茶氨酸的研究進展吳琳指導老師：王會L-茶氨酸（L-Theanine）最早于1950年酒戶彌二郎從日本綠茶中分離得到，是茶葉的特征氨基酸，也是茶葉的主要呈味物質之一。茶氨酸含量直接決定茶葉品質，與綠茶品質的相關系數達0.787～0.876,對紅茶與烏龍茶品質與風味的形成也至關重要。茶氨酸大量存在于茶樹中，是一種非蛋白質游離氨基酸,占干茶總重的1%～2%,占茶樹體內游離氨基酸總量的50%以上。迄今為止,僅在茶、茶梅及蕈三種植物中發現這種特殊氨基酸。近年來，茶氨酸的一些特殊生理功能不斷被發現，成為茶葉功能成分研究與利用的又一大熱點。茶氨酸的研究進展1茶氨酸的理化性質2茶氨酸的生理功能3茶氨酸的制備方法4茶氨酸檢測5茶氨酸的應用6發展前景7致謝1茶氨酸的理化性質茶氨酸屬酰胺類化合物，系統命名為N-乙基-γ-L-谷胺酰胺(N-ethyl-γ-L-glatamine)，分子結構為:CH3-CH2-CONH-CH2-CH2-CHNH2-COOH。自然存在的茶氨酸均為L型，純品為白色針狀晶體，熔點217～218℃(分解)，比旋光度[α]D20=0.7°。茶氨酸極易溶于水(1:216)，在茶湯中泡出率達80%,不溶于乙醇、乙醚。茶氨酸水溶液呈微酸性,具有焦糖香和類似谷氨酸的鮮爽味,味覺閥值為0.06%，能緩解苦澀味，增加茶湯鮮甜味。茶氨酸經25%硫酸或6mol/L鹽酸水解，可分解為L-谷氨酸和乙胺;與茚三酮反應強烈并呈紫色；易與堿或銅生成淡紫色柱狀銅鹽。2茶氨酸的生理功能2.1鎮靜和松弛神經作用2.2增強學習和記憶功能2.3降血壓作用2.4抗腫瘤作用和提高抗癌藥物的療效2.5保護腦神經細胞的作用2.6減肥作用2.7抗疲勞作用2.8改善經期綜合癥2.9護肝作用2.10提高人體免疫力2.1鎮靜和松弛神經作用茶葉中含有興奮作用的咖啡因，但人們飲茶后反而感到輕松、平靜，心情舒暢，現已證實主要是茶氨酸的鎮靜作用。木村等人研究證明了茶氨酸對咖啡因產生的興奮有拮抗作用，他測定了咖啡因引起的中樞神經性自發運動量，結果表明咖啡因與茶氨酸同時攝入時對興奮有明顯的抑制作用。最近，有學者用腦電圖儀評價方法進一步確定茶氨酸和咖啡因在幾乎相同摩爾濃度的情況下，對咖啡因的刺激作用產生拮抗。1998年KobayashiK等研究L-茶氨酸對人腦α波釋放的影響。腦波通常分為四種:δ波熟睡時出現、θ波打盹時出現、α波松弛時出現、β波興奮時出現。在封閉環境下,25℃,照度40LX,給試驗者分別口服水和茶氨酸的水溶液(50～200mg/ml)1小時后,測得服茶氨酸水溶液的實驗者,α波出現量顯著增加。證明L-茶氨酸對精神放松作用的效果。2.2增強學習和記憶功能Terashima等研究發現茶氨酸使腦內神經遞質多巴胺顯著增加，而多巴胺是腎上腺素及去甲腎上腺素的合成前體,是對傳達腦神經細胞興奮起重要作用的物質。而神經傳遞物質的變化會影響學習能力、記憶力等。老鼠服用茶氨酸3～4個月后，學習能力提高，能在較短時間內掌握要領，對危險環境的記憶力比對照強。2.3降血壓作用Yokogoshi等通過實驗證明血壓的調節是通過人體中樞及末梢神經系統的遞質兒茶酚胺和5-羥色胺的分泌量來實現的。在服用茶氨酸后,5-羥色胺在老鼠大腦中的合成減少了，而且增加了其在老鼠大腦中的分解，老鼠體內的5-羥色胺的含量也明顯降低。在給自發性高血壓老鼠注射不同劑量的茶氨酸時，血壓呈下降趨勢，并且下降的程度與注射的劑量呈正比關系，但茶氨酸的劑量不會影響正常老鼠的血壓。2.4抗腫瘤作用和提高抗癌藥物的療效茶氨酸是谷氨酰胺的衍生物,二者結構相似，而腫瘤細胞的谷氨酰胺代謝比正常細胞活躍得多。因此,茶氨酸作為谷氨酰胺的競爭物,通過干擾谷氨酰胺的代謝來抑制癌細胞的生長。SadzukaY等研究了茶氨酸對阿霉素抗腫瘤活性的影響。體外實驗發現茶氨酸可抑制阿霉素從埃利希腹水腫瘤細胞中滲出，并且維持了阿霉素在腫瘤組織內的濃度。此外，注射抗癌藥依達素（idarubicin）能降低白細胞和骨髓細胞數，但當與茶氨酸配合使用時，可緩解依達素這種毒性，并促進依達素抗腫瘤作用?？拱┧幎練⑺兀╠oxorubicin）與茶氨酸配合應用時，可抑制M5076卵巢內瘤向肝臟轉移。2.5保護腦神經細胞的作用1995年Nozawa等最早研究發現的：將體外培養的鼠中樞神經細胞暴露于一定濃度的谷氨酸中出現50%的神經細胞死亡，但若加入茶氨酸則死亡明顯被抑制。以后，Kakuka等在沙土鼠實驗中，使它們處于3min腦缺血狀態，缺血前分別注入三種不同濃度的茶氨酸溶劑，結果發現腦神經細胞遲發性死亡得到明顯保護，而且存在劑量依賴關系。Hirookal等也發現在鼠慢性青光眼模型中，早期大劑量使用茶氨酸或預處理對視網膜神經節細胞的保護作用顯著。茶氨酸是興奮性遞質谷氨酸的類似物，對谷氨酸受體有競爭保護作用，因此，茶氨酸對腦組織有保護作用，可避免由腦缺血所致腦神經細胞死亡。2.6減肥作用用混有0.028%茶氨酸的飼料喂養小鼠16周后，其體重比對照群有明顯減少，腹腔支付減少到對照群的58%，同時血液的中性脂肪及膽固醇含量分別減少32%和15%，肝臟中膽固醇減少28%。因此，茶葉的減肥作用是茶葉中包括茶氨酸在內的多種成分共同作用的結果，茶氨酸尤其對減少體內膽固醇有效。2.7抗疲勞作用王小雪等研究證明茶氨酸具有抗疲勞作用。經口給予小鼠不同劑量的茶氨酸30天,能明顯延長小鼠負重游泳時間,減少肝糖原的消耗量,降低運動時血清尿素氮水平；對小鼠運動后血乳酸升高有明顯的抑制作用,能促進運動后血乳酸的消除。因此,茶氨酸具有抗疲勞作用。其機理可能與茶氨酸可抑制5-羥色胺分泌,促進兒茶酚胺分泌有關(5-羥色胺對中樞神經系統具有抑制作用,而兒茶酚胺具有興奮作用)。2.8改善經期綜合癥經期綜合癥（簡稱PMS）是女性在月經前3至10日中出現的精神及身體上的不舒適癥狀。Juneja等考察了茶氨酸對PMS的改善作用，讓24名女性每日服用茶氨酸200mg，兩個月后PMS癥狀（頭痛、腰痛、無力、疲憊、煩躁等）有明顯改善。其機理有待進一步研究。2.9護肝作用

浙江大學何普明，用大白鼠作為實驗動物研究，結果表明，綠茶的肝功能保護作用最強，把綠茶用各種有機溶劑提取分離顯示，起抑制作用的有效成分為黃酮醇糖苷、茶氨酸和水溶性多糖。2.10提高人體免疫力參考消息（2003.4.23）轉載一條消息，美國哈佛大學最近完成的一項實驗表明，綠茶、烏龍茶與茶制品中含有一類高濃度氨基，能提高人體免疫細胞的工作能力，增強人體抵抗傳染病的能力。杰克·布科夫斯基在實驗中還發現L-茶氨酸能使飲茶者體內的免疫系統血細胞對病菌的反應比飲咖啡者快5倍，茶氨酸在肝臟里分解的產物乙胺還能對付其他病原體，包括寄生蟲、病毒和腫瘤。所以科學家建議，每天喝5杯茶可遠離疾病。3茶氨酸的制備方法3.1茶葉中茶氨酸提取與分離法3.2化學合成法3.3微生物發酵法3.4組織培養法3.1茶葉中茶氨酸提取與分離法（1）特殊試劑沉淀法：采用某些有機或無機試劑與相應氨基酸形成不溶性衍生物的一種分離方法。茶氨酸與堿式碳酸銅生成淡紫色柱狀銅鹽，利用此性質可將茶氨酸分離。傳統的提取方法是:茶葉熱水浸提→醋酸鉛沉淀去除茶湯中的蛋白質、多酚類等→通H2S去除過剩的鉛,氯仿萃取去除咖啡堿→加堿式碳酸銅成鹽→過濾→稀硫酸溶解，加入H2S和適量Ba(OH)2抽濾去濾渣、濃縮、結晶→天然茶氨酸純品。此法步驟長、工序較多，收率較低，還引入Pb2+、Cu2+重金屬離子。茶氨酸銅鹽在稀硫酸中溶解度不大，應加入大量稀硫酸，還易造成茶氨酸損失，不適合工業生產。（2）離子交換法離子交換技術是氨基酸工業中應用最為廣泛的提取方法之一。茶氨酸作為兩性物質,選擇適當的pH值,用離子交換樹脂可以分離提取。但關于這方面的報道很少,僅1998年陳瑛等報道了用離子交換法提取茶氨酸，他們選用國產732陽離子交換樹脂,從茶愈傷組織浸提液中提取茶氨酸。通過靜態、動態實驗,對洗脫液的pH、離子強度、樣液濃度和流速等因素進行了考察,比較了在不同條件下,樹脂對茶氨酸的吸附情況。結果表明茶氨酸的得率為70%。離子交換法操作簡單，收率高，原料來源充分，價格低廉，對環境最為友好。但由于茶葉中茶氨酸的含量不高,單純地從茶葉中提取茶氨酸成本很高，但從提取茶多酚后的殘留液中再用離子交換樹脂提取茶氨酸,是一項很有經濟價值的工藝技術。而且高效可再生的專用交換樹脂較缺乏。（3）膜分離法膜技術是一項新興的綠色和節能技術。它具有高效、過程基本無相變、可在常溫下進行以及工藝簡單、操作方便、投資省、低污染等優點，已被廣泛應用。蕭力爭等研究報道了用膜技術提取和分離茶氨酸，采用截留分子量為3500Da的超濾膜和反滲透膜聯合來分離與富集兒茶素渣中的茶氨酸，綜合得率可達54.05%,產品純度達8.53%，提高了茶葉深度開發利用的綜合效益，降低了生產成本，具有一定的應用價值。但單用這一工藝，茶氨酸的得率與純度整體水平仍不高。（4）色譜分離法制備高效液相色譜是一種分離生產技術，近年來被應用到茶氨酸的制備上，可獲得高純度的L-茶氨酸。肖偉濤等通過實驗，采用制備高效液相色譜技術，對25%茶葉提取物中茶氨酸進行制備、分離純化，所得產品用外標法定量純度大于98%，制備收率大于60%。因此該法具有生產周期短、產品質量高、方法簡便、費用低，茶氨酸產品可用作分析方法的對照品等特點。張瑩等報道了用色譜法制備茶氨酸時，采用體積超載的方式可以提高茶氨酸的產量；采用較大顆粒的填料可提高制備量。3.2化學合成法茶氨酸的化學合成首先是谷氨酸的吡咯烷酮化。1942年，以色列人Lichtenstein首次在實驗室中通過乙胺和吡咯烷酮酸在水溶液中反應得到了茶氨酸。此后，日本人改進了合成方法，用L-吡咯烷酮酸與純乙胺（不是在水溶液中）來提高茶氨酸產率。1961年Y.Yamda等曾用將L–吡咯烷酮先形成酮鹽,再與純乙胺反應的方法合成茶氨酸，大大提高了反應的效率。谷氨酸的吡咯烷酮化并非合成茶氨酸的唯一方法。T.Furuyama等于1964年采用二硫化碳保護α-氨基而合成了茶氨酸。1965年,Lichtenstein改用谷氨酸為原料,用鈀碳催化還原合成茶氨酸。目前茶氨酸的化學合成法主要是谷氨酸—乙胺合成法:將谷氨酸在室溫下脫水，轉化為環狀內酰胺結構,然后控制一定條件,使乙胺與轉化成環狀結構的谷氨酸結合形成茶氨酸。采用化學合成法制備茶氨酸具有價格低、成本低、適合工業化的特點。但存在原料不易得、難于提純、有污染和毒性等缺點。而且化學合成直接得到的茶氨酸都是DL-型消旋體，需要進行拆分才能得到L-型產品。而人體需要并能吸收利用的是天然L-型茶氨酸，若攝入過量D型氨基酸會引起中毒，甚至危及生命?，F采用微生物固定酶法分離DL-型氨基酸取得成功，使該法的卡脖子問題得到解決。

3.3微生物發酵法近年來，隨著生物技術的發展和應用，利用微生物發酵來生產酶,再利用酶的提取物來生產茶氨酸的方法被廣泛應用。該法與化學合成法相比有自身特色：無需對α-氨基進行乙胺基化；需與葡萄糖的降解反應相偶聯得到生物合成茶氨酸的能量；不經拆分能直接得到L-茶氨酸；無污染。目前應用于生產的酶促合成茶氨酸反應，實際上是運用細菌(Pseudomonasnitroreducens)中的谷氨酰胺合成酶提取物在特殊條件下(高乙胺濃度和特定的pH值)進行的非特異反應,該酶在通常情況下對氨的親和力比乙胺大得多，由此獲得一種大規模生產的低成本人工合成茶氨酸技術。之所以未能從茶樹中提取能以更高效率合成茶氨酸的酶,是因為該酶太易失活,而且在生物體內合成需ATP水解成ADP提供能量。最近，日本太陽化學株式會社采用微生物酶生物合成L-茶氨酸技術已申請專利（WO2004/016798）。立木隆等從自然界的土壤中分離、選定的香茅醇假單孢菌GEA是屬于假單孢菌屬香茅種(citronellosis)，具有γ-谷氨?；D移反應的茶氨酸生產菌。通過在pH9～12條件下將來自上述生產菌的谷氨酰胺酶用于谷氨酰胺和乙胺混合物，能以與現有方法相比非常高的效率制造茶氨酸。3.4組織培養法就是采用茶樹細胞培養來產生茶氨酸；或者采用茶樹愈傷組織培養來產生茶氨酸，然