 
 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(
), 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( )
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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(
), SONG  Dapeng2, WANG  Kunpeng2, DING  Shibo2, WANG  Yingying1, LI  Haipeng1, YANG  Fengshan1, FU  Haiyan1( )
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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 | |||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 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 | |||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 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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