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茶多酚具有很强的抗氧化作用，其抗氧化能力是人工合成抗氧化剂BHT、BHA的4-6倍，VE的6-7倍，VC的5-10倍，且用量少：0.01-0.03%即可起作用，而无合成物的潜在毒副作用；儿茶素对食品中的色素和维生素类有保护作用，使食品在较长时间内保持原有色泽与营养水平，能有效防止食品、食用油类的腐败，并能消除异味。
实际上茶叶的许多作用都是因为茶叶中的茶多酚在起作用。茶多酚可用于食品保鲜防腐，无毒副作用，食用安全同时配上植酸防腐效果更佳。茶叶能够保存较长的时间而不变质，这是其他的树叶、菜叶、花草所达不到的。茶多酚参入其他有机物（主要是食品）中，能够延长贮存期，防止食品退色，提高纤维素稳定性，有效保护食品各种营养成份。其主要用途如下：
糕点及乳制品
对高脂肪糕点及乳制品，如月饼、饼干、蛋糕、方便面、奶粉、奶酪、牛奶等，加入茶多酚不仅可保持其原有的风味，防腐败，延长保鲜期，防止食品退色，抑制和杀灭细菌，提高食品卫生标准，延长食品的销售寿命。另外，还可使甜味“酸尾”消失，味感甘爽。
饮料生产
茶多酚不仅可配制果味茶、柠檬茶等饮料，还能抑制豆奶、汽水、果汁等饮料中的VA、VC等多种维生素的降解破坏，从而保证饮料中的各种营养成份。
水果和蔬菜保鲜
在新鲜水果和蔬菜上喷洒低 浓度的茶多酚溶液，就可抑制细菌繁殖，保持水果、蔬菜原有的颜色，达到保鲜防腐的目的。
畜肉制品
茶多酚对肉类及其腌制品如香肠、肉食罐头腊肉等，具有良好的保质抗损效果，尤其是对罐头类食品中耐热的芽胞菌等具有显著的抑制和杀灭作用，并有消除臭味、腥味，防止氧化变色的作用。
食用油贮藏
食用油中加入茶多酚，能阻止和延缓不饱和脂肪酸的自动氧化分解，从而防止 油脂的质变腐败，使油脂的贮藏期延长一倍以上。