Le thé renferme plusieurs substances dont les plus importantes sont la caféine, des huiles essentielles, des enzymes, des tannins et des composés phénoliques. Il ne fournit que 2 à 3 calories par 180 ml (6 oz), nature. Il contient du potassium et du magnésium.
La théine est identique à la caféine; c'est un alcaloïde de la famille des méthylxanthines. Deux autres méthylxanthines, présentes en faible dose, se retrouvent dans le thé, soit la théophylline et la théobromine. La teneur du thé en caféine varie selon le type de feuilles utilisées et le temps d'infusion; plus l'infusion se prolonge, plus le taux de caféine est élevé.
Les feuilles de thé renferment plus de caféine (de 2,5 à 4,5%) que les grains de café (1 à 2%); toutefois, la quantité de feuilles utilisée pour le thé est moindre, ce qui fait que la teneur en caféine d'une tasse de thé est moins importante. Le thé est un stimulant qui a plusieurs effets sur l'organisme (voir Café). Il faciliterait notamment la digestion. Il semble cependant qu'il ait moins de répercussions négatives que le café car l'action de la théine est atténuée par d'autres nutriments du thé.
Contrairement à la caféine pure, l'absorption de thé entraîne une légère chute de tension artérielle. Selon certaines recherches japonaises et des études épidémiologiques effectuées durant les années 80, le thé vert serait une protection naturelle pour lutter contre le cancer. Une consommation de 5 tasses de thé vert par jour protégerait contre les accidents cérébro-vasculaires. Cependant, d'autres recherches sont nécessaires afin de confirmer ou d'infirmer ces résultats.
Les tannins du thé, comme ceux du café, diminueraient l'absorption du fer que l'on retrouve dans les légumes, les fruits, les céréales, les noix, les oeufs et les produits laitiers. On dit du thé qu'il est l'ennemi du fer et que son action défavorable serait plus prononcée que celle du café. Si l'infusion dure plus de cinq minutes, les tannins seront concentrés et conféreront au thé un goût amer. L'habitude d'ajouter du lait au thé a une action bénéfique sur les tannins, car cela les neutralise.
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