从普洱茶陈化后的物质结构来看至少有三个方面的变化：一是普洱茶在长期储存中茶多酚大量减少，从而使茶汤变得苦涩味降低，改变了原来的物质配比；二是由于普洱茶中的一些主要物质发生了氧化聚合反应后又生成了一些新的物质，如茶褐素、茶多糖重组等，使得茶汤变得红浓透亮、醇厚滑爽、回味绵长；三是芳香类物质的转化而变得陈香浓郁。
在云南大叶种晒青毛茶中共分析出500多种物质，其中茶多酚所占比例为40%左右，是普洱茶较为经久耐泡的原因。茶多酚是茶汤的主要滋味来源，香气则由醇类、酮类、酯类等物质构成，而茶汤的颜色是由茶色素形成的，茶色素由茶黄素、茶红素和茶褐素所组成，在普洱茶中通常三种物质是混合在一起的。普洱茶中的茶多酚在酶促作用下会发生氧化聚合反应，过程是：茶多酚→茶黄素→茶红素→茶褐素，普洱茶在被氧化的过程中茶多酚会大量消失，而茶褐素大量增加，茶褐素原本是一种水溶性色素，属多酚类物质，主要由茶黄素和茶红素氧化聚合而成，在普洱茶（熟茶）中占6%左右，应用超滤技术能提取到4.6%。
普洱茶的酶促氧化可分为长期储存自然氧化和人工洒水渥堆快速氧化两种，其结果都是一样的；茶褐素是普洱茶中茶多酚在酶促氧化聚合后的终结者，它并不是单物质，而是结构十分复杂的聚合物，也十分稳定，可长期保存；同时，茶多酚是茶褐素的母体，氧化聚合后仍保留了一些原有的性质，但功能性大大提高；经基因和细胞水平测试证明，茶褐素具有综合调理人体代谢平衡的功能，抑降血糖、血脂、血压、尿酸等代谢异常及预防心脑血管疾病方面效果显著。所以，普洱茶的保健作用普遍得到全世界认可，其主要健康因子之一就是茶褐素。
茶褐素对各种综合代谢免疫疾病，如“三高”等慢性疾病有一定的辅助功效。研究人员将茶褐素与蛋白质酪氨酸磷酸酶（糖尿病因子）进行点对点的靶标实验中，对其活性抑制率可达95%以上，而且从长期的观察上看并未发现毒副反应，可长期服用；同时，在糖尿病中通常出现的并发症，如微循坏死、血脂、血压升高、脏器衰竭等则可达到多靶同治的理想效果，并在临床实验中得到证实。
研究发现，每100克绿茶中含有280毫克的维生素C，是红茶的5～6倍。在所有种类的茶叶中，绿茶中的维生素C的含量最高。
维生素C（又名抗坏血酸），据分析，鲜叶中的维生素以维生素C含量最多，由于其属于还原性物质，能提高人体的抵抗力和免疫力。
维生素C在制茶过程中很容易被氧化，绿茶在杀青、干燥过程中，维生素C受高温影响被部分氧化，一般绿茶中含量达100毫克～500毫克/100克。
维生素C的功效能预防坏血病和贫血，还是一种抗氧化剂，防止脂质过氧化，可以起到延缓衰老及防癌症等作用，对人体健康有许多好处。
维生素B族
维生素B族在茶叶中含量无论绿茶，还是红茶其差异不大。主要的有维生素B1（硫胺素）、B2（核黄素）、B3（泛酸）、B5(烟酸)及B11（叶酸）。这些维生素B族在泡茶过程中，90﹪以上均可溶于茶汤中，而在茶叶中各个含量及功效是不一样的。
维生素B1，在茶叶中的含量0.15毫克/100克，其功效是维持神经系统、消化系统及心脏的正常功能。
维生素B2，在茶叶中含量1～1.5毫克/100克，其功效是参与人体氧化还原反应，维持视网膜的正常机制。缺了它，常会出现流泪、视力模糊。
维生素B3，在茶叶中含量约1.3毫克/100克，其功效是具有加强人体脂肪代谢的功能。
维生素B5，在茶叶中含量高达5～7.5毫克/100克，其功效是生物体氧化系统中的重要辅酶的组成部分。
维生素B11，在茶叶中含量1～1.5毫克/100克，它参与人体核苷酸合成和加强脂肪代谢功能方面发挥了重大作用。
维生素P在成品茶中，其含量较高，300～400毫克/100克，其功效具有降血压和强化血管的作用。
茶红素（Thearubigins，TRs)是存在于红茶中的一种橙褐色色素物质，是一类复杂酚性化合物的总称，其相对分子量为700~40000Da，茶红素的发现是继茶黄素被发现之后，茶鲜叶内含成分儿茶素在茶叶“发酵”过程中，激活多酚氧化酶(PPO)和过氧化物酶(POD)活性，在酶促作用下，由儿茶素、茶黄素等发生氧化聚合反应生成与红茶品质密切相关的酚类物质之一，茶红素在茶叶内的合成及分解涉及许多中间物质，并且受到酶基因的调控。据研究表明，茶红素和茶黄素一样，存在一定的药理学功能，也是食品色素、化工及医药保健领域重点研究内容之一，茶红素单体很难分离纯化，它的结构、组成及性质也都不甚清晰。
一直以来人们对茶叶保健功效的关注主要集中于茶多酚类物质及茶黄素类物质，而忽略了茶红素类物质的生物活性和药理功能，以致较少研究它的制备方法，目前提取方法还是有机溶剂提取法和色谱分离法两种。
饮茶有益于健康，更是对“三高”及特殊人群起到保健作用。有研究表明，红茶和绿茶具有类似的功效。功效大多来自儿茶素和茶黄素，儿茶素为茶黄素和茶红素的先质，茶红素主要为儿茶素和茶黄素的高聚物，根据茶多酚和茶色素具有明显的抗氧化、抗衰老、抗突变、抗炎抗菌、抗毒素、防癌抗癌、预防肥胖等功效的研究，推测茶红素同样具有较好的药理学功能，另从结构上分析，茶红素上的酚羟基和苯骈卓酚酮结构的活性较强，目前有少量研究表明，茶红素与其前体物质儿茶素、茶黄素在一些方面如抗氧化、抗癌、抗肿瘤、抗突变、抗炎、抗白血病和抗神经毒素有相似的功效。
①茶红素的抗氧化、抗衰老作用
茶红素具有抗衰老的作用，人体是由细胞组织起来的，细胞衰老同机体衰老是紧密关联的，在茶红素对HPF-1细胞氧化损伤的保护作用试验中，表现出较强的抗氧化能力，达到抗衰效果。
②茶红素的抗突变作用
茶红素可抑制细胞色素CYP45活性，阻断致癌剂与CYP450发生反应，从而避免一些诱变剂所诱发的突变，茶红素中的食品成分可有效降低细胞或生物体基因的突变。
③茶红素的防癌防肿瘤作用
可增加抑癌蛋白质因子的表达量，通过试验研究发现TRS中PBP-1~PBP-3可减少苯并芘诱发的DNA加合物的形成，从而预防癌症发生。
茶红素还可以降低肠癌病变组织的大小，减少癌变组织血液供应，干扰Wnt/β-catenin信号通路的异常激活，防止癌细胞增殖。
④茶红素的抗炎症作用
通过试验研究，茶红素通过清除负离子来减轻小鼠肠的结构损伤，显著减缓小鼠腹泻，降低脂质过氧化。还可下调炎症介质和炎症性细胞因子，降低丝氨酸蛋白酶活力，抑制核因子NF-kappaB的激活。从而从多种途径达到抗炎的效果。
⑤茶红素的抗白血病、抗毒素作用
根据茶红素对慢性粒细胞白血病(CML)和人组织细胞淋巴瘤细胞(U-937)生长影响试验，结果发现，TRs可抑制Ph阳性细胞增殖和它们的DNA合成，从而破坏CML和U-937细胞的生存途径达到抗白血病功能。
⑥茶红素预防肥胖、除臭作用
TRs和TFs一样，在人组织细胞中，起到类似胰岛素或胰岛素样生长因子作用，降低血糖，促进糖原、脂肪、蛋白质合成，同时通过磷酸化作用促进长寿相关的叉头盒转录因子O1A(FOXO1A)基因的活性表达，并抑制烯醇丙氨酸磷酸羧激酶(PEPCK)的活性，从而具有潜在的抑制肥胖功效。而且TRs是由儿茶素类氧化聚合而成，其主体成分为儿茶素类的聚合物，TRs具有较强的收敛性及氧化性，从而具有一定的抑菌效果以减少甲硫醇的生成，能够达到除臭的效果。