Metabolizm L-teaniny w tkankach krzewu herbacianego

L-teanina została wyodrębniona z herbaty w połowie XX wieku, a pięćdziesiąt lat później zostały wykryte takie jej właściwości, jak wzmocnienie relaksacji, koncentracji i zdolności uczenia się, hipotensyjne, przeciwnowotworowe, hepatoprotekcyjne, immunomodulujące, a nawet wpływ na tworzenie się nowych komórek w mózgu [1] , [2] , [3]. Mimo, że dane z badań nie zawsze są wystarczająco przekonujące i nie zawsze są jednoznaczne, L-teanina jest aktywnie promowana jako suplement diety.

Obecność L-teaniny często próbują połączyć z korzystnymi wpływem herbaty, mimo że zawartość tego aminokwasu w herbacie jest znacznie niższa, niż ilości, które mogą mieć zauważalny efekt. Ponadto, dla pełnej ekstrakcji z herbaty L-teanina wymaga sporo czasu: stwierdzono, że optymalne warunki ekstrakcji – stosunek herbaty do wody 1:20, herbata musi być zmielona do cząstek o wielkości 0,5-1 mm; 80°C, 30 min [4]. Jak widać, warunki te bardzo się różnią od normalnego parzenia herbaty. Tym nie mniej, biosynteza i transport tego aminokwasu w krzewach herbacianych jest ciekawym zagadnieniem.

W tkankach Camelia sinensis L-teanina powstaje z kwasu glutaminowego i etyloaminy (patrz rysunek). Reakcja ta wymaga energii, pochodzącej z rozpadu ATP(adenozyno-5′-trifosforan – główny nośnik energii w komórkach), i jest katalizowana przez dwa rodzaje syntetaz teaninowych, dość mocno różniących się od siebie. Ekspresja syntetazy teaninowej I w korzeniach i pędach młodych sadzonek herbaty jest porównywalna, zaś ekspresja syntetazy teaninowej II w pędach jest znacznie wyższa niż w korzeniach. Ciekawe, że syntetaza teaninowa jest wyraźnie spokrewniona z syntetazą glutaminową: syntetaza teaninowa I na 99% jest homologiczna syntetazie glutaminowej III, a syntetaza II na 97% jest homologiczna syntetazie glutaminowej III [5]

Syntetazy glutaminowe katalizują energozależną syntezę glutaminy z kwasu glutaminowego i amoniaku. Glutamina dalej reaguje z kwasem alfa-ketaglutarowym, dając dwie cząsteczki kwasu glutaminowego (patrz rysunek 1, górna część), reakcja ta jest katalizowana przez aminotransferazę glutaminy alfa-ketaglutaranu(GOGAT) .Ten prosty dwuetapowy cykl jest najważniejszym mechanizmem wiązania przez rośliny azotu z gleby.

Drugi substrat - etyloamina powstaje poprzez dekarboksylację alaniny (Rys. 1, dolna cześć). To właśnie ona jest kluczowym elementem biosyntezy L-teaniny. Większość roślin zawiera i kwas glutaminowy i enzymy, katalizujące syntezę L-teaniny. I w obecności etyloaminy, oznakowanej deuterem, zaczynają produkować L-teaninę, oznakowaną deuterem [6]. Oczywiście, z dostępności etyloaminy wynika niezwykle wysoka akumulacja L-teaniny w liściach herbaty. Poza Camelia sinensis, w zauważalnych ilościach L-teaninę mogą produkować także niektóre inne rodzaje kamelii, a także grzyby Xerocomus badius (komentarz: obecna łacińska nazwa: Imleria badia - podgrzybek brunatny).

W pierwszych tygodniach rozwoju krzewu herbacianego z nasion L-teanina jest syntetyzowana we wszystkich jego częściach, natomiast u dorosłych herbacianych krzewów głównym miejscem produkcji L-teaniny są korzenie. Z nich za pomocą drewna, teanina jest transportowana do liści, przede wszystkim do liści młodych pędów. Najprawdopodobniej, istnieje specjalny biochemiczny system jej dystrybucji i transportu przez zewnątrzkomórkowe i wewnątrzkomórkowe błony – wykryto sześć białek transporterów L-teaniny [7] [8].

W liściach L-teanina ulega hydrolizie do kwasu glutaminowego i etyloaminy, hydrolaza teaninowa, katalizująca tą reakcję jest jeszcze stosunkowo słabo poznana[9]. Etyloamina dalej jest utleniana do aldehydu octowego, który służy do budowania jądra 1,3,5-trihydroksybenzenowego w katechinach[10]. Procesy te zależą od oświetlenia, jego obniżenie utrudnia przejście od L-teaniny do katechin. Częściowo się z tym wiąże zmiana smaku herbaty podczas cieniowania krzewów przed zbiorem, szeroko praktykowana w Japonii.

W ten sposób L-teanina ze względu na łatwość powstawania i rozpadu pełni rolę tymczasowego magazynu i azotu, i krótkich węglowodorowych fragmentów, a także środku dostarczania ich od korzeni do liści krzewu herbacianego, pomagając mu elastycznie dostosowywać się do warunków środowiska. Jest to wyjątkowa biochemiczna “sztuczka” krzewów herbaty i rozwijać się jej częściowo pomogli ludzie, odbierając do rozmnażania i uprawy krzewy dające herbatę o orzeźwiającym i słodkawym smaku. Cały “cykl życia” L-teaniny jest przedstawiony na rysunku.

Zawartość L-teaniny w herbacie zależy również od warunków uprawy, fazy rozwoju pędu, sezonu i, oczywiście, odmiany krzewu herbacianego. Średnio, bardziej bogate w aminokwasy, a więc i w L-teaninę są drobnolistne odmiany herbaty. W odmianach z większymi liśćmi zawartość aminokwasów jest nieco niższa. Szczególnie bogate w aminokwasy i L-teaninę są żółtolistne i białolistne odmiany w fazie spadku produkcji chlorofilu.

W ciągu roku największa zawartość L-teaniny (jak rozumiem, w roślinie w ogóle) jest wiosną, a następnie stopniowo zmniejsza się, trochę zwiększając się jesienią. Zimą, w okresie spoczynku L-teanina gromadzi się w korzeniach. Na początku okresu wegetacji przechodzi do pędów, i do sierpnia jej zawartość w korzeniach pozostaje niska [11], [12].Maksymalną ilość L-teaniny zawiera pączek i pierwszy liść. W miarę rozwoju i wzrostu liścia zawartość L-teaniny maleje.

Zawartość L-teaniny w liściach herbaty jest dodatnio skorelowana z zawartością azotu w glebie i negatywnie – z oświetleniem [13]. Jeśli czytałeś uważnie co jest napisane powyżej, to wiesz dlaczego. W celach komercyjnych jest opracowywana technologia mikrobiologicznego otrzymywania L-teaniny za pomocą bakteryjnych syntetaz glutaminy, syntetazy gamma-glutamilmetylamidowej, transpeptydazy gamma-glutamilmetylamidowej i L-glutaminazy [14].

Źródło: Herbaciarnia „Sowa i panda”