据研究，茶叶含有3～5%的咖啡碱，咖啡碱是一种白色丝光针状的结晶体，被人体吸收之后，能起到加强大脑皮质感觉中枢活动、对外界刺激的感受更为敏锐、能使精神振奋的作用，在医学临床上，用它治疗伤风头痛，疗效显著，而且没有副作用。西药中的阿斯匹林等主治感冒头痛的药片，差不多都有咖啡碱的成份。另外，咖啡碱对心肌有直接增强收缩的作用，并能扩张冠状动脉和肾脏血管，还可作治疗心绞痛和心肌梗塞的一种辅助剂。
茶叶中的咖啡碱还不同于普通纯咖啡碱，它与茶汤里的其它物质中和，形成一种混合物，这种混合物在胃内酸性条件下，失去了纯咖啡碱的活性，和对胃的刺激性，当混合物进入小肠的非酸性环境中时，咖啡碱又能还原释放出来，被血液吸收，从而发挥它的功能，在一定程度上起到解除疲劳的作用。
首先，咖啡碱能兴奋神经中桩系统，影响全身的生理机能，促进胃液的分泌和食物的消化。其次，茶汤中的肌醇、叶酸、泛酸等维生素物质以及蛋氨酸、半腕氨酸、卵磷脂、胆碱等多种化合物，都有调节脂肪代谢的功能。此夕卜茶汤中还含有一些芳香族化合物，它们能够溶解油脂，帮助消化肉类和油类等食物。如“乌龙茶”，目前在东南亚和日本很受欢迎，被誉为“苗条茶”、“美貌和健康的妙药”。乌龙茶有很强的分解脂肪的功能，长期饮用不仅能降低胆固醇，而且能使人减肥健美。
茶叶中含有较丰富的氟，龋齿的主要原因是牙齿的钙质较差，氟离子与牙齿的钙质有很大的亲和力，它们结合之后，可以补充钙质，使抗龋齿能力明显增强。茶本身是一种碱性物质，因此能抑制钙质的减少，起到保护牙齿的作用。
因为咖啡碱能阻抑肾小管对水份的吸收，同时，能扩张肾脏血管以畅通血液。所以有利于毒质顺尿流排出尿道。
据报道，在广岛原子弹爆炸事件中，凡有长期饮茶习惯的人存活率高。因为茶叶中
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咖啡的传说