茶叶茶氨酸,又称为谷氨酸γ-乙基酰胺,是茶叶中特有的非蛋白源氨基酸,于1950年首次从绿茶中分离得到,具有甜味和鲜爽味,是茶叶的特征氨基酸之一,约占茶叶氨基酸总量的50%-60%。自然存在的茶氨酸均为L型,而合成类茶氨酸大部分为D型和L型的混合物;由于构型不同,D-茶氨酸在机体内的代谢生物活性很低,而L-型生物活性则较高。
01.茶氨酸的生理功能
茶氨酸具有多种健康功效,包括神经保护、精神调节、抗氧化、抗炎、抗癌、代谢调节、保护心血管、肝肾保护、免疫调节、泌尿生殖保护和肠道保护等,尤其是在对抗神经退行性疾病、抑郁症等方面,茶氨酸展现了很好的作用效果。
● 镇静功能
研究证明,茶氨酸对咖啡因产生的兴奋具有拮抗作用。当用量达1740mg/kg时,可以显著抑制咖啡因所引起神经系统兴奋。
● 影响脑内神经传达物质的变化
一方面,茶氨酸能够使大脑细胞中线粒体内的神经递质——多巴胺(dopamine,DA)显著增加;而多巴胺是肾上腺素和去肾上腺素的前驱体,也是传达脑神经细胞兴奋程度的重要物质,其释放会大大影响人的情绪。另一方面,神经传达物质的变化还会影响学习能力、记忆力等;研究发现,老鼠服用茶氨酸3-4个月后,其学习能力显著提高,并且能够在较短时间内掌握要领,对危险环境的记忆力也明显增强,因此,茶氨酸可以通过调节神经传达物质,来改善学习能力和记忆力。
● 增强免疫作用
临床和流行病学研究表明,L-茶氨酸可以减轻剧烈运动引起的免疫抑制,通过提高免疫力来预防感冒和流感。同时大量细胞和动物研究证明,茶氨酸可通过调节γδT淋巴细胞功能、谷胱甘肽(GSH)合成、细胞因子和神经递质的分泌,在炎症、神经损伤、肠道和肿瘤中发挥免疫调节作用。
● 降压作用
研究人员通过给小鼠的腹腔注射茶氨酸发现,自发性小鼠的收缩压、舒张压和平均血压都明显下降,并呈剂量反应关系。
02.茶氨酸的合成
● 茶氨酸在茶树体内的合成途径
茶氨酸是L-谷氨酸与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质L-谷氨酸在茶树体内的合成途径有两种,这也导致茶氨酸在茶树体内合成途径的多样化。其中一条为GDH途径,即α-酮戊二酸与氨在谷氨酸脱氢酶的作用下生成谷氨酸;另一条则为GS/GOGAT途径,即L-谷氨酸与氨在谷氨酰胺合成酶的作用下生成谷氨酰胺,谷氨酰胺再与α-酮戊二酸在谷氨酸合成酶的作用下,生成两分子L-谷氨酸。
● 茶氨酸的制备合成
目前茶氨酸主要来源于化学合成、生物酶发酵以及从天然茶树中提取。化学合成是当今使用最广泛的生产方法之一,通过该方法可得到纯度约90%的L-茶氨酸,且价格相对便宜。纵观全球L-茶氨酸产量,化学合成占比最多,生物酶发酵次之,天然提取最少。
● 茶叶中提取纯化茶氨酸
茶树幼嫩组织或成品茶叶中,都含有较丰富的茶氨酸。茶叶中茶氨酸提取分离纯化的方法流程为:首先,将干茶样研碎,置于索氏提取器内,用乙酸乙酯在热水浴上抽去色素及多酚类等物质,直至茶叶残渣呈白色或灰白色;然后,除去茶渣中的乙酸乙酯,再用去离子水提取,经过滤、浓缩和干燥,得到茶氨酸粗制品。最后,通过离子交换柱层析法、微晶纤维素柱层析法等方法,将粗制品进行纯化,最终得到茶氨酸纯品。
● 组织(细胞)培养法
早在1992年,日本学者Matsuura就与日本三菱重工业公司的Sasaki开展了利用茶树茎尖等外植体培养产生愈伤组织,用愈伤组织生产茶氨酸的研究,结果表明,愈伤组织在60mmol/L硝酸盐和25mmol/L乙胺的条件下,茶氨酸含量可达干重的22.3%,其中Mg2+和K+对其影响较大。组织(细胞)培养法具有次生物质生产的可控性、产物易于提取等优点,但缺点也较突出,如植物细胞生长缓慢、培养周期长、培养细胞遗传稳定性差、次生代谢物含量较低而导致成本高等,这也是目前利用组织(细胞)培养生产天然茶氨酸难以实现产业化的主要原因。微生物酶促合成法近年来,随着生物技术的发展和应用,利用微生物发酵来生产酶,进而利用酶的提取物来进行目的物的生产越来越被广泛应用。
● 化学合成制取法
目前,茶氨酸的化学合成主要是谷氨酸-乙胺合成法,将谷氨酸在室温下脱水转化为环状内酰胺结构,然后控制一定的条件,使乙胺与转化成环状结构的谷氨酸结合形成茶氨酸。
03. 新食品原料——茶叶茶氨酸
在安全性评估中, 茶氨酸急性毒性实验、亚急性毒性实验中均没有发现任何毒性反应,在致突变实验中没有任何诱变作用,在细菌恢复突变实验也未导致基因变异,表明茶氨酸是一种十分安全的食品原料。
中国
“新食品原料”,是指在我国无传统食用习惯的动物、植物和微生物,以及从它们中分离的成分、原有结构发生改变的食品成分和其他新研制的食品原料;其认定需要经过国家卫健委的审核、批准和公告。2014年7月10日,国家卫生健康委食品安全标准与监测评估司发布关于批准茶叶茶氨酸为新食品原料等的公告(卫生部2014年第15号)。该公告中,茶叶茶氨酸的生产方式为提取法;生产工艺为,以茶叶为原料,经提取、过滤、浓缩等工艺制成。食用量≤0.4克/天,使用范围不包括婴幼儿食品。
根据国家工业和信息化部发布分布的行业标准QB/T4263-2011《L-茶氨酸》中规定,以生物质为原料,经生物发酵、酶法转化或者提取精制的L-茶氨酸,含量检测方法采用点位滴定法,此为生物发酵法制备而来的茶氨酸的质量标准,这种工艺产品适合出口、化妆品、饲料等用途。
美国
2000年,美国FDA将从茶叶(山茶科山茶属茶树)中提取的L-茶氨酸归为GRAS级食品添加剂,规定可以在运动饮料、果汁、非草本饮料、口香糖、硬糖、薄荷糖、巧克力能量棒与咀嚼片中使用。FDA建议每份食品中用量小于250mg;而对于90%人群,建议每天摄入量不超过1284mg。
日本
早在1964年,日本就批准L-茶氨酸为食品添加剂。日本厚生劳动省在食品添加物规定中,将L-茶氨酸作为调味剂和强化剂使用,在使用过程中不作限制用量规定。
04.茶叶茶氨酸的市场现状
根据BusinessResearchInsights的数据显示,2022年,全球茶氨酸的市场规模为6100万美元,预计到2031年将达到1.0902亿美元,预测期内复合年增长率为6.6%。茶氨酸的主要消费地区包括中国、日本、美国、欧洲等地,亚太新兴市场如印度对茶氨酸产品的需求增速较快。
● 茶叶茶氨酸在食品的应用
根据西方工业咨询公司DATAMONITOR的数据显示,2023年,茶氨酸在国际市场的用途占比为食品/饮料业66.74%,、保健品产业24.82%,以及医药业8.94%。茶氨酸作为一种极具潜力的食品成分,安全性高、无毒副作用,在饮料、零食、糖果等食品中的应用逐渐增多。同时,茶氨酸还能够与其他成分相复配,创造出更具营养和功能性的食品。
● 改良茶饮料的品质
茶氨酸是茶叶鲜爽味的主要成分,并且能够缓解咖啡因的苦味和茶多酚的苦涩味,,因此,可在茶饮料生产过程中添加一定量的茶氨酸,来明显改善茶饮料的品质。
● 改善食品风味
茶氨酸不仅可以作为绿茶风味改良剂,而且可以抑制其他食品中的苦味和辣味,从而达到改善食品风味的目的。功能食品配料茶氨酸具有镇静和提高记忆力等作用,可将其作为功能性原料,开发能够缓解神经紧张和益智的功能性食品。
文章来源:大健康饮料配方研发专家