茶氨酸的生理作用及合成

茶葉科學(xué)2003，23(1):1-5Journal of Tea Science文章編號: 1000- 369X (2003) 01 - 0001 - 05茶氨酸的生理作用及合成呂毅,郭雯飛”，倪捷兒3，楊賢強(1.浙江大學(xué)茶學(xué)系，浙江杭州310029; 2. 浙江大學(xué)化學(xué)系，浙江杭州310027; 3.寧波醫藥高等專(zhuān)科學(xué)校，浙江寧波315104)摘要:茶氨酸是茶葉特有的化學(xué)成分之一，對茶葉品質(zhì)有重要影響。近年的研究發(fā)現茶氨酸有多種保健作用,非常具有開(kāi)發(fā)前景。本文就茶氨酸的性質(zhì)、生理作用、合成等進(jìn)行綜述。關(guān)鍵詞:茶學(xué);茶;茶氨酸;生理作用;合成中圖分類(lèi)號: Q946文獻標識碼: AThe Bioactivities and Synthesis of TheanineLU Yi, GUO Wen-fei, NI Jie-er', YANG Xian-qiang'(1. Department of Tea Science, Zhejiang University, Hangzhou 310029, China; 2. Department of Chemistry, Zhejiang University,Hangzhou 310027, China; 3. Ningbo Medicine College, Ningbo 315104, China)Abstract: The recent researches have found that theanine, an unique and important component in tea plants, has manybioactivities, and made it get more and more attention. The property, bioactivities, and industrial preparation oftheanine are reviewed.Key words: Tea science; Tea; Theanine; Bioactivity; Synthesis茶的許多生理功能被科學(xué)所證實(shí)后，其保具有甜味和鮮爽味，味閾值0.06%， 是茶葉鮮健成分引起了人們的廣泛的興趣。上個(gè)世紀中爽味的主要成分。葉開(kāi)始的有關(guān)茶多酚的研究取得了很大成就。茶氨酸的性質(zhì)較穩定。將茶氨酸溶液煮沸近年對茶葉的其他保健成分的研究中，茶氨酸5 min,或將茶氨酸溶于pH 3.0的溶液中并在是比較引人注目的一個(gè)化合物，它的許多生理25度下儲放12個(gè)月，茶氨酸含量不變。因此.作用被發(fā)現后，合成及提取茶氨酸也成了廣泛在通常的食品加工、殺菌過(guò)程中，茶氨酸的性關(guān)注的研究課題。CH2NH_,CH31茶氨酸的性質(zhì)HOOC茶氨酸(圖1) 是茶樹(shù)中特有的化學(xué)成分之一，又名N-乙基_γ L谷氨酰胺，占茶葉中圖1L-茶氨酸分子結構游離氨基酸總量的50%以上，占茶葉干重的Fig. 1 Molecule structure of theanine1%-2%。茶氨酸為白色針狀晶體，易溶于水,中國煤化工收稿日期: 2002-08-08修訂日期: 2003- 01-07作者簡(jiǎn)介:呂毅(1969-), 女，浙江杭州人，現在浙江大學(xué)茶學(xué)系攻讀博士學(xué)位，主要從手則生兒與標口利H刀因y研究。MHC NMH G_2茶葉科學(xué)23卷質(zhì)不會(huì )發(fā)生變化。并且毒性試驗中未發(fā)現其有4茶氨酸的生理作用毒性川。4.1腦內神經(jīng)傳達物質(zhì)的變化2茶氨酸在茶樹(shù)體內的代謝茶氨酸由L系輸送系統通過(guò)血腦屏障進(jìn)茶氨酸在茶樹(shù)根部由茶氨酸合成酶催化谷入腦中。茶氨酸進(jìn)入腦后會(huì )使腦內神經(jīng)傳達物氨酸和乙胺反應合成，然后通過(guò)枝干送至葉質(zhì)多巴胺顯著(zhù)增加。向老鼠的腦的紋狀體中注部，并積累在葉中。芽與第一葉中含量最高，射5 umol茶氨酸，其腦中多巴胺釋放量增加往下逐漸降低。在光照射下茶氨酸會(huì )分解為谷2倍多，注射10μ mol時(shí)增加近7倍川。多巴.氨酸和乙胺。谷氨酸成為氮源，乙胺氧化后被胺在腦中起到重要作用，缺乏時(shí)會(huì )引發(fā)帕金森用于合成兒茶素(圖2)。這個(gè)分解代謝在蔽癥、精神分裂癥。茶氨酸影響腦中多巴胺等的光條件下受到抑制。因此遮蔭栽培的茶葉中茶代謝和釋放，相關(guān)的腦部的疾病也有可能得到氨酸含量較高。相反則是多酚類(lèi)含量高12.3)。調節或預防。日本的玉露、碾茶(抹茶原料)的栽培就是采神經(jīng)傳達物質(zhì)的變化還會(huì )影響學(xué)習能力、用遮蔭法以提高茶葉中茶氨酸含量。記憶力等。老鼠服用茶氨酸3-4個(gè)月后，學(xué)習能力提高，能在較短時(shí)間內掌握要領(lǐng)，對危險環(huán)境的記憶力比對照群強7。因此，茶氨酸還CO光可通過(guò)調節神經(jīng)傳達物質(zhì)來(lái)改善學(xué)習能力和記憶力。4.2鎮靜作用丙氨酸谷氨酸+個(gè)乙胺 ....兒茶素茶氨酸咖啡堿是眾所周知的興奮劑。茶葉中含有2%-4%的咖啡堿，高于咖啡豆(1%-2%) ，但是人們在飲茶時(shí)感到平靜、心境舒暢，而不象乙胺+谷氨酸一搽氨酸喝咖啡那樣興奮亢進(jìn)。除了咖啡堿與多酚絡(luò )合，使其吸收緩慢之外，這主要是茶氨酸的鎮圖2茶氨酸在茶樹(shù)中的代謝靜作用。Fig. 2 Metabolism of theanine in tea plant茶氨酸的鎮靜效果可通過(guò)測定腦波的變化來(lái)確認。腦波分成a波、β波、日θ波、 δ波等。a波表明大腦的放松狀態(tài);β波為緊張狀態(tài);3茶氨酸在動(dòng)物體內的代謝θ波為淺睡狀態(tài);δ波為熟睡狀態(tài)?？诜璋彼嵊赡c道的刷狀緣粘膜吸收，吸給大鼠注射5 u mol/kg以上的咖啡堿后，收的模式與谷酰胺相同，需要鈉離子依存的載其大腦β波增強，δ波減弱，a波與θ波無(wú)變體，但親和性比谷酰胺低7倍4。茶氨酸被吸化，表現處于興奮狀態(tài)?？Х葔A的興奮作用可收后，迅速地進(jìn)入血液及肝臟、腦等組織，血持續180min以上。投給大鼠咖啡堿后,過(guò)10與肝臟中的茶氨酸在1小時(shí)前后達到最高，腦min再投給其5-50 μ mol/kg的茶氨酸，15 min中的茶氨酸濃度在5小時(shí)到達最高，然后逐漸后可觀(guān)察到大鼠腦中的β波減弱，δ 波增強, .下降，24小時(shí)后這些組織中的茶氨酸都消失表明咖啡堿的興奮作用受到抑制。在同樣摩爾了I51。茶氨酸的代謝部位是腎臟間, -部分在濃度時(shí)，茶氨酸就顯示出拮抗咖啡堿的效果181。腎臟被分解為乙胺和谷氨酸后通過(guò)尿排出體在臨床試驗中，服用茶氨酸40min 后被外，另一部分直接排出體外。試驗者腦中出中國煤化工能使人放松、鎮靜。|YHCN MH G作用對容1期呂毅等:茶氨酸的生理作用及合成3易不安、煩躁的人更有效!9?，F在，茶氨酸對劑量有關(guān)，2000 mg/kg時(shí)降低約40 mmHg,但自律神經(jīng)失調癥、失眠癥等的預防治療正在研心率沒(méi)有大變化。然而茶氨酸對血壓正常的大究中。鼠卻沒(méi)有降血壓作用[121。 腦和末梢神經(jīng)的色胺等胺類(lèi)物質(zhì)參與體內的血壓調解。攝取茶氨4.3改善經(jīng)期綜合癥酸后體內的這些物質(zhì)的量發(fā)生改變，如將茶氨經(jīng)期綜合癥(簡(jiǎn)稱(chēng)PMS)是女性在月經(jīng)酸以每100g 體重200-800 mg的量投給大鼠，前3到10日中出現的精神 及身體上的不舒適2小時(shí)后觀(guān)察到其腦中的色胺和5_羥吲哚乙酸的癥狀。Juneja 等考察了茶氨酸對PMS的改減少,色氨酸增加。茶氨酸可能是通過(guò)調節腦善作用，讓24名女性每日服用茶氨酸200mg，中神經(jīng)傳達物質(zhì)的濃度來(lái)發(fā)揮降血壓作用兩個(gè)月后PMS癥狀有明顯改善。具體有頭痛、[13]。腰痛、胸部脹痛、無(wú)力、易疲勞、精神無(wú)法集中、煩躁等癥狀得到改善101。其機理還需進(jìn)4.6增強抗癌藥物的療效-步調查，可能與茶氨酸的鎮靜作用有關(guān)。近期的研究表明茶氨酸本身雖無(wú)抗腫瘤活性，卻能提高多種抗腫瘤藥物的療效。如將4.4保護神經(jīng)細胞M5076卵巢癌細胞移植小鼠背部皮下使其長(cháng)隨著(zhù)年齡的增長(cháng)，腦栓塞等腦障礙的發(fā)病出腫瘤后，單獨使用阿霉素時(shí)腫瘤無(wú)變化。當率也呈.上升趨勢。由此引起的短暫腦缺血常導與茶氨酸-起使用時(shí)腫瘤重量減小到對照樣的致缺血敏感區發(fā)生延遲性神經(jīng)細胞死亡，最終:62%，并且腫瘤中阿霉素的濃度增加2.7倍。引發(fā)老年癡呆。在沙土鼠的實(shí)驗中，投給10茶氨酸的作用可能是防止ADR從腫瘤細胞中u1濃度為50-500 u mol/L茶氨酸后并使其處流出，提高阿霉素在腫瘤細胞中的濃度,從而于3min腦缺血狀態(tài)，發(fā)現腦中完好的神經(jīng)細增強了阿霉素的抗癌效果。并且茶氨酸不增加胞數目比對照群多，并且保護效果隨茶氨酸用阿霉素在正常組織中的濃度。茶氨酸的增強抗量的增加而提高，茶氨酸125 u mol/L時(shí)神經(jīng)癌效果的作用還在阿霉素對艾氏腹水腫瘤的試細胞的存活率為60%，500μmol/L時(shí)存活率驗中觀(guān)察到14.15]。茶氨酸與其它抗腫瘤藥，如為90%。這說(shuō)明茶氨酸能抑制短暫腦缺血引pirarubicin或idarubicin 等合用時(shí)，也有增強起的神經(jīng)細胞死亡?？拱┋熜У淖饔?。同時(shí)茶氨酸的合用還能減輕興奮型神經(jīng)傳達物質(zhì)谷氨酸過(guò)多也會(huì )引起抗癌藥物引起的白血球及骨髓細胞減少等副作神經(jīng)細胞死亡，這通常是老年癡呆的病因。茶用16.17]。氨酸與谷氨酸結構相近，能競爭細胞中谷氨酸茶氨酸與抗腫瘤藥doxorubicin (簡(jiǎn)稱(chēng)結合部位，從而抑制神經(jīng)細胞死亡。用鼠的大DOX) -起使用時(shí)，不但提高DOX的抗腫瘤腦皮層細胞做的試驗中400μmol/L濃度的茶活性，而且還提高其抑制腫瘤轉移活性。其原氨酸可抑制50 u mol/L谷氨酸引起的神經(jīng)細胞理均為防止DOX從腫瘤細胞中流出，從而提死亡"。高了DOX在腫瘤細胞中的濃度418]。這些結果使茶氨酸有可能用于對腦栓塞、對于茶氨酸是如何阻止DOX從腫瘤細胞腦出血、腦中風(fēng)、腦缺血以及老年癡呆等疾病內往外流這個(gè)問(wèn)題，研究認為谷氨酸鹽進(jìn)入細的防治。胞后生成谷胱甘肽，谷胱甘肽會(huì )與抗癌藥結合4.5降血壓作用而被泵出細胞外。而茶氨酸能減少細胞對谷氨給高血壓自發(fā)癥大鼠注射1500 或2000酸的吸收，使細胞中谷胱甘肽的生成量減少,mgkg的茶氨酸會(huì )引起血壓顯著(zhù)降低，其舒張從而抑制了抗癌藥物的流出19.20。壓、收縮壓以及平均血壓都下降，降低程度與這些研究中國煤化工展，利用茶氨酸來(lái)減少YHCNMHG量，減少4茶葉科學(xué)23卷其副作用，使癌癥治療變得更有效并且安全。提高?，F有的生產(chǎn)方法中有茶葉提取法、化學(xué)合成法、組織培養法、微生物發(fā)酵法等。4.7抑制癌細胞的浸潤在惡性腫瘤的生長(cháng)過(guò)程中，原生部的癌細5.1提取胞會(huì )通過(guò)對周?chē)M織的浸潤進(jìn)行局部擴散，轉茶氨酸極易溶于水。將茶葉在60的水中移到身體的其他部位。抑制癌細胞的浸潤是延浸泡3小時(shí)，可使茶葉所含的茶氨酸溶出。用長(cháng)患者生命的一個(gè)有效手段。用大鼠腸道的中乙酸鉛、三氯甲烷等除去浸出液中的蛋白質(zhì)、皮細胞為培養基，觀(guān)察肝癌細胞浸潤狀況的實(shí)多酚類(lèi)和咖啡堿后，用柱層析提純浸出液中的驗中，添加25umol/L茶氨酸時(shí)，癌細胞的浸茶氨酸[l25。潤開(kāi)始受抑制，此抑制作用在25-400u mol/L由于茶葉中茶氨酸的含量不高，從茶葉提的濃度之間隨著(zhù)茶氨酸濃度的增加而增強。并取茶氨酸無(wú)實(shí)際生產(chǎn)價(jià)值。但是，從提取茶多且在空腹-夜的大鼠的胃中投入茶氨酸(40酚后的殘留液中用離子交換樹(shù)脂法提取茶氨mg/100g體重)后，其血清也有抑制癌細胞酸，卻是-項很有經(jīng)濟價(jià)值的工藝技術(shù)。因此，浸潤的作用。投入茶氨酸后0.5小時(shí)采制的血有-定規模的茶多酚生產(chǎn)廠(chǎng)家均十分關(guān)注研究.清已有明顯的抑制作用，1小時(shí)采制的血清的開(kāi)發(fā)這一綜合利用項目，并已有產(chǎn)品外銷(xiāo)。抑制作用最強，此時(shí)浸潤的癌細胞數減少了約5.2化學(xué)合成30%。此后抑制作用逐漸降低(21。這與茶氨酸被吸收到體內后，在血液中的濃度變化相關(guān)。傳統的有機合成法有，用氯甲酸芐酯保護血液中茶氨酸濃度高時(shí)，其阻礙癌細胞浸潤的谷氨酸- Y -乙基酯的氨基后，將其與乙胺水溶液反應，再用Pd/C 催化還原合成茶氨酸。王能力也就強。三永等06)對此合成法作了改進(jìn):先將L-谷氨4.8減肥作用酸與無(wú)水乙醇反應生成L谷氨酸- γ -乙基酯，用混有0.028% 茶氨酸的飼料喂養小鼠16再用三苯基氯甲烷保護氨基后，與乙胺反應生，周后，其體重比對照群有明顯減少，腹腔脂肪成N-三苯甲基- L谷氨酸- Y -乙酰胺，最后除減少到對照群的58%。同時(shí)血液的中性脂肪去三苯甲基得到茶氨酸。此法的特點(diǎn)為反應中及膽固醇含量分別減少32%和15%，肝臟中間產(chǎn)物無(wú)需分離提純就可進(jìn)行下一步操作，比的膽固醇減少28%/221。因此茶葉的減肥作用較簡(jiǎn)便。是茶葉中包括茶氨酸在內的多種成分共同作用5.3組織培養、微生物發(fā)酵合成的結果。茶氨酸尤其對減少體內膽固醇有效。此外，研究發(fā)現茶氨酸對氨基半乳糖所引茶樹(shù)愈傷組織有合成茶氨酸的能力。組織起的肝細胞的壞死有抑制作用123)，還能抑制中茶氨酸的積累與生長(cháng)同步。改善培養方法，如增加蔗糖濃度、減少光照、添加乙胺、使用脂質(zhì)過(guò)氧化1241。生長(cháng)激素等能提高茶氨酸的積累[7.28。也可利用微生物進(jìn)行生物合成茶氨酸。從5茶氨酸的提取、合成細菌Pseudomonas nitroreducens 提取出谷酰有關(guān)茶氨酸的生理活性的研究成果，引起胺合成酶，以谷氨酸和乙胺為原料在30°C進(jìn)人們對茶氨酸的重視。茶氨酸具有甜味及鮮爽行反應，能高效率，低成本地生產(chǎn)茶氨酸l29]。味，同時(shí)又易溶于水，無(wú)氣味，可廣泛用于多.參考文獻:種食品中。已有多種注明含有茶氨酸的食品上市，如茶飲料、果汁、口香糖以及茶氨酸膠囊、[1] Juneja L R, Chu D-C, et al. L- theanine - ta unique amino片劑等。茶氨酸應用的擴大使茶氨酸的需求量acid of green中國煤化工mans. Trendsin Food ScierYHCNM HG1期呂毅等:茶氨酸的生理作用及合成5[2] 楊賢強.茶樹(shù)氮素代謝研究,茶葉, 1982, 1: 10-16.M5076 ovarian sarcoma. Cancer Lett, 1998, 133(1):19-村松敬一 郎編. 茶0科學(xué)，東京:朝倉書(shū)店, 1991: 33-36.6.[4] Kitaoka s, Hayashi H, et al. Transmural potential changes[16] Sugiyama T, Sadzuka Y, et al. Membrane transport andassociatedwith the in vitro absorption of theanine in theantitumor activity of pirarubicin, and comparison with thoseguinea pig intestine. Biosci. Biotech. Biochem, 1996,of doxorubicin. Jpn J. Cancer Res., 199, 90(7): 775-780.60(1):1768-1771.17] Sadzuka Y， Sugiyama T, Sonobe T. Improvement ol[5] Terashima T, Takido J, Yokogoshi H. Time dependentidrarubicin induced antitumor activity and bone marrowchanges of amino acids in the serum, liver, brain and urinesuppression by theanine, a component of tea. Cancer Lett,of rats administered with theanine. Biosci. Biotech.2000, 158(2): 119-24.Biochem, 1999, 63(4): 615-618.[18] Sugiyama T, Sadzuka Y. Combination of theanine with[6] Unno T, Suzuki Y, et al. Metabolism of theanine, Y -doxorubicin inhibits hepatic metastasis of M5076 ovarianglutamylethylamide, in rats. J. Agric. Food Chem., 1999,sarcoma. Clin. Cancer Res., 1999, 5(2): 413-416.47(4): 1593- 1596.[19] Sugiyama T, Sadzuka Y, et al. Inhibition of glutamate7] Y okogoshi H, Kobayashi M, et al. Effect of theanine, Ytransporter by theanine enhances the therapeutic efficacy ofglutamylethylamide，on brain monoamines and striataldoxorubicin. Toxicol Lett. 2001, 121(2): 89-96.dopamine release in conscious rats. Neurochem. Res..[20] Sadzuda Y, Sugiyama T, et al. Enhancement of the activity1998, 23(5): 667-673.of doxorubicin by inhibition of glutamate transporter.[8] Kakuda T, Nozawa A, et al. Inhibiting effects of theanine onToxicol Ltt.,. 2001, 123(2-3):159-167.caffeinei evaluated by EEG in the rat. Biosci21] 矢崎一三.茶D機能，村松敬-郎等編,東京:學(xué)會(huì )出版Biotech. Biochem.,. 2000, 64(2);: 287-293.七夕一, 2002: 336-337.[9] 大久保勉.茶刃機能，村松敬-郎等編，東京:學(xué)會(huì )出版[22]茶山和敏.茶刃機能，村松敬-郎等編，東京:學(xué)會(huì )出版七夕-, 2002: 318-322.七Y夕-, 2002: 205-209.[10] JunejaL R,大久保勉.綠茶亍了=YO驚<心豈媯果.[23]杉山公男.茶刃機能，村松敬一郎等編， 東京:學(xué)會(huì )出版RYOKUCHA, 2002, 1: 29-31.七夕-, 2002: 230-233.11] Kakuda T， Yanase H，et al. Protective effect of[24] Yokozawa T, Dong E. Influence of green tea and its threeglutamylethylamide (theanine) on ischemic delayedmajor components upon low-density lipoprotein oxidation.neuronal death in gerbils. Neurosci. Lett., 2000, 289(3):Exp. Toxicol. Pathol.1997, 49(5): 329-335.189- 192.[25]商業(yè)部茶葉畜產(chǎn)局、杭州茶葉加工研究所編著(zhù).茶葉品質(zhì)[12] Yokogoshi H, Kato Y, et al. Reduction efect of theanine on理化分析，上海:上?？茖W(xué)技術(shù)出版社, 1989: 365-366.blood pressure and brain 5-hydroxyindoles in spontaneously26] 王三永,李曉光等. L-茶氨酸的合成研究.精細化工，2000,hyertensive rats. Biosci. Biotech. Biochem, 1995, 59(4):18(4): 223-224615- 618.27] 鐘俊輝，陶文沂.茶愈傷組織培養及茶氨酸的積累.無(wú)錫[13] Yokogoshi H, Mochizuki M, Saitoh K. Theanine -induced輕工大學(xué)學(xué)報.1997, 16: 1-7reduction of brain serotonin concentration in rats. Biosci.[28]陳瑛，陶文沂.幾種激素對茶茶愈傷組織合成茶氨酸的影Biotech. Biochem, 1998, 62(4): 816-817.響.無(wú)錫輕工大學(xué)學(xué)報. 1998，17: 74-77[14] Sadzuda Y, Sugiyama T, et al. The efects of theanine, as a[29] Tachiki T, Yamada T, et al. - Glutamyl transfer reactions bynovel biochemical modulator, on the antitumor activity ofglutaminase from pseudomonas nitroreducens IFO 12694adriamycin. Cancer Lett, 1996, 105(2):203-9.and their application for the syntheses of theanine and[15] Sugiyama T, Sadzuka Y. Enhancing effects of green teaglutamyImethylamide. Biosci. Biotech. Biochem， 1998,components on the antitumor activity of adriamycin against62(7): 1279-1283.中國煤化工MHCNMH G