茶氨酸，从树叶到工厂（下）

　　无论作为食品添加剂、膳食补充剂还是食品原料，都需要纯度较高的茶氨酸。茶氨酸溶于水后很稳定，各种提取和分离手段尽可轮番上阵，一步一步地提高纯度。而对于化学家来说，知道了茶氨酸的分子式，就可以想办法合成。

　　从茶中分离茶氨酸

　　无论作为食品添加剂、膳食补充剂还是食品原料，都需要纯度较高的茶氨酸。中国食品原料的茶氨酸纯度的标准是最低的，只要超过20%就可以。但这也大大高于茶中的含量——也就是说，把茶氨酸分离出来，是它实现这些用途的前提。

　　茶氨酸易溶于水，只需用水浸泡就可提取。但是，同时被溶解到水中的，还有茶多酚、咖啡因等各种其它成分。要得到高纯度的茶氨酸，就需要除去其它成分。好在茶氨酸很稳定，能够耐高温、耐酸、耐碱，在漫长的提取与分离流程中，能保持不失活、不分解。所以，各种提取和分离天然产物的手段尽可以轮番上阵，把“杂质”逐渐去除，一步一步地提高纯度。目前，工业上可采用的分离方法有三种：沉淀法、离子交换树脂法和膜分离法。

　　沉淀法是最传统的化工分离手段，它是通过变化温度、加酸、加碱、加其他化学试剂等手段，把混合物中的一种或几种成分充分沉淀下来，从而把茶氨酸和其他“杂质”成分分开。这种手段操作简单，但步骤很多，在加入化学试剂沉淀的过程中，也可能引入新的杂质，甚至有的杂质中还含有有害成分。

　　离子交换树脂法则要“高端大气”一些。大致流程是通过沉淀去掉蛋白质，再用吸附的方式去掉色素等成分，然后让溶液流过离子交换树脂，把茶氨酸吸附到树脂上而让其他成分流过。再改换水溶液的酸碱度，把茶氨酸“洗脱”下来，就得到了茶氨酸含量大大提高的“粗品”。这样的粗品再经过结晶纯化，可以得到高纯度的茶氨酸。然而纯度高，成本自然也就比较高了。

　　膜分离是现代天然产物分离中的新兴技术。分离使用的半透膜孔径非常小，允许尺寸比孔径小的分子通过，而把尺寸大于孔径的分子拦下。通过不同孔径膜的组合，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与它接近的成分。膜分离的优势在于不再引入其他的物质，流程也比较简单，劣势是只能进行富集和初步纯化，只靠它也还是难以获得高纯度的产品。

　　茶中的茶氨酸含量很低，如果从茶原料中只是分离茶氨酸的话，经济效益就比较低。而茶氨酸含量高的鲜叶，做成的茶叶往往品质较高，能卖出更好的价钱，也就不大会用来提取茶氨酸。不过，茶中有经济价值的成分并不止茶氨酸，比如茶多酚不仅在茶中含量高、也更有市场吸引力。在提取茶多酚产生的废液中，茶氨酸并没有受到影响。如果从这样的废液中提取茶氨酸，不仅几乎没有原料成本，还相当于已经去除了一些“杂质”，成本就会大大降低。

　　工厂里生产茶氨酸

　　对于化学家来说，知道了茶氨酸的分子式，就可以想办法合成。茶氨酸可以看成是谷氨酸与乙胺通过失去一个水分子连接而成的，就可以用L-谷氨酸（或是在反应器内能转化成L-谷氨酸的其他分子），加上乙胺（或能转化成乙胺的分子），在适当的条件下让谷氨酸和乙胺连接起来成为茶氨酸，然后再把它从反应混合物中分离出来。

　　这种方式听起来很简单，但实现起来也不容易——没有适当的催化剂，有机合成的效率低且选择性不强——也就是说，反应物并不会那么听话地转化成茶氨酸。此外，“化学合成”这个出身就注定它会受到歧视。尤其是化学合成出来的是L型和D型的混合物，与天然茶氨酸中只存在L型也还是有区别的。

　　在茶树内，茶氨酸是谷氨酸和乙胺在茶氨酸合成酶的作用下合成的。如果能这种酶用于化学合成，那么反应就会高效得多。可惜现实中，这种酶极其不稳定，无法制成纯品再加入到合成反应器中。人们只好退而求其次，开发出了微生物发酵法。这种工艺先是培养微生物，合成谷氨酰胺合成酶，然后模拟茶树体内环境，用ATP提供能量，让谷氨酸和乙胺进行反应。谷氨酰胺合成酶的“天职”其实是让谷氨酸和铵离子合成谷氨酰胺。但如果反应体系中没有铵离子，那么它也能“狗拿耗子”，把乙胺弄到谷氨酸上去从而生成茶氨酸。此外，也有一些其他酶通过一些原料来进行转化并得到茶氨酸的工艺。这些方法的优点是副产物比较少，分离纯化起来要容易一些。不过，它需要先培养细菌来生成酶，然后利用这些酶去“干活”。这需要保持酶的活性和精密地控制反应条件才能得到理想的结果。这对技术的要求比较高，生产流程比较复杂精密，对于工厂来说是相当大的挑战。

　　介于微生物发酵和从茶树中提取之间的，是植物细胞培养法。这种工艺一般是把茶树的愈伤组织细胞取来，加入到培养液中生长。通过调控培养条件，比如培养液的酸碱度、温度、培养液成分，利用细胞中的茶氨酸合成酶来合成茶氨酸。这种方式得到的茶氨酸与茶树中的一样都是L型，而且含量比较高。在文献报道的实验条件下，茶氨酸的含量超过干重的20%——这已经达到了中国国家标准中作为“食品原料”的茶氨酸的纯度要求。当然，目前的国家标准中，规定了作为食品原料的茶氨酸只能来源于茶叶，而这种植物组织细胞培养法本身也还只在试验研究阶段。

　　云无心 美国普度大学食品工程博士