茶氨酸（英文名：Theanine）是茶叶中特有的游离氨基酸，学名为N-乙基-γ-L-谷氨酰胺（N-ethyl-γ-L-glutamine），分子式为C7H14N2O3，分子量约174.2。天然茶氨酸以L型为主，纯品为无色针状结晶，熔点在217~218℃之间；极易溶于水，水溶液呈微酸性，具有焦糖香和味精的鲜爽味；不溶于无水乙醇和无水乙醚；遇强酸可水解生成L-谷氨酸和乙胺，茚三酮显色反应呈紫色，与碱式碳酸铜反应生成淡紫色柱状铜盐；性质稳定，在通常的食品加工、杀菌过程中不会发生变化。

茶氨酸（Theanine）系1949年首次从绿茶中分离得到，是茶叶的特征氨基酸，也是茶叶呈味物质之一，它与绿茶品质呈强正相关，相关系数达0.787～0.876。在茶叶存在二十多种氨基酸中，茶氨酸约占茶叶氨基酸总量50%～60%，在干茶叶中占1%~2%；经研究发现，除在茶梅、蘑菇、油茶、玉米等植物中已检测出微量存在外，在其它植物中尚未发现。

茶氨酸属酰胺类化合物，化学命名为：N-乙基-L-谷氨酰胺（Nethy1-γ-L-glutamine），有的文献中也常称作γ-古酰基乙酰胺（γ-glutamylcthyiamidc）或Y-谷氨酸乙胺（Y-gluamic ethylamine）。

茶氨酸分子式为C7H14N2O3，相对分子质量为174.198，有L-型和D-型两种同分异构体，自然界中天然存在的主要以L-型茶氨酸为主，纯品为白色针状结晶，熔点217℃～218℃，比旋光度[α]D20=0.7，极溶于水，不溶于乙醇和乙醚等有机溶剂，水溶液微酸性，具有焦糖和类似味精的鲜爽味。

茶氨酸的性质较稳定，将茶氨酸溶液煮沸5分钟，或将茶氨酸溶于pH3.0的溶液中并在25℃下储放12个月，茶酸含量不变，因此在通常的食品加工、杀菌过程中，茶氨酸的性质不会发生变化。

茶氨酸是谷氨酸和乙胺的诱导体，在茶树根中由谷氨酸和乙胺合成并储藏在叶中，光照下转化为儿茶素。茶氨酸用6mol/L盐酸水解后生成谷氨酸和乙胺，茚三酮显色反应呈紫色，与碱式碳酸铜反应生成淡紫色柱状铜盐。此外，茶氨酸泡出率很高，可达80%以上，比其它各种游离氨基酸的泡出率都高。

茶氨酸在茶树的大部分部位都有分布，只是含量不一样。从其含量上看，主要分布在生长旺盛的幼嫩芽叶中，最高可达到茶叶干重的1%~2%，老叶、根部、茎部也有少量分布；而果皮、子叶中含量最少（见下表）。

因各类茶的加工工艺和制作方法不同，茶氨酸在各类茶中的含量也存在着较大差异，表2中显示了我国六大主要茶类中茶氨酸的含量情况。从表可以看出，白茶中茶氨酸的含量最高，依次是绿茶、黄茶、红茶、青茶，含量最低的是黑茶，这主要是因为黑茶在加工过程中的“渥堆作用”，使得茶氨酸遭到大量的破坏，导致含量急剧下降。

季节因素是光照、温度、水分等因素的综合，强光、高温、干旱等都降低茶氨酸的积累水平，而盐胁迫和茶尺蠖取食增加新梢里的茶氨酸含量。如在秋冬季节，茶氨酸在根中大量合成和积累，作为氮素的储存形式在根中储存；春季，茶氨酸逐渐运输到新梢中，新梢中茶氨酸含量较高；夏秋季，茶叶中茶氨酸含量较低。

大量研究表明，施用氮肥增加茶氨酸的积累。茶树是喜铵植物，相比于硝态氮，铵态氮能更有效地提高茶氨酸积累。磷、钾和镁元素营养对茶氨酸的合成和转运过程也很重要。但这些营养元素的含量只有在一定的范围内才能有效提高茶氨酸的积累，含量太高时反而与茶氨酸的含量负相关。长期不施肥，茶树一直处于养分亏缺状态，茶氨酸的积累也显著降低。

茶氨酸口服给药后，经过肠道刷状缘黏膜吸收会很快进入血，通过血液循环转运到机体的各个器官、组织，包括脑部。

茶氨酸同其它氨基酸一样在小肠被吸收，小肠壁上已确定出三种转运氨基酸特殊载体系统，它们分别转运中性、酸性和碱性氨基酸。有实验表明茶氨酸对同一类氨基酸，如蛋氨酸、亮氨酸、异亮氨酸及缬氨酸产生拮抗，因此推论茶氨酸可能是通过蛋氨酸载体转运系统在肠道内被吸收的。但Kitaoka等研究表明，茶氨酸在肠道吸收可能是与谷氨酸共用一个由Na偶联的协同转运蛋白，茶氨酸亲和力比谷氨酸要低。Unno T等研究发现在给予茶氨酸后，在尿中可检测到完整茶氨酸、谷氨酸和乙胺，且这些化合物多少与茶氨酸投予量有关。这说明茶氨酸吸收进入人体内后酶促水解为谷氨酸和乙胺，其代谢部位可能是肾脏。

对小鼠的研究发现，经口灌胃茶氨酸1h后，鼠的血清、脑、肝中茶氨酸的浓度明显增加，但此后随着时间的延长，血清和肝中的茶氨酸浓度逐渐降低，而脑中的茶氨酸浓度则继续保持增长趋势，一直到灌胃5h后浓度才达到最高值。经过24h后，茶氨酸在血清、脑、肝等组织中未能检测到。

从植物中提取的茶氨酸无法满足日益增长的市场需求。随着技术的发展，非植物途径茶氨酸的合成方法受到了广泛关注。茶氨酸合成主要途径包括植物提取、生物合成、酶促合成和化学合成等方法。

茶科植物是获得天然茶氨酸的主要渠道之一，大多数茶氨酸是在茶树根部合成，然后通过茎木质部运输到嫩叶中。茶氨酸的合成在植物体内以谷氨酸和乙胺为底物，通过茶氨酸合成酶（glutamine synthetase，EC.6.3.1.6）消耗ATP完成合成过程（下图）。其中谷氨酸主要来源于植物从土壤中吸收氮素，通过氨的同化作用合成。

茶树微生物组中假单胞菌属、芽孢杆菌属、葡萄球菌属等已被发现具有产生吲哚乙酸（IAA）、铁载体、产生NH3-N、增溶磷酸盐等促生功能，并间接影响茶氨酸的合成。研究人员分离山茶和油茶中的内生菌，在20 mmol/L谷氨酰胺和20 mmol/L乙胺盐酸盐培养条件下，可高效合成茶氨酸。

从茶叶或茶渣中直接提取、分离和纯化茶氨酸是最直接、有效和安全的生产方式，也能最大程度上保持茶氨酸的天然活性和功能。 茶氨酸的提取方法主要包括沉淀法、离子交换树脂法及膜分离法。

沉淀法是利用茶氨酸可溶于水的特点，先用热水浸提茶叶，再将醋酸铅加入浸提液中沉淀除去一些物质，最后过滤、浓缩和精制后获得天然茶氨酸产品。这种方法产品得率低，容易引入大量重金属离子，操作复杂，易造成茶氨酸的损失。

离子交换树脂法是利用茶氨酸两性电解质的特性，采用强酸性阳离子对其进行分离纯化的过程。 这种方法收率很低，而且原料成本很高。

膜分离法富集茶氨酸是利用不同孔径大小的膜将茶氨酸与杂质分离，从而达到富集和初步纯化茶氨酸的效果。 通过该方法获得的产品纯度和得率较低，仅适用于茶氨酸生产的初步分离。

目前我国已经批准茶叶茶氨酸作为新食品原料，但茶叶中茶氨酸的含量仅为7~12 mg/g干重，且采用提取法制备的茶氨酸大多为黄色粉末，纯度普遍较低。总体来说，利用提取法制备茶氨酸无法满足大规模生产和应用的要求。

组织培养法

通过对茶树细胞的离体培养或茶树愈伤组织培养，对培养条件进行调控，利用细胞中茶氨酸合成酶来合成茶氨酸的一种方法。

有研究报道，利用茶树茎尖培养产生愈伤组织，再用愈伤组织生产茶氨酸，茶氨酸含量可达干重的22.3%~23.3%；研究提出了大规模茶树愈伤组织悬浮培养生产茶氨酸的工艺流程，茶氨酸积累量最高可达到33.5 g/L。但由于目前组织培养法生产茶氨酸的效率还很低，加之生产成本极高，所以不适合工业化生产。

微生物发酵法

20世纪80年代初人们开始进行微生物发酵合成茶氨酸的研究，该法是利用微生物产生的酶，模拟茶树体内环境，在腺嘌呤核苷三磷酸（adenosine-triphosphate，ATP）提供能量的条件下，将谷氨酸和乙胺催化合成茶氨酸。微生物发酵法路线简单、培养基原料价格低廉、设备占用率低，更适用于茶氨酸的工业化生产。但该法生产茶氨酸得到的转化液中，通常含有较多杂质，外观呈浅黄色，略有浑浊。

目前已知能够催化茶氨酸生物合成的酶包括：γ-谷氨酰转肽酶（γ-glutamyl transpeptidase，GGT）、L-谷氨酰胺合成酶（glutamine synthetase，GS）、γ-谷氨酰甲胺合成酶（γ-glutamylmethylamide synthetase，GMAS）、γ-谷氨酰半胱合成酶（γ-glutamylcysteine synthetase，γ-GCS）、L-谷氨酰胺酶（glutaminase，GLS）和茶氨酸合成酶（theanine synthetase，TS），分为两种代表类型：① 谷氨酷胺和乙胺为底物的酰基转移反应；② 谷氨酸和乙胺为底物的连接合成反应，需ATP供能。酶法催化茶氨酸合成具有转化效率高、耗时短、底物特异性强和催化剂可再生等优点。

与生物合成法相比，化学合成法具有纯度高、生产快等特点，但同时存在的问题是茶氨酸安全等级相对较低，限制了其在食品消费领域的应用。化学合成法生产茶氨酸始于20世纪50年代，目前常用的方法有L-谷氨酸乙胺合成法和N-取代谷氨酸γ-酯法。

L-谷氨酸乙胺合成法：该方法将谷氨酸150℃高温脱水生成L-吡咯烷酮酸，纯化后将其在室温下与乙胺反应20 d。然后直接将茶氨酸冷冻后升华，干燥后获得纯度为99%的茶氨酸。该方法的优点是反应条件温和且易于操作，但存在反应时间偏长等缺点。

N-取代谷氨酸γ-酯法：以L-谷氨酸为原料，采用氯化亚砜酯化L-谷氨酸，使用三苯甲基保护L-茶氨酸中的氨基，使酯化反应发生在离氨基较远的羧基上。该方法的优点是反应时间较短，但对于反应条件要求较高。

茶氨酸的检测方法主要有分光光度法、氨基酸自动分析仪法、毛细管电泳法、液质联用法、高效液相色谱法等。

分光光度法：分析结果准确、操作比较简单、可排除茶叶中其它氨基酸的干扰。该方法直接测定茶叶样品中的茶氨酸可获得满意的结果。最大吸收波长为570nm，检出限为3×10-7g/mL。

氨基酸自动分析仪法：具有重现性好、仪器稳定、结果可靠、可用于大量常规样品的分析的优点，且衍生化发生在氨基酸与其他物质分离之后，因而避免其他物质干扰，适合未知复杂样品中的氨基酸分析。

毛细管电泳法：把毛细管作为分离的通道，利用高压电流作为驱动，实现成分分离。与高效液相色谱法相比，该法分离效率高，分析快速，溶剂消耗少，仪器费用低，但其重现性较差，不如高效液相色谱法。

液质联用法：通过使用该方法获得的色谱图可以用作茶及其提取物的质量控制的生物活性成分指纹图谱。与其他方法相比，具有高分离能力、高选择性、高灵敏度等优点，可应用于复杂成分样品的的分析检测。但仪器昂贵，限制了普遍推广。

高效液相色谱法：简便快速，是茶叶中茶氨酸测定的常用方法，根据国家标准GB/T23193-2017《茶叶中茶氨酸的测定高效液相色谱法》，首先通过沸水浴浸提茶样，在过滤、定容后，用高效液相色谱仪进行测定与标准系列比较定性、定量。

人的大脑无时无刻不在产生脑电波，这是一些自发的有节律的神经电活动，其频率变动范围在每秒一次之间，可划分为四个波段，即δ波、θ波、α波、β波。相关研究表明，茶氨酸能促进α脑电波的产生，使人体产生舒畅、愉悦的感觉，起到镇静放松的作用，但不会引起睡眠状态时θ波数量的增加，可见茶氨酸在使人情绪稳定的同时不会使人趋于睡眠。

茶氨酸有改善精神状态及抗焦虑的功效，茶氨酸促进抑制性神经递质γ-氨基丁酸（Gama-aminobutyric acid，GABA）的释放，从而调节脑部5-羟色胺和多巴胺的水平，而多巴胺是肾上腺素及去肾上腺素的前体，是对传达脑神经细胞兴奋起重要作用物质。研究发现，口服茶氨酸能消除焦虑紧张情绪，是通过抑制皮层神经兴奋起作用。

茶氨酸还可以抑制咖啡因引起的兴奋。茶氨酸对咖啡因有拮抗作用，研究发现当与咖啡因同时摄入时对咖啡因所产生的兴奋有明显抑制作用。研究发现，急性咖啡因和茶氨酸补充均能减轻脑力疲劳对足球运动员协调表现的负面影响，急性咖啡因补充还能减轻脑力疲劳对足球运动员有氧表现的负面影响。

茶氨酸具有保护心血管的作用：内皮一氧化氮（endothelium Nitric Oxide，eNOS）是内皮细胞内血管功能的重要调节因子，茶氨酸可通过激活细胞外调节蛋白激酶（extracellular regulated protein kinases，ERK）/内皮型一氧化氮合酶（endothelial nitric oxide synthase，eNOS）信号通路，增强NO的产生，从而使动脉血管舒张；另外，茶氨酸可通过抑制大脑皮层神经元兴奋而产生抗应激作用，产生降压作用。

茶叶的减肥作用是茶叶中包括茶氨酸在内的多种成分共同作用的结果。研究显示，口服茶氨酸可使大鼠胰岛素浓度降低，皮质酮浓度升高，抑制大鼠的食物摄取量；此外，茶氨酸通过提高肝脏和肌肉糖原、血清总蛋白和白蛋白含量，降低血清低密度脂蛋白和胆固醇水平，降低乙酰辅酶A羧化酶活性和增加肝脏肉碱棕榈酰转移酶-1活性，以此调节糖脂代谢水平。

动物实验表明，茶氨酸能够降低血浆中甘油三酯和非酯化脂肪酸以及肝脏中甘油三酯的含量，减少小鼠体重和腹腔脂肪组织及体内胆固醇含量。

研究报道，茶氨酸可通过线粒体途径诱导肿瘤细胞凋亡，其机制可能是通过降低Bcl2/Bax（可调节细胞凋亡）比例并上调细胞色素C（Cytochrome C，Cyt-C）、caspase-3凋亡信号蛋白表达水平，从而诱导肿瘤细胞凋亡并抑制肿瘤细胞生长。

研究表明，茶氨酸可通过抑制内皮细胞增殖及内皮细胞管腔形成，并诱导内皮细胞调亡抑制肿瘤血管生成，从而进一步抑制肿瘤细胞的生长及侵袭转移。

茶氨酸对某些抗肿瘤药物具有生物调节作用，不仅可增强抗肿瘤药物的疗效，还在缓解抗肿瘤药物不良反应上也有一定的效果，这在癌症化学疗法的发展中起到重要作用。茶氨酸是谷氨酸盐的衍生物，而在肿瘤细胞中谷氨酸盐的代谢异常活跃，因此茶氨酸可能能够通过抑制谷氨酸转运蛋白，使肿瘤细胞内谷氨酸浓度水平降低，来达到减少抗肿瘤药物的外排以及减少药物诱导氧化损伤相关的不良反应的目的。

临床试验发现，在对胃癌患者进行辅助化疗之前同时服用胱氨酸和茶氨酸可有效缓解患者出现的不良反应，增加化疗的成功率。此外，茶氨酸还可以通过减缓阿霉素诱导的心脏毒性，从而减少阿霉素对正常组织的毒副作用。

茶氨酸能够调节大脑中与学习记忆能力相关的多巴胺（dopamine，DA）、5-羟色胺（5-hydroxytryptamine，5-HT）等神经递质的释放与消除，显著提高学习及记忆能力。研究表明，0.3%的茶氨酸可促进神经系统海马体的发育，增强大鼠的认知记忆能力；在林雪玲等的复杂迷宫试验、跳台试验也表明茶氨酸能够改善小鼠学习记忆能力，缩短迷宫试验时抵达终点的时间，延长跳台试验中首次出错的时间。

茶氨酸能够抑制短暂性脑缺血引起的神经细胞死亡，起到对神经细胞的保护作用。茶氨酸是谷氨酸的类似物与谷氨酸竞争结合受体，从而抑制神经细胞的死亡，达到对脑组织的保护作用。另外，其与黑色素（Melanin）联用，能够降低丙二醛（Malondialdehyde，MDA）水平和硫醇浓度，提高大脑组织抗惊厥能力。

长期饮茶可以提高人体免疫力，有益于身体健康。美国的科学家研究发现茶氨酸可以让人体对疾病的抵抗力提高五倍，具有调动免疫细胞活力的功能。另外，茶氨酸作为谷氨酸的供体，还可以通过促进谷胱甘肽的形成来增强免疫力。

茶氨酸可能通过增强肝细胞中抗氧化物质来降低酒精对肝脏的损伤。有研究发现茶氨酸复合剂可显著降低大鼠血清中丙氨酸氨基转移酶、天门冬氨酸氨基转移酶含量，减轻肝内脂变，保护酒精性肝损伤。

研究发现，茶氨酸能改善女性经期综合症的症状，如头痛、腰痛、乏力、易疲劳、精神无法集中、烦躁等。

茶氨酸良好的安全性和稳定性以及特有的生理功能，使其广泛应用于食品、医药等领域。产品主要形式有散装茶氨酸粉末、胶囊、片剂、气雾剂和口服液。

基于茶氨酸特殊的功能活性，可将其作为功能成分添加到保健品中。比如缓解神经紧张和益智功能食品，能使运动员保持清醒的状态、降低精神压力、发挥竟技技能的运动食品，以及开发预防及改善运动性疲劳的功能食品等。

改良品质和风味，改善茶叶中茶多酚和咖啡碱的苦涩味，添加到啤酒、巧克力、口香塘、布丁、咖啡等食品中。

众多研究表明，茶氨酸具有降血压、缓解压力、安神镇定、抗肿瘤等功效，在治疗抑郁、压力、焦虑等问题也具有良好的效果。此外茶氨酸在肿瘤、神经学等领域，均具有广泛的应用。

利用茶氨酸抗氧化、抗衰老和保湿功效，可以把茶氨酸应用到面膜、洁面乳、沐浴露、护手霜、唇膏等产品中。

茶氨酸用于饲料中可提高黄羽肉鸡生长前期的机体免疫功能，减少饲料中抗生素的使用。

在安全性评估中，茶氨酸急性毒性实验、亚急性毒性实验中均没有发现任何毒性反应，在致突变实验中没有任何诱变作用，在细菌恢复突变实验中也未导致基因变异，表明茶氨酸是一种十分安全的食品原料。

1964年，日本将茶氨酸列为食品添加剂。1985年，美国食品药品监督管理局（Food and Drug Administration，FDA）确认茶氨酸是一般公认为安全的物质（Generally Recognized As Safe，GRAS），在食品使用中没有特定用量限制。中国于2014年将茶氨酸列为新型食品原料，但规定使用范围不包括婴幼儿食品，且每日用量不得超过400 mg。

2025年5月，安徽农业大学茶树种质创新与资源利用全国重点实验室张照亮团队解开了茶叶鲜味流失的谜题，研究成果发表在国际植物学期刊《植物细胞》上。茶氨酸是茶叶中含量最为丰富的游离氨基酸，在早春茶中，其含量占茶叶干重的比例达1%—2%；随着气温升高，茶氨酸含量会显著降低，其流失导致茶叶口感大打折扣。张照亮教授团队首次发现茶氨酸消失的全过程，其中线粒体载体蛋白CsTHS1和茶氨酸水解酶CsGGT2发挥着关键作用。