茶氨酸及其在食品中的应用研究进展

茶氨酸及其在食品中的应用研究进展

付静李新生惠翌昕

（陕西理工学院生物科学与工程学院陕西汉中 723000）

[摘要]茶氨酸是茶叶的特征氨基酸，占茶叶中氨基酸总量的百分之五十以上。其具有预防心血管疾病、调节脑神经递质代谢、降血压等的功效。本文综述了茶氨酸的理化性质、测定、提取、生理功能以及在食品工程中的应用。

[关键词] 茶氨酸理化性质测定提取生理功能应用

茶氨酸（N-乙基-γ-谷氨酰胺，L-theanine）是1950年日本学者酒户弥二郎首次从绿茶中分离并命名的，是茶叶中的特征氨基酸，也是茶叶的呈味物质。由于茶氨酸在茶叶中的含量较低，不易提取，所以多年来人们对它的研究甚少。随着茶氨酸人工合成技术的日益成熟，茶氨酸才逐渐引起学者们的重视。在工业上，茶氨酸可以作为绿茶风味的改良剂和缓解苦味剂，并作为功能成分添加到食品药品中，开发功能食品和功能药品；茶氨酸具有降血压、辅助抑制肿瘤、松弛神经等作用。本文将对茶氨酸的理化性质、测定提取、生理功能以及在食品工艺中的应用进行综述。

1、茶氨酸的理化性质

至今为止人们在茶叶中已发现25种氨基酸。其中茶氨酸一般占茶叶干物质总重的1-2%，约占氨基酸总量的50%。它属酰胺类化合物，自然存在的茶氨酸均为L型，纯品为白色针状结晶，熔点是217-218℃（分解），极易溶于水，而不溶于无水乙醇和无水乙醚，水解度呈微酸性，有焦糖香及类似味精的鲜爽味，研究证明它的含量与茶得品质密切相关。经安全性实验表明茶氨酸安全、无毒、在摄取量上没有任何限制 。

L-茶氨酸结构式

2、茶氨酸的测定

茶氨酸的分析方法有多种，有传统的阴离子交换树脂层析法、薄层色谱法、气象色谱法等。近十年来随着高效液相色谱技术的迅猛发展，分析速度、灵敏度和自动化程度的不断提高，该技术越来越广泛地应用于氨基酸分析领域[2]。

2.1高效液相色谱法测定法

高效液相色谱法（HPLC）是测定茶叶中茶氨酸含量的常用方法。

标准溶液配制：准确称取20mg茶氨酸对照品于10mL容量瓶中，用水溶解，定容，得质量浓度为2g/L的标准储备液。分别准确移取上述储备液0.1,0.5,1.0,2.0,4.0,5.0mL于

10mL容量瓶中，用水稀释并定容，配制成一系列不同浓度的标准溶液。

样品处理：准确称取1.5g粉碎的茶叶或0.1g茶叶提取物，加入30mL水，在80℃的水浴锅上加热40分钟，冷却，离心，过滤，滤液加水定容至50mL，然后经0.45μm水膜过滤，滤液待用。

采用的色谱条件：C18色谱柱，以0.05%（体积分数）三氟乙酸水溶液为流动相，流速1mL/min,进样量10μL，紫外检测波长203nm，柱温30℃。每次进样分析后用乙腈冲洗色谱柱10min，然后用流动相平衡色谱柱约10min，至基线平稳。

茶氨酸质量浓度在0.02-1g/L内，其浓度与峰面积呈良好的线性关系，最低检出限为1.75ng（S/N=3）,回收率为97.2%，相对标准偏差（RSD）为1.7%。方法精确、灵敏且易于操作[3]。

2.2分光光度法

称取3g（准确至0.001g）磨碎试样于500mL锥形瓶中，加沸蒸馏水450mL，立即移入沸水浴中，浸提45min（每隔10min摇动一次），浸提完毕后立即趁热减压过滤，滤液移入500mL容量瓶中，残渣用少量热蒸馏水洗涤2-3次，并将滤液滤入上述容量瓶。冷却后用蒸馏水稀释至刻度、

准确吸取试液1mL，注入25mL容量瓶中，加0.5mL pH=8.0缓冲液和0.5mL2%茚三酮溶液，在沸水浴中加热15min，待冷却后加水定容至25mL，放置10min后，用5mm比色皿在570nm下测定吸光度[4]。

2.3高效毛细管电泳法

取5mL具塞试管，加入0.5mol/L pH9.5硼酸钠缓冲液1mL，乙腈1mL，茶氨酸标样或待测样品1mL，内标D-正白氨酸（IS）20μL，2、4-二硝基氟苯20μL，振摇混匀后，置50℃水浴中反应25min，反应液用于毛细管电泳分析。

电泳缓冲液的组成：0.03mol/L pH9.8硼酸钠缓冲液，内含brij35和异丙醇。开口石英毛细管：总长度为65cm，有效长度为60cm，内径为50μm。电压：28kV。温度：17℃。进样：压力进样为5s。

该方法还可以同时检测茶叶中的茶氨酸、咖啡因和儿茶素类[5]。

3、茶氨酸的制备

3.1沉淀分离法

利用沉淀分离茶氨酸时，用热水提取茶叶，过滤，用盐酸将绿叶调制pH3.5，加入1%的壳聚糖溶液去杂，用非极性大孔吸附树脂脱色及出去大分子物质，洗脱液经浓缩后调节至中性，加热至70℃，在搅拌下加入碱式碳酸铜，得紫色沉淀物。用1mol/L硫酸溶解沉淀物得茶氨酸-硫酸铜混合液，通入足量的硫化氢气体以去除铜离子，加入适量氢氧化钡沉淀硫酸根离子，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。也可以在提取液中按照茶氨酸/无水乙醇=1g/10mL得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℃恒温干燥，即可得到茶氨酸粗品[6]。

3.2大孔吸附树脂分离法

研究表明，强酸型大孔吸附树脂HD-8对茶氨酸的吸附量在pH2-7的范围内变化不大；在温度303-323K和茶氨酸0-1000mg/L浓度范围内，平衡吸附量约为200mg/g；而且HD-8大大孔强酸性树脂对茶氨酸吸附行为符合Freundlich吸附等温模型，吸附速率受液膜扩散和化学反应等因素的共同控制。

3.3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3500Da超滤分离与反渗透浓缩可以分离与富集儿茶素渣中的茶氨酸，综合得率与纯度分别为54.05%和8.53%。结合其他纯化技术可以进一步提高产品纯度。

3.4离子交换树脂分离法

阳离子交换树脂和阴离子交换树脂都被用于开发茶氨酸的分离技术，但前者应用较多。

利用732阳离子交换树脂的研究表明，在303K、323K的温度条件下和100-1000mg/L 茶氨酸浓度范围内，最大平衡吸附量在15-180mg/g之间；在732阳离子交换树脂对茶氨酸吸附行为符合Freundlich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。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0.13mol/L的磷酸缓冲液洗脱效果较好。以pH8-11、浓度为0.4mol的氨水洗脱液解吸附效果也较好。有人开发了阳离子树脂与其他措施结合用于从茶多酚工业非也中提取纯化茶氨酸的方法，经絮凝-吸附-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%。

有试验表明，在茶氨酸浓度为100-1000mg/L\pH6-11和吸附温度303-323K范围内，717阴离子交换树脂对茶氨酸的静态吸附行为符合Freundlich和Langmuir吸附等温方程，热力学参数表明该吸附过程是放热和自发的。但阴离子交换树脂静态平衡吸附量小于阳离子交换树脂，在该条件下717阴离子交换树脂对茶氨酸的最大平衡吸附量约为25mg/g[7、8]。

4.茶氨酸的生理功能

4.1降血压作用

血压的调节主要是通过中枢及末梢神经系统的儿茶酚胺和5-羟色胺的增减来实现的。Yoko-goshi H等[9]等通过实验证明，给予鼠茶氨酸后能减少5-羟色胺的含量，使5-羟色胺在大脑的合成减少以及增加其在脑中的分解。当给自发性高血压大鼠注射不同剂量的茶氨酸时血压下降，且下降程度呈剂量反应关系，在高剂量组可观察到血压明显下降。但即便给予最高剂量得茶氨酸也不会改变正常大鼠的血压。与茶氨酸结构相似的谷氨酸没有发现有降低血压的作用。

4.2辅助抑制肿瘤的作用

近期的研究表明茶氨酸本身虽无抗肿瘤活动，但却能提高多种抗肿瘤药物的疗效。阿霉素为部分肿瘤有抑制作用，茶氨酸可保护肿瘤组成中阿霉素浓度，减少阿霉素从埃利希腹水肿瘤细胞中渗出，故当茶氨酸与阿霉素配合使用时，可是活体肿瘤生长抑制提高了2.1倍，阿霉素在肿瘤组织中的浓度增加了2.9倍[10]。

4.3松弛神经紧张、放松等作用

Terashima等人发现茶氨酸的主要受体是脑。茶氨酸可通过大脑屏障进入大脑后，使大脑细胞中线颗粒内的神经递质多巴胺显著增加。而多巴胺是肾上腺素和去甲肾上腺素的前躯体，是传达细胞兴奋程度的重要物质，它的释放会大大影响人的情绪。另外Terashima等人通过使用血清素（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，大脑色氨酸的含量明显增加或有增加趋势，可使血清素的含量减少。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。

咖啡因有提神兴奋的作用，茶叶中也含有较多的咖啡因，单独摄入咖啡因对人体有一定的危害。而饮用茶后却不会产生引入灯亮咖啡因的兴奋作用。木村等人研究证明了茶氨酸对咖啡因差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一起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，对咖啡因的促成作用产生拮抗。这些充分说明茶氨酸为咖啡因的拮抗物，具有明显的安神、减少紧张和松弛神经的作用[11]。