茶氨酸(Ｔｈｅａｎｉｎｅ)是1950年首次从绿茶中分离得到的,是茶叶中的特征氨基酸,也是茶叶的呈味物质,其含量直接决定了茶叶的品质。在茶叶存在的25种氨基酸中,茶氨酸与其他的氨基酸不同,它不仅含量高,约占茶叶中氨基酸总量的60%～70%,最高可达到茶叶干重的1%～2%,而且其生化特性也非常特殊。到目前为止,在其他植物中很少有茶氨酸发现的报道,除了在茶梅、蘑菇、油茶、红山茶等植物中已检测出微量存在外,在其他植物中尚未发现。
1 茶氨酸的理化特性
茶氨酸(Ｎ-乙基-γ-Ｌ-谷氨酰胺)是谷氨酸和乙胺的诱导体,在茶树根中由谷氨酸和乙胺合成并储藏在叶中,光照下转化为儿茶素。自然界存在的天然茶氨酸均为Ｌ型,纯品为白色针状结晶,熔点在217～218℃之间,比旋光度〔α〕20Ｄ=0 7°,极易溶于水、而不溶于无水乙醇和无水乙醚,水溶液呈微酸性,具有焦糖和类似味精的鲜爽味。茶氨酸用6ｍｏｌ/Ｌ盐酸水解后生成谷氨酸和乙胺,茚三酮显色反应呈紫色,与碱式碳酸铜反应生成淡紫色柱状铜盐。此外,茶氨酸泡出率很高,可达80%以上,比其他各种游离氨基酸的泡出率都高。
2 茶氨酸在人体内的吸收、代谢
茶氨酸是一种特殊的氨基酸,同其他的氨基酸一样在人体小肠内被吸收。实验表明,茶氨酸对同一类的氨基酸如蛋氨酸、亮氨酸、缬氨酸等会产生拮抗作用,因此推论茶氨酸可能是通过蛋氨酸载体运转系统在肠道内被吸收的。但ＫｉｔａｏｋａＳ等研究表明,茶氨酸在肠道内的吸收可能与谷氨酸共用一个由Ｎａ偶联的协同运转蛋白,且茶氨酸的亲和力比谷氨酸低。ＵｎｎｏＴ等发现,茶氨酸在体内的代谢部位可能是肾脏,人体服用茶氨酸后,在尿液中可检测到茶氨酸、谷氨酸、乙胺3种物质,而且这些物质在尿液中的含量与服用量成正比,这说明茶氨酸在人体内经过酶促水解为谷氨酸和乙胺。ＴｅｒａｓｈｉｍａＴ等则以鼠为对象研究了茶氨酸在体内的代谢动力学变化情况,他们发现,茶氨酸经口灌胃1ｈ后,鼠的血清、脑、肝中茶氨酸的浓度明显增加,但此后随着时间的延长,血清和肝中的茶氨酸浓度逐渐降低,而脑中的茶氨酸浓度则保持增长趋势,一直到灌胃5ｈ后浓度才达到最高值。经过24ｈ后,茶氨酸在血清、脑、肝等组织中未能检测到。
3 茶氨酸的测定方法茶氨酸的测定方法有很多种,如碱式碳酸铜沉淀法、茚三酮显色的薄层色谱法、强酸性阴离子交换树脂层析法、气相色谱法、高效液相色谱法、胶束电动毛细色谱分析法、紫外光吸收光谱法、“日立835-50型”氨基酸自动分析仪、红外线分光光度法和质谱法等。高效液相色谱法简便、快速、灵敏,可以定量、定性地测定茶氨酸;胶束电动毛细色谱分析法除了可以测定茶叶中的茶氨酸外,还可以同时分析茶叶中的儿茶素、咖啡因和维生素Ｃ等多种物质;“日立835-50型”氨基酸自动分析仪可以将茶叶中的各种氨基酸自行分测出来,并能准确地测定其含量,具有迅速、精确无误等优点。
4 茶氨酸的人工合成
4 1 化学合成茶氨酸的化学合成首先是谷氨酸的吡咯烷酮化。1942年,以色列人通过已胺和吡咯烷酮酸在水溶液中反应第一次合成了茶氨酸。以后,日本人改进了合成方法,用Ｌ-吡咯烷酮酸与纯已胺(而不是在水溶液中)来提高茶氨酸产率;利用反应物与生成物之间溶解性的差异,先将Ｌ-吡咯烷酮酸形成铜盐,再与纯乙胺反应则可大大提高反应的收率;从简化生产流程考虑,也可以采用Ｌ-谷氨酸加热脱水生成Ｌ-吡咯烷酮酸后再与无水乙胺反应生成茶氨酸。事实上,谷氨酸的吡咯烷酮化并非是合成茶氨酸的惟一方法,还可通过二硫化碳保护α-氨基来合成茶氨酸,或者改用谷氨酸乙醛为原料再用钯碳催化还原合成茶氨酸。
4 2 微生物发酵合成在化学合成茶氨酸的过程中,必需对α-氨基进行乙胺基化,而微生物发酵合成茶氨酸则无需对α-氨基进行乙胺基化,这是因为酶促反应具有高度专一性,但必须与葡萄糖的降解反应相偶联。实际上,目前应用于生产合成茶氨酸的酶不是从茶树中提取到的茶氨酸合成酶,而是细菌中的谷氨酰胺合成酶提取物,这是因为茶树中提取的茶氨酸合成酶容易失活。另外,由于茶氨酸在自然条件下含量少,因此不能大量提取,但据报道,日本已经通过细胞培养法来生产茶氨酸解决了这一难题。
4 3 植物组织培养植物组织培养合成茶氨酸是采用茶树细胞培养来产生茶氨酸,或者采用茶树愈伤组织培养来产生茶氨酸,然后通过离子交换法从茶树愈伤组织中提取茶氨酸。
5 茶氨酸的生理功能
5 1 降血压作用血压是通过人体中枢及末梢神经系统的递质儿茶酚胺和5-羟基色胺的分泌量来调节的。ＹｏｋｏｇｏｓｈｉＨ等通过实验证明,服用茶氨酸后5-羟基色胺在老鼠大脑中的合成减少了,并增加了5-羟基色胺在老鼠大脑中的分解,老鼠体内的5-羟基色胺的含量明显降低。在给自发性高血压老鼠注射不同剂量的茶氨酸时,血压也下降了,并且下降的程度与注射的剂量呈正比关系,茶氨酸的剂量不会影响老鼠的正常血压,但与茶氨酸结构相似的谷氨酸没有发现有降血压的作用。
5 2 抗肿瘤作用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许多,因此,作为谷氨酰胺的竞争物,茶氨酸能通过干扰谷氨酰胺的代谢来抑制肿瘤细胞的生长。ＳａｄｚｕｋａＹ等通过实验得出,茶氨酸能抑制阿霉素从埃利希腹水肿瘤细胞渗出,从而维持了阿霉素在肿瘤组织细胞中的浓度。与单独使用阿霉素相比,茶氨酸和阿霉素的联合使用可使阿霉素在肿瘤细胞中的浓度明显增加,使抑制活体肿瘤生长作用提高2 1倍,但不会改变阿霉素在正常细胞中的浓度。并且研究发现,茶氨酸可降低谷胱甘肽过氧化的活性,从而使脂质过氧化的过程正常化。另外,对Ｍ5076卵巢肿瘤无效的剂量水平的阿霉素在和茶氨酸联合使用后表现出抗肿瘤活性,并且可以抑制Ｍ5076卵巢肿瘤的肝转移,这表明茶氨酸对阿霉素抗肿瘤活性的影响极大。ＳａｄｚｕｋａＹ等还发现,茶氨酸具有逆转多种药物耐药性的功能,如对耐阿霉素的Ｐ388白血病裸鼠,茶氨酸通过增加阿霉素在肿瘤细胞中的浓度加强了其作用。茶氨酸不仅能够促进依达比量(ＩＤＡ)的抗肿瘤活性,而且还能改善其对骨髓的抑制作用,可明显逆转因注射ＩＤＡ而导致的白细胞和骨髓细胞数量的减少。
5 3 静心安神作用茶氨酸对咖啡因有拮抗作用,当与咖啡因同时投予时,对因咖啡因所产生的兴奋有明显抑制作用。ＫａｋｕｄａＴ等通过脑电图仪评介方法确定,在与咖啡因相同浓度下,茶氨酸对咖啡因的刺激作用产生拮抗。人体多巴胺的释放会大大影响人的情绪,茶氨酸可影响多巴胺的释放,从而调控人的情绪。另外,茶氨酸对大脑血清素的合成和分解也产生影响,能降低血清素的合成及增加其分解,或抑制其释放,服用茶氨酸后,大脑中的血清素含量明显降低。茶氨酸对人脑电波也产生影响,能使人情绪放松、减少紧张。总之,茶氨酸能起到静心安神的作用,饮茶后能使人心情平静、情绪稳定。
5 4 促进大脑功能作用茶氨酸能影响人体大脑的功能,服用茶氨酸后,人的记忆能力可得到提高,这是由于茶氨酸影响了与学习、记忆有关的脑内中枢神经递质5-羟色胺的活性,茶氨酸能活化5-羟色胺。
6 茶氨酸的安全性早在1985年,美国食品和药物管理局(ＦＤＡ)就认可了茶氨酸,并确认合成茶氨酸是一般公认为安全的物质(ＧＲＡＳ),在使用过程中不作限制用量的规定。其安全性实验表明,茶氨酸的大鼠急性毒性在5ｇ/ｋｇ.
以上;在连续服用28天(每天2ｇ/ｋｇ)茶氨酸的亚急性实验中,大鼠未见任何毒性反应;在致突变实验中也没有发现茶氨酸的任何诱变作用;细菌恢复突变实验也证明未导致基因变异。因此可以说,茶氨酸是一种十分安全的,无毒的食品。
7 茶氨酸在食品中的应用作为一种新型的食品添加剂,茶氨酸不仅易溶于水,还有抑制苦味物质,改善食品风味的作用,在食品工业中得到了广泛的应用。茶氨酸可用于各类点心、糖果、果冻、饮料及口香糖等几乎所有的食品,而且添加茶氨酸后,不会使食品的品质下降,即不会出现不好食用、不好饮用、口感下降等问题。8 茶氨酸的发展前景茶氨酸是一种安全、无毒、具有多种生理功能的天然食品添加剂,具有广阔的开发前景。专家预测,茶饮料将成为21世纪的主要饮料,茶氨酸作为茶叶的主要呈味物质,首先被作为一种食品添加剂用于茶饮料。另外,茶叶一直是我国出口产品,在目前国际茶叶市场,高档茶走俏、中档茶平销、低档茶滞销的情况下,进行茶氨酸的合成和应用研究,将有助于改善我国茶叶的品质和等级。