茶氨酸促進學習、思維和記憶

優質的綠茶會有一種「鮮爽」的風味。1950 年，日本學者酒戶彌二郎從綠茶中分離出了產生這種風味的主要物質——一種非蛋白質氨基酸，命名為茶氨酸。茶中的茶氨酸都是左旋的，按照命名法記為「L-茶氨酸」。此後的研究發現，茶氨酸不僅為茶帶來鮮爽風味，它本身還具有許多生理功能。比如它能突破血腦屏障直接影響大腦活動，從而對人的情緒產生影響。這種影響又可能在生理上對於人體健康產生積極作用。1964年，日本批准了L-茶氨酸為食品添加劑使用，而美國FDA也在1985年給予了L-茶氨酸GRAS的分類。GRAS意為「一般公認安全」，雖然與「健康價值」無關，但意味著可以自由地用於各種食品中。在中國進展比較慢，直到 2014年7月18日，衛計委終於批准了它作為新食品原料。

那麼，茶中有多少茶氨酸？又怎樣才能得到可以作為「食品原料」的茶氨酸呢？

茶樹如何合成茶氨酸？

在成熟的茶樹中，茶氨酸是在根部合成的。藉助ATP提供的能量，谷氨酸和乙胺在茶氨酸合成酶的催化下合成茶氨酸。然後，茶氨酸被運輸到新芽中積累起來。如果光照充足、溫度較高，茶氨酸被分解成谷氨酸和乙胺，而乙胺被用於合成兒茶素。這個過程，跟茶樹的光合作用密切相關。

如果光照不足、或者溫度較低，那麼茶氨酸的分解就會受到抑制，茶的芽和葉中就會積累比較多茶氨酸，而相應的兒茶素含量就比較低。

如果茶樹的葉綠素不足，光合作用弱，茶氨酸的分解也會較弱，茶的芽葉中也會積累比較多的茶氨酸。

什麼樣的茶富含茶氨酸？

作為飲料，「好茶」的根本標準還得是「好喝」，而茶氨酸以及遊離氨基酸的含量與茶的風味正性相關——也就是說，茶氨酸和遊離氨基酸含量高的茶，往往會更好喝。

茶的芽葉中含有多少茶氨酸，茶樹品種至關重要。以茶氨酸含量高而著稱的茶樹品種中，白葉1號無疑是名氣最大的。1970年代，林業工作者在浙江省安吉縣發現了一棵樹齡超過百年的老茶樹。這棵茶樹的葉片在早春是白色的，氣溫升高之後逐漸恢復綠色。經過無性繁殖，這棵茶樹得到充分推廣，成為了著名的「安吉白茶」。2004年，這個獨特的茶樹品種被正式命名為「白葉1號」。

白葉1號是一個溫度敏感的自然突變體。在早春低溫期間，其葉綠體的形成存在障礙，葉綠素合成受阻，以至於表現為白色。與這種突變相應的，是細胞中蛋白質解體嚴重，導致了遊離氨基酸的含量顯著升高。同時，茶氨酸的分解也受到抑制，所以茶氨酸含量也很高。等到氣溫升高，白葉1號合成葉綠素的能力逐漸恢復正常，最後變成正常的綠色。一般品種的鮮茶芽葉，遊離氨基酸的含量占乾重的3～4%，茶氨酸的含量占乾重的1～2%。而在白葉1號中，遊離氨基酸的含量超過乾重的6%，其中茶氨酸大約一半，此外茶多酚只有常規品種的一半左右。茶多酚是茶中澀味的來源，高茶氨酸低茶多酚的白葉1號，製成的綠茶澀味低而鮮爽味濃郁，風味比普通綠茶就要更好。

常規的綠茶中，也有一些茶氨酸比較高的品種，比如龍井43。在通常採摘的一芽兩葉的鮮葉中，遊離氨基酸的含量接近乾重的4%，而茶氨酸的含量超過2%。龍井43成為製作龍井茶的優勢樹種，這可能也是重要的原因之一。近年來，中國農科院茶葉研究所找到了一個葉綠素含量很低的突變品種，其葉綠素a和葉綠素b只有龍井43的14%和20%，所以芽葉呈現為黃色，被命名為「中黃2號」。中黃2號的新鮮芽葉中，遊離氨基酸含量約為乾重的7%，而茶氨酸的含量約佔乾重的4%，跟白葉1號差不多。

除了品種，溫度和光照也會影響到茶氨酸的分解。在關於茶的各種詩文中，優質的茶總是生長在深山幽谷。除了水源土壤的清潔，更重要的原因在於深山幽谷中光照不足，而在春天茶葉發育期間溫度較低，所以茶氨酸的分解以及兒茶素的合成受到抑制。這樣製得的春茶茶氨酸含量高而茶多酚含量低，也就更好喝。而夏茶和秋茶生長採摘時溫度較高，光合作用旺盛，相對而言茶氨酸含量低而茶多酚含量高，也就不如春茶好喝了。

日本人偏好綠茶。但日本沒有那麼多深山幽谷來長茶樹，所以很拼的日本人通過「人工干預」來實現深山幽谷的效果。這就是日本綠茶特有的「遮蔭」處理。日本綠茶中名氣最大的玉露，需要在新芽開始形成時，用竹席、蘆葦或者帆布遮蓋起來，持續長達20來天。因為缺乏光照，茶樹會合成更多的葉綠素來補償，從而使得茶的鮮葉更綠，做出來的綠茶更好看。同時，茶氨酸的含量更高，茶多酚含量更低，也使得它風味更好。當年酒戶彌二郎分離茶氨酸，用的就是玉露茶。

從茶中分離茶氨酸

不管是作為食品添加劑、膳食補充劑還是食品原料，都需要純度較高的茶氨酸。中國批准作為食品原料的茶氨酸對純度的要求是最低的，只要超過20%就可以。但這也大大高於茶中的含量——也就是說，把茶氨酸分離出來，是它實現這些用途的前提。

茶氨酸易溶於水，只需要用水浸泡就可以提取出來。但是，同時被溶解到水中的，還有茶多酚、咖啡因等各種其它成分。要得到純度高的茶氨酸，就還需要除去其它成分。好在茶氨酸很穩定，能夠耐高溫、耐酸、耐鹼，在漫長的提取與分離流程中，能保持不失活不分解。所以，各種提取和分離天然產物的手段盡可以輪番上陣，把「雜質」逐漸去除，一步一步地提高純度。目前，工業上可採用的分離方法有三種：沉澱法、離子交換樹脂法和膜分離法。

沉澱法是最傳統的化工分離手段，就是通過變化溫度、加酸、加鹼、加其它化學試劑等手段，把混合物中的一種或幾種成分充分地沉澱下來，從而把茶氨酸和其他「雜質」成分分開。這種手段操作簡單，但需要的步驟很多，在加入化學試劑沉澱的過程中，也可能引入新的雜質，甚至有的雜質中還含有有害成分。

離子交換樹脂法要高端大氣一些。大致流程是通過沉澱去掉蛋白質，再用吸附的方式去掉色素等成分，然後讓溶液流過離子交換樹脂，把茶氨酸吸附到樹脂上而讓其他成分流過。再改換水溶液的酸鹼度，把茶氨酸「洗脫」下來，就得到了茶氨酸含量大大提高的「粗品」。這樣的粗品再經過結晶純化，可以得到高純度的茶氨酸。純度高，自然成本也就比較高了。

膜分離是現代天然產物分離中的新興技術。分離使用的半透膜就象孔徑非常小的篩子，允許尺寸比孔徑小的分子通過，而把尺寸大於孔徑的分子攔下。通過不同孔徑的膜的組合，就可以把分子比茶氨酸大的和小的成分都去除，而只留下茶氨酸和分子大小與它接近的成分。膜分離的優勢在於不再引入其他的物質，流程也比較簡單，劣勢是只能進行富集和初步純化，只靠它也還是難以獲得高純度的產品。

茶中的茶氨酸含量很低，如果從茶原料中只是分離茶氨酸的話，經濟效益就比較低。而茶氨酸含量高的鮮葉，做成的茶葉往往品質較高，能賣出更好的價錢，也就不大會用來提取茶氨酸。不過，茶中有經濟價值的成分並不止茶氨酸，比如茶多酚，含量高、也更有市場吸引力。提取茶多酚產生的廢液中，茶氨酸並沒有受到影響。從這樣的廢液中提取茶氨酸，不僅原料成本幾乎沒有，還相當於已經去除了一些「雜質」，成本也就大大降低。

工廠里生產茶氨酸

對於化學家來說，知道了茶氨酸的分子式，就可以去想辦法來合成。茶氨酸可以看成是谷氨酸與乙胺通過失去一個水分子連接而成的，就可以用L-谷氨酸（或者在反應器內能夠轉化成L-谷氨酸的其他分子），加上乙胺（或能轉化成乙胺的分子），在適當的條件下讓谷氨酸和乙胺連接起來成為茶氨酸，然後再把它從反應混合物中分離出來。

這種方式聽起來很簡單，但實現起來也不容易——沒有適當的催化劑，有機合成的效率低而且選擇性也不強——也就是說，反應物並不是那麼聽話地轉化成茶氨酸。此外，「化學合成」這個出身就註定了它會受到歧視。尤其是，化學合成出來的是L型和D型的混合物，跟天然茶氨酸中只存在L型也還是有區別的。

在茶樹內，茶氨酸是谷氨酸和乙胺在茶氨酸合成酶的作用下合成的。如果能這種酶用於化學合成，那麼反應就會高效得多。可惜這不現實，這種酶極其不穩定，無法製成純品再加入到合成反應器中。人們只好退而求其次，開發出了微生物發酵法。這種工藝先是培養微生物，合成谷氨醯胺合成酶，然後模擬茶樹體內環境，用ATP提供能量，讓谷氨酸和乙胺進行反應。谷氨醯胺合成酶的「天職」其實是讓谷氨酸和銨離子合成谷氨醯胺。但如果反應體系中沒有銨離子，那麼它也能「狗拿耗子」，把乙胺弄到谷氨酸上去從而生成茶氨酸。也有一些其他酶通過其他原料來進行轉化得到茶氨酸的工藝。這些方法的優點是副產物比較少，分離純化起來要容易一些。不過，它需要先培養細菌來生成酶，然後利用這些酶去幹活。這需要保持酶的活性，還要精密控制反應條件才能得到理想的結果。這對技術的要求比較高，生產流程比較複雜精密，對於工廠是相當大的挑戰。

介於微生物發酵和從茶樹中提取之間的，是植物細胞培養法。這種工藝一般是把茶樹的愈傷組織細胞取來，加入到培養液中生長。通過調控培養條件，比如培養液的酸鹼度、溫度、培養液成分，利用細胞中的茶氨酸合成酶來合成茶氨酸。這種方式得到的茶氨酸跟茶樹中的一樣都是L型，而且含量比較高。在文獻報道的試驗條件下，茶氨酸的含量超過乾重的20%——這已經達到了中國國家標準中作為「食品原料」的茶氨酸的純度要求。當然，目前的國家標準中，規定了作為食品原料的茶氨酸來源於茶葉，而這種植物組織細胞培養法本身也還只在試驗研究階段。