茶叶中的咖啡碱是怎样的一种存在？

前言：资料来源于张梁等.中国茶叶生物化学研究40年.2019.09；金阳等.茶叶中咖啡碱的研究进展及展望.2017

最近和老师外出取实验材料、写实验报告、体测。。。简直是忙的要死，现在终于开始写写东西了呜呜~废话就不多说了，下面接入正题。

相信很多刚喝茶入门的小白，一听到茶叶中含有咖啡碱就有一种莫名的疑问：

为什么茶叶中含有咖啡碱？咖啡碱不应该是在咖啡里面的吗？在茶叶中不应该叫做”茶碱“吗？

其实咖啡碱首先是在咖啡中发现的生化成分，所以用首次发现的”咖啡“来命名，后来发现茶叶里也有和咖啡中相同化学结构的物质，所以茶叶中也含有咖啡碱。

那茶叶中还含有什么”碱“？生物碱通常是指一类来源于生物界的含氮有机化合物，而茶树中以嘌呤类生物碱为主，也有少量的嘧啶类生物碱。（嘌呤类？有没有一点印象？其实我们在初中学DNA就接触过了：A、T/U、C、G。。。还记不起来的就要自己去复习啦哈哈。）

茶树中含有很多生物碱，但是含量前三的是咖啡碱、可可碱和茶叶碱。对了，茶叶碱就是首次在茶树中发现的。

咖啡碱真正的样子是这样的：

茶树中的咖啡碱含量最高在于嫩叶，特别是茶芽和第一叶中；同时也发现茶树种子是几乎不含有咖啡碱的。在遮荫条件下有利于提高其含量，原因是因为弱光有利于N元素的吸收，而咖啡碱的嘌呤环合成需要N元素的提供。在干旱情况下含量下降，夏季含量比春秋季节要高。

那么茶树的咖啡碱是怎么来的呢？这个问题挺复杂的，没有生化基础听的可能有点蒙。（看不懂的可以忽略看下面的）

首先要了解咖啡碱的结构，它的化学名称为：1，3，7-三甲基黄嘌呤。

我们先说说它的合成部位：根据研究发现，咖啡碱合成的前体物质可可碱仅存在于幼嫩叶片，因此认为咖啡碱的合成部位主要在幼嫩叶片；同时发现茶花也能进行咖啡碱的生物合成。而且，合成咖啡碱的酶的活性与叶绿体密切相关，也就是说，它很可能在叶绿体内先合成咖啡碱的前体物质，再转化为咖啡碱。

根据化学结构，咖啡碱=3个甲基+一个嘌呤环。我们要弄清楚的就是嘌呤环的来源和它怎么加上甲基的（甲基化），而甲基的来源又是哪里？

1.嘌呤环来源主要有两个途径：

第一是直接的生物合成，通过同位素标记，发现嘌呤环的合成：C4、C5分别来源于甘氨酸的羧基和α-碳原，N7来源于甘氨酸的氨基，C2、C8来自甲酸盐，N3、N9来源于谷氨酰胺，N1来源于天冬氨酸，C6来源于二氧化碳。（以下是图解）

第二是核酸的降解：鸟苷酸G、腺苷酸A等核酸成分的降解，他们又能分别转化为次黄苷酸和黄苷酸。

2.嘌呤的甲基化：甲基CH3是怎么按上去的？首先甲基是来源于S-腺苷蛋氨酸，而S-腺苷蛋氨酸是由L-蛋氨酸和ATP在腺苷酸转移酶的作用下生成的。S-腺苷蛋氨酸会提供甲基给四氢叶酸（载体），在N-甲基转移酶的作用下，甲基转移到嘌呤环上完成甲基化。（3次）

问题又来了，咖啡碱有3个甲基，那它是先加到哪一个位置呢？根据研究分析，加甲基的先后顺序是7，3，1（位置）。而可可碱是3，7-甲基黄嘌呤，而茶叶碱是1，3-甲基黄嘌呤；所以可可碱可以通过一次甲基化能大量合成咖啡碱（1，3，7-甲基黄嘌呤）；而茶叶碱不能。我们通常认为可可碱是合成咖啡碱最好的先质。

以下是咖啡碱合成的总路径，不一一说了。

咖啡碱在茶叶中含多少？咖啡碱在茶叶中的含量一般为2%~4%，而且同等质量的茶叶和咖啡豆相比，茶叶中的含量还比咖啡豆中的含量还要高。（刷新认知~）

咖啡碱在茶叶品质中扮演着什么角色？

1.味：咖啡碱具有苦味，所以高浓度的咖啡碱不适合提高茶汤的品质，而一定量的咖啡碱能够协调茶汤的滋味，有利于刺激感、鲜爽度和回甘的提升。

2.香：木有。

3.色：最明显的特征就是红茶中导致“冷后浑”、产生“金圈”的主要原因，就是因为咖啡碱和多酚类物质在低温时发生缔合作用，呈现出胶体的特性。如下图

咖啡碱合成后又怎么降解呢？

这是个好问题，因为在茶树体内降解和人体摄入后降解是不同的。

在茶树中，咖啡碱降解先脱去甲基，甲基可以被重新利用生成新的咖啡碱；然后剩下的部分有些是继续分解，有些是转化为其他嘌呤核苷酸再被利用。而继续分解的会变成黄嘌呤，然后变成尿酸，在尿酸氧化酶的作用下再分解成尿囊素、尿囊酸，最后彻底分解为尿素和乙醛酸，尿素分解成氨气和二氧化碳。但是在人体内由于我们缺乏分解尿酸的能力，所以通常分解成尿酸后，通过肾脏的调节，会以尿酸或甲基尿酸的形式通过尿液排除体外，并不会对人体造成危害。

有人说喝茶会不会得痛风？痛风主要是因为嘌呤过高，而咖啡碱也属于嘌呤类物质。但我想说，痛风的主因是因为身体的问题导致嘌呤累积在体内造成的，如果你不去解决这个排出的问题，那你喝不喝茶跟你得不得痛风其实没什么关系，因为你吃肉、喝汤一样会导致它富集起来。所以，只要是生理代谢正常的人，肾脏功能没问题，喝茶是不会导致嘌呤过高的，也就不会出现痛风。

茶叶中含有较多的咖啡碱， 因此喝茶有兴奋神经、利尿、助消化、抗癌等功效。但摄入过量的咖啡碱会对人体产生短期的负面作用。

为什么有些人喝茶会越喝越浓？主要就是因为长期摄入会使人体产生依赖性。

有些人中断后往往会产生如失眠、烦躁、头痛等一系列综合症状。一些特殊人群也不适宜多饮茶，如胃溃疡病人，咖啡碱促进胃酸分泌使溃疡难以愈合， 药物效果降低；如老年人，咖啡碱会降低钙物质的吸收效率，造成骨质疏松；儿童易产生多动症。（请不要再问什么喝茶容易导致无机盐流失？会不会造成骨质疏松？儿童能不能喝？等问题了，因为这个也要看本人的体质情况和每天喝茶的摄入量，抛开剂量谈效应的问题都是耍流氓）

目前，美国、日本等一些国家都对茶制品中咖啡碱含量做出了限量规定。因此，研究开发低咖啡碱或无咖啡碱茶产品意义重大， 既可以满足一些特殊人群对茶叶的需求，又可充分发挥茶叶的保健功效。目前国内外对脱除茶叶中咖啡碱的方法研究较多， 大致可分为理化方法、育种方法、基因工程方法。目前也发现了一种咖啡碱含量极低的茶树品种：可可茶，有兴趣的可以自己找资料看看，这个茶在茶学科研这块还是比较热门的。

本期就写到这里吧。喜欢的关注我，点下“左下角”也行啊，写了两个多小时，好累啊~

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