茶氨酸的最新研究进展_浙江天瑞化学有限公司
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            茶氨酸的最新研究进展

            2011-04-19 18:14:51

            刘  媛,王  健
            (河北北方学院食品科技学院,张家口  071001)

            摘  要:随着生活水平和保健意识的提高,人们越来越关注其饮食结构与自身健康的关系。饮绿茶是有利于身体健康的,其中有效成分之一茶氨酸是绿茶中特有的一种氨基酸。20世纪50年代首次从茶叶中提取、精制出茶氨酸,并确定了它的化学结构,此后许多学者对其进行了大量系统的研究。本文对茶氨酸的国内外最新研究进展进行了综述。
            关键词:绿茶;茶氨酸;理化性质;生理功能

            茶氨酸是茶叶特有的一种氨基酸,是绿茶中有效的呈味物质。茶氨酸的含量直接决定茶叶的品质。无论何等茶叶,茶氨酸 都占茶叶游离氨基酸的50%以上,茶氨酸在干茶叶中含量大约为1%~2%[1]。茶氨酸(N-乙基-r-谷氨酰胺)是1950年日本学者酒户弥二郎首次从茶叶中提取、精制并确定了它的化学结构[2]。此后国内外茶叶学者对其进行了较系统的研究。
            1  茶氨酸的理化性质
            茶氨酸又名谷氨酰乙胺,属酰胺类化合物。自然界存在的茶氨酸均为L型,纯品为白色针状结晶,熔点217~218℃,极易溶于水,具有焦糖香和类似味精的鲜爽味,经盐酸水解后生成L-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。茶氨酸的定性定量检测可用碱式碳酸铜沉淀法、强酸性阴离子交换树脂层析法、茚三酮显色法、纸层析、薄层色谱、气相色谱、氨基酸自动分析仪、高效液相及胶束电动气毛细管色谱法等[3]。
            2  茶氨酸在体内的吸收与代谢
            茶氨酸同其它氨基酸一样在小肠被吸收。小肠壁上已经确定出3种转运氨基酸的特殊运载系统,它们分别转运中性、酸性和碱性氨基酸。有实验表明,茶氨酸对同一类的氨基酸,如蛋氨酸、亮氨酸、异亮氨酸及缬氨酸产生拮抗,因此推论茶氨酸可能是通过蛋氨酸载体转运系统在肠道内被吸收的。但最近有研究表明,茶氨酸在肠道的吸收可能是与谷氨酸共用一个由Na偶联的协同转运蛋白,茶氨酸的亲和力比谷氨酸要低。Unno T等人研究发现在给予茶氨酸后,在尿中可检测到完整的茶氨酸、谷氨酸和乙胺,并且这些化合物的多少与茶氨酸的投予量有关。这说明茶氨酸吸收进入人体内后酶促水解为谷氨酸和乙胺,其代谢部位可能是肾脏。也有人对茶氨酸在体内的代谢动力学变化进行了实验,给鼠经口灌胃茶氨酸后1h,血清、肝、脑中茶氨酸的浓度显著增加,此后随着时间延长,血清和肝中的茶氨酸浓度逐渐减少,而脑中茶氨酸浓度则在给药5h后达到最高峰,在给药24h后茶氨酸在这些组织中完全消失[6]。
            3  茶氨酸的生理作用
            3.1  降血压作用
            1995年日本静冈大学食品和营养学院的H.  Yokogoshi报道了茶氨酸降压的动物实验。实验表明,喂饲高剂量的茶氨酸后(1500~2000mg/kg),人为升压的大鼠的收缩压、舒张压和平均血压均有明显下降,但这个有效剂量较儿茶素、色氨酸的有效剂量要高10~15倍。进一步研究表明,当大鼠喂饲茶氨酸后,茶氨酸可在脑中积累,同时脑中的5-羟色胺及其代谢产物5-羟基吲哚醋酸(5HIAA)的含量会明显下降。这和过去实验证实的色氨酸的降压作用机理是通过提高脑中5-羟色胺含量水平的结论不同,因此认为,茶氨酸的降压机理是通过影响末梢神经或血管系统而不是通过脑中5-羟色胺水平来实现的。该研究仍在进一步进行中,但茶氨酸降压作用的发现对开发茶氨酸具有很大的意义[4]。
            3.2  抗疲劳作用
            由于发现茶氨酸具有消除紧张,放松情绪的作用,近年来被各国学者逐渐重视起来。它的作用机理是可以调节脑电波,如自愿者口服50mg茶氨酸40min后,脑电图中可出α波,α是安静放松的标志;同时受试对象感到轻松,愉快,无焦虑感。因此茶氨酸具有消除紧张,解除疲劳的作用。研究发现,经口给予小鼠不同剂量的L-茶氨酸30d,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,L-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),但其的作用机理有待于进一步探讨[5]。
            3.3  茶氨酸与神经递质之间的相互作用
            1975年,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投予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。这也是饮茶后能使人心情平静,情绪稳定的原因。多巴胺是大脑的一种神经递质,它的释放会大大影响人的情绪。据报道,茶氨酸对大脑纹状体多巴胺的释放有影响。在服用茶氨酸后多巴胺在纹状体的浓度增加。直接将微量茶氨酸注入大脑还可以显著增加多巴胺的释放量,增加量取决于茶氨酸的剂量。另外,有人通过使用血清素(5-羟色胺)代谢抑制剂研究发现,茶氨酸可对大脑血清素的合成和分解产生影响。服用茶氨酸后,大脑中色氨酸的含量明显增加或有增加趋势,可是血清素的含量减少。茶氨酸可能会减少血清素的合成及增加其分解,或抑制血清素的释放。我们都知道大脑神经递质与提高记忆力和学习能力密切相关。在评价记忆力的Operant tests和Avoidance tests实验中,在水中添加茶氨酸的大白鼠的学习和记忆能力都有提高,表现为学习和记忆时间比未添加茶氨酸组明显缩短[6]。
            3.4  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。Sadzuka Y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,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。研究还发现,茶氨酸可降低谷胱甘肽过氧化酶的活性,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。Sadzuka Y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[7]。
            4  茶氨酸的合成[6]
            4.1  茶氨酸的化学合成
            茶氨酸的化学合成方法有多种,最早的方法是通过L-谷氨酸脱水形成焦谷氨酸,然后加有水乙胺合成。采用L-吡咯烷酮酸与纯乙胺(而不是在水溶液中)在28~30℃下反应,以提高茶氨酸产率。1961年Y.Yamda等曾用L-吡咯烷酮酸先形成铜盐,再与纯乙胺反应的方法合成茶氨酸,这样利用反应物与生成物之间溶解性的差异,大大提高了反应的效率。将谷氨酸的吡咯烷酮化,并非是合成茶氨酸的唯一方法。T.Furuyama等在1964年采用二硫化碳保护α-氨基而合成了茶氨酸。1965年,以色列人N.Lichtenstein改用谷氨酸乙醛为原料,用钯碳催化还原合成茶氨酸,并在以色列申请了专利。而Klone(1959年),T.suchiqa(1952年,1962年)等还申请了茶氨酸合成专利。1992年,Kawagishi等人又提出了一种用有水乙胺代替无水乙胺,用重结晶法代替层析法合成茶氨酸的新工艺。
            4.2  茶氨酸的微生物发酵法合成
            微生物发酵法具有自己的特色,它无需对α-氨基酸进行乙胺基化,但却须与葡萄糖的降解反应相偶联以提供能量。目前,应用于生产的酶促合成茶氨酸的反应,实际是运用细菌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,而该酶在通常情况下对氮的亲和力比乙胺大得多。之所以未能采用从茶树中提取的能以更高效率合成茶氨酸的酶,是因为该酶太易失活,找不到一个合适的ATP再生系统来与之匹配。1986年,Tachiki等人报道了从缬氨酸和乙胺通过偶联baker’s真菌和细菌细胞得谷氨酸合成酶来生产茶氨酸,效果不错,但未能用于连续生产。
            4.3  茶氨酸的茶树愈伤组织细胞培养法
            为了适应食品添加剂的需求,从茶叶中纯化茶氨酸是有必要的,但是由于其含量很低(7~2lmg/g干重),因此从茶叶中直接生产茶氨酸有一定困难。Marsuura,Drihara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。其结果表明,在愈伤组织中茶氨酸含量可达20mg/g干重。另据报道,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%,在这一过程中,激素对茶氨酸产量的影响较大。
            5  茶氨酸在食品中的应用
            虽然我国在茶叶的生产与消费上居于世界前列,但对茶氨酸的研究相对滞后。日本在这方面的研究起步较早且贡献突出。现在日本已有茶氨酸的商业化产品,日本太阳化学公司生产L-茶氨酸食品添加剂[8]。目前,添加茶氨酸的保健食品和功能性食品深受日本人的喜爱。
            茶氨酸之所以能在食品中得到广泛的应用,其原因主要是由于茶氨酸具有良好的安全性、稳定性以及茶氨酸生产技术的改进。作为一种食品添加剂,茶氨酸不仅易溶于水,还有抑制苦味及改善食品风味的特点,可广泛应用于点心类、糖果及果冻、饮料、口香糖等几乎所有食品中。茶氨酸添加到食品中后,不会产生不好食用、不好饮用、口感下降等问题[6]。
            6  结语
            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。
            由于茶氨酸具有很多有益于人体健康的生理功能,并且随着商业化纯品的出现,我们期待着开发出更多的茶氨酸功能性食品。◇

            参考文献
            [1]向井俊博他.茶业研究报告.1992,76:45.
            [2]酒户弥二郎.农芸化学会谈.1950,23:262.
            [3]汤皴.茶氨酸的合成、药理及其在食品中的应用.茶叶通报,2202,24(4):19-21.
            [4]陈宗懋.茶氨酸具有降压功能.中国茶叶,1997,2:27.
            [5]丁王,丁雪,等.茶氨酸的抗疲劳作用研究.中国公共卫生,2002,18(3):315-317.
            [6]赵丹,王朝旭.茶氨酸的国内外研究现状.食品科学,2002,23(5):145-147.
            [7]杜荣茂,等.茶氨酸功能性天然食品添加剂.粮油加工与食品机械,2002,12:34-36.
            [8]康维民,贾文沦.L-茶氨酸的功能及在食品加工中的应用.中国食品添加剂,2000,1:59-63.
            作者简介:刘媛(1980~  ),女,河北衡水人,硕士,讲师,主要从事食品营养与检测的研究。

             

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