儿茶素类化合物具有2-苯基苯并二氢吡喃结构，属于黄烷醇类化合物。根据夏涛、宛晓春等的总结，儿茶素在茶树中生物合成主要由莽草酸途径、苯丙烷途径、非酯型儿茶素合成、酯型儿茶素合成这4部分组成。在荞草酸途径中，戊糖磷酸途径产生的4-磷酸赤藓糖和糖酵解途径产生的磷酸烯醇式丙酮酸(在3-脱氧-D-7-磷酸阿拉伯庚酮糖酸合成酶作用下合成3-脱氧-D-7-磷酸阿拉伯庚酮糖酸，接着在其他酶作用下连续反应得到芳基氨基酸、维生素、木质素、酚类物质、生物碱等产物；其中，苯丙氨酸在苯丙氨酸解氨酶)作用下进入苯丙烷途径，合成得到对香豆酰CoA。1分子对香豆酰CoA与3分子丙二酰CoA在查耳酮合成酶作用下合成柚皮素查耳酮，并在查耳酮异构酶作用下环化得到柚皮素。查耳酮是儿茶素、花青素等化合物合成的重要前体物质，是儿茶素类化合物基础分子骨架，这种O1和C2连接形成吡喃环的方式为儿茶素化学合成提供了重要信息。 柚皮素在类黄酮3'-羟化酶、类黄酮3',5'-羟化酶(flavonoid3’,5'-hydroxylase,F3',5'H)作用下分别在B环引入了一个和两个羟基得到黄烷酮，随后被黄烷酮3-羟化酶(flavonoid3-hydroxylase,F3H)和二氢黄烷醇4-还原酶催化还原合成无色花青素。无色花青素可被还原酶直接还原得到非表型儿茶素，即儿茶素和GC，也可被花青素合成酶和花青素还原酶连续催化得到表型儿茶素EC和EGC;有同位素标记实验发现，EC和EGC之间也可能存在相互转化机制。

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