者主要由茶黄素构成的，而后者主要由茶红素决定的。因此在红茶的理化审评中，常采用茶黄素和茶红素的含量及两者的比率作为红茶的品质指标。茶褐素是儿茶素高度氧化聚合的产物，它的含量和红茶品质呈反比，因为茶褐素含量高时会使茶汤变暗、叶底暗钝、滋味淡薄，导致质量下降。
除了上述儿茶素类化合物外，黄酮类化合物也是茶多酚中的一个类别。它大约占茶叶干重的1.2%～4.0%。绿茶茶汤中的黄色成分就是由这类化合物形成的，因此又称花黄素，它是构成绿茶和红茶茶汤中黄绿色色泽和滋味的重要物质，主要包括牡荆甙，皂草甙和芹菜甙等。
其他的茶多酚类化合物还有花青素类化合物（又称花色甙）和酚酸化合物。花青素类化台物在一般茶树芽叶中含量不高，但在色紫芽叶中含量很高，可达茶叶干重的0.5%～1%。这类化合物有明显的苦味，对品质有不良影响，尤其是对绿茶。茶叶中主要的花青素类化合物有关蓉花青素，飞燕草花青素、翘摇紫色素。酚酸化合物的含量约占干重的0.3%～1%，包括没食子酸，绿原酸、咖啡酸等。