茶氨酸的研究进展以及保健作用

茶氨酸的研究进展以及保健作用

摘要：茶氨酸是茶树(Camellia sinensis)特征性成分,具有放松镇静、增强记忆、保护神经、化疗调节等诸多生理活性。目前发现能催化茶氨酸生物合成的酶有7种,它们分别是茶氨酸合成酶、谷氨酰胺合成酶、γ-谷氨酰甲胺合成酶、谷氨酸合成酶、γ-谷氨酰半胱氨酸合成酶、谷氨酰胺酶和γ-谷氨酰转肽酶。茶氨酸生物合成反应有两种代表类型:(1)谷氨酸和乙胺为底物的连接合成反应(需ATP供能);(2)谷氨酰胺和乙胺为底物的酰基转移反应[1]。本论文主要的是再现茶叶中茶氨酸研究进展，以及茶氨酸的保健作用。

关键词：茶氨酸，研究进展，保健作用。

1.引言

茶氨酸（L-Theanine）是茶叶中特有的游离氨基酸，茶氨酸是谷氨酸γ-乙基酰胺，有甜味。茶氨酸含量因茶的品种、部位而变动。茶氨酸在干茶中占重量的1%-2%。茶氨酸在化学构造上与脑内活性物质谷酰胺、谷氨酸相似，是茶叶中生津润甜的主要成份。茶氨酸含量约为新茶的1～2%左右，其含量随发酵过程减少。至今为止人们在茶叶中已发明25种氨基酸。其中茶氨酸约占氨基酸总量的50％。大多数学者认为茶氨酸是茶叶的特征氨基酸，因为到目前为止除了在茶梅、山茶、油茶、簟等四种天然植物中检验测定出其微量存在外，其它植物中尚未发明。大量研究表明,茶氨酸的含量不仅对茶叶的品质有很大的影响,而且具有促进大脑功能和神经的生长、抗肿瘤、降压安神等功效。

2．茶叶中茶氨酸研究进展

茶氨酸在茶树中的积累与光照、温度和合成前体密切相关。研究发现当温度为25℃,黑暗条件下,在培养基中加入盐酸乙胺能明显增加茶氨酸的积累。1992年我国学者李荣林等对茶树新梢中茶氨酸的分布情况及其在不同季节、不同品种和不同栽培条件下含量的变化作了较全面的研究。他们发现,随着茶树叶片成熟度的增加,茶氨酸的含量逐渐降低,因此茶氨酸可作为茶鲜叶嫩度的化学指标之一;茶氨酸在新梢中的含量随季节的不同存在显著的差异,其在春茶新梢中的含量是在夏茶中的4倍,是在秋茶中的7倍;环境对茶氨酸含量也有较大的影响,土壤的pH值下降,不利于茶氨酸的积累,而氨态氮的存在和遮荫环境有利于茶氨酸的积累;茶叶制作过程不同,其茶中茶氨酸的含量也有明显变化。

茶氨酸是茶叶和部分山茶科植物特有的酰胺类物质,是一种非蛋白质氨基酸，化学式为C7H15N2O3。它最早从绿茶中分离得到的。天然存在的茶氨酸为L型，化学合成的茶氨酸是DL构象的混合物。目前一般采取微生物发酵法生产L-茶氨酸，其检测一般采取高效液相色谱法。自从1950年最初发现茶氨酸至今已有半个世纪，而其生物活性到20世纪90年代才得到关注。[2]

2．1茶氨酸提取纯化工艺研究

研究了从茶多酚工业废液(以下简称废液)中提取纯化茶氨酸的方法。茶多酚工业废液中含有大量的茶多酚、糖类及蛋白质等杂质，研究采用各种分离的手段，如絮凝、超滤、吸附、阳离子交换及重结晶的工艺来除去杂质，分离纯化茶氨酸。并对各分离工艺进行优化，得到最佳工艺参数。结果表明： 絮凝能有效去除工业废液中的多糖类与蛋白质等杂质。经絮凝后，茶多酚废液溶液由混浊变为澄清，O.D.650值由1.5降至0.2左右，蛋白质杂质减少了50％，可溶性糖的含量也降低20％，茶多酚含量变化不大，茶氨酸的回收率超过95％。最佳絮凝工艺条件为壳聚糖添加至浓度4mg／mL，溶液pH为3.0～4.0，温度为20-30℃。超滤能进一步澄清溶液，降低溶液中蛋白质等大分子物质的含量。通过超滤，蛋白质含量减少48％，可溶性糖含量下降25％，茶氨酸有一定程度的被截留，茶氨酸回收率约为90％。乙醇重结晶法可得到较高纯度的茶氨酸。不吹士学位论文 通过以上絮凝*超滤、吸附*阳离子交换*重结晶的工艺，可得到纯度超过 %%的茶氨酸产品，茶氨酸回收率为35%，产品得率为0.8%。[3]

2．2茶树体内茶氨酸代谢及其酶学研究进展[4]

2．2．1 茶树体内茶氨酸分布及变化

茶氨酸是茶树主体氨基酸，其存在于除果实以外的茶树各个器官，幼叶＞根皮、吸收根＞吸收根＞老叶＞茎皮及根、茎木质部（见表1）。一芽二叶的茎部（3686～4147mg/100g干重）远高于叶部（317～950mg/100g干重）。

茶树体内茶氨酸含量除具上述组织分布及季节性变化外，其含量亦因品种、栽培环境的不同而产生很大的差别。日采摘时间的不同也会影响茶叶中茶氨酸含量，上午7点采摘的茶叶茶氨酸含量较高，随后或晚上采摘的鲜叶含量降低。

2．2．2 茶树体内茶氨酸的代谢途径 茶树作为一种多年生的耐铵性经济作物，具有与其它植物不同的氮素代谢途径，即茶树氮代谢与茶氨酸代谢紧密相联。

2．2．3 茶氨酸代谢的调控机制

茶氨酸在茶树体内的分布及变化具有明显的规律性，现已为国内外学者详细阐述，并被应用于茶树的栽培管理，如秋冬增施含氮基肥、采前遮荫、控制日采摘时间、喷施含茶氨酸前体叶面肥等以提高鲜叶氨基酸（茶氨酸）含量。此外，日本学者在上世纪六十年代即对以茶氨酸为核心的茶树氮代谢进行系统研究，但目前茶氨酸代谢有关酶类及调控机制的研究仍然止步不前。

2．3茶氨酸产生菌的选育

茶氨酸是茶叶中特有的氨基酸,它除了在生物体内发挥重要的生理、生化功能外,对人和动物还具有很好的保健功能和药理作用,因此不仅可以作为食品和保健品中的添加剂,而且在医药行业有潜在的应用前景。对茶氨酸工业化生产技术的研究相对薄弱,已经成为限制茶氨酸进一步推广应用的最重要因素。微生物转化法生产茶氨酸被认为是最适合茶氨酸工业化生产的方法,微生物转化方法主要采用了两种酶(γ-谷氨酰转肽酶、谷氨酰胺合成酶)来生产茶氨酸。以γ-谷氨酰转肽酶生产茶氨酸的方法较为成熟。目前在茶氨酸商业生产国日本,采用的γ-谷氨酰转肽酶主要来自经基因工程改造后的大肠杆菌,国内对γ-谷氨酰转肽酶生产茶氨酸的研究集中在采用大肠杆菌基因工程菌进行表达。采用γ-谷氨酰转肽酶工业生产菌株-地衣芽孢杆菌生产茶氨酸,目前尚未见公开报道。[5] 2．4大肠杆菌ggt的克隆、表达以及利用重组GGT合成L-茶氨酸的研究[6]

针对茶氨酸的生物转化法制备技术,开展了工程菌构建工作,将生物技术运用到天然产物制备技术中。通过基因克隆技术构建了重组菌,优化了重组γ-谷氨酰转肽酶的诱导表达条件,优化了重组谷氨酰(glutamyltranspeptidase,GGT)粗酶液催化合成茶氨酸的条件,重组菌株粗酶液酶活达到出发菌株粗酶液的35倍,茶氨酸产量达到26.9g/L。构建的重组菌GGT粗酶液具有较好的催化L-谷氨酰胺和乙胺合成茶氨酸的能力,可以尝试用其进行扩大生产茶氨酸的中试实验,可以尝试将其他不同表达载体和表达宿主菌,以寻找更适合GGT大量表达的载体系统。

3.茶氨酸的保健作用

茶氨酸是茶叶和部分山茶科植物特有的酰胺类物质,也是重要功能成分。本文综述了国内外有关茶氨酸药物动力学研究成果及其药理、生理功能,包括抗肿瘤、保护神经、增强记忆、抗糖尿病、降血压、抗疲劳、缓解抑郁症、保护心脑血管、减轻酒精对肝脏的伤害、增强对流行性感冒病毒疫苗的免疫响应等。

3．1茶氨酸对脑缺血再灌注损伤保护作用

将24只健康家兔随机分为四组:假手术组、脑缺血组、茶氨酸予处理组和茶氨酸治疗组。麻醉后分离血管,采用基底动脉、双侧颈总动脉结扎法制备急性全脑缺血再灌注动物模型,假手术组仅分离动脉不结扎、予处理组在缺血前应用茶氨酸、治疗组在缺血后应用茶氨酸、缺血组不作特殊药物处理。各组分别在规定时间点即缺血前、再灌注后30min、1h、2h 采血测定神经特异性烯醇化酶(NSE)含量、取脑组织活检观察超微结构、处死动物测定脑含水量。结果茶氨酸予处理组和治疗组以上各项指标均较模型组有显著的改善,提示茶氨酸具有神经保护作用。[7]

3．2茶叶茶氨酸抗病毒

在“非典”流行期间,国内外专家都提到饮茶可增强抵抗力,预防传染病。据美国最新的研究显示,茶叶的这种作用可能与茶氨酸有关,哈佛医学院布考斯基博士通过在志愿者身上进行试验,证明茶氨酸能通过调节γ-δT免疫细胞,增强人体免疫系统,抵抗致病微生物如病毒、细菌和真菌。[8]

3．3生物调节作用

由于目前抗肿瘤药物存在较大的毒副作用，限制了其在癌症治疗中的剂量，从而制约了抗肿瘤药物的治疗效果。如何增强抗肿瘤药物的活性，降低其副作用是重要的研究方向。针对此目前已开发出了多种生物调节剂，如日本静冈大学的Sadzuka等最先选择茶氨酸作为生物调节剂，在茶氨酸增强抗肿瘤药物活性方面进行了研究。研究发现，茶氨酸可以抑制抗肿瘤药物阿霉素(ADR)从埃利希氏腹水癌细胞中流出，使其在肿瘤细胞内保留，并对正常组织没有副作用[9]。

茶氨酸在药物治疗耐药肿瘤中也有生物调节作用。Sadzuka等继续对此进行了研究。研究发现，茶氨酸可以增强ADR对M5076卵巢肉瘤细胞的抗肿瘤活性。数据显示，单独使用ADR对M5076卵巢肉瘤细胞没有抑制作用，茶氨酸-ADR联合使用则可降低肿瘤细胞质量62%[10]。抗肿瘤药物的毒副作用制约了其在癌症治疗中的剂量。茶氨酸在增强抗肿瘤药物活性的同时，还可以降低其毒副作用。

3．4抗癌作用

继Sadzuka等发现了茶氨酸有辅助抗癌活性之后，Zhang等通过实验证明茶氨酸还具有直接抗癌活性。茶氨酸可以显著抑制肝细胞瘤性腹水细胞系中AH109A细胞侵入小鼠单层肠系膜间皮细胞(M-cell)的能力，但是茶氨酸并不能抑制AH109A细胞增殖。

Friedman等[10]发现400 μg/mL浓度的茶氨酸可以使58.8%的肝癌细胞HepG2死亡，65.1%的乳房癌细胞MCF-7死亡，77.1%的结肠癌细胞HT29死亡以及89.3%的前列腺癌细胞PC-3死亡。Liu等[11]发现茶氨酸在体外和体内都能显著的抑制肺癌细胞A549和白血病细胞K562的生长，并且125 μg/mL茶氨酸可以抑制A549细胞浸润55%，抑制A549细胞迁移67%。以上实验说明茶氨酸不仅可以抑制肝癌细胞的浸润，对其他癌细胞同样也具有抑制浸润的作用。茶氨酸的直接抗癌活性使得它在癌症治疗中的应用更加广泛。

3．5茶氨酸是一种抗压剂,可以提高学习能力和记忆力。

3．6茶氨酸的袪烟瘾作用

赵保路介绍，此次他们最新研究发现，酪氨酸羟化酶和c-FOS也表达参与了茶氨酸对尼古丁受体的调节作用，产生多巴胺祛除尼古丁成瘾。这说明，茶氨酸的袪烟瘾作用有可能是通过多个靶点来实现的。另外，他们还研究了茶质滤嘴对中外品牌香烟燃烧烟雾可能进入呼吸道中的砷、镉、铅含量的清除作用，发现多数都在50%以上,甚至高达90%。

4展望

茶氨酸作为茶叶中的功效成分，具有防治肿瘤的活性。茶氨酸与抗肿瘤药物联合作用，能有效地抑制肿瘤生长，阻止肿瘤迁移，降低抗肿瘤药物毒副作用;茶氨酸单独使用可抑制肿瘤细胞浸润和转移。谷氨酸盐载体在茶氨酸生物活性中扮演了重要的角色，茶氨酸通过作用于谷氨酸盐载体，竞争性抑制了肿瘤细胞对谷氨酸盐的吸收，降低了细胞内谷胱甘肽的生物合成，使GS-X生成减少，抗肿瘤药物不能被泵出细胞，在胞内积累，从而增强了抗肿瘤药物的抗癌效果；茶氨酸还可通过调节人体免疫功能单独发挥抗癌作用。