茶氨酸制备和检测研究进展[1]

以用于制备茶氨酸【ｌ ５｜。谷酰胺酶催化谷酰胺化合物
ｍｇ／Ｌ㈨。
３茶氨酸化学合成
在高压高温条件下可以利用谷氨酸和乙氨化学 合成茶氨酸。实验表明，由Ｌ一谷氨酸在高压下加热， 制得吡咯烷酮羧酸；然后将其制成铜盐，加入无水乙 胺，再在高压下加热得到Ｉ。一茶氨酸。由Ｌ一谷氨酸一７一 乙基酯（Ｉ）为原料，在吡啶溶液中与三苯基氯甲烷
４．１沉淀分离法 利用沉淀法分离茶氨酸时，用热水提取茶叶，过 滤，用盐酸将滤液调至ｐＨ ３．５，加入１％的壳聚糖溶 ．液去杂，用非极性大孔吸附树脂脱色及除去大分子 物质，洗脱液经浓缩后调节至中性，加热至７０ Ｃ，在 搅拌下加入碱式碳酸铜，得紫色沉淀物。用１ ｍｏｌ／Ｌ Ｈ。Ｓｏ。溶解沉淀物得茶氨酸一硫酸铜混合液，通入足 量的Ｈ２Ｓ气体以去除铜离子，加入适量Ｂａ（ＯＨ）。沉 淀硫酸根离子，抽滤得茶氨酸溶液，经减压浓缩和真 空干燥，得茶氨酸粗品；最后用无水乙醇重结晶和干 燥，得白色针状结晶［２引。也可以在提取液中按照茶 氨酸／无水乙醇一ｌ ｇ／１０ ｍＬ的比例加入热无水乙 醇，静置至白色物质析出，离心或抽滤分离得到的白 色物质，在７５ Ｃ恒温干燥，即可得到茶氨酸粗品。 ４．２膜富集分离法 为了从茶叶抗氧化剂提取后的废液中回收茶氨 酸，有人提出了利用膜分离方法富集茶氨酸的技术， 认为利用３
在４０ Ｃ下反应４８ ｈ，接着与乙胺水溶液在搴温下反 应４８ ｈ，再在乙酸水溶液中回流５ ｍｉｎ脱去三苯甲
类水解的有２类反应，第一类是将谷氨酰胺水解为 谷氨酸，是高度专一的；第二类是催化谷氨酰胺水解 为谷氨酸和天门冬酰胺水解为天门冬氨酸，专一性 略低ｎ引。比较不同微生物来源的谷酰胺酶发现，该 酶最少可以分为２个亚类，第一亚类酶的活性部位 保守氨基酸残基包括位于Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ ７Ａ谷酰胺
托．－．．ｊ，一
眦／ｃ＼√ｑ、＾／＼√ｑ
图１
茶氨酸分子结构
基酸含量的４０％以上。茶氨酸在茶树不同器官的含 量分布不同。分析显示，茶树嫩叶茶氨酸含量最高， 其次是成熟叶片，须根较低，而茎的含量最低ｕＪ。不 同茶类由于加工条件不同，茶氨酸保留量也存在差 异，白茶和绿茶的含量较高，乌龙茶和红茶次之，普 洱茶由于经过长时间的后发酵，茶氨酸降解严重而 含量较低口］。有分析结果显示，西湖龙井茶的茶氨酸
万方数据
第３期
邵淑宏等
荼氨酸制备和检测研究进展
１４７
基，得到Ｌ一茶氨酸，产率为３９％，质量分数大于
９８
Ｆｒｅｕｎｄ｜ｉｃｈ和Ｌａｎｇｍｕｉｒ吸附等温方程；吸附焓、自 由能、吸附熵等热力学参数表明，该吸附过程是放热 和自发的，吸附速率受颗粒内扩散和化学反应等因 素的共同影响瞳７｜。但有研究表明，７３２阳离子交换树 脂吸附茶氨酸时，如果ｐＨ＞８，则吸附量显著下降； 而且洗脱条件不同的分离制备效果有差异，用０．１３ ｍｏｌ／Ｌ的磷酸缓冲液洗脱效果较好［２引。以ｐＨ ８～ １１、浓度为０．４ ｔｏｏｌ的氨水洗脱液解吸附效果也较 好［２引。有人开发了阳离子树脂交换树脂与其它措施 结合用于从茶多酚工业废液中提取纯化茶氨酸的方 法，经絮凝一吸附一阳离子树脂交换等过程，可得纯度 ５０％的茶氨酸，再通过重结晶纯度可提高到 ９０％［３０］。 有试验表明，在茶氨酸浓度１００～１０００ ｍｇ／Ｌ、
可能由１２个相同的亚基组成，该酶需要Ｍ９２＋和
Ｍｎ２＋［１８，１９］。
从专性亲甲基醇菌Ｍｅｔｈｙｌｏｖｏｒｕｓ
ｍａｙｓ Ｎｏ．９
分离的一种丫一谷氨酰甲胺合成酶（ＧＭＡＳ）也可以利 用谷氨酸和乙胺合成茶氨酸。ＧＭＡＳ中间和Ｎ一末端 氨基酸序列ＧＳⅢ酶有７８％的相似性，Ｙａｍａｍｏｔｏ等 克隆获得６．５ ｋｂｐ的ＧＭＡＳ基因插入ＤＮＡ片段，可 编码４４４个氨基酸，分子量约４９ ｋＤａ；该基因连接到 ｐＥＴ２１ａ表达载体并转化Ｅ．ｃｏｌｉ ＡＤ４９４（ＤＥ３），获 得表达，发酵可以产生茶氨酸，浓度约６０ ｍＭ Ｌ２
ｗｉｌｌ ｐｒｏｖｉｄｅ ｕｓｅｆｕｌ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｆｏｒ ｆｕｒｔｈｅｒ ＨＡｈｈｈｈｓｔｕｄｙ ｏｆ ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ ｔｈｅａｎｉｎｅ ｉｎ Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ Ｔｈｅａｎｉｎｅ；ｂｉｏｓｙｎｔｈｅｓｉｓ；ｃｈｅｍｉｃａｌ ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ；ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ；ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ
到Ｅ．ｃｏｌｉ ＢＬ２１中，构建了一种生物合成茶氨酸的基
ｄａｓｅ，ＧＧＴ，ＥＣ
氨酰基转移到乙胺受体上，催化合成茶氨酸［８］。 ＧＧＴ是一种异二聚体酶，在细菌和哺乳动物都有发 现，具有催化谷胱甘肽化合物的水解并将７一谷氨酰 基团转移到其它氨基酸和多肽的氨基酸上凹］，如果 应用不同的丫一谷氨酰基受体，可以借助ＧＧＴ合成不 同的丫一谷氨酰基化合物。受体化合物经过７一谷氨酰 基化以后，其特性产生显著变化，如水溶性显著提高 和在血清中的稳定性增强［１ ０。。从土壤中分离的甲胺 ／乙醇代谢细菌具有ＧＧＴ活力和茶氨酸合成活 力［１１ｌ。ＧＧＴ是研究比较深入的茶氨酸合成酶类。研 究表明，ＧＧＴ的最适宜反应条件是：２００ ｍＭ谷酰 胺（Ｇｌｎ），１．５ Ｍ乙胺，ＧＧＴ酶活力０．４ Ｕ／ｍＬ，ｐＨ １０，Ｇｌｎ转换率可以达到６０ ｏ／６［８］。ＧＧＴ基因于１９８９ 年被克隆ｎ ２｜。后来有人利用ＧＧＴ基因构建工程菌 进行茶氨酸合成，以菌体浓度７０ ｍｇ／ｍＬ、在０．３５
茶氨酸是茶叶氨基酸最主要的成分，占茶叶氨
收稿ＦＩ期：２００８—０７—０８
项目来源：宁波市自然科学基金项目（２００７Ａ６１００６９）和２００８年浙江省大学生科技创新活动项目。 作者简介．召Ｂ淑宏（１９８８一）．女．浙江大学茶学专业本科生．从事茶资源利用研究。 通讯作者：粱月荣（１９５７年一），男。从事茶树生物技术与资源利用研究。
ｍｏｌ／Ｉ。Ｉ。一ＧＩｎ、２．０ ｍｏｌ／Ｌ盐酸乙胺和ｐＨ ９．５条件 下反应４ ｈ，茶氨酸生成量达到２９．４０ ｇ／ｌ。［１ ３｜。葡萄
因工程菌。工程菌催化Ｌ一谷氨酸钠和盐酸乙胺反应 生成茶氨酸的能力较出发菌株Ｅ．ｅｏｌｉ ＢＬ２１有显著 提高［１川。从Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ
ｔａｅｔｒｏｌｅｎｓ
Ｙ３０分离的ＧＳ
ｓｙｎｔｈｅｔａｓｅ，ＧＳ，ＥＣ
２茶氨酸生物合成
在茶树中，茶氨酸是在根系以Ｌ一谷氨酸和乙胺 在茶氨酸合成酶（ＥＣ ６．３．１．６）的作用下合成，然后 输送到叶部。茶氨酸合成酶又称Ｉ。一谷氨酸：乙胺连接 酶［６］，该酶在体外１．２）也可以用于茶氨酸生产。将枯草杆菌Ｂ．
的进一步开发利用研究提供相关信息。
关键词
茶氨酸；生物合成；化学合成；分离制备；检测 文献标识码：Ａ
文章编号：０５７７—８９２１（２００９）０３－－１４５—０５
中图分类号：ＴＳ２７２
Ｐｒｏｇｒｅｓｓ ｉｎ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｆ Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｔｈｅａｎｉｎｅ
ａｅｒｕｇｉｎｏｓａ，
Ａｃｉｎｅｔｏｂａｃｔｅｒ，
ｇｌｕｔａｍｉｎａｓｉｆｉｃａｎｓ，Ｍｙｃｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ ｌｅｐｒａｅ谷酰胺酶
和Ｐ．ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｓ谷氨酸一天门冬酰胺酶也属于这一 类。第２亚类谷酰胺酶在Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ ７Ａ中的酶活 性部位没有保守氨基酸残基，与Ｍｉｃｒｏｃｏｃｃｕｓ谷酰胺 酶存在３０％的同源性。而且来自Ａ．ｏｒｙｚａｅ谷酰胺酶 具有耐盐性Ｌｌ引。 谷酰氨合成酶（ｇｌｕｔａｍｉｎｅ
ｔｅａ．
茶氨酸（ｔｈｅａｎｉｎｅ）是茶叶的特有氨基酸类化合 物，其含量占茶叶氨基酸含量的５０％以上；它不仅是 茶汤鲜爽味的重要成分，而且具有降低苦涩味的作 用；同时还具有焦糖香，对茶氨酸对绿茶滋味和红茶 香气有积极作用。因此，白酒户弥二郎１９５０年发现 并鉴定茶氨酸以来，它一直受到茶叶品质研究者的 关注。近年来的研究还发现，茶氨酸具有多种良好的 体生理调节功能和药用效果，进一步引起食品营养 和医学领域学者的重视。本文综述了茶氨酸的最新 研究进展，供进一步研究参考。
ＳＨＡ０
Ｓｈｕｈｏｎ９１，ＷＡＮＧ
（１．Ｚｈｅｊｉａｎｇ
Ｅｘｔｅｎｓｉｏｎ
Ｋａｉｒｏｎ９２，ＬＩＮ Ｃｈｅｎｌ，ＹＥ Ｑｉａｎｌ，ＬＩＡＮＧ Ｙｕｅｒｏｎ９１
Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ。Ｈａｎｇｚｈｏｕ ３１００２９，Ｃｈｉｎａ； ａｎｄ Ｓｐｅｃｉａｌｉｔｙ
Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｎｉｎｇｂｏ
Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ Ｔｅａ
２．Ｎｉｎｇｂｏ
Ｓｔａｔｉｏｎ
ｏｆ Ｆｏｒｅｓｔｒｙ
３１５０１２，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ
Ｔｈｅ ｐｒｅｓｅｎｔ ｐａｐｅｒ ｒｅｖｉｅｗｅｄ ｔｈｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｔｈｅａｎｉｎｅ，ｔｈｅ ｂｉｏｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ａｎｄ
ｃｈｅｍｉｃａｌ ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ｏｆ ｔｈｅａｎｉｎｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅａｎｉｎｅ，ｗｈｉｃｈ
取物６．８８ ｇ／Ｌ、Ｋ：ＨＰＯ。７．１０ ｇ／Ｌ，７一ＧＧＴ活性的达 到４．４０ Ｕ／ｍＬ，茶氨酸的产量为３２．２２ ｇ／Ｌ［】“。 谷酰胺酶（ｇｌｕｔａｍｉｎａｓｅ，ＥＣ ３．５．１．２）可以水解
５．６３时，茶氨酸浓度可以达到
谷酰胺等丫一氨基键，部分酶还有催化转了一谷酰基反 应，所以具有谷酰胺酶活力的真菌、细菌和酵母也可
０。。
具有上述酶活力的微生物都可能具有合成茶氨 酸的能力，所以许多微生物被用于生物合成法制备 茶氨酸。利用真菌褐绒盖牛肝菌（Ｘｅｒｏｃｏｍｕｓ ｂａｄｉｕｓ）进行浸入式发酵可以产生茶氨酸，当培养条 件为葡萄糖２９．１７ ｇ／Ｉ。、酵母提取物６．３８ ｇ／Ｌ、肉汤
６１．４３ ｍＩ。和ｐＨ １７．２４
糖、酵母提取物和Ｋ２ＨＰ（）４是影响该工程菌酶活力 的关键因素，最佳条件为葡萄糖１０．３９ ｇ／Ｌ、酵母提
ｐＨ
ｏＡ‘２引。 为了简化合成过程和降低成本，有人采用邻苯
二甲酰基（ｐｈｔ）作为保护基，保护Ｌ一谷氨酸的ａ一氨 基，使其分子内脱水生成Ｎ—Ｐｈｔ—Ｌ一谷氨酸酐后，与 乙胺二氧六环溶液反应生成中间产物Ｎ—ｐｈｔ—Ｌ一茶氨 酸，中间产物经水合肼脱去保护基团得ＮＬ一茶氨酸。 该法简单、经济、高效口引。
４茶氨酸制备
万方数据
１４６
茶
叶
３５卷
酸含量高于普通绿茶品种ｎ］。栽培技术条件对茶叶 茶氨酸含量有重要影响，氮肥有利于茶氨酸的生物 合成和累积；肥料中过量的氯元素不利于茶叶茶氨 酸含量的积累，但不影响茶氨酸在吸收根的累积ｎ］。
酶的Ｔｈｒ２０，Ｔｙｒ３４，Ｔｈｒｌ００，Ａｓｐｌ０１，Ｌｙｓｌ７３和
Ｇｌｕ２９４以及Ｐ．
为１８．０８ ｍｇ／ｇ，碧螺春为１９．４ ｍｇ／ｇ，祁门红茶为
１３．６ ０．３
１茶氨酸特性和在不同茶叶中的含量
茶氨酸是茶树次生代谢产物，化学分子式为 Ｃ７Ｈ１４Ｎ２０３（Ｎ—ｇａｍｍａ—ｅｔｈｙｌ—Ｌ—ｇｌｕｔａｍｉｎｅ，Ｎ一乙基一 ７一Ｌ一谷氨酰胺），分子量：１７４．２０，分子结构如图１。茶 氨酸是白色或类白色结晶性粉末，熔点２１７－－－２１８。Ｃ； 溶于水，不溶于乙醇和乙醚；无臭，味鲜；味觉阈值
茶叶Ｊｏｕｒｎａｌ
ｏｆ Ｔｅａ
２００９，３５（３）：１４５～１４９
茶氨酸制备和检测研究进展
邵淑宏１ 王开荣２ 林 晨１
叶
倩１
梁月荣１
（１．浙江大学茶叶研究所，杭州３１００２９；２．宁波市林特科技推广中心，宁波３１５０１２）
摘
要
本文综述了茶氨酸的特性、生物合成和化学合成途径、茶氨酸的分离制备以及检测方法，为茶氨酸
０．０６％，低于谷氨酸（Ｏ．１５％）和天冬氨酸（Ｏ．１６％）。
ｍｇ／ｇ，立顿袋泡红茶为８．３ ｍｇ／ｇ，而普洱茶为
ｍｇ／ｇ［３］。由于随着茶叶的成熟度提高，茶氨酸
含量随之降低，所以茶氨酸在幼嫩芽叶加工的高档 茶中含量高于用粗老原料加工的低档茶［４］。茶树品 种与茶氨酸含量关系密切，新梢白化茶树品种茶氨
ｓｕｂｔｉｌｉｓ １６８的ＧＳ基因（ｇｌｎＡ）克隆并连接到质粒
后来的研究发现，细菌中的７一谷氨酰转移酶（丫一
ｇｌｕｔａｍｙｌ
ｔｒａｎｓｆｅｒａｓｅ，又名ｇｌｕｔａｍｙｌ—ｔｒａｎｓｐｅｐｔｉ— ２．３．２．２）也可以将谷氨酰胺上的谷
ｐＥＴ２８ａ上形成重组子ＧＳ，再将重组子质粒转化 ＢＩ。２１（ＤＥ３）菌系，获得工程菌ＢＩ。２１（ＤＥ３）－ｐＥＴ２８ａ— ｇｌｎＡ；茶氨酸合成活力提高２０％［１ ６。。将荧光假单胞 菌ＧＳ基因转接人ｐＥＴ３２ａ质粒，再将重组质粒转化