茶氨酸是茶葉的特征氨基酸。大量研究表明,茶氨酸的含量不僅對(duì)茶葉的品質(zhì)有很大的影響,而且具有促進(jìn)大腦功能和神經(jīng)的生長(zhǎng)、抗腫瘤、降壓安神等功效。本文綜述了近十余年來(lái)國(guó)內(nèi)外在茶氨酸的形成、積累、測(cè)定、制備及應(yīng)用方面的研究進(jìn)展。
　　1 引言
　　至今為止人們?cè)诓枞~中已發(fā)現(xiàn)25種氨基酸。其中茶氨酸約占氨基酸總量的50%。大多數(shù)學(xué)者認(rèn)為茶氨酸是茶葉的特征氨基酸,因?yàn)榈侥壳盀橹钩嗽诓杳?、山茶、油茶、簟等四種天然植物中檢測(cè)出其微量存在外,其他植物中尚未發(fā)現(xiàn)。茶氨酸(theanine)是1950年日本學(xué)者酒戶彌二郎首次從綠茶中分離并命名的,它屬酰胺類化合物,化學(xué)命名:Ｎ乙基Ｌ谷氨酰胺,結(jié)構(gòu)式:ＨＯＣＯＣＨＮＨ2ＣＨ2ＣＨ2ＣＯＮＨＣＨ2ＣＨ3。自然存在的茶氨酸均為Ｌ型,純品為白色針狀結(jié)晶,熔點(diǎn)217～218℃(分解),比旋光度[α]20Ｄ=0 7°,極易溶于水,水解度呈微酸性,有焦糖香及類似味精的鮮爽味,研究證明它的含量與綠茶的品質(zhì)密切相關(guān),相關(guān)系數(shù)為0 787～0 876[1]。
　　2 茶葉中茶氨酸研究進(jìn)展
　　作為茶葉的特征氨基酸,茶氨酸幾乎存在于茶樹(shù)的所有器官和組織中。經(jīng)大量研究表明,茶氨酸在茶樹(shù)的根部形成,然后向新梢積聚,因而茶樹(shù)新梢中茶氨酸含量最高。茶氨酸的形成是茶樹(shù)儲(chǔ)存氮的手段之一,這是因?yàn)椴璋彼岜徊璋彼崴饷杆鉃楣劝彼岷鸵野?乙胺在胺氧化酶的作用下產(chǎn)生氨和乙醛,氨可作為氮源供茶樹(shù)的幼齡組織生長(zhǎng),因此茶氨酸是茶樹(shù)幼芽光合作用開(kāi)始前有機(jī)碳骨架合成的起始物,而且也是茶樹(shù)中多酚類物質(zhì)的重要前體。茶氨酸在茶樹(shù)中的積累與光照、溫度和合成前體密切相關(guān)。研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)溫度為25℃,黑暗條件下,在培養(yǎng)基中加入鹽酸乙胺能明顯增加茶氨酸的積累。1992年我國(guó)學(xué)者李榮林等對(duì)茶樹(shù)新梢中茶氨酸的分布情況及其在不同季節(jié)、不同品種和不同栽培條件下含量的變化作了較全面的研究[2]。他們發(fā)現(xiàn),隨著茶樹(shù)葉片成熟度的增加,茶氨酸的含量逐漸降低,因此茶氨酸可作為茶鮮葉嫩度的化學(xué)指標(biāo)之一;茶氨酸在新梢中的含量隨季節(jié)的不同存在顯著的差異,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;環(huán)境對(duì)茶氨酸含量也有較大的影響, 土壤的ｐＨ值下降,不利于茶氨酸的積累,而氨態(tài)氮的存在和遮蔭環(huán)境有利于茶氨酸的積累; 茶葉制作過(guò)程不同,其茶中茶氨酸的含量也有明顯變化。綠茶制造過(guò)程中由于谷氨酸的轉(zhuǎn)化使茶氨酸的含量呈增加趨勢(shì);黃茶、青茶、黑茶制造過(guò)程中谷氨酸的變化不明顯,茶氨酸呈減少趨勢(shì);白茶制造過(guò)程中茶氨酸變化的特點(diǎn)是長(zhǎng)時(shí)間的萎凋中蛋白質(zhì)分解,谷氨酸增多并向茶氨酸轉(zhuǎn)化,因此茶氨酸開(kāi)始表現(xiàn)為增加趨勢(shì)直至干燥才有所減少;而紅茶發(fā)酵過(guò)程茶氨酸變化復(fù)雜,有增有減,總趨勢(shì)是減少。雖然人們普遍認(rèn)為茶氨酸可作為評(píng)價(jià)綠茶質(zhì)量的重要標(biāo)志之一,但對(duì)紅茶茶氨酸的含量與其品質(zhì)的相關(guān)性問(wèn)題有著不同的看法。
　　 K.HelenEkborgOtt等在對(duì)17種茶的茶氨酸含量進(jìn)行分析時(shí)發(fā)現(xiàn), 某些紅茶中茶氨酸的含量并不比綠茶和烏龍茶低,有的紅茶 (如中國(guó)的云南茶)中茶氨酸的含量甚至還高于某些綠茶 [3]。趙和濤等在研究茶氨酸的生化特性時(shí)測(cè)定了我國(guó)六大茶類中茶氨酸的含量[4]發(fā)現(xiàn)以白茶中茶氨酸的含量最高,為30079mg/100g;其次是綠茶和黃茶,在17301～1944 7mg/100g之間;紅茶相對(duì)綠茶低一點(diǎn),為14616mg/100g; 青茶為6274mg/100g;含量最低的是黑茶,只有711mg/100g,這可能是由于其加工過(guò)程中特有的渥堆作用導(dǎo)致了茶氨酸大量損失。因此也有學(xué)者認(rèn)為茶氨酸的含量也可作為紅茶品質(zhì)的重要評(píng)價(jià)因子之一。湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)的唐和平等對(duì)9個(gè)茶樹(shù)品種及紅山茶、白山茶進(jìn)行了氨基酸組成的分析[5],并比較了其中茶氨酸含量的差異,他們發(fā)現(xiàn)山茶中雖有茶氨酸存在,但含量甚微;通過(guò)對(duì)不同進(jìn)化層次的茶樹(shù)品種進(jìn)行茶氨酸含量分析,證明茶氨酸含量隨茶樹(shù)進(jìn)化層次的提高呈積累趨勢(shì),并以山茶中也發(fā)現(xiàn)茶氨酸說(shuō)明茶與山茶存在一定的親緣關(guān)系,由此支持茶樹(shù)應(yīng)屬山茶屬的觀點(diǎn)。1997年齊貴年等比較了經(jīng)蒸汽殺青、鍋炒殺青和滾筒殺青的扁形特種綠茶氨基酸含量的變化[6],結(jié)果表明,不同工藝殺青對(duì)氨基酸組分含量有一定的影響,其氨基酸總量和茶氨酸含量均為蒸汽殺青>鍋炒殺青>滾筒殺青,并且提出可通過(guò)工藝技術(shù)對(duì)茶葉中茶氨酸和其他氨基酸的含量進(jìn)行調(diào)控。同年鐘俊輝等研究了不同培養(yǎng)條件、不同碳源和不同環(huán)境對(duì)茶愈傷組織培養(yǎng)及其茶氨酸的積累的影響[7],發(fā)現(xiàn)激素ＩＡＡ和6 ＢＡ結(jié)合作用時(shí),以ＩＡＡ2mg/Ｌ和6 ＢＡ4mg/Ｌ時(shí)對(duì)茶氨酸積累最有利;而培養(yǎng)基中碳源不同,愈傷組織的增長(zhǎng)速率及其茶氨酸的含量的差異并不顯著,但當(dāng)用不同濃度的蔗糖作為碳源時(shí)發(fā)現(xiàn),隨著蔗糖濃度的增加茶氨酸的積累呈上升趨勢(shì)。與其他文獻(xiàn)相同,他們的研究結(jié)果表明25℃、黑暗條件有利于茶氨酸的積累。
　　3 茶氨酸的測(cè)定與制備茶氨酸的分析方法有多種,有傳統(tǒng)的陰離子交換樹(shù)脂層析法、薄層色譜法、氣相色譜法[8,9]等。近十多年來(lái)隨著高效液相色譜技術(shù)的迅猛發(fā)展,分析速度、靈敏度和自動(dòng)化程度的不斷提高,該技術(shù)越來(lái)越廣泛地應(yīng)用于氨基酸分析領(lǐng)域。因大多數(shù)氨基酸無(wú)紫外吸收和熒光發(fā)射特性,標(biāo)準(zhǔn)折射探測(cè)儀對(duì)氨基酸檢測(cè)也無(wú)足夠的靈敏度,所以為提高分析檢測(cè)靈敏度和分離選擇特性,通常將其衍生。二十世紀(jì)八十年代中期美國(guó)Ｗａｔｅｒｓ公司率先推出了氨基酸自動(dòng)分析系統(tǒng)及技術(shù)[10],他們采用異氰酸苯酯(ＰＩＴＣ)作為衍生試劑,柱前衍生,反相色譜分離的原理,用紫外檢測(cè)進(jìn)行氨基酸分析。隨后,惠普公司推出了ＨＰＡｍｉｎｏＱｕａｎｔ氨基酸分析系統(tǒng)及技術(shù)[11],采用鄰苯二甲醛(ＯＰＡ)和氯甲酸芴甲酯(ＦＭＯＣ)作為衍生試劑,既可用紫外又可用熒光進(jìn)行檢測(cè)。董泗建等對(duì)幾種柱前衍生的氨基酸分析法的色譜條件進(jìn)行了改進(jìn) [12],在降低成本的基礎(chǔ)上進(jìn)一步優(yōu)化了分離效果。1994年Ｗａｔｅｒｓ公司又推出了一套全新的氨基酸分析技術(shù),他們采用6 氨基喹啉 Ｎ 羥基琥珀酰亞胺基 氨基甲酸酯(ＡＱＣ)作為衍生試劑,以乙腈和水作為流動(dòng)相,梯度洗脫,紫外或熒光檢測(cè)器檢測(cè),該法簡(jiǎn)稱為ＡＣＣＱ ＴＡＧ法。在日本學(xué)者莽也邦夫等采用高效液相色譜法測(cè)定了茶葉中茶氨酸含量之后,我國(guó)學(xué)者郭升平對(duì)用高效液相色譜測(cè)定茶葉中茶氨酸進(jìn)行了較詳細(xì)的研究[13],他采用ＷａｔｅｒｓＭ344高效液相色譜儀,以ＰＩＴＣ柱前衍生,反相Ｃ18柱分離(Ｗａｔｅｒｓ的Ｐｉｃｏ ＴａｇＴＭＨＡＡ柱),柱溫43℃,梯度洗脫,用Ｍ990二極管陣列檢測(cè)器,在ＵＶ243ｎｍ檢測(cè)。在研究中他對(duì)用乙酸乙酯提取、用80%乙醇回流3ｈ提取和經(jīng)鹽酸水解等前處理的方法進(jìn)行了比較,發(fā)現(xiàn)茶氨酸不能以酸水解方式提取,否則茶氨酸會(huì)分解成谷氨酸,而使測(cè)定結(jié)果偏低。隨著近年來(lái)分析技術(shù)和分析手段的不斷提高,毛細(xì)管電泳技術(shù)和液質(zhì)聯(lián)用技術(shù)也應(yīng)用到了茶氨酸檢測(cè)領(lǐng)域。ＫｉｅｈｎｅＡ等報(bào)道了采用熱噴霧液質(zhì)聯(lián)用儀分析茶葉中多酚類物質(zhì)的方法[14],他們通過(guò)測(cè)定其準(zhǔn)分子離子峰同時(shí)測(cè)定了茶葉中的兒茶素、黃酮醇糖甙、黃酮糖甙及咖啡因、可可堿和茶氨酸。ＡｕｃａｍｐＪＰ等則研究了用毛細(xì)管電泳儀同時(shí)進(jìn)行兒茶素、茶氨酸、咖啡因及沒(méi)食子酸、抗壞血酸分析的方法[15]。
　　目前,高純度的茶氨酸主要通過(guò)細(xì)胞組培、化學(xué)合成、微生物發(fā)酵和離子交換樹(shù)脂分離等方式獲取。人們用14Ｃ示蹤的方法早已證實(shí)了茶樹(shù)中茶氨酸合成前體是谷氨酸和乙胺。一般認(rèn)為當(dāng)培養(yǎng)基中乙胺的濃度為25ｍＭ時(shí),茶葉愈傷組織的茶氨酸的生物合成為最大值。1998年陳瑛等研究了多種激素對(duì)茶愈傷組織合成茶氨酸的影響[16],他們對(duì)生長(zhǎng)素(ＩＡＡ)、萘乙酸(ＮＡＡ)、吲哚丁酸(ＩＢＡ)、2,4 二氯苯氧乙酸 (2,4 Ｄ)、6 芐基腺嘌呤(6 ＢＡ)、玉米素(ＺＴ)、激動(dòng)素(ＫＴ)、和三十烷醇(ＴＡ)的不同濃度、不同配比進(jìn)行試驗(yàn),得出了茶愈傷組織生長(zhǎng)和茶氨酸積累的較佳培養(yǎng)條件。除了利用細(xì)胞組織培養(yǎng)茶氨酸之外,化學(xué)合成也是得到高純度茶氨酸的有效方法[17]。采用化學(xué)合成手段制造氨基酸始于二十世紀(jì)五十年代,它具有價(jià)格低,成本低,適合工業(yè)化生產(chǎn)的特點(diǎn)。但是化學(xué)合成制造的都是ＤＬ 型消旋體,需要進(jìn)行拆分才能得到Ｌ 型產(chǎn)品。日本學(xué)者在這方面作了大量的工作,他們采用微生物固化酶分離ＤＬ 型氨基酸取得了成功。采用微生物發(fā)酵法可直接得到Ｌ 型氨基酸,但反應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng),設(shè)備規(guī)模較龐大,副產(chǎn)物也較多,需要進(jìn)一步分離精制,成本相對(duì)較高。因此建立在化學(xué)合成法和微生物發(fā)酵法基礎(chǔ)上的酶轉(zhuǎn)化法或稱酶工程技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生了。這種技術(shù)是應(yīng)用特定酶的催化作用,使某些化合物轉(zhuǎn)化成相應(yīng)的Ｌ 氨基酸。ＨｉｄｅｙｕｋｉＳｕｚｕｋｉ等報(bào)道了他們把這一技術(shù)應(yīng)用到茶氨酸的制備中的最新研究成果[18],他們利用從細(xì)菌中得到的谷氨酰轉(zhuǎn)肽酶作催化劑,將200ｍＭ谷氨酸和1 5Ｍ乙胺在ｐＨ為10,溫度為37℃的條件下,保持2小時(shí),獲得120ｍＭ茶氨酸,轉(zhuǎn)化率為 60%。茶氨酸作為兩性物質(zhì),選擇適當(dāng)?shù)模穑戎?用離子交換樹(shù)脂分離提取也是一種有效的手段,但這方面的報(bào)道并不多見(jiàn)。1998年陳瑛等報(bào)道了用離子交換法提取茶氨酸的研究結(jié)果[19],他們選用國(guó)產(chǎn)732陽(yáng)離子交換樹(shù)脂,從茶愈傷組織浸提液中提取茶氨酸,并討論了洗脫液離子強(qiáng)度和ｐＨ值對(duì)樹(shù)脂吸附茶氨酸的影響,以及上樣濃度、洗脫速度對(duì)樹(shù)脂交換過(guò)程的影響。

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