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《L-Theanine》』。
茶氨酸分離自茶葉圖片來源：drugs-forum.com
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，日本批準了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，衛計委終於批準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。
借助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幹重的3～4%，茶氨酸的含量占幹重的1～2%。
而在白葉1號中，遊離氨基酸的含量超過幹重的6%，其中茶氨酸大約一半，此外茶多酚隻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，制成的綠茶澀味低而鮮爽味濃鬱，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。
在通常采摘的一芽兩葉的鮮葉中，遊離氨基酸的含量接近幹重的4%，而茶氨酸的含量超過2%。
龍井43成為制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隻有龍井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幹重的7%，而茶氨酸的含量約占幹重的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。
這樣制得的春茶茶氨酸含量高而茶多酚含量低，也就更好喝。
而夏茶和秋茶生長采摘時溫度較高，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『人工幹預』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、蘆葦或者帆佈遮蓋起來，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。
中國批準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，隻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、耐堿，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，工業上可采用的分離方法有三種：沉淀法、離子交換樹脂法和膜分離法。
沉淀法是最傳統的化工分離手段，就是通過變化溫度、加酸、加堿、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淀下來，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，在加入化學試劑沉淀的過程中，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。
大致流程是通過沉淀去掉蛋白質，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。
再改換水溶液的酸堿度，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，而隻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，劣勢是隻能進行富集和初步純化，隻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，如果從茶原料中隻是分離茶氨酸的話，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。
工廠裡生產茶氨酸
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，跟天然茶氨酸中隻存在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，無法制成純品再加入到合成反應器中。
人們隻好退而求其次，開發出了微生物發酵法。
這種工藝先是培養微生物，合成谷氨酰胺合成酶，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。
谷氨酰胺合成酶的『天職』其實是讓谷氨酸和銨離子合成谷氨酰胺。
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，生產流程比較復雜精密，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，比如培養液的酸堿度、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，茶氨酸的含量超過幹重的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隻在試驗研究階段。
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