茶水之所以能够提神，主要是因为其中含有咖啡碱，类似于咖啡因的作用，能够阻止体内腺苷和受体结合，而腺苷是人体感觉到疲劳的关键因素，所以咖啡碱和受体结合后，会让身体出现假性清醒，由此产生提神的效果。
越是品质好的茶，咖啡碱的含量就越多，普遍含量占茶叶的2%—4%，一般只要茶叶发芽，就会开始生成咖啡碱，初生的叶片是含量最高的，之后采摘的茶叶咖啡碱含量，会依次的递减，和咖啡不同的是，茶叶还含有鞣酸和维生素，能够缓解咖啡碱带来的消极效果，但是饮茶也不可过量，特别是在夜晚，大约在饮茶后的3—4小时，提神效果才会显现。
茶氨酸是茶叶中特有的游离氨基酸，也是茶汤口感中甜味的主要来源。和叶绿素一样，茶氨酸并没有直接造成大脑与心脏活跃的直接作用，但是它可以明显促进人体大脑中枢的多巴胺释放，提高脑内多巴胺生理活性。
通过多巴胺的活性提高，能影响人的精神与感情活动，舒缓精神压力和提高心理愉悦，并感到放松和平静，而达到提神醒脑、抗疲劳的作用，旷怡身心。
除去以上关键的物质，因为茶香的高昂、因为茶汤的回甘，以及冲泡时的清闲优雅，对于疲倦、困乏状态的人来说，伴随着泡茶的步骤而舒缓紧绷的神经、释放压力，再随着茶汤的喝下而放松身心，这本身就是一种憩息的方式。
喝茶自身虽然有着多种因素可以造成提神醒脑的作用，例如生物碱、叶绿素和茶氨酸的生理功效，例如茶味香甜清雅造成的心理功效。但总归来说，喝茶的提神醒脑，是一种天然、无副作用、符合人体健康机制的方法。
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