茶叶中的酚类物质的含量占干重的20-25%。是一类以儿茶素为主体的营生物氧化作用的酚性化合物，决定茶叶颜色和滋味的主体成分，是形成毛茶品质的关键性物质，种类较多。主要有：黄烷醇（儿茶素）、黄酮甙、酚酸、花青素等四大类。它们都是多元酚的结构，很多性质很相近，故总称为多酚类。
儿茶素的学名是黄烷醇，是茶叶干重的12-24%，占茶多酚的60-80%，是构成绿茶品质和功效的最重要的化学成分。茶叶的优次与儿茶素的含量多少、与存在形式有很大关系，现已发现12种，含量较多的有6种。儿茶素又可分为简单儿茶素（游离儿茶素）和酯型儿茶素。其中简单儿茶素的收敛性较弱，不苦涩，带鲜爽味；酯型儿茶素收敛性较强，并具有苦涩味，在茶多酚中含量较高，约占儿茶素总量的70-80%。一般来说，含儿茶素较多的茶汤滋味较浓。
在绿茶中，儿茶素赋予绿茶以浓厚的滋味，使绿茶具有苦涩味和收敛性，绿茶中若儿茶素含量过低，则滋味平淡；儿茶素含量过高，滋味又过于苦涩，所以儿茶素含量高的茶树鲜叶，一般不适于制造绿茶。研究发现，多酚类及其初级氧化物是形成绿茶汤色的主要物质。如黄酮类是由一些溶于水由绿到黄色的组成部分，是形成绿茶汤色的主要成分。儿茶素的初级氧化物如邻位醌等为黄色物质，是形成绿茶汤色的黄色部分。邻位醌还能与氨基酸结合形成香气物质。
在红茶中，儿茶素在酶的作用下，经过一系列的变化产生一些有色物质。首先氧化成邻位醌。邻位醌经过缩合成橙色的茶黄素，茶黄素具有很强的收敛性，水溶液为橙黄色，是红茶茶汤的主要黄色色素，它也是形成红茶茶汤的滋味的鲜爽度、强度和汤色明亮度的重要物质，是形成红茶茶汤"金圈"的最主要成分。茶黄素进一步氧化成棕黄色的茶红素，它是茶汤中红色物质的主要成分，刺激性和收敛性均较强，是茶汤浓度的重要成分。茶红素继续氧化，生成暗褐色的茶褐素，茶褐素能使茶汤色色泽深暗，这是发酵过度的象征。茶红素与蛋白质结合生成不溶于水的棕红色化合物，是构成叶底色泽的主要物质。邻位醌也能与蛋白质结合生成不溶于水的蛋白质儿茶素，成为红茶叶底的构成部分。
儿茶素与茶黄素还具有调节人们血管壁的渗透性，增强微血管壁的弹性，抑制动脉硬化以及解毒、止泻、抗菌等药理作用。
茶树芽叶中儿茶素的含量因茶树品种不同而异，一般大叶种茶树芽叶儿茶素含量高于小叶种茶树的芽叶，就一株茶树而言，嫩叶儿茶素的含量高于老叶。
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