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茶叶之所以是一种健康饮料，是因为它有一定的营养价值和医疗作用。营养主要是茶叶中含有对人体有益的维生素和微量元素。
茶叶的主要化学成分，据现代科学研究已发现余种。构成这些化学物质的基本元素已发现有29种：碳、氢、氧、氮、钾、硫、钙、镁、铁、铜、铝、锰、硼、锌、钼、铅、氯、氟、硅、钠、钴、镉、铋、锡、钛、钒等。其中多数含量很少，称微量元素。在化合物中又分有机化合物和无机化合物。有机化合物主要的有蛋白质、氨基酸、生物碱、酶、茶多酚、糖类、有机酸、脂肪、色素、芳香物质、维生素等。无机化合物总称灰分，约占干物质的4%。
绿茶中的主要成分维生素C，是各种茶类中含量最高的。其次与绿茶品质关系较大的主要是氨基酸、咖啡碱、水浸出物和粗纤维等。与红茶品质有关的主要是水浸出物、茶多酚、茶黄素、茶红素等。茶叶中的营养成分主要是蛋白质、氨基酸、糖类、维生素和矿物质。茶叶中的氨基酸有20多种，很多是人体所需要的。茶叶中的维生素主要有A、B、C、D、E、K、H、P和肌醇等，这些对人体都十分有益。茶叶中的维生素可分水深性和脂溶性。
水溶性在饮茶中既可以得到，如维生素C、P、B等。维生素B,可全部溶解于茶汤，饮茶可以全部吸收，对身体有良好的作用，维生素B,能维持神经、心脏及消化系统的正常机能，参加机体内糖代谢过程；维生素B可参与体内氧化还原反应，维持视网膜正常机能，维持眼的正常视觉功能；维生素B参与体内核苷酸的生物合成，加强脂肪代谢功能；维生素B也能加强脂肪的代谢功能。所以饮茶是人摄取维生素B的主要来源之一。我国的绿茶，较好的春茶一般每克含2毫克维生素C,如果每天饮25克茶，所得到的维生素C就可基本满足需要。
茶叶中具有营养价值的成分除了维生素外，还有矿物质。茶叶中所含的矿物质一般为4～7%，其中50～60%可以溶解于热水，能够被人吸收利用。这些矿物质是人体不可缺少的，它有维持体液的生理平衡、维持一定的渗透压，建立深解需要的一定条件。人体所需要的元素，在茶叶中绝大部分都含有，所以饮茶是获得这些元素的很好来源。一般每天饮茶5～6杯，某些有用的矿物质至少可以满足5～7%，多则可以满足50%。另外茶叶中含有较多的氟，在饮水低氟地区，饮茶对保护牙齿有很大好处。
茶叶中的脂溶性维生素不溶于茶汤，如果不把茶根吃下，人体难以得到。这些维生素有A、D、E、K等。尤以维生素A含量最高，可以同菠萝、胡萝卜相比。为了进一步发挥和利用茶叶的营养作用，世界各产茶国都在开拓茶叶应用的新领域，大搞茶叶食品，如茶叶糖果、茶叶羊羹、茶叶饼干、茶叶冰棍、茶叶乳晶等，这些食品对帮助消化、促进食欲、振奋精神等有一定的作用，且都含有丰富的营养。
