茶氨酸合成及生理作用研究進(jìn)展(共7頁(yè))

1、PAGE PAGE 6茶氨酸合成(hchng)及生理(shngl)作用(zuyng)研究進(jìn)展目前，人們?cè)诓枞~中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)26種氨基酸，其中，蛋白質(zhì)氨基酸20種，非蛋白質(zhì)氨基酸6種。而茶氨酸是茶葉中的特征氨基酸，它不參與蛋白質(zhì)的合成,以游離形式存在,占茶葉中游離氨基酸總量的40%70%。到目前為止，除了在茶梅、山茶、油茶、蕈等四種天然植物中檢測(cè)出極其微量存在外，其他植物中尚未發(fā)現(xiàn)。大多數(shù)學(xué)者認(rèn)為，在近年對(duì)茶葉的保健成分研究中，被稱(chēng)為“天然鎮(zhèn)靜劑”的茶氨酸已成為近幾年國(guó)際市場(chǎng)上最熱銷(xiāo)的天然保健產(chǎn)品“新寵”之一，成了研究的重要課題。一、茶氨酸的基本性質(zhì)自然存在的茶氨酸均為L(zhǎng)型，而合成類(lèi)茶氨酸大部分為D

2、型和L型的混合物。由于構(gòu)型不同，D-茶氨酸在機(jī)體內(nèi)代謝生物活性很低，而L-型生物活性很高。L-茶氨酸（L-theanine）是1950年日本學(xué)者酒戶(hù)彌二郎首次從綠茶中分離并命名的，它屬酰胺類(lèi)化合物，化學(xué)命名：N-乙基-L-谷氨酰胺（N-ethyl-L-glutamine），結(jié)構(gòu)式為CH3-CH2-NH-CO（CH2）2-CH（NH2）-COOH，純品為白色針狀結(jié)晶，熔點(diǎn)217218 ，比旋光度20D= 0.7，極易溶于水，水解度呈微酸性有焦糖香及類(lèi)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0.7870.876。茶氨酸含量因茶的品種、部位而不同,一般來(lái)說(shuō)，茶氨酸含量約為鮮葉

3、的12%左右，其含量隨發(fā)酵過(guò)程減少。茶氨酸在化學(xué)構(gòu)造上與腦內(nèi)活性物質(zhì)谷酰胺、谷氨酸相似，是茶葉中生津潤(rùn)甜的主要成份。二、茶氨酸在茶樹(shù)體內(nèi)的合成途徑茶氨酸是L谷氨酸與乙胺在茶氨酸合成酶作用下直接合成的。其中，茶氨酸生物合成的先質(zhì)：L谷氨酸在茶樹(shù)體內(nèi)的合成途徑有兩種，也就導(dǎo)致了茶氨酸在茶樹(shù)體內(nèi)合成途徑的多樣化。其中一條為GDH途徑，即-酮戊二酸與氨在谷氨酸脫氫酶的作用下生成谷氨酸。其二為GS/GOGAT途徑，即L-谷氨酸與氨在谷氨酰胺合成酶的作用下生成谷氨酰胺，谷氨酰胺再與-酮戊二酸在谷氨酸合成酶的作用下生成兩分子L-谷氨酸。三、茶氨酸的制備(zhbi)合成（一）茶葉(chy)中提取純化茶氨酸 茶

4、樹(shù)幼嫩組織或成品茶葉(chy)都含有較豐富的茶氨酸。茶葉中茶氨酸提取分離純化的方法是：先將干茶樣研碎，在索氏提取器內(nèi)，用乙酸乙酯在熱水浴上抽去色素及多酚類(lèi)等物質(zhì)，直至茶葉殘?jiān)拾咨蚧野咨?。除去茶渣中乙酸乙酯后，用去離子水提取，經(jīng)過(guò)濾、濃縮和干燥，得到茶氨酸粗制品。林智9將粗制品用離子交換樹(shù)脂柱層進(jìn)行純化。即將茶氨酸粗制品溶液過(guò)H+型強(qiáng)酸性離子交換樹(shù)脂柱，除雜后，用 1.5 mol/L 的NH3H2O洗脫，洗脫液在60 水浴中蒸干，再用少量水溶解，再過(guò)微晶纖維素柱層析，展層劑為正丁醇：冰醋酸：水（4:1:5），可分離出茶氨酸制品，再用無(wú)水乙醇重結(jié)晶法得到茶氨酸純品。茶氨酸粗品的純化方法有多種，

5、如離子交換柱層析法、微晶纖維素柱層析法等。按上面所述方法制得的茶氨酸粗品，經(jīng)適當(dāng)濃縮后即可上離子交換樹(shù)脂進(jìn)行純化。用離子交換樹(shù)脂法純化茶氨酸，操作簡(jiǎn)便，易于工業(yè)化生產(chǎn)放大。陳瑛10選用國(guó)產(chǎn)732陽(yáng)離子交換樹(shù)脂經(jīng)常規(guī)方法處理后，轉(zhuǎn)成H+型裝柱，用pH2.2檸檬酸鈉緩沖液平衡，即可上樣。上樣液的濃度在5.60mg/mL左右，此濃度下樹(shù)脂完全飽和時(shí)吸茶氨酸的量約包總交換量的3%。用pH 9.18、2/15M磷酸緩沖液洗脫，控制流速在0.78BV/h左右（BV為柱床體積），可得到濃度高而純的茶氨酸洗脫液。峰尾部分洗脫液可重新上柱分離，洗脫液各組分的檢測(cè)用氨基酸自動(dòng)分析儀。另外，林德昌11用無(wú)機(jī)沸石分子

6、篩作為茶氨酸的吸附劑，對(duì)含有茶氨酸的茶溶液進(jìn)行吸附分離，濃縮后加入35倍量的無(wú)水乙醇進(jìn)行結(jié)晶，茶氨酸含量大于90%。（二）組織（細(xì)胞）培養(yǎng)法天然茶氨酸是在茶樹(shù)根部由乙胺與L谷氨酸生物合成的，這是采用組織(細(xì)胞)培養(yǎng)法生產(chǎn)茶氨酸的理論基礎(chǔ)。早在1992年，日本學(xué)者M(jìn)atsuura與日本三菱重工業(yè)公司的Sasaki就開(kāi)展了利用茶樹(shù)莖尖等外植體培養(yǎng)產(chǎn)生愈傷組織，用愈傷組織生產(chǎn)茶氨酸的研究。結(jié)果表明：愈傷組織在60mmol/L硝酸鹽和25mmol/L乙胺的條件下茶氨酸含量可達(dá)干重的22.3%(223mg/g)，其中Mg2+和K+對(duì)其影響較大12，添加激素4mg/L細(xì)胞分裂素6-芐基腺嘿吟(BA)和2m

7、g/L乙哚丁酸(IBA)可以促進(jìn)茶樹(shù)愈傷組織的增長(zhǎng)，但如果再添加2，4一二氯苯氧乙酸(2,4D)會(huì)被強(qiáng)烈抑制13。余繼紅14對(duì)茶葉愈傷組織懸浮培養(yǎng)，并對(duì)茶葉細(xì)胞大規(guī)模懸浮培養(yǎng)，在培養(yǎng)過(guò)程中，細(xì)胞收獲量和茶氨酸積累量峰值出現(xiàn)時(shí)間為培養(yǎng)的第1922d。在NH4+/N031.0/60.0mmol/L，K+100.0mol/L，Mg2+ 3.0mmol /L，H2P04 3.0mmol/L，蔗糖30.0g/L，水解酪蛋白2.0g/L條件下，茶葉細(xì)胞生長(zhǎng)量和茶氨酸積累量分別可達(dá)到163.3g/L和33.5g/L(干重205.57mg/g)。陳瑛15等通過(guò)實(shí)驗(yàn)，認(rèn)為在MS培養(yǎng)基中添加2mg/L IAA（生

8、長(zhǎng)素）和4 mg/L 6-BA（6-芐基腺嘌呤）或 MS培養(yǎng)基中添加1.5 mg/L IAA和3mg/L 6-BA 及2mg/L TA（三十烷醇）時(shí)對(duì)茶氨酸累積最有利。增加糖濃度也有利于次生代謝物茶氨酸的累積，茶氨酸愈傷組織培養(yǎng)的最適溫度和其茶氨酸累積的最適溫度都是25。暗培養(yǎng)比有光培養(yǎng)更有利于茶氨酸的累積，并且茶氨酸的累積曲線和愈傷組織生長(zhǎng)曲線密切相關(guān)?？傊?，組織(細(xì)胞)培養(yǎng)具有次生物質(zhì)生產(chǎn)的可控性、產(chǎn)物易于提取等優(yōu)點(diǎn)，但缺點(diǎn)也較突出，如植物細(xì)胞生長(zhǎng)緩慢，培養(yǎng)周期長(zhǎng)、培養(yǎng)細(xì)胞遺傳穩(wěn)定性差，次生代謝物含量較低而導(dǎo)致成本高等，這也是目前利用組織(細(xì)胞)培養(yǎng)生產(chǎn)天然茶氨酸難以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的主要原因。

9、 （三）微生物酶促合成(hchng)法 近年來(lái)，隨著生物技術(shù)的發(fā)展(fzhn)和應(yīng)用，利用微生物發(fā)酵來(lái)生產(chǎn)的酶的提取物來(lái)進(jìn)行目的物的生產(chǎn)越來(lái)越被廣泛(gungfn)的應(yīng)用。1993年日本報(bào)道了用K-甲叉菜膠固定一種硝酸還原假單胞Z細(xì)菌IF012694（Psecedomonas nitro reducens）大規(guī)模生產(chǎn)茶氨酸。實(shí)際上是利用細(xì)菌中的谷氨酰胺合成酶提取物在特殊條件下（高乙胺濃度和特定的pH值）進(jìn)行的合成反應(yīng)。具體方法是先將一種硝基還原假單胞細(xì)菌培養(yǎng)物懸浮在0.9% NaCl溶液中，然后將4.5% K-甲叉菜膠在80 下溶解、冷卻至45 時(shí)與細(xì)菌懸浮液混勻，使細(xì)菌固定，加入乙胺和谷氨酸

10、，置于反應(yīng)器中，反應(yīng)120d，再用離子交換柱層折就可分離出茶氨酸，制率可達(dá)所消耗谷氨酸的95%左右。而該酶在通常情況下對(duì)氨的親和力比乙胺大得多。之所以未能從茶樹(shù)中提取能以更高效率合成茶氨酸的酶，是因?yàn)樵撁柑资Щ?，而且在生物體內(nèi)合成需ATP水解成ADP提供能量。 張玥17采用TLC薄層色譜法和HPLC高效液相色譜法對(duì)經(jīng)過(guò)菌種馴化和目的菌株的篩選，得到能夠利用甲胺的甲基營(yíng)養(yǎng)型微生物菌株42株產(chǎn)L-茶氨酸菌株進(jìn)行鑒定與篩選，產(chǎn)量達(dá)2.454 g/L。（四）化學(xué)合成制取法 目前(mqin)，茶氨酸的化學(xué)合成法主要(zhyo)是谷氨酸乙胺合成法：將谷氨酸在室溫下脫水轉(zhuǎn)化為環(huán)狀內(nèi)酰胺結(jié)構(gòu)，然后控制一定的

11、條件(tiojin)，使乙胺與轉(zhuǎn)化成環(huán)狀結(jié)構(gòu)的谷氨酸結(jié)合形成茶氨酸。 1942年以色列人Lichtenstein首次在實(shí)驗(yàn)室中用乙胺和吡咯烷酮在水溶液中（金屬催化劑：37，20d）反應(yīng)得到茶氨酸。1951年，日本的橋爪斌用L-吡咯烷酮與純乙胺混合放置，可以提高茶氨酸產(chǎn)率。1961年Y.Yamda等曾用將L-吡咯烷酮先形成酮鹽，再與純乙胺反應(yīng)的方法合成茶氨酸。四、茶氨酸的生理功能 （一）神經(jīng)保護(hù)作用 茶含有具有興奮作用的咖啡因，然而，茶氨酸是咖啡因的拮抗物，可用于抑制咖啡因引起的興奮作用。Egashira N以大腦中動(dòng)脈堵塞模型的小鼠進(jìn)行實(shí)驗(yàn)表明：腹腔內(nèi)注射茶氨酸(1mg/kg)1天后，可以使腦

12、梗塞體積顯著縮小，但腦血流、腦溫度，血氧分壓(pO2)、二氧化碳分壓(pCO2)和血球密度不受影響。（二）鎮(zhèn)靜、提高記憶力的作用茶氨酸具有促進(jìn)腦波中波產(chǎn)生的功能，從而引起輕松、愉快的感覺(jué)。劉顯明22等認(rèn)為，L 茶氨酸能夠顯著提高D 半乳糖誘導(dǎo)的亞急性衰老小鼠機(jī)體組織的SOD活性和乙酰膽堿酯酶(Acetylcholinesterase，AchE)活性，降低MDA含量 ， 從而降低脂質(zhì)過(guò)氧化，促進(jìn)中樞膽堿能系統(tǒng)的功能，達(dá)到提高記憶力，延緩衰老的目的。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)表明：茶氨酸對(duì)記憶力和學(xué)習(xí)能力產(chǎn)生正面的影響。Yokogoshi H. 發(fā)現(xiàn)老鼠服用茶氨酸34個(gè)月后，學(xué)習(xí)能力提高，能在較短時(shí)間內(nèi)掌握要領(lǐng)，對(duì)

13、危險(xiǎn)環(huán)境的記憶力比對(duì)照群強(qiáng)。提高學(xué)習(xí)能力茶氨酸可以明顯的影響神經(jīng)遞質(zhì)如多巴胺和5羥色胺的釋放或減少，這些神經(jīng)遞質(zhì)與記憶和學(xué)習(xí)能力密切相關(guān)，因此可以考察茶氨酸對(duì)記憶力和學(xué)習(xí)能力的影響。經(jīng)期綜合癥(PMS)是女性在月經(jīng)前310日中出現(xiàn)的精神及身體上不舒適癥狀，Juneja等發(fā)現(xiàn)讓24名女性每日服用茶氨酸200 mg兩個(gè)月后，PMS癥狀如頭痛、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。其機(jī)理尚需進(jìn)一步研究，可能與茶氨酸鎮(zhèn)靜作用有關(guān)。茶氨酸能影響人體大腦的功能(gngnng)，因?yàn)椴璋彼崮軌蛴绊懪c學(xué)習(xí)、記憶有關(guān)的腦內(nèi)中樞神經(jīng)遞質(zhì)5-羥色胺的活性，目前很多研究證明茶氨酸的這種提高學(xué)

14、習(xí)和記憶能力的作用是來(lái)自活化中樞(zhngsh)神經(jīng)遞質(zhì)的結(jié)果。 （三）降血壓作用(zuyng) 茶氨酸可通過(guò)調(diào)節(jié)腦中神經(jīng)遞質(zhì)濃度來(lái)發(fā)揮降血壓作用。降低血壓的調(diào)節(jié)主要依靠?jī)翰璺影泛?羥色胺，茶氨酸可以降低5羥色胺的含量。Yokogoshi H以自發(fā)性高血壓大鼠試驗(yàn)表明：注射谷氨酸(2.0g/kg)對(duì)血壓沒(méi)有明顯影響，但注射谷酰胺甲胺和茶氨酸（谷酰胺乙胺）則有明顯的降低血壓作用。將L-茶氨酸溶解在生理鹽水中，投飼給高血壓鼠群，一小時(shí)后可見(jiàn)對(duì)高血壓鼠群有明顯降低作用，對(duì)正常血壓鼠群無(wú)影響。實(shí)驗(yàn)也證明：茶氨酸對(duì)大腦血清素的合成和分解也能產(chǎn)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

15、酸后，大腦中的血清素含量明顯降低。有人認(rèn)為，茶氨酸的降壓機(jī)理是通過(guò)影響末梢神經(jīng)或血管系統(tǒng)而起作用 。（四）抗腫瘤作用 L-茶氨酸被廣泛用于抗腫瘤作用，它能提高多種抗腫瘤藥物療效。繼Sadzuka 等發(fā)現(xiàn)了茶氨酸有輔助抗癌活性之后，張燕輝等研究表明：L-茶氨酸可明顯抑制大鼠局灶性腦缺血損傷后腦組織中腫瘤壞死因子-(tumor necrosis factor-,TNF-）、白細(xì)胞介素-6（interleukin-6，IL-6）、細(xì)胞間細(xì)胞黏附分子1（intercellular cell adhesion molecule -1，ICAM -1）、單核細(xì)胞趨化蛋白-1(monocyte chemot

16、actic Protein-1，MCP-1)等炎性細(xì)胞因子的表達(dá) ，L- 茶氨酸能夠提高樹(shù)突狀細(xì)胞(dendric cell，DC)刺激T淋巴細(xì)胞增殖的能力。王玉芬等通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明茶氨酸還具有直接抗癌活性。茶氨酸可以顯著抑制肝細(xì)胞瘤性腹水細(xì)胞系中AH109A細(xì)胞侵入小鼠單層腸系膜間皮細(xì)胞（M-cell）的能力，但是茶氨酸并不能抑制AH109A細(xì)胞增殖。Friedman25等發(fā)現(xiàn)(fxin)400g/mL濃度的茶氨酸可以(ky)使58.8%的肝癌細(xì)胞HepG2死亡，65.1%的乳房癌細(xì)胞MCF-7死亡，77.1%的結(jié)腸癌細(xì)胞HT29死亡以及89.3%的前列腺癌細(xì)胞PC-3死亡。王慶利32等發(fā)現(xiàn)茶氨

17、酸在體外和體內(nèi)都能顯著的抑制(yzh)肺癌細(xì)胞A549和白血病細(xì)胞K562的生長(zhǎng)，并且125g/mL茶氨酸可以抑制A549細(xì)胞浸潤(rùn)55%，抑制A549細(xì)胞遷移67%。以上實(shí)驗(yàn)說(shuō)明茶氨酸不僅可以抑制肝癌細(xì)胞的浸潤(rùn)，對(duì)其他癌細(xì)胞同樣也具有抑制浸潤(rùn)的作用。茶氨酸的直接抗癌活性使得它在癌癥治療中的應(yīng)用更加廣泛。（五）抗疲勞作用 李敏等人發(fā)現(xiàn)茶氨酸具有延緩運(yùn)動(dòng)性疲勞作用，其機(jī)制可能與茶氨酸增加腦組織中DA含量，抑制5-HT的合成和釋放等效應(yīng)有關(guān)。丁王采用給小鼠口服L-茶氨酸(4.216.6 mg/kg)30天后進(jìn)行負(fù)重游泳實(shí)驗(yàn)。以茶氨酸5.6mg/kg/D(低劑量)、8.4mg/kg/D(中劑量)和12

18、.6 mg/kg/D (高劑量)連續(xù)灌胃30 d，并以等量蒸餾水為對(duì)照，發(fā)現(xiàn)茶氨酸能明顯延長(zhǎng)小鼠負(fù)重游泳時(shí)間，減少肝糖原的消耗，降低運(yùn)動(dòng)時(shí)血清尿素氮水平，對(duì)小鼠運(yùn)動(dòng)后血乳酸升高有明顯的抑制作用，能促進(jìn)運(yùn)動(dòng)后血乳酸的消除。 （六）戒煙作用尼古丁依賴(lài)開(kāi)始于尼古丁于中樞神經(jīng)系統(tǒng)中尼古丁乙酞膽堿受體(nicotinic acetylcholine receptor，nAChRS)的結(jié)合。一直以來(lái)，戒煙難，困擾著大部分人群。戒煙難的原因在于，克服尼古丁成癮十分困難。為此，顏景奇研究表明茶濾嘴和茶氨酸能抑制尼古丁乙酞膽堿受體(acetylcholine receptor，AchR)研究人員探索出茶質(zhì)濾嘴戒煙循環(huán)模式。與傳統(tǒng)戒煙方式不同，茶質(zhì)濾嘴祛除吸煙成癮是在吸煙過(guò)程中實(shí)現(xiàn)的，是一個(gè)循環(huán)過(guò)程。吸煙者每吸一口煙，就有茶氨酸由濾嘴中抽出，經(jīng)呼吸道吸收進(jìn)入血液循環(huán)到腦的尼古丁受體靶位置，進(jìn)行一次抑制過(guò)程。這樣不斷循環(huán)，直到把煙癮完全祛除36