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茶氨酸功能性天然食品添加劑

2011-04-19 18:53:41

                             2010年03月26日  WWW.511511.COM來源:互聯網

  茶氨酸是一種新型天然的功能性食品添加劑,是茶葉中特有的一種氨基酸。本文較全面地綜述了目前茶氨酸國內外最新進展,包括茶氨酸的理化特性、體內的吸收和代謝、檢測方法、合成方法、生理功能、安全性以及在食品中的應用和發展前景。 
關鍵詞:茶氨酸;理化特性;生理功能;安全性

  茶氨酸(Theanine)是1950年首次從綠茶中分離得到的,是茶葉中的特征氨基酸,也是茶葉的呈味物質,其含量直接決定了茶葉的品質。在茶葉存在的25種氨基酸中,茶氨酸與其他的氨基酸不同,它不僅含量高,約占茶葉中氨基酸總量的60%~70%,最高可達到茶葉干重的1%~2%,而且其生化特性也非常特殊。到目前為止,在其他植物中很少有茶氨酸發現的報道,除了在茶梅、蘑菇、油茶、紅山茶等植物中已檢測出微量存在外,在其他植物中尚未發現。

  1 茶氨酸的理化特性

  茶氨酸(N-乙基-γ-L-谷氨酰胺)是谷氨酸和乙胺的誘導體,在茶樹根中由谷氨酸和乙胺合成并儲藏在葉中,光照下轉化為兒茶素。自然界存在的天然茶氨酸均為L型,純品為白色針狀結晶,熔點在217~218℃之間,比旋光度(a)20D=0 7°,極易溶于水、而不溶于無水乙醇和無水乙醚,水溶液呈微酸性,具有焦糖和類似味精的鮮爽味。茶氨酸用6mol/L鹽酸水解后生成谷氨酸和乙胺,茚三酮顯色反應呈紫色,與堿式碳酸銅反應生成淡紫色柱狀銅鹽。此外,茶氨酸泡出率很高,可達80%以上,比其他各種游離氨基酸的泡出率都高。

  2 茶氨酸在人體內的吸收、代謝

  茶氨酸是一種特殊的氨基酸,同其他的氨基酸一樣在人體小腸內被吸收。實驗表明,茶氨酸對同一類的氨基酸如蛋氨酸、亮氨酸、纈氨酸等會產生拮抗作用,因此推論茶氨酸可能是通過蛋氨酸載體運轉系統在腸道內被吸收的。但KitaokaS等研究表明,茶氨酸在腸道內的吸收可能與谷氨酸共用一個由Na偶聯的協同運轉蛋白,且茶氨酸的親和力比谷氨酸低。Unnot等發現,茶氨酸在體內的代謝部位可能是腎臟,人體服用茶氨酸后,在尿液中可檢測到茶氨酸、谷氨酸、乙胺3種物質,而且這些物質在尿液中的含量與服用量成正比,這說明茶氨酸在人體內經過酶促水解為谷氨酸和乙胺。Terashimat等則以鼠為對象研究了茶氨酸在體內的代謝動力學變化情況,他們發現,茶氨酸經口灌胃1h后,鼠的血清、腦、肝中茶氨酸的濃度明顯增加,但此后隨著時間的延長,血清和肝中的茶氨酸濃度逐漸降低,而腦中的茶氨酸濃度則保持增長趨勢,一直到灌胃5h后濃度才達到最高值。經過24h后,茶氨酸在血清、腦、肝等組織中未能檢測到。

  3 茶氨酸的測定方法茶氨酸的測定方法有很多種,如堿式碳酸銅沉淀法、茚三酮顯色的薄層色譜法、強酸性陰離子交換樹脂層析法、氣相色譜法、高效液相色譜法、膠束電動毛細色譜分析法、紫外光吸收光譜法、“日立835-50型”氨基酸自動分析儀、紅外線分光光度法和質譜法等。高效液相色譜法簡便、快速、靈敏,可以定量、定性地測定茶氨酸;膠束電動毛細色譜分析法除了可以測定茶葉中的茶氨酸外,還可以同時分析茶葉中的兒茶素、咖啡因和維生素C等多種物質;“日立835-50型”氨基酸自動分析儀可以將茶葉中的各種氨基酸自行分測出來,并能準確地測定其含量,具有迅速、精確無誤等優點。

  4 茶氨酸的人工合成

  4 1 化學合成茶氨酸的化學合成首先是谷氨酸的吡咯烷酮化。1942年,以色列人通過已胺和吡咯烷酮酸在水溶液中反應第一次合成了茶氨酸。以后,日本人改進了合成方法,用L-吡咯烷酮酸與純已胺(而不是在水溶液中)來提高茶氨酸產率;利用反應物與生成物之間溶解性的差異,先將L-吡咯烷酮酸形成銅鹽,再與純乙胺反應則可大大提高反應的收率;從簡化生產流程考慮,也可以采用L-谷氨酸加熱脫水生成L-吡咯烷酮酸后再與無水乙胺反應生成茶氨酸。事實上,谷氨酸的吡咯烷酮化并非是合成茶氨酸的惟一方法,還可通過二硫化碳保護a-氨基來合成茶氨酸,或者改用谷氨酸乙醛為原料再用鈀碳催化還原合成茶氨酸。

  4 2 微生物發酵合成在化學合成茶氨酸的過程中,必需對a-氨基進行乙胺基化,而微生物發酵合成茶氨酸則無需對a-氨基進行乙胺基化,這是因為酶促反應具有高度專一性,但必須與葡萄糖的降解反應相偶聯。實際上,目前應用于生產合成茶氨酸的酶不是從茶樹中提取到的茶氨酸合成酶,而是細菌中的谷氨酰胺合成酶提取物,這是因為茶樹中提取的茶氨酸合成酶容易失活。另外,由于茶氨酸在自然條件下含量少,因此不能大量提取,但據報道,日本已經通過細胞培養法來生產茶氨酸解決了這一難題。

  4 3 植物組織培養植物組織培養合成茶氨酸是采用茶樹細胞培養來產生茶氨酸,或者采用茶樹愈傷組織培養來產生茶氨酸,然后通過離子交換法從茶樹愈傷組織中提取茶氨酸。

  5 茶氨酸的生理功能

  5 1 降血壓作用血壓是通過人體中樞及末梢神經系統的遞質兒茶酚胺和5-羥基色胺的分泌量來調節的。Yokogoshih等通過實驗證明,服用茶氨酸后5-羥基色胺在老鼠大腦中的合成減少了,并增加了5-羥基色胺在老鼠大腦中的分解,老鼠體內的5-羥基色胺的含量明顯降低。在給自發性高血壓老鼠注射不同劑量的茶氨酸時,血壓也下降了,并且下降的程度與注射的劑量呈正比關系,茶氨酸的劑量不會影響老鼠的正常血壓,但與茶氨酸結構相似的谷氨酸沒有發現有降血壓的作用。

  5 2 抗腫瘤作用茶氨酸是谷氨酰胺的衍生物,二者結構相似,而腫瘤細胞的谷氨酰胺代謝比正常細胞活躍許多,因此,作為谷氨酰胺的競爭物,茶氨酸能通過干擾谷氨酰胺的代謝來抑制腫瘤細胞的生長。Sadzukay等通過實驗得出,茶氨酸能抑制阿霉素從埃利希腹水腫瘤細胞滲出,從而維持了阿霉素在腫瘤組織細胞中的濃度。與單獨使用阿霉素相比,茶氨酸和阿霉素的聯合使用可使阿霉素在腫瘤細胞中的濃度明顯增加,使抑制活體腫瘤生長作用提高2 1倍,但不會改變阿霉素在正常細胞中的濃度。并且研究發現,茶氨酸可降低谷胱甘肽過氧化的活性,從而使脂質過氧化的過程正常化。另外,對M5076卵巢腫瘤無效的劑量水平的阿霉素在和茶氨酸聯合使用后表現出抗腫瘤活性,并且可以抑制M5076卵巢腫瘤的肝轉移,這表明茶氨酸對阿霉素抗腫瘤活性的影響極大。Sadzukay等還發現,茶氨酸具有逆轉多種藥物耐藥性的功能,如對耐阿霉素的P388白血病裸鼠,茶氨酸通過增加阿霉素在腫瘤細胞中的濃度加強了其作用。茶氨酸不僅能夠促進依達比量(IDA)的抗腫瘤活性,而且還能改善其對骨髓的抑制作用,可明顯逆轉因注射IDA而導致的白細胞和骨髓細胞數量的減少。

  5 3 靜心安神作用茶氨酸對咖啡因有拮抗作用,當與咖啡因同時投予時,對因咖啡因所產生的興奮有明顯抑制作用。KakudaT等通過腦電圖儀評介方法確定,在與咖啡因相同濃度下,茶氨酸對咖啡因的刺激作用產生拮抗。人體多巴胺的釋放會大大影響人的情緒,茶氨酸可影響多巴胺的釋放,從而調控人的情緒。另外,茶氨酸對大腦血清素的合成和分解也產生影響,能降低血清素的合成及增加其分解,或抑制其釋放,服用茶氨酸后,大腦中的血清素含量明顯降低。茶氨酸對人腦電波也產生影響,能使人情緒放松、減少緊張。總之,茶氨酸能起到靜心安神的作用,飲茶后能使人心情平靜、情緒穩定。

  5 4 促進大腦功能作用茶氨酸能影響人體大腦的功能,服用茶氨酸后,人的記憶能力可得到提高,這是由于茶氨酸影響了與學習、記憶有關的腦內中樞神經遞質5-羥色胺的活性,茶氨酸能活化5-羥色胺。

  6 茶氨酸的安全性早在1985年,美國食品和藥物管理局(FDA)就認可了茶氨酸,并確認合成茶氨酸是一般公認為安全的物質(GRAS),在使用過程中不作限制用量的規定。其安全性實驗表明,茶氨酸的大鼠急性毒性在5g/KG以上;在連續服用28天(每天2g/KG)茶氨酸的亞急性實驗中,大鼠未見任何毒性反應;在致突變實驗中也沒有發現茶氨酸的任何誘變作用;細菌恢復突變實驗也證明未導致基因變異。因此可以說,茶氨酸是一種十分安全的,無毒的食品。

  7 茶氨酸在食品中的應用作為一種新型的食品添加劑,茶氨酸不僅易溶于水,還有抑制苦味物質,改善食品風味的作用,在食品工業中得到了廣泛的應用。茶氨酸可用于各類點心、糖果、果凍、飲料及口香糖等幾乎所有的食品,而且添加茶氨酸后,不會使食品的品質下降,即不會出現不好食用、不好飲用、口感下降等問題。

  8 茶氨酸的發展前景茶氨酸是一種安全、無毒、具有多種生理功能的天然食品添加劑,具有廣闊的開發前景。專家預測,茶飲料將成為21世紀的主要飲料,茶氨酸作為茶葉的主要呈味物質,首先被作為一種食品添加劑用于茶飲料。另外,茶葉一直是我國出口產品,在目前國際茶葉市場,高檔茶走俏、中檔茶平銷、低檔茶滯銷的情況下,進行茶氨酸的合成和應用研究,將有助于改善我國茶葉的品質和等級。

  總的來說,在技術方面,利用生物技術獲得更多的茶氨酸;在應用方面,拓寬茶氨酸在食品領域的應用;在開發方面,利用茶氨酸的特殊生理功能,開發功能性藥物。


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