茶氨酸的研究进展课件

1、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0.7870.876, 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

2、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属酰胺类化合物，系统命名为N-乙基- L -谷胺酰胺(N- ethyl- 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217218(分解)，比旋光度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

3、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2.2 增强学习和记忆功能Terashima等研究发现茶氨酸使脑内神经递质多巴胺显著增加，而多巴胺是肾上腺素及去甲肾上腺素的合成前体, 是对传达脑神经细胞兴奋起重要作用的物质。而神经传递物质的变化会影响学习能力、记忆力等。老鼠服用 茶氨酸34个月后，学习能力提高

4、，能在较短时间内掌握要领，对危险环境的记忆力比对照强。2.3 降血压作用Yokogoshi等通过实验证明血压的调节是通过人体中枢及末梢神经系统的递质儿茶酚胺和5-羟色胺的分泌量来实现的。在服用茶氨酸后, 5-羟色胺在老鼠大脑中的合成减少了，而且增加了其在老鼠大脑中的分解，老鼠体内的5-羟色胺的含量也明显降低。在给自发性高血压老鼠注射不同剂量的茶氨酸时，血压呈下降趋势，并且下降的程度与注射的剂量呈正比关系，但茶氨酸的剂量不会影响正常老鼠的血压。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

5、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。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%

6、，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。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)。2.9 护肝作用 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

7、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。3.1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

8、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。（2）离子交换法离子交换技术是氨基酸工业中应用最为广泛的提取方法之一。茶氨酸作为两性物质,选择适当的pH 值,用离子交换树脂可以分离提取 。

9、但关于这方面的报道很少,仅1998 年陈瑛等报道了用离子交换法提取茶氨酸，他们选用国产732阳离子交换树脂,从茶愈伤组织浸提液中提取茶氨酸。通过静态、动态实验,对洗脱液的pH、离子强度、样液浓度和流速等因素进行了考察,比较了在不同条件下,树脂对茶氨酸的吸附情况。结果表明茶氨酸的得率为70%。离子交换法操作简单，收率高，原料来源充分，价格低廉，对环境最为友好。但由于茶叶中茶氨酸的含量不高,单纯地从茶叶中提取茶氨酸成本很高，但从提取茶多酚后的残留液中再用离子交换树脂提取茶氨酸,是一项很有经济价值的工艺技术。而且高效可再生的专用交换树脂较缺乏。（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

10、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。（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

11、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。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

12、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-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。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

13、-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。 最近，日本太阳化学株式会社采用微生物酶生物合成L-茶氨酸技术已申请专利（WO2004/016798）。立木隆等从自然界的土壤中分离、选定的香茅醇假单孢菌GEA是属于假单孢菌属香茅种(citronellosis)，具有-谷氨酰基转移反应的茶氨酸生产菌。通过在pH 912条件下将来自上述生产菌的谷氨酰胺酶用于谷氨酰胺和乙胺混合物，能以与现有方法相比非常高的效率制造茶氨酸。3.4 组织培养法就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

14、通过离子交换法从茶树愈伤组织中提取茶氨酸。Marsuura 等进行了利用茶树茎尖等作外植体培养产生愈伤组织, 用愈伤组织生产茶氨酸的研究。结果表明在愈伤组织(干质量)中茶氨酸含量可达200mg/ g以上。另外据报道, 采用组织培养的方法, 通过系列组织的优化,可使茶叶中的茶氨酸含量从茶叶中的1 %2 %提高到愈伤组织中的10 %20 %, 在这过程中, 激素对茶氨酸的产量影响较大。用80 %热乙醇浸提经干燥、粉碎后的茶愈伤组织,经过滤后适当浓缩即可上柱分离纯化。41氨基酸自动分析仪和HPL法茶叶中茶氨酸与其它蛋白质氨基酸同时存在，因此在分离纯化之前用比色法检测样品内中的茶氨酸含量一般难以实现；

15、如果在前处理时进行分离纯化，程序复杂，现在很少使用。氨基酸自动分析仪和HPLC可以使分离和检测同时进行，应用比较广泛。氨基酸一般没有紫外吸收和荧光发射特性，标准折射探测仪对氨基酸检测灵敏度低，提高分离检测的灵敏度，通常将其衍生后用紫外检测或荧光检测分析。基酸自动分析仪原理是利用阳离子交换树脂柱分离，柱后茚三酮衍生，紫外分光或荧光检测。HPLC检测所用的衍生剂有多种，如异氰酸苯酯(PITC)柱前衍生后紫外检测，邻苯二甲醛(OPA)和氯甲酸芴甲酯(FMOC)为衍生剂后用紫外又可用荧光进行检测。由于衍生处理费时，而且检测结果受衍生后放置时间的影响，为了简化检测程序，有人开发了未经衍生直接进行HPLC

16、的快速检测。42毛细管电泳法茶叶按照茶(g)水(mL)一2100的比例提取，022一ftm MillexGS微孔过滤器过滤，加入内标物N一乙酰苯丙氨酸(终浓度110刈molmL)，电泳缓冲液：100 mM SDS，25 mM磷酸，6(vv)甲醇，pH 70；气力喷射(05 psi)5 s，分析电压125 kV。该方法可以同时检测茶叶中的茶氨酸、咖啡因和儿茶素类。5 茶氨酸的应用5.1 在医药领域的应用5.2 在食品领域的应用5.3 在其它领域的应用5.1 在医药领域的应用茶氨酸的生理功能被科学所证实后，其保健作用引起了人们的广泛的兴趣。近年来,国外对茶氨酸的研究主要集中在其药用功效上。（1）抗

17、肿瘤方面：通过对小白鼠的研究表明口服绿茶不仅可以减少肿瘤的形成,而且可以显著地减少它的大小。近来一些研究人员认为茶氨酸可以增加小白鼠体亚德里亚霉素和阿霉素的抗肿瘤性能。因此,茶氨酸被开发为治疗肿瘤的辅助药物。（2）降血压方面：动物实验表明，喂饲高剂量茶氨酸(15002000 mg/kg) ,人为升压的大鼠的收缩压、舒张压,均有明显下降,这个有效剂量较儿茶素、色氨酸要高1015 倍，认为降压的机理是通过影响末梢神经的血管系统而不是脑中5-羟色胺水平来实现的。茶氨酸降压作用的发现对开发这种在茶叶中含量较高的氨基酸具有很大意义,可望开发为一种营养和降压的药品和保健食品。（3） 镇静安神方面：茶氨酸是

18、咖啡因的拮抗物,可抑制咖啡因引起的兴奋作用,具有安神作用。茶氨酸现已作为镇静剂中的有效成分, 加入到一些食品和饮料中可促进大脑的学习和记忆功能,并对帕金森氏症、老年性痴呆、传导神经功能紊乱等疾病起预防效果。5.2 在食品领域的应用早在1985 年,美国食品和药物管理局（FDA）就认可了茶氨酸,并确认合成的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。（1）功能性食品的添加剂：茶氨酸具有增强脑中波的强度，使人产生轻松感和提高记忆力等作用，并已通过人体试验。因此，可作为功能性成分添加到食品中，开发出缓解神经紧张和益智的功能食品。研究还证实茶氨酸添加于糖果、各种饮料等都可

19、以获得很好的镇静效果。目前日本正在积极开展这方面的研究和开发工作。（2）茶饮料的品质改良剂：茶氨酸是茶叶鲜爽味的主要成分，可缓冲咖啡碱的苦味和茶多酚的苦涩味，当前我国的茶饮料由于受原料和加工技术的限制，鲜爽味较差，因此，在茶饮料生产过程中添加一定量的茶氨酸，能明显改善茶饮料的品质和风味。日本麒麟公司新开发的“生茶”饮料就添加有茶氨酸，在日本饮料市场上大获成功就是一个典型的例子。（3）风味改良效果：茶氨酸不仅可以作为绿茶风味改良剂，还可以抑制其他食品中的苦味和涩味，达到改善食品风味的目的。可可饮料和麦茶等都有独特的苦味或辣味，添加甜味剂有一种不适口的味道，如果以0.01%的茶氨酸替代甜味剂，结果表明，添加茶氨酸的饮料风味大为改善。研究