黑茶在原料选用，加工工艺(发酵发花)等方面有别于其他茶，从而导致黑茶的生化成分的组成和比例及由此而产生的药理功能具有特殊性。
经过渥堆过程微生物的参与所形成的茶，因其内含成分与红、绿茶有极大差异，所表现的功能也不同。在降血脂、降血压、降糖、减肥、预防心血管疾病、抗癌等方面具有显著功效。
癌症是当前世界上引起人类死亡率极高的疾病之一。
自20世纪70年代后期，世界各国的科学家先后发现茶叶或茶叶提取物对多种癌症的发生具有抑制作用。湖南农业大学采用现代药物筛选的尖端技术高通量筛选技术对黑茶进行肿瘤细胞模型SGC7901的高通量筛选研究，证明黑茶对肿瘤细胞具有明显的抑制作用。
2002年5月13日美国医师协会发表对男性497人、女性540人10年以上调查，指出饮用黑茶的人骨骼强壮，黑茶中的多酚类有抑制破坏骨细胞物质的活力。
为了防治女性常见骨质疏松症，建议每天服用黑茶，坚持数年效果明显。如在黑茶中加上柠檬，强壮骨骼，效果更强，在黑茶中也可加上各种水果，能起协同作用。
黑茶汤色的主要组成成分是茶黄素和茶红素。研究表明，茶黄素不仅是一种有效的自由基清除剂和抗氧化剂，还对肉毒芽杆菌、肠类杆菌、金黄色葡萄球菌、荚膜杆菌、蜡样芽孢杆菌有明显的抗菌作用。此外，茶黄素对流感病毒的侵袭和轮状病毒和肠病毒的感染有一定的抑制作用。
黑茶中咖啡碱的利尿功能是通过肾促进尿液中水的滤出率来实现的。同时，咖啡碱对膀胱的刺激作用既能协助利尿，又有助于醒酒，解除酒毒。同时，黑茶中的茶多酚不但能使烟草的尼古丁发生沉淀，并随小便排出体外，而且还能清除烟气中的自由基，降低烟气对人体的毒害作用。对于重金属毒物，茶多酚有很强的吸附作用，因而多饮茶还可缓解重金属的毒害作用。
茶叶具有降血压的作用早有报道。日本报道，茶叶中特有的氨基酸茶氨酸能通过活化多巴胺能神经元，起到抑制血压升高的作用。此处，还发现茶叶中的咖啡碱和儿茶素类能使血管壁松弛，增加血管的有效直径，通过血管舒张而使血压下降。中国楼福庆等发现茶色素具有显著的抗凝、促进纤溶、防止血小板黏附聚集，抑制动脉平滑肌细胞增生的作用，还能显著降低高脂动物血清中甘油三酯、低密度脂蛋白，提高血清中高密度脂蛋白，并对ACE酶具有显著抑制作用，具有降压效果。
黑茶中的茶多糖复合物是降血糖的主要成分。茶多糖复合物通常称为茶多糖，是一类组成成分复杂且变化较大的混合物。对几种茶类的茶多糖含量测定的结果表明，黑茶的茶多糖含量最高，且其组分活性也比其它茶类要强，这是因为在发酵茶中，由于糖苷酶、蛋白酶、水解酶的作用，而形成了相对长度较短的糖链和肽链的缘故，短肽链较长肽链更易被吸收，且生物活性更强，这可能就是发酵茶尤其是黑茶茶多糖降血糖效果优于其它茶类的原因之一。
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