中国农学通报 ›› 2025, Vol. 41 ›› Issue (2): 140-148.doi: 10.11924/j.issn.1000-6850.casb2024-0102
董猛1,2(), 宋大鹏2, 王鲲鹏2, 丁仕波2, 王莹莹1, 李海鹏1, 杨峰山1, 付海燕1(
)
收稿日期:
2024-02-20
修回日期:
2024-05-15
出版日期:
2025-01-13
发布日期:
2025-01-13
通讯作者:
作者简介:
董猛,男,1997年出生,内蒙古赤峰人,研究生,研究方向:茶树微生物与植物之间互作。通信地址:150080 黑龙江哈尔滨市学府路74号 黑龙江大学生命科学学院,E-mail:2508016755@qq.com。
基金资助:
DONG Meng1,2(), SONG Dapeng2, WANG Kunpeng2, DING Shibo2, WANG Yingying1, LI Haipeng1, YANG Fengshan1, FU Haiyan1(
)
Received:
2024-02-20
Revised:
2024-05-15
Published:
2025-01-13
Online:
2025-01-13
摘要:
L-茶氨酸是茶叶中一种特殊的游离氨基酸,也是茶叶主要风味物质之一,因其具有放松心情、缓解疲劳、抗肿瘤、降血压等保健功能,被食品和医疗保健领域广泛关注。为了研究茶氨酸合成途径及方法,本文总结了目前L-茶氨酸合成的主要的途径,根据来源分为植物源合成和微生物源合成,根据合成方式分为生物酶法催化合成和化学方法合成,并分析了各个合成方法的优缺点,同时总结了L-茶氨酸在食品和医疗领域的应用,提出了高效合成茶氨酸未来的研究方向,以期为L-茶氨酸合成生产和应用提供参考。
董猛, 宋大鹏, 王鲲鹏, 丁仕波, 王莹莹, 李海鹏, 杨峰山, 付海燕. L-茶氨酸合成途径及应用展望[J]. 中国农学通报, 2025, 41(2): 140-148.
DONG Meng, SONG Dapeng, WANG Kunpeng, DING Shibo, WANG Yingying, LI Haipeng, YANG Fengshan, FU Haiyan. Synthesis Pathway and Application Prospect of L-theanine[J]. Chinese Agricultural Science Bulletin, 2025, 41(2): 140-148.
出版年份 | 菌株 | 关键基因 | 酶 | 底物和浓度 | |||
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2013 | 硝基还原假单胞菌 | PnGLS | 重组谷氨酰胺酶 | L-谷氨酰胺0.3 mol/L、乙胺1.5 mol/L | |||
2013 | 大肠杆菌 | GGT | 谷氨酰胺转肽酶 | γ-谷氨酰苯胺0.1-10 mmol/L、乙胺2-200 mmol/L | |||
2014 | 地衣芽孢杆菌 | rBLGGT | 重组γ-谷氨酰胺转肽酶 | L-谷氨酰胺80 mmol/L、乙胺600 mmol/L | |||
2014 | 大肠杆菌 | GGT | γ-谷氨酰胺转肽酶 | L-谷氨酰胺200 mmol/L、乙胺2.2 mol/L | |||
2016 | 大肠杆菌 | GGT | 重组谷氨酰胺酶 | L-谷氨酰胺300 mmol/L、乙胺3 mol/L | |||
2016 | 大肠杆菌 | PPK/GMAS | 多聚磷盐激酶/γ-谷氨酰甲胺合成酶 | L-谷氨酸钠200 mmol/L、乙胺200 mmol/L | |||
2016 | 大肠杆菌 | GMAS | 多磷酸激酶 | L-谷氨酸钠200 mmol/L、乙胺200 mmol/L | |||
2017 | 木霉属 | GGT | 谷氨酰胺酶 | L-谷氨酰胺300 mmol/L、乙胺900 mmol/L | |||
2019 | 地衣芽孢杆菌 | BlGGT | γ-谷氨酰胺转肽酶 | L-谷氨酰胺250 mmol/L、乙胺600 mmol/L | |||
2019 | 硝基还原假单胞菌 | 谷氨酰酶 | L-谷氨酰胺0.3 mol/L、乙胺1 mol/L | ||||
2019 | Bacillus safensis | CseGGTs | 谷氨酰胺转肽酶 | L-谷氨酰胺20 mmol/L、乙胺20 mmol/L | |||
2019 | Bacillus subtlis | GGT | 重组谷氨酰胺酶 | L-谷氨酰胺0.25 mol/L、乙胺0.58 mol/L | |||
2019 | 大肠杆菌 | GMAS | γ-谷氨基甲酰胺合成酶 | 葡萄糖800 g/L、乙胺2 mol/L | |||
2020 | 大肠杆菌 | γ-GT | γ-谷氨酰胺转肽酶 | L-谷氨酰胺200 mmol/L、乙胺2 mol/L | |||
2022 | 枯草芽孢杆菌 | GGT | γ-谷氨酰转肽酶 | L-谷氨酰胺20 mmol/L、乙胺20 mmol/L | |||
2023 | 枯草芽孢杆菌 | BsGGT | γ-谷氨酰转移酶 | L-谷氨酰胺100 mmol/L、乙胺800 mmol/L | |||
2023 | 枯草芽孢杆菌 | GGT | γ-谷氨酰转肽酶 | L-谷氨酰胺200 mmol/L、乙胺1600 mmol/L | |||
出版年份 | 温度/℃ | pH | 时间/h | 转化率/% | 产率/% | 其他 | 参考文献 |
2013 | 37 | 10 | 5 | - | 40 | 反应添加0.3 U/mL GLS | [ |
2013 | 37 | 9 | 6 | 93 | - | 反应添加1 U/mL GGT | [ |
2014 | 37 | 9 | 3 | 87 | - | 反应添加0.5 U/mL GGT | [ |
2014 | 37 | 10 | 5 | 70 | [ | ||
2016 | 30 | 10.5 | 6 | 64.88 | - | 反应添加30 mg/mL湿菌体 | [ |
2016 | 37 | 7 | 24 | - | 86 | 反应添加5 mmol/LATP | [ |
2016 | 37 | 7 | 5 | - | 93 | 反应添加5 mmol/L ATP和无机多磷酸(polyp) | [ |
2017 | 37 | 8 | - | - | 43 | [ | |
2019 | 37 | 10.5 | 4 | 94 | - | 反应添加0.025 U/mL GGT | [ |
2019 | 30 | 9.5 | 11 | 66.1 | - | 反应添加15.5%蔗糖渗透冲击 | [ |
2019 | 28 | 7 | 98 | - | 90 | 内生菌发酵 | [ |
2019 | 30 | 10 | 16 | 74 | - | [ | |
2019 | 37 | 7 | 37 | - | 70 | [ | |
2020 | 55 | 10 | 5 | - | 83 | 反应添加0.02 U/mL BaGT | [ |
2022 | - | - | 87 | 45.2 | - | [ | |
2023 | 25 | 11.6 | 6 | - | 93 | [ | |
2023 | 35 | 10.5 | 12 | 95 | - | 反应添加2U/mL GGT | [ |
出版年份 | 菌株 | 关键基因 | 酶 | 底物和浓度 | |||
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2013 | 硝基还原假单胞菌 | PnGLS | 重组谷氨酰胺酶 | L-谷氨酰胺0.3 mol/L、乙胺1.5 mol/L | |||
2013 | 大肠杆菌 | GGT | 谷氨酰胺转肽酶 | γ-谷氨酰苯胺0.1-10 mmol/L、乙胺2-200 mmol/L | |||
2014 | 地衣芽孢杆菌 | rBLGGT | 重组γ-谷氨酰胺转肽酶 | L-谷氨酰胺80 mmol/L、乙胺600 mmol/L | |||
2014 | 大肠杆菌 | GGT | γ-谷氨酰胺转肽酶 | L-谷氨酰胺200 mmol/L、乙胺2.2 mol/L | |||
2016 | 大肠杆菌 | GGT | 重组谷氨酰胺酶 | L-谷氨酰胺300 mmol/L、乙胺3 mol/L | |||
2016 | 大肠杆菌 | PPK/GMAS | 多聚磷盐激酶/γ-谷氨酰甲胺合成酶 | L-谷氨酸钠200 mmol/L、乙胺200 mmol/L | |||
2016 | 大肠杆菌 | GMAS | 多磷酸激酶 | L-谷氨酸钠200 mmol/L、乙胺200 mmol/L | |||
2017 | 木霉属 | GGT | 谷氨酰胺酶 | L-谷氨酰胺300 mmol/L、乙胺900 mmol/L | |||
2019 | 地衣芽孢杆菌 | BlGGT | γ-谷氨酰胺转肽酶 | L-谷氨酰胺250 mmol/L、乙胺600 mmol/L | |||
2019 | 硝基还原假单胞菌 | 谷氨酰酶 | L-谷氨酰胺0.3 mol/L、乙胺1 mol/L | ||||
2019 | Bacillus safensis | CseGGTs | 谷氨酰胺转肽酶 | L-谷氨酰胺20 mmol/L、乙胺20 mmol/L | |||
2019 | Bacillus subtlis | GGT | 重组谷氨酰胺酶 | L-谷氨酰胺0.25 mol/L、乙胺0.58 mol/L | |||
2019 | 大肠杆菌 | GMAS | γ-谷氨基甲酰胺合成酶 | 葡萄糖800 g/L、乙胺2 mol/L | |||
2020 | 大肠杆菌 | γ-GT | γ-谷氨酰胺转肽酶 | L-谷氨酰胺200 mmol/L、乙胺2 mol/L | |||
2022 | 枯草芽孢杆菌 | GGT | γ-谷氨酰转肽酶 | L-谷氨酰胺20 mmol/L、乙胺20 mmol/L | |||
2023 | 枯草芽孢杆菌 | BsGGT | γ-谷氨酰转移酶 | L-谷氨酰胺100 mmol/L、乙胺800 mmol/L | |||
2023 | 枯草芽孢杆菌 | GGT | γ-谷氨酰转肽酶 | L-谷氨酰胺200 mmol/L、乙胺1600 mmol/L | |||
出版年份 | 温度/℃ | pH | 时间/h | 转化率/% | 产率/% | 其他 | 参考文献 |
2013 | 37 | 10 | 5 | - | 40 | 反应添加0.3 U/mL GLS | [ |
2013 | 37 | 9 | 6 | 93 | - | 反应添加1 U/mL GGT | [ |
2014 | 37 | 9 | 3 | 87 | - | 反应添加0.5 U/mL GGT | [ |
2014 | 37 | 10 | 5 | 70 | [ | ||
2016 | 30 | 10.5 | 6 | 64.88 | - | 反应添加30 mg/mL湿菌体 | [ |
2016 | 37 | 7 | 24 | - | 86 | 反应添加5 mmol/LATP | [ |
2016 | 37 | 7 | 5 | - | 93 | 反应添加5 mmol/L ATP和无机多磷酸(polyp) | [ |
2017 | 37 | 8 | - | - | 43 | [ | |
2019 | 37 | 10.5 | 4 | 94 | - | 反应添加0.025 U/mL GGT | [ |
2019 | 30 | 9.5 | 11 | 66.1 | - | 反应添加15.5%蔗糖渗透冲击 | [ |
2019 | 28 | 7 | 98 | - | 90 | 内生菌发酵 | [ |
2019 | 30 | 10 | 16 | 74 | - | [ | |
2019 | 37 | 7 | 37 | - | 70 | [ | |
2020 | 55 | 10 | 5 | - | 83 | 反应添加0.02 U/mL BaGT | [ |
2022 | - | - | 87 | 45.2 | - | [ | |
2023 | 25 | 11.6 | 6 | - | 93 | [ | |
2023 | 35 | 10.5 | 12 | 95 | - | 反应添加2U/mL GGT | [ |
催化酶 | 简称 | 主要功能 | 催化反应条件 | 特点 | 参考文献 |
---|---|---|---|---|---|
γ-谷氨酰转肽酶 | GGT | 转运谷氨酰基 | 合成的pH值和 高浓度乙胺 | 反应不需要ATP、但需要高浓度的乙胺 抑制其水解反应 | [ |
L-谷氨酰胺合成酶 | GS | 合成谷氨酸、谷氨酰胺 | 反应需要ATP和 较高的pH | 医学诊断中重要的参考指标、可催化植物 和合成氮素 | [ |
γ-谷氨酰甲胺合成酶 | GMAS | 合成茶氨酸 | 需要ATP的参与 | 合成效率高 | [25]、[38]、[39] |
γ-谷氨酰半胱合成酶 | γ-GCS | 合成合成γ-谷氨酰半胱氨酸 | 需要ATP的参与 | 可催化非氨基酸底物合成γ-谷氨酰半胱氨酸 | [ |
L-谷氨酰胺酶 | GLS | 水解酰胺基 | 较高的底物浓度和pH | - | [28]、[42-43] |
茶氨酸合成酶 | TS | 合成茶氨酸 | 需要ATP的参与 | 只存在于茶科植物或小部分植物中, 不易分离纯化 | [ |
催化酶 | 简称 | 主要功能 | 催化反应条件 | 特点 | 参考文献 |
---|---|---|---|---|---|
γ-谷氨酰转肽酶 | GGT | 转运谷氨酰基 | 合成的pH值和 高浓度乙胺 | 反应不需要ATP、但需要高浓度的乙胺 抑制其水解反应 | [ |
L-谷氨酰胺合成酶 | GS | 合成谷氨酸、谷氨酰胺 | 反应需要ATP和 较高的pH | 医学诊断中重要的参考指标、可催化植物 和合成氮素 | [ |
γ-谷氨酰甲胺合成酶 | GMAS | 合成茶氨酸 | 需要ATP的参与 | 合成效率高 | [25]、[38]、[39] |
γ-谷氨酰半胱合成酶 | γ-GCS | 合成合成γ-谷氨酰半胱氨酸 | 需要ATP的参与 | 可催化非氨基酸底物合成γ-谷氨酰半胱氨酸 | [ |
L-谷氨酰胺酶 | GLS | 水解酰胺基 | 较高的底物浓度和pH | - | [28]、[42-43] |
茶氨酸合成酶 | TS | 合成茶氨酸 | 需要ATP的参与 | 只存在于茶科植物或小部分植物中, 不易分离纯化 | [ |
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