茶氨酸(Ｔｈｅａｎｉｎｅ)是1950年首次從綠茶中分離得到的,是茶葉中的特征氨基酸,也是茶葉的呈味物質(zhì),其含量直接決定了茶葉的品質(zhì)。在茶葉存在的25種氨基酸中,茶氨酸與其他的氨基酸不同,它不僅含量高,約占茶葉中氨基酸總量的60%～70%,最高可達(dá)到茶葉干重的1%～2%,而且其生化特性也非常特殊。到目前為止,在其他植物中很少有茶氨酸發(fā)現(xiàn)的報(bào)道,除了在茶梅、蘑菇、油茶、紅山茶等植物中已檢測出微量存在外,在其他植物中尚未發(fā)現(xiàn)。
1 茶氨酸的理化特性
茶氨酸(Ｎ-乙基-γ-Ｌ-谷氨酰胺)是谷氨酸和乙胺的誘導(dǎo)體,在茶樹根中由谷氨酸和乙胺合成并儲藏在葉中,光照下轉(zhuǎn)化為兒茶素。自然界存在的天然茶氨酸均為Ｌ型,純品為白色針狀結(jié)晶,熔點(diǎn)在217～218℃之間,比旋光度〔α〕20Ｄ=0 7°,極易溶于水、而不溶于無水乙醇和無水乙醚,水溶液呈微酸性,具有焦糖和類似味精的鮮爽味。茶氨酸用6ｍｏｌ/Ｌ鹽酸水解后生成谷氨酸和乙胺,茚三酮顯色反應(yīng)呈紫色,與堿式碳酸銅反應(yīng)生成淡紫色柱狀銅鹽。此外,茶氨酸泡出率很高,可達(dá)80%以上,比其他各種游離氨基酸的泡出率都高。
2 茶氨酸在人體內(nèi)的吸收、代謝
茶氨酸是一種特殊的氨基酸,同其他的氨基酸一樣在人體小腸內(nèi)被吸收。實(shí)驗(yàn)表明,茶氨酸對同一類的氨基酸如蛋氨酸、亮氨酸、纈氨酸等會產(chǎn)生拮抗作用,因此推論茶氨酸可能是通過蛋氨酸載體運(yùn)轉(zhuǎn)系統(tǒng)在腸道內(nèi)被吸收的。但ＫｉｔａｏｋａＳ等研究表明,茶氨酸在腸道內(nèi)的吸收可能與谷氨酸共用一個由Ｎａ偶聯(lián)的協(xié)同運(yùn)轉(zhuǎn)蛋白,且茶氨酸的親和力比谷氨酸低。ＵｎｎｏＴ等發(fā)現(xiàn),茶氨酸在體內(nèi)的代謝部位可能是腎臟,人體服用茶氨酸后,在尿液中可檢測到茶氨酸、谷氨酸、乙胺3種物質(zhì),而且這些物質(zhì)在尿液中的含量與服用量成正比,這說明茶氨酸在人體內(nèi)經(jīng)過酶促水解為谷氨酸和乙胺。ＴｅｒａｓｈｉｍａＴ等則以鼠為對象研究了茶氨酸在體內(nèi)的代謝動力學(xué)變化情況,他們發(fā)現(xiàn),茶氨酸經(jīng)口灌胃1ｈ后,鼠的血清、腦、肝中茶氨酸的濃度明顯增加,但此后隨著時間的延長,血清和肝中的茶氨酸濃度逐漸降低,而腦中的茶氨酸濃度則保持增長趨勢,一直到灌胃5ｈ后濃度才達(dá)到最高值。經(jīng)過24ｈ后,茶氨酸在血清、腦、肝等組織中未能檢測到。
3 茶氨酸的測定方法茶氨酸的測定方法有很多種,如堿式碳酸銅沉淀法、茚三酮顯色的薄層色譜法、強(qiáng)酸性陰離子交換樹脂層析法、氣相色譜法、高效液相色譜法、膠束電動毛細(xì)色譜分析法、紫外光吸收光譜法、“日立835-50型”氨基酸自動分析儀、紅外線分光光度法和質(zhì)譜法等。高效液相色譜法簡便、快速、靈敏,可以定量、定性地測定茶氨酸;膠束電動毛細(xì)色譜分析法除了可以測定茶葉中的茶氨酸外,還可以同時分析茶葉中的兒茶素、咖啡因和維生素Ｃ等多種物質(zhì);“日立835-50型”氨基酸自動分析儀可以將茶葉中的各種氨基酸自行分測出來,并能準(zhǔn)確地測定其含量,具有迅速、精確無誤等優(yōu)點(diǎn)。
4 茶氨酸的人工合成
4 1 化學(xué)合成茶氨酸的化學(xué)合成首先是谷氨酸的吡咯烷酮化。1942年,以色列人通過已胺和吡咯烷酮酸在水溶液中反應(yīng)第一次合成了茶氨酸。以后,日本人改進(jìn)了合成方法,用Ｌ-吡咯烷酮酸與純已胺(而不是在水溶液中)來提高茶氨酸產(chǎn)率;利用反應(yīng)物與生成物之間溶解性的差異,先將Ｌ-吡咯烷酮酸形成銅鹽,再與純乙胺反應(yīng)則可大大提高反應(yīng)的收率;從簡化生產(chǎn)流程考慮,也可以采用Ｌ-谷氨酸加熱脫水生成Ｌ-吡咯烷酮酸后再與無水乙胺反應(yīng)生成茶氨酸。事實(shí)上,谷氨酸的吡咯烷酮化并非是合成茶氨酸的惟一方法,還可通過二硫化碳保護(hù)α-氨基來合成茶氨酸,或者改用谷氨酸乙醛為原料再用鈀碳催化還原合成茶氨酸。
4 2 微生物發(fā)酵合成在化學(xué)合成茶氨酸的過程中,必需對α-氨基進(jìn)行乙胺基化,而微生物發(fā)酵合成茶氨酸則無需對α-氨基進(jìn)行乙胺基化,這是因?yàn)槊复俜磻?yīng)具有高度專一性,但必須與葡萄糖的降解反應(yīng)相偶聯(lián)。實(shí)際上,目前應(yīng)用于生產(chǎn)合成茶氨酸的酶不是從茶樹中提取到的茶氨酸合成酶,而是細(xì)菌中的谷氨酰胺合成酶提取物,這是因?yàn)椴铇渲刑崛〉牟璋彼岷铣擅溉菀资Щ睢Ａ硗?由于茶氨酸在自然條件下含量少,因此不能大量提取,但據(jù)報(bào)道,日本已經(jīng)通過細(xì)胞培養(yǎng)法來生產(chǎn)茶氨酸解決了這一難題。
4 3 植物組織培養(yǎng)植物組織培養(yǎng)合成茶氨酸是采用茶樹細(xì)胞培養(yǎng)來產(chǎn)生茶氨酸,或者采用茶樹愈傷組織培養(yǎng)來產(chǎn)生茶氨酸,然后通過離子交換法從茶樹愈傷組織中提取茶氨酸。
5 茶氨酸的生理功能
5 1 降血壓作用血壓是通過人體中樞及末梢神經(jīng)系統(tǒng)的遞質(zhì)兒茶酚胺和5-羥基色胺的分泌量來調(diào)節(jié)的。ＹｏｋｏｇｏｓｈｉＨ等通過實(shí)驗(yàn)證明,服用茶氨酸后5-羥基色胺在老鼠大腦中的合成減少了,并增加了5-羥基色胺在老鼠大腦中的分解,老鼠體內(nèi)的5-羥基色胺的含量明顯降低。在給自發(fā)性高血壓老鼠注射不同劑量的茶氨酸時,血壓也下降了,并且下降的程度與注射的劑量呈正比關(guān)系,茶氨酸的劑量不會影響老鼠的正常血壓,但與茶氨酸結(jié)構(gòu)相似的谷氨酸沒有發(fā)現(xiàn)有降血壓的作用。
5 2 抗腫瘤作用茶氨酸是谷氨酰胺的衍生物,二者結(jié)構(gòu)相似,而腫瘤細(xì)胞的谷氨酰胺代謝比正常細(xì)胞活躍許多,因此,作為谷氨酰胺的競爭物,茶氨酸能通過干擾谷氨酰胺的代謝來抑制腫瘤細(xì)胞的生長。ＳａｄｚｕｋａＹ等通過實(shí)驗(yàn)得出,茶氨酸能抑制阿霉素從埃利希腹水腫瘤細(xì)胞滲出,從而維持了阿霉素在腫瘤組織細(xì)胞中的濃度。與單獨(dú)使用阿霉素相比,茶氨酸和阿霉素的聯(lián)合使用可使阿霉素在腫瘤細(xì)胞中的濃度明顯增加,使抑制活體腫瘤生長作用提高2 1倍,但不會改變阿霉素在正常細(xì)胞中的濃度。并且研究發(fā)現(xiàn),茶氨酸可降低谷胱甘肽過氧化的活性,從而使脂質(zhì)過氧化的過程正�；�。另外,對Ｍ5076卵巢腫瘤無效的劑量水平的阿霉素在和茶氨酸聯(lián)合使用后表現(xiàn)出抗腫瘤活性,并且可以抑制Ｍ5076卵巢腫瘤的肝轉(zhuǎn)移,這表明茶氨酸對阿霉素抗腫瘤活性的影響極大。ＳａｄｚｕｋａＹ等還發(fā)現(xiàn),茶氨酸具有逆轉(zhuǎn)多種藥物耐藥性的功能,如對耐阿霉素的Ｐ388白血病裸鼠,茶氨酸通過增加阿霉素在腫瘤細(xì)胞中的濃度加強(qiáng)了其作用。茶氨酸不僅能夠促進(jìn)依達(dá)比量(ＩＤＡ)的抗腫瘤活性,而且還能改善其對骨髓的抑制作用,可明顯逆轉(zhuǎn)因注射ＩＤＡ而導(dǎo)致的白細(xì)胞和骨髓細(xì)胞數(shù)量的減少。
5 3 靜心安神作用茶氨酸對咖啡因有拮抗作用,當(dāng)與咖啡因同時投予時,對因咖啡因所產(chǎn)生的興奮有明顯抑制作用。ＫａｋｕｄａＴ等通過腦電圖儀評介方法確定,在與咖啡因相同濃度下,茶氨酸對咖啡因的刺激作用產(chǎn)生拮抗。人體多巴胺的釋放會大大影響人的情緒,茶氨酸可影響多巴胺的釋放,從而調(diào)控人的情緒。另外,茶氨酸對大腦血清素的合成和分解也產(chǎn)生影響,能降低血清素的合成及增加其分解,或抑制其釋放,服用茶氨酸后,大腦中的血清素含量明顯降低。茶氨酸對人腦電波也產(chǎn)生影響,能使人情緒放松、減少緊張�？傊�,茶氨酸能起到靜心安神的作用,飲茶后能使人心情平靜、情緒穩(wěn)定。
5 4 促進(jìn)大腦功能作用茶氨酸能影響人體大腦的功能,服用茶氨酸后,人的記憶能力可得到提高,這是由于茶氨酸影響了與學(xué)習(xí)、記憶有關(guān)的腦內(nèi)中樞神經(jīng)遞質(zhì)5-羥色胺的活性,茶氨酸能活化5-羥色胺。
6 茶氨酸的安全性早在1985年,美國食品和藥物管理局(ＦＤＡ)就認(rèn)可了茶氨酸,并確認(rèn)合成茶氨酸是一般公認(rèn)為安全的物質(zhì)(ＧＲＡＳ),在使用過程中不作限制用量的規(guī)定。其安全性實(shí)驗(yàn)表明,茶氨酸的大鼠急性毒性在5ｇ/ｋｇ.
以上;在連續(xù)服用28天(每天2ｇ/ｋｇ)茶氨酸的亞急性實(shí)驗(yàn)中,大鼠未見任何毒性反應(yīng);在致突變實(shí)驗(yàn)中也沒有發(fā)現(xiàn)茶氨酸的任何誘變作用;細(xì)菌恢復(fù)突變實(shí)驗(yàn)也證明未導(dǎo)致基因變異。因此可以說,茶氨酸是一種十分安全的,無毒的食品。
7 茶氨酸在食品中的應(yīng)用作為一種新型的食品添加劑,茶氨酸不僅易溶于水,還有抑制苦味物質(zhì),改善食品風(fēng)味的作用,在食品工業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。茶氨酸可用于各類點(diǎn)心、糖果、果凍、飲料及口香糖等幾乎所有的食品,而且添加茶氨酸后,不會使食品的品質(zhì)下降,即不會出現(xiàn)不好食用、不好飲用、口感下降等問題。8 茶氨酸的發(fā)展前景茶氨酸是一種安全、無毒、具有多種生理功能的天然食品添加劑,具有廣闊的開發(fā)前景。專家預(yù)測,茶飲料將成為21世紀(jì)的主要飲料,茶氨酸作為茶葉的主要呈味物質(zhì),首先被作為一種食品添加劑用于茶飲料。另外,茶葉一直是我國出口產(chǎn)品,在目前國際茶葉市場,高檔茶走俏、中檔茶平銷、低檔茶滯銷的情況下,進(jìn)行茶氨酸的合成和應(yīng)用研究,將有助于改善我國茶葉的品質(zhì)和等級。