茶氨酸的研究进展

（4）色谱分离法
• 制备高效液相色谱是一种分离生产技术，近年来 被应用到茶氨酸的制备上，可获得高纯度的L-茶 氨酸。肖伟涛等通过实验，采用制备高效液相色 谱技术，对25%茶叶提取物中茶氨酸进行制备、 分离纯化，所得产品用外标法定量纯度大于98%， 制备收率大于60%。因此该法具有生产周期短、 产品质量高、方法简便、费用低，茶氨酸产品可 用作分析方法的对照品等特点。张莹等报道了用 色谱法制备茶氨酸时，采用体积超载的方式可以 提高茶氨酸的产量；采用较大颗粒的填料可提高 制备量。
茶氨酸的研究进展
吴琳 指导老师：王会
• L-茶氨酸（L-Theanine）最早于1950年酒户弥二 郎从日本绿茶中分离得到，是茶叶的特征氨基酸， 也是茶叶的主要呈味物质之一。茶氨酸含量直接 决定茶叶品质，与绿茶品质的相关系数达0.787～ 0.876, 对红茶与乌龙茶品质与风味的形成也至关 重要。茶氨酸大量存在于茶树中，是一种非蛋白 质游离氨基酸, 占干茶总重的1 %～2 % , 占茶树 体内游离氨基酸总量的50 %以上。迄今为止, 仅 在茶、茶梅及蕈三种植物中发现这种特殊氨基酸。 近年来，茶氨酸的一些特殊生理功能不断被发现， 成为茶叶功能成分研究与利用的又一大热点。
茶氨酸的研究进展
• • • • • • • 1 茶氨酸的理化性质 2 茶氨酸的生理功能 3 茶氨酸的制备方法 4 茶氨酸检测 5 茶氨酸的应用 6 发展前景 7 致谢
1茶氨酸的理化性质 茶氨酸的理化性质
• 茶氨酸属酰胺类化合物，系统命名为N-乙基-γ- L -谷胺酰胺(N- ethyl-γ- L -glatamine)，分子结构为: CH3-CH2-CONH-CH2-CH2-CH NH2-COOH。 自然存在的茶氨酸均为L 型，纯品为白色针状晶 体，熔点217～218℃(分解)，比旋光度[α]D20 = 0.7°。茶氨酸极易溶于水(1:216)，在茶汤中泡出 率达80% ,不溶于乙醇、乙醚。茶氨酸水溶液呈微 酸性,具有焦糖香和类似谷氨酸的鲜爽味,味觉阀值 为0.06%，能缓解苦涩味，增加茶汤鲜甜味。茶 氨酸经25%硫酸或6mol/L 盐酸水解，可分解为L谷氨酸和乙胺;与茚三酮反应强烈并呈紫色；易与 碱或铜生成淡紫色柱状铜盐。
2.6 减肥作用
• 用混有0.028%茶氨酸的饲料喂养小鼠16周 后，其体重比对照群有明显减少，腹腔支 付减少到对照群的58%，同时血液的中性 脂肪及胆固醇含量分别减少32%和15%， 肝脏中胆固醇减少28%。因此，茶叶的减 肥作用是茶叶中包括茶氨酸在内的多种成 分共同作用的结果，茶氨酸尤其对减少体 内胆固醇有效。
3 茶氨酸的制备方法
• • • • 3.1茶叶中茶氨酸提取与分离法 3.2 化学合成法 3.3 微生物发酵法 3.4 组织培养法
3.1茶叶中茶氨酸提取与分离法 茶叶中茶氨酸提取与分离法
• （1）特殊试剂沉淀法：
• 采用某些有机或无机试剂与相应氨基酸形成不溶性衍生物 的一种分离方法。茶氨酸与碱式碳酸铜生成淡紫色柱状铜 盐，利用此性质可将茶氨酸分离。传统的提取方法是:茶 叶热水浸提→醋酸铅沉淀去除茶汤中的蛋白质、多酚类等 →通H2S 去除过剩的铅,氯仿萃取去除咖啡碱→加碱式碳 酸铜成盐→过滤→稀硫酸溶解，加入H2S 和适量Ba(OH) 2 抽滤去滤渣、浓缩、结晶→天然茶氨酸纯品。此法步骤 长、工序较多，收率较低，还引入Pb2+、Cu2+重金属离 子。茶氨酸铜盐在稀硫酸中溶解度不大，应加入大量稀硫 酸，还易造成茶氨酸损失，不适合工业生产。
3.3 微生物发酵法
• 近年来，随着生物技术的发展和应用，利用微生物发酵来 生产酶,再利用酶的提取物来生产茶氨酸的方法被广泛应 用。该法与化学合成法相比有自身特色：无需对α-氨基进 行乙胺基化；需与葡萄糖的降解反应相偶联得到生物合成 茶氨酸的能量；不经拆分能直接得到L-茶氨酸；无污染。 目前应用于生产的酶促合成茶氨酸反应，实际上是运用细 菌(Pseudomonas nitroreducens)中的谷氨酰胺合成酶提 取物在特殊条件下(高乙胺浓度和特定的pH 值) 进行的非 特异反应, 该酶在通常情况下对氨的亲和力比乙胺大得多， 由此获得一种大规模生产的低成本人工合成茶氨酸技术。 之所以未能从茶树中提取能以更高效率合成茶氨酸的酶, 是因为该酶太易失活,而且在生物体内合成需ATP 水解成 ADP 提供能量。
2.5 保护脑神经细胞的作用
• 1995年Nozawa等最早研究发现的：将体外培养 的鼠中枢神经细胞暴露于一定浓度的谷氨酸中出 现50%的神经细胞死亡，但若加入茶氨酸则死亡 明显被抑制。以后，Kakuka等在沙土鼠实验中， 使它们处于3min脑缺血状态，缺血前分别注入三 种不同浓度的茶氨酸溶剂，结果发现脑神经细胞 迟发性死亡得到明显保护，而且存在剂量依赖关 系。Hirookal等也发现在鼠慢性青光眼模型中， 早期大剂量使用茶氨酸或预处理对视网膜神经节 细胞的保护作用显著。茶氨酸是兴奋性递质谷氨 酸的类似物，对谷氨酸受体有竞争保护作用，因 此，茶氨酸对脑组织有保护作用，可避免由脑缺 血所致脑神经细胞死亡。
3.2 化学合成法
• 茶氨酸的化学合成首先是谷氨酸的吡咯烷酮化。 1942 年，以色列人Lichtenstein首次在实验室中 通过乙胺和吡咯烷酮酸在水溶液中反应得到了茶 氨酸。此后，日本人改进了合成方法，用L-吡咯 烷酮酸与纯乙胺（不是在水溶液中）来提高茶氨 酸产率。1961 年Y. Yamda等曾用将L–吡咯烷酮 先形成酮盐, 再与纯乙胺反应的方法合成茶氨酸， 大大提高了反应的效率。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 年采用二硫化碳保护α-氨基而合成了茶氨酸。 1965 年,Lichtenstein 改用谷氨酸为原料,用钯碳 催化还原合成茶氨酸。
（3）膜分离法
• 膜技术是一项新兴的绿色和节能技术。它具有高 效、过程基本无相变、可在常温下进行以及工艺 简单、操作方便、投资省、低污染等优点，已被 广泛应用。萧力争等研究报道了用膜技术提取和 分离茶氨酸，采用截留分子量为3500Da的超滤膜 和反渗透膜联合来分离与富集儿茶素渣中的茶氨 酸，综合得率可达54.05 %, 产品纯度达8.53 %， 提高了茶叶深度开发利用的综合效益，降低了生 产成本，具有一定的应用价值。但单用这一工艺， 茶氨酸的得率与纯度整体水平仍不高。
2茶氨酸的生理功能 茶氨酸的生理功能
• • • • • • • • • • 2.1 镇静和松弛神经作用 2.2 增强学习和记忆功能 2.3 降血压作用 2.4 抗肿瘤作用和提高抗癌药物的疗效 2.5 保护脑神经细胞的作用 2.6 减肥作用 2.7 抗疲劳作用 2.8 改善经期综合症 2.9 护肝作用 2.10 提高人体免疫力
• 浙江大学何普明，用大白鼠作为实验动物 研究，结果表明，绿茶的肝功能保护作用 最强，把绿茶用各种有机溶剂提取分离显 示，起抑制作用的有效成分为黄酮醇糖苷、 茶氨酸和水溶性多糖。
2.10 提高人体免疫力
• 参考消息（2003.4.23）转载一条消息，美国哈佛 大学最近完成的一项实验表明，绿茶、乌龙茶与 茶制品中含有一类高浓度氨基，能提高人体免疫 细胞的工作能力，增强人体抵抗传染病的能力。 杰克·布科夫斯基在实验中还发现L-茶氨酸能使饮 茶者体内的免疫系统血细胞对病菌的反应比饮咖 啡者快5倍，茶氨酸在肝脏里分解的产物乙胺还能 对付其他病原体，包括寄生虫、病毒和肿瘤。所 以科学家建议，每天喝5杯茶可远离疾病。
• 目前茶氨酸的化学合成法主要是谷氨酸—乙胺合 成法:将谷氨酸在室温下脱水，转化为环状内酰胺 结构,然后控制一定条件,使乙胺与转化成环状结构 的谷氨酸结合形成茶氨酸。采用化学合成法制备 茶氨酸具有价格低、成本低、适合工业化的特点。 但存在原料不易得、难于提纯、有污染和毒性等 缺点。而且化学合成直接得到的茶氨酸都是DL-型 消旋体，需要进行拆分才能得到L-型产品。而人 体需要并能吸收利用的是天然L-型茶氨酸，若摄 入过量D型氨基酸会引起中毒，甚至危及生命。 现采用微生物固定酶法分离DL-型氨基酸取得成功， 使该法的卡脖子问题得到解决。
2.1 镇静和松弛神经作用
• 茶叶中含有兴奋作用的咖啡因，但人们饮茶后反而感到轻 松、平静，心情舒畅，现已证实主要是茶氨酸的镇静作用。 木村等人研究证明了茶氨酸对咖啡因产生的兴奋有拮抗作 用，他测定了咖啡因引起的中枢神经性自发运动量，结果 表明咖啡因与茶氨酸同时摄入时对兴奋有明显的抑制作用。 最近，有学者用脑电图仪评价方法进一步确定茶氨酸和咖 啡因在几乎相同摩尔浓度的情况下，对咖啡因的刺激作用 产生拮抗。 • 1998 年Kobayashi K 等研究L-茶氨酸对人脑α波释放的影 响。脑波通常分为四种:δ波熟睡时出现、θ波打盹时出现、 α波松弛时出现、β波兴奋时出现。在封闭环境下,25 ℃,照 度40LX, 给试验者分别口服水和茶氨酸的水溶液(50～200 mg/ml)1 小时后, 测得服茶氨酸水溶液的实验者,α波出现 量显著增加。证明L-茶氨酸对精神放松作用的效果。
2.4 抗肿瘤作用和提高抗癌药物的疗效
• 茶氨酸是谷氨酰胺的衍生物,二者结构相似，而肿 瘤细胞的谷氨酰胺代谢比正常细胞活跃得多。因 此,茶氨酸作为谷氨酰胺的竞争物, 通过干扰谷氨 酰胺的代谢来抑制癌细胞的生长。Sadzuka Y等 研究了茶氨酸对阿霉素抗肿瘤活性的影响。体外 实验发现茶氨酸可抑制阿霉素从埃利希腹水肿瘤 细胞中渗出，并且维持了阿霉素在肿瘤组织内的 浓度。此外，注射抗癌药依达素（idarubicin）能 降低白细胞性，并促进依达素抗 肿瘤作用。抗癌药毒杀素（doxorubicin）与茶氨 酸配合应用时，可抑制M5076卵巢内瘤向肝脏转 移。
2.7 抗疲劳作用
• 王小雪等研究证明茶氨酸具有抗疲劳作用。 经口给予小鼠不同剂量的茶氨酸30天,能明 显延长小鼠负重游泳时间,减少肝糖原的消 耗量,降低运动时血清尿素氮水平；对小鼠 运动后血乳酸升高有明显的抑制作用,能促 进运动后血乳酸的消除。因此,茶氨酸具有 抗疲劳作用。其机理可能与茶氨酸可抑制5羟色胺分泌,促进儿茶酚胺分泌有关(5-羟色 胺对中枢神经系统具有抑制作用,而儿茶酚 胺具有兴奋作用)。