利用放射性同位素示蹤試驗已經證明,在茶樹體內,茶氨酸是由根部細胞中的茶氨酸合成酶合成的。茶氨酸合成酶,對乙胺有極高的親和性,此酶純化後活性極大增強,但非常不穩定,在有K+，Mg2+和ATP存在的條件下,可催化谷氨酸和乙胺連接形成茶氨酸。茶氨酸合成後,通過篩管被輸送到地上各部分器官中。
L-茶氨酸在自然界它僅存在於產茶植物中，占茶葉乾重的1%~2%之間，它以一種游離的形式存在而且是茶葉中主要的氨基酸，占所有游離氨基酸的50%左右。茶氨酸為人體所必需，但人體內不能合成，要靠外界供給。
自古以來，人們認為喝茶可以放鬆人的情緒，其實正是茶葉中的茶氨酸在起作用，茶氨酸不僅給予茶葉香味，還具有顯著的放鬆效果。當今社會，每個人都承受著各種各樣的精神壓力，而茶氨酸則能使人們感覺放鬆。
一、L-茶氨酸的生理作用
降低血壓：血壓的調節主要依靠兒茶酚胺和5-羥色胺，L-茶氨酸可以降低5-羥色胺的水準。通過大白鼠實驗，證實了L-茶氨酸能明顯降低血壓，使用的劑量越高，降低的越明顯；而血壓正常的大白鼠卻沒有血壓降低的現象，這表明L-茶氨酸只對患高血壓病的大白鼠才有降壓效果。
鎮靜作用：眾所周知，茶葉中包含具有興奮作用的咖 啡 因，但是人們在飲茶時感到鬆弛、寧靜、心境舒暢，激動的心情反而趨於平靜，現已證實這主要是L-茶氨酸的作用。
提高學習能力：L-茶氨酸可以明顯的影響神經遞質如多巴胺和5-羥色胺的釋放或減少，這些神經遞質與記憶和學習能力密切相關，因此可以考察L-茶氯酸對記憶力和學習能力的影響。
日本研究表明，L-茶氨酸投飼給鼠後被腸道吸收，通過血液輸送到肝臟及腦中，L-茶氨酸進入腦後使腦線粒體腦內神經傳達物質多巴胺顯著增加，而多巴胺是腎上腺素及去甲腎上腺素的前驅體，是傳達腦神經細胞興奮起重要作用的物質。通過動物實驗表明，L-茶氨酸對記憶力和學習能力產生正面的影響。
放鬆功能：一般來說，在動物和人的大腦表層會產生微弱的腦波，根據其頻率可以分成四種即α、β、δ和θ波，每一種波均與個人的精神條件有關，而α波與放鬆相關。一些實驗表明，吸收L-茶氨酸40分鐘後，在大腦的表面可檢測出明顯的α腦波，這表明L-茶氨酸可以促進α腦波的產生而使人進入放鬆狀態。
二、L-茶氨酸在食品中的應用
L-茶氨酸可作為食品添加劑應用於飲料、餅乾、糖果、冰淇淋和冰糖等產品中。
因為：
L-茶氨酸有改善食品風味效果：可哥飲料和麥茶等都有獨特的苦味或辣味，添加甜味劑會有一種不適口的味道，研究表明如果以0.01%的L-茶氨酸替代甜味劑，飲料風味則大為改善。並且在其他食品例如咖啡、可哥、人參飲品、啤酒中也有改善風味的良好效果。
L-茶氨酸有很好的穩定性：將含有L-茶氨酸的飲料加熱到121℃長達5分鐘時，飲料中的L-茶氨酸也不會降解。同時，L-茶氨酸在PH為3.0~6.6之間時也很穩定。將飲料置於25℃儲存一年，無論溶液為中性(PH6.5)和酸性(PH3.0)，L-茶氨酸都表現出良好的穩定性。
L-茶氨酸可以促進大腦α波的產生：α波可以使人處於清醒、敏感、機體和精神放鬆的狀態。L-茶氨酸不會增加θ波，因此將其添加到各種食品中都不會產生昏昏欲睡的感覺。根據L-茶氨酸對α波的影響結果，50~200mg的L-茶氨酸就可以產生放鬆的結果，對情緒不穩定者的鬆馳效果也很顯著。
目前市場上的保健食品多數是為成人防病或改善作用的品種，像茶氨酸這種既不具有催眠，又可以解消疲勞、降低血壓和提高學習記憶能力的保健食品實為少見，極為引人注目。
為此，茶氨酸曾在1998年德國召開的國際食品原料大會上獲得大獎。據權威部門調查，2002年國際醫藥保健品市場上暢銷的天然抗癌/增強免疫力的主要保健品中，L-茶氨酸獨佔鰲頭。
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