茶氨酸（L-Theanine）是茶叶中特有的游离氨基酸，茶氨酸是谷氨酸γ-乙基酰胺，有甜味。茶氨酸含量因茶的品种、部位而变动。茶氨酸在干茶中占重量的1%-2%。茶氨酸在化学构造上与脑内活性物质谷酰胺、谷氨酸相似，是茶叶中生津润甜的主要成份。茶氨酸含量约为新茶的1～2%左右，其含量随发酵过程减少。
横越等人在测定茶氨酸对大脑各部位单胺类（monoamine）代谢影响时发现，茶氨酸可以明显促进脑中枢多巴胺（dopamine）释放，提高脑内多巴胺生理活性。
多巴胺是一种活化脑神经细胞的中枢神经递质，其生理活性与人的感情状态密切相关。
尽管人们对茶氨酸在大脑中枢神经系统的作用机制并不是十分清楚。但茶氨酸对精神和感情的影响无疑部分是来自对中枢神经递质多巴胺生理活的作用。
当然饮茶抗疲劳作用也被认为在一定程度上来自这一效果。
Yokogoshi等人在他们的另一些实验中又确认了服用茶氨酸会直接影响与学习、记忆有关的脑内中枢神经递质5-羟色胺的活性。
一般认为人体血压的调节是受中枢和末梢神经递质儿茶酚胺（catecholamine）及5-羟色胺分泌量的影响。研究证明茶氨酸能有效的降低大鼠自发性高血压。Kimura等人认为茶氨酸的这一降压效果可能是来自对脑内中枢神经递质5-羟色胺分泌量的调节作用。
茶氨酸显示出的降低高血压效果在一定程度上也可以被看作是一种安定作用。而这种安定作用则无疑会有助于身心疲劳的恢复。
Chu等人报导过他们曾在Operanttest（在按照明灯开关的同时随之提供食饵的一种动物学习实验）的研究中发现每天经口服用180mg茶氨酸的大鼠与对照组相比学习能力有一定的提高。另外，在Avoidancetest（当动物由明室进入放有食饵的暗室时，会受到暗室中电击的一种动物记忆实验）的研究中也确认了茶氨酸可以增强大鼠的记忆能力。很多研究证明茶氨酸的这种提高学习和记忆能力的作用是来自活化中枢神经递质的结果。
早在1975年，木村等人曾报告过茶氨酸具有缓和咖啡因引起中枢过度兴奋作用。虽然，茶叶中的咖啡因含量少于咖啡和可可，但由于茶氨酸的存在使人们在饮茶时享受到一种咖啡和可可没有的旷怡身心的感觉。
众所周知，在我们大脑表面可以测到α、β、σ和θ4种与人身心状态密切相关的脑电波。Chu等人在观察茶氨酸对15名18～22岁青年女性的脑电波影响时发现，口服茶氨酸40min后α—波有明显增大趋势。但在同一实验条件下他们没有发现茶氨酸对睡眠优势的θ—波的影响。从这些结果中他们认为服用茶氨酸引起的旷怡身心效果不是使人趋于睡眠，而是具有提高注意力的作用。
保健食品市场上多数是为成人防病或改善作用的品种。像茶氨酸这种既不具有催眠，又可以解消疲劳、降低血压和提高学习记忆能力的保健食品实为少见，引人注目。为此，茶氨酸曾在1998年德国召开的国际食品原料会上获得研究部门大奖。
茶氨酸是茶叶中含量最高的氨基酸，约占游离氨基酸总量的50%以上，占茶叶干重的1%-2%。茶氨酸为白色针状体，易溶于水。具有甜味和鲜爽味，是茶叶的滋味的组分。日本人常用遮荫的方法来提高茶叶中茶氨酸的含量，以增进茶叶的鲜爽味。
（1）吸收与代谢。
口服茶氨酸进人人体后通过肠道刷状缘黏膜被吸收，进入血液，通过血液循环分散到组织器官，一部分在肾脏被分解后从尿中被排出。被吸收到血和肝脏的茶氨酸在1小时后浓度下降，脑中的茶氨酸在5小日才后达到最高，24小时后人体中茶氨酸都消失了，以尿的形式排出。
（2）调节脑内神经传达物质的变化。
茶氨酸影响脑中多巴胺等神经传达物质的代谢和释放，由这些神经传达物质控制的脑部的疾病也有可能因此得到调节或预防。
（3）提高学习能力和记忆力。
在动物实验中，还发现服用了茶氨酸的老鼠的学习能力和记忆力比对照群的好。动物实验中发现给老鼠服用3-4个月茶氨酸后进行学习能力测试，试验结果，服用茶氨酸的老鼠的多巴胺浓度高。学习能力测试有多种，其一是把老鼠放到箱子里，箱内有一盏灯，灯亮时按一开关，就有食物出来。服用茶氨酸的老鼠能在较短时间内掌握要领，学习能力高于不服茶氨酸的老鼠。其二是利用老鼠有躲到暗处的习惯，当老鼠跑到暗处时寸用电击它，服用茶氨酸的鼠趋于徘徊在光亮处，以免遭电击，表明对暗处的危险有较强的记忆。可见，茶氨酸有提高老鼠的记忆力及学习能力的效果。
（4）镇静作用。
咖啡碱是众所周知的兴奋剂，但人们在饮茶时反而感到放松、平静、心情舒畅。现已证实这主要是茶氨酸的作用。
（5）改善经期综合症。
大多数女性有经期综合症。经期综合症是25—45岁的女性在月经前3-10天中出现的精神及身体上的不舒适的症状。在精神上主要表现为容易烦躁、生气、郁闷、不安、精神无法集中等，在身体上主要表现为容易疲劳、不易人眠、头痛、胸部胀痛、下腹痛、腰酸、手脚发冷等。茶氨酸的镇静作用使人想到其对经期综合症有改善作用，对女性进行的临床试验证明了其效果。
（6）保护神经细胞。
茶氨酸能抑制短暂脑缺血引起的神经细胞死亡，对神经细胞有保护作用。神经细胞的死亡与兴奋型神经传达物质谷氨酸有密切联系。在谷氨酸过多的情况下会出现细胞死，这通常是老年痴呆等症的病因。茶氨酸与谷氨酸结构相近，会竞争结合部位，从而抑制神经细胞死。茶氨酸有可能用于对谷氨酸引起的脑障碍，如脑栓塞、脑出血等脑中风，以及脑手术或脑损伤时出现的虚血和老年痴呆等疾病的治疗及预防。
（7）降低血压的作用。
在动物试验中，给高血压自发症大鼠注射茶氨酸，其舒张压、收缩压以及平均血压都下降，降低程度与剂量有关，但心率没有大的变化；茶氨酸对血压正常的鼠没有降低血压的作用，表明茶氨酸只对患高血压病的大鼠有降压效果。茶氨酸可能是通过调节脑中神经传达物质的浓度来起到降低血压的作用。
（8）增强抗癌药物的疗效。
癌症的发病率和死亡率居高不下，为治疗癌症所开发的药物往往具有很强的副作用。在癌症治疗时，除了使用抗癌药物外，还必须同时使用多种抑制其副作用的药物。茶氨酸本身无抗肿瘤活性，但能提高多种抗肿瘤药的活性。茶氨酸与抗肿瘤药并用时，茶氨酸能阻止抗肿瘤药从肿瘤细胞中流出，增强了抗肿瘤药的抗癌效果。茶氨酸还能减少抗肿瘤药的副作用，如调节脂质过氧化水平，减轻抗肿瘤药引起的白血球及骨髓细胞的减少等副作用。茶氨酸还具有抑制癌细胞浸润的作用，癌细胞浸润是癌细胞扩散的必要途径。抑制其浸润可阻止癌症的扩散。
众所周知，喝茶有减肥的功效。长期饮茶使人瘦，去除人的脂肪。此外，还发现茶氨酸有护肝、抗氧化等作用。茶氨酸的安全性也得到了证明。
Chu等人曾对茶氨酸进行过一些安全性实验。结果表明茶氨酸的大鼠急性毒性在5g/kg以上。他们对大鼠每天服用2g/kg茶氨酸在连续28天的亚急性毒性实验中没有观察到任何毒性反应。此外，在突然变异的实验中也没有发现茶氨酸的任何诱变作用。在日本对于安全性高的茶氨酸没有任何在摄取量上的限制。
CAS编号：3081-61-6
又名谷氨酰乙胺，英文名为L-TheanineCasNo.:3081-61-6分子式:C7H14N2O3质量标准:JP2000含量:99%Min。外观:白色或类白色粉末。熔点：202-215℃pH值：5.0-6.5
比旋光度[α]20D： +8.0°-+8.5°
1%溶液的pH值： 5.0-6.0
茶氨酸属酰胺类化合物，为白色针状结品。
易溶于水，其在水等溶剂中的溶解度随温度升高而增大；
不解于无水乙醇和一些低极性的有机溶剂如乙酸乙酯、氯仿、乙醚等；
其化学性质稳定，在高温、酸、碱条件下，能够较长时间保持稳定不变，为茶氨酸的提取提供了良好条件。
随着人们生活水平的提高，以及对茶氨酸生理功能、保健作用和医药功效的逐渐认识，茶氨酸的市场需求越来越大，而茶氨酸的提取制备是其应用的前提保证，其提取制备技术在一定程度上决定了茶氨酸的产品品质和生产成本，这就要求不断寻找更为高效、安全的提取制备方法。
目前，茶氨酸的制备技术包括从茶叶中直接提取、化学合成、生物合成以及植物组培技术。
其中直接提取技术又包括沉淀分离技术、膜富集分离技术以及色谱分离技术；
生物合成技术包括微生物酶法合成和基因工程技术；
植物组培技术包括茶愈伤组织培养技术和茶悬浮细胞培养技术。
第一节从茶叶直接提取
茶叶中茶氨酸约占干重的1-2%。我国有着充足的茶资源，为从茶叶中直接提取茶氨酸奠定了良好的基础。
直接提取法是利用特殊溶剂或吸附刑或一定孔径的膜等物质将茶氨酸从茶叶或者茶氨酸富集液（主要是茶多酚工业废液）中提取分离出来。
由于选用天然原材料，该技术生产出的天然茶氨酸产品更易取得消费者的认可，且可以利用通用的天然产物提取设备生产。从茶叶中直接提取、分离纯化茶氨酸，是最直接、有效、安全的生产途径，更能保证茶氨酸原有的天然化学性质和功能属性。
但同时由于茶叶个物质成分的复杂性，提取制备过程需要不断地除杂与纯化，导致提取步骤繁琐、产量小、成本较高。
提取获得的茶氯酸无法满足庞大的市场需求。
直接提取法需要不断提高提取效率，降低个产成本，并避免有机溶剂和重金属离子对产品质量安全的影响。
一、浸提
茶氨酸相对分子质量较小，利用热水很容易从茶叶中浸提出来。
但茶叶中的茶多酚、咖啡因、可溶性糖等其他水溶性成分也同时被提取出来，对后期的分离纯化增加难度。
茶氨酸的浸提技术不但要考虑如何减少茶氢酸的浸提时间，提高其浸提效率；同时要保证尽可能少地浸提出茶叶中的其他成分，以减少后续的提取纯化步骤，节约资源，降低生产成本。
利用茶氨酸易溶于水的特点，通常用热水提取茶叶中的茶氨酸。
除了选择热水作为浸提液外，也可利用70％的乙醇提取，提取液再经减压浓缩回收除去乙醇。
采用一定浓度的乙醇提取茶氨酸，能有效减少茶叶中其他成分的浸出，降低后续的纯化成本。
为了减少茶叶中色素、儿茶素等其他成分的浸出，目前，工业上常常先利用乙酸乙酯去除茶叶中的色素和多酚类，将过滤后的白色或灰白色的茶渣除去乙酸乙酯，再利用热水浸提，然后经离子交换树脂等纯化以及干燥，得茶氨酸粗品。再利用乙醇重结晶，进一步纯化茶氨酸。
其提取工艺为：粉碎干茶样（乙酸乙酯索氏提取）→过滤得茶渣→除乙酸乙酯→热水浸提→纯化→浓缩→干燥→茶氨酸粗品→重结晶→茶氨酸。
再配合一些辅助措施如利用超声波、微波等以提高其浸出效率，缩短涅提时间。
超声波具有频率高、方向性好、穿透力强、能量集中等特性。
超声波的空穴效应能增强溶剂的渗透作用，促进溶剂进人物料和物质成分的扩散，从而提高物质的溶出速度。强大的超声可以引起细胞壁破裂，使细胞内的物质溶出更快、从而使得提取的效率进一步增强。
微波提取利用磁控管所产生的超高频率的快速震动，使细胞内分子间相互碰撞、挤压，利于有效成分的浸出。
张海燕等（2009）利用超击波提取茶氨酸研究表明：料液比1:50，浸提时间30min，超声温度60℃，茶叶颗粒全部过80目筛时，浸提效果较为理想（表8．1、表8．2、表8．3、表8．4）。与常规方法相比，超声波对茶样品中茶氨酸的提取具有提取时间短、样品处理简便以及经济、节约能耗窖特点。
二、分离纯化
1．沉淀分离法
茶氨酸的沉淀分离是利用茶氨酸和碱式碳酸铜形成不溶于水的茶氨酸铜盐从而与茶叶中的其他物质相分离。
但是该法需要先除掉茶叶中的蛋白质、多酚类、色素和咖啡因等杂质成分。
通常采用醋酸铅等除去茶氨酸浸提液中的多酚、蛋白质和部分色素，再利用H2S除去过量的铅。
过滤后上清液中加入氯仿除去咖啡因，水层再加入碱式碳酸铜沉淀茶氨酸。
制得的茶氨酸铜盐（即滤渣）再经稀硫酸溶解、加入H2S去除铜离子，再加入适量的Ba(OH)2去除硫酸根离子，抽滤去滤渣、滤液经减压浓缩、干燥后得到天然茶氨酸粗品。
然后利用茶氨酸不溶于无水乙醇的特性使其在无水乙醇中重结晶，可得到高纯度的茶氨酸产品。
其提取工艺为：粉碎干茶样→热水浸提→去蛋白质、咖啡因→滤液碱式碳酸铜沉淀茶氨酸→稀硫酸转溶→除杂（Cu2+，SO42+）浓缩干燥→茶氨酸粗品→重结晶→茶氨酸。
但是此法易引入杂质重金属Pb2+、Cu2+，而且工序复杂繁琐，转溶时茶氨酸的损失较大，收率较低。
为了避免有毒重金属铅的使用，可以通过先利用乙酸乙酯去除茶叶中的茶多酚、色素之后，茶渣再用热水浸提的方法对该工艺进行改进。
浸提液再加入氯仿去除咖啡因，水层再加碱式碳酸铜沉淀茶氨酸，然后经过转溶、除杂、浓缩干燥后得到茶氨酸产品。
此外，可以利用其他更为安全的方法除掉茶叶中的蛋白质、多酚类、色素和咖啡因等杂质。
袁华等（2007）利用1％壳聚糖和D101大孔吸附树脂对茶叶浸提液去杂后，茶氨酸提取率34％，纯度99.28％。
其工艺参数为：以料液比1:6在60℃下浸提3h，过滤后用HCl调溶液pH为3.5，在60℃时加入壳聚糖（400mg/L）溶液絮凝去杂后用非极件大孔树脂脱色除去大分子物质。
浓缩液在中性条件于70℃下加人碱式碳酸铜，茶氨酸铜盐用1mol/L硫酸解析，除去Cu2+和SO42-后，经减压浓缩、真空干燥，无水乙醇重结晶。
2．膜分离法
膜分离技术是在20世纪初出现，20世纪60年代后迅速崛起的一门新型分离技术，已广泛应用在发酵、制药、植物提取、化工、水处理丁艺过程及环保行业中。
膜富集分离具有分离、浓缩、纯化和精制的功能，是一门高效、节能、环保的分离新技术。
膜法富集茶氨酸是用膜作为选择障碍层，利用膜的孔径大小或其物理化学性质来实现茶氨酸与其他组分的分离，从而达到茶氨酸的富集和初步纯化的效果。
其技术流程为：茶氨酸浸提液——膜分离富集——浓缩干燥——茶氨酸粗品。
在分离工艺上，可以综合考虑膜的孔径大小、膜与被分离物的亲和性以及膜上的反应性官能团来选择合适的分离膜。
该法绿色、节能、工艺简单、操作方便，可实现工业化。
但该法所制得的茶氨酸往往纯度较低，分离成本较高。
由于茶叶中茶氨酸含量较低，可以从其余茶氨酸富集液中分离纯化茶氨酸，以降低生产成本。萧力争等（2005）调节茶叶深加工提取儿茶素产生的废液体系的pH值至2.8-3.5。
选用截留相对分子质量为3500的膜超滤儿茶素渣料液，茶多酚、水溶性碳水化合物等大分子物质大部分被截留，其截留率分别为89.90％、92.20％，可获得率为54.50％、纯度为8.92％的茶氨酸料液。
300Da纳滤、200Da纳滤、反渗透、真空蒸发浓缩四种浓缩方法在制备茶氨酸中，茶氨酸损失率依次为4.51％、3.62％、0.45％、5.15％。
综合考虑，利用3500膜超滤分离与反渗透浓缩可以分离与富集儿茶素造中的茶氨酸，综合得率与纯度分别为54.05％和8.53％，在生产上具有一定的可行性。
膜分离技术
膜分离技术是指在分子水平上不同粒径分子的混合物在通过半透膜时，实现选择性分离的技术，半透膜又称分离膜或滤膜，膜壁布满小孔，根据孔径大小可以分为：微滤膜（MF）、超滤膜（UF）、纳滤膜（NF）、反渗透膜（RO）等，膜分离都采用错流过滤方式。
简介
膜分离是在20世纪初出现，20世纪60年代后迅速崛起的一门分离新技术。膜分离技术由于兼有分离、浓缩、纯化和精制的功能，又有高效、节能、环保、分子级过滤及过滤过程简单、易于控制等特征，因此，已广泛应用于食品、医药、生物、环保、化工、冶金、能源、石油、水处理、电子、仿生等领域，产生了巨大的经济效益和社会效益，已成为当今分离科学中最重要的手段之一。
膜
膜是具有选择性分离功能的材料。无机膜由于各种优良性能（如抗高温、耐酸碱等），已得到广泛应用。由于技术发展水平限制，无机膜主要只有微滤和超滤级别的膜，主要是陶瓷膜和金属膜。特别是超滤陶瓷膜，已经在很多行业得到应用，如重金属废水处理与回收。
工艺优点
（1）在常温下进行
有效成分损失极少，特别适用于热敏性物质，如抗生素等医药、果汁、酶、蛋白的分离与浓缩
（2）无相态变化
保持原有的风味，能耗极低，其费用约为蒸发浓缩或冷冻浓缩的1/3-1/8
（3）无化学变化
典型的物理分离过程，不用化学试剂和添加剂，产品不受污染
（4）选择性好
可在分子级内进行物质分离，具有普遍滤材无法取代的卓越性能
（5）适应性强
处理规模可大可小，可以连续也可以间隙进行，工艺简单，操作方便，易于自动化
（6）能耗低
只需电能驱动，能耗极低，其费用约为蒸发浓缩或冷冻浓缩的1/3-1/8
历史与现状
发展简史
膜分离现象广泛存在于自然界中，特别是生物体内，但人类对它的认识和研究却经过了漫长而曲折的道路。膜分离技术的工程应用是从20世纪60年代海水淡化开始的-1960）年洛布和索里拉金教授制成了第一张高通量和高脱盐率的醋酸纤纸素膜，这种膜具有推对称结构，从此使反渗透从实验室走向工业应用。
其后各种新型膜陆续问世，1967年美国杜邦公司首先研制出以尼龙-66为膜材料的中空纤维膜组件；1970年又研制出以芳香聚酰胺为膜材料的“Pemiasep B-9”中空纤维膜组件，并获得1971年美国柯克帕特里克化学工程最高奖。从此反渗透技术在美国得到迅猛的发展，随后在世界各地相继应用。其间微滤和超滤技术也得到相应的发展。
膜在大自然中，特别是在生物体内是广泛存在的。我国膜科学技术的发展是从1958年研究离子交换膜开始的。60年代进入开创阶段。1965年着手反渗透的探索，1967年开始的全国海水淡化会战，大大促进了我国膜科技的发展。
70年代进入开发阶段。这时期，微滤、电渗析、反渗透和超滤等各种膜和组器件都相继研究开发出来，80年代跨入了推广应用阶段。80年代又是气体分离和其他新膜开发阶段。
现状
随着我国膜科学技术的发展，相应的学术、技术团体也相继成立。他们的成立为规范膜行业的标准，在促进膜行业的发展中起着举足轻重的作用。半个世纪以来，膜分离完成了从实验室到大规模工业应用的转变，成为一项高效节能的新型分离技术。1925年以来，差不多每十年就有一项新的膜过程在工业上得到应用。
由于膜分离技术本身具有的优越性能，故膜过程已经得到世界各国的普遍重视。在能源紧张、资源短缺、生态环境恶化的今天，产业界和科技界把膜过程视为二十一世纪工业技术改造中的一项极为重要的新技术。曾有专家指出：谁掌握了膜技术谁就掌握了化学工业的明天。
80年代以来我国膜技术跨入应用阶段，同时也是新膜过程的开发阶段。在这一时期，膜技术在食品加工、海水淡化、纯水、超纯水制备、医药、生物、环保等领域得到了较大规模的开发和应用。并且，在这一时期，国家重点科技攻关项目和自然科学基金中也都有了膜的课题。
这一潜力巨大的新兴行业正在以蓬勃的激情挑战市场，为众多的企业带来了较为显著的经济效益、社会效益和环境效益。
展望
当前，膜分离技术已获得巨大的进展，但它毕竟还是处于上升发展阶段，还有许多工作要我们去做。21世纪的膜科学与技术将进一步改进、完善已有的膜过程，不断探索和开拓新的过程与材料，并不断扩充原有的应用领域，使膜技术发挥更大的作用。
应用领域
微滤
具体涉及领域主要有：医药工业、食品工业（明胶、葡萄酒、白酒、果汁、牛奶等）、高纯水、城市污水、工业废水、饮用水、生物技术、生物发酵等。
超滤
早期的工业超滤应用于废水和污水处理。三十多年来，随着超滤技术的发展，如今超滤技术已经涉及食品加工、饮料工业、医药工业、生物制剂、中药制剂、临床医学、印染废水、食品工业废水处理、资源回收、环境工程等众多领域。
纳滤
纳滤的主要应用领域涉及：食品工业、植物深加工、饮料工业、农产品深加工、生物医药、生物发酵、精细化工、环保工业等。
反渗透
由于反渗透分离技术的先进、高效和节能的特点，在国民经济各个部门都得到了广泛的应用，主要应用于水处理和热敏感性物质的浓缩，主要应用领域包括以下：食品工业、牛奶工业、饮料工业、植物（农产品）深加工、生物医药、生物发酵、制备饮用水、纯水、超纯水、海水、苦咸水淡化、电力、电子、半导体工业用水、医药行业工艺用水、制剂用水、注射用水、无菌无热源纯水、食品饮料工业、化工及其它工业的工艺用水、锅炉用水、洗涤用水及冷却用水。
其他
除了以上四种常用的膜分离过程，另外还有渗析、控制释放、膜传感器、膜法气体分离、液膜分离法等。
技术特点
膜是具有选择性分离功能的材料，利用膜的选择性分离实现料液的不同组分的分离、纯化、浓缩的过程称作膜分离。它与传统过滤的不同在于，膜可以在分子范围内进行分离，并且这过程是一种物理过程，不需发生相的变化和添加助剂。
膜的孔径一般为微米级，依据其孔径的不同（或称为截留分子量），可将膜分为微滤膜、超滤膜、纳滤膜和反渗透膜，根据材料的不同，可分为无机膜和有机膜，无机膜主要是陶瓷膜和金属膜，其过滤精度较低，选择性较小。有机膜是由高分子材料做成的，如醋酸纤维素、芳香族聚酰胺、聚醚砜、聚氟聚合物等等。
微滤（MF）又称微孔过滤，它属于精密过滤，其基本原理是筛孔分离过程。微滤膜的材质分为有机和无机两大类，有机聚合物有醋酸纤维素、聚丙烯、聚碳酸酯、聚砜、聚酰胺等。无机膜材料有陶瓷和金属等。鉴于微孔滤膜的分离特征，微孔滤膜的应用范围主要是从气相和液相中截留微粒、细菌以及其他污染物，以达到净化、分离、浓缩的目的。
对于微滤而言，膜的截留特性是以膜的孔径来表征，通常孔径范围在0.1～1微米，故微滤膜能对大直径的菌体、悬浮固体等进行分离。可作为一般料液的澄清、保安过滤、空气除菌。
超滤（UF）
是介于微滤和纳滤之间的一种膜过程，膜孔径在0.05um至1nm之间。超滤是一种能够将溶液进行净化、分离、浓缩的膜分离技术，超滤过程通常可以理解成与膜孔径大小相关的筛分过程。以膜两侧的压力差为驱动力，以超滤膜为过滤介质，在一定的压力下，当水流过膜表面时，只允许水及比膜孔径小的小分子物质通过，达到溶液的净化、分离、浓缩的目的。
对于超滤而言，膜的截留特性是以对标准有机物的截留分子量来表征，通常截留分子量范围在1000～300000，故超滤膜能对大分子有机物（如蛋白质、细菌）、胶体、悬浮固体等进行分离，广泛应用于料液的澄清、大分子有机物的分离纯化、除热源。
纳滤（NF）
是介于超滤与反渗透之间的一种膜分离技术， 其截留分子量在80～1000的范围内，孔径为几纳米，因此称纳滤。基于纳滤分离技术的优越特性，其在制药、生物化工、 食品工业等诸多领域显示出广阔的应用前景。
对于纳滤而言，膜的截留特性是以对标准NaCl、MgSO4、CaCl2溶液的截留率来表征，通常截留率范围在60～90%，相应截留分子量范围在100～1000，故纳滤膜能对小分子有机物等与水、无机盐进行分离，实现脱盐与浓缩的同时进行。
反渗透（RO）
是利用反渗透膜只能透过溶剂（通常是水）而截留离子物质或小分子物质的选择透过性，以膜两侧静压为推动力，而实现的对液体混合物分离的膜过程。反渗透是膜分离技术的一个重要组成部分，因具有产水水质高、运行成本低、无污染、操作方便运行可靠等诸多优点 ，而成为海水和苦咸水淡化，以及纯水制备的最节能、最简便的技术.已广泛应用于医药、电子、化工、食品、海水淡化等诸多行业。反渗透技术已成为现代工业中首选的水处理技术。
反渗透的截留对象是所有的离子，仅让水透过膜，对NaCl的截留率在98%以上，出水为无离子水。反渗透法能够去除可溶性的金属盐、有机物、细菌、胶体粒子、发热物质，也即能截留所有的离子，在生产纯净水、软化水、无离子水、产品浓缩、废水处理方面反渗透膜已经应用广泛，如垃圾渗滤液的处理。
工艺原理
膜分离的基本工艺原理是较为简单的。在过滤过程中料液通过泵的加压，料液以一定流速沿着滤膜的表面流过，大于膜截留分子量的物质分子不透过膜流回料罐，小于膜截留分子量的物质或分子透过膜，形成透析液。故膜系统都有两个出口，一是回流液（浓缩液）出口，另一是透析液出口。在单位时间（Hr）单位膜面积（m2）透析液流出的量（L）称为膜通量（LMH），即过滤速度。影响膜通量的因素有：温度、压力、固含量（TDS）、离子浓度、黏度等。
由于膜分离过程是一种纯物理过程，具有无相变化，节能、体积小、可拆分等特点，使膜广泛应用在发酵、制药、植物提取、化工、水处理工艺过程及环保行业中。对不同组成的有机物，根据有机物的分子量，选择不同的膜，选择合适的膜工艺，从而达到最好的膜通量和截留率，进而提高生产收率、减少投资规模和运行成本。
系统应用澄清纯化技术
——超/微滤膜系统
澄清纯化分离所采用的膜主要是超/微滤膜，由于其所能截留的物质直径大小分布范围广，被广泛应用于固液分离、大小分子物质的分离、脱除色素、产品提纯、油水分离等工艺过程中。
超/微滤膜分离可取代传统工艺中的自然沉降、板框过滤、真空转鼓、离心机分离、溶媒萃取、树脂提纯、活性炭脱色等工艺过程。
澄清纯化技术可采用的膜分离组件主要有：陶瓷膜、平板膜、不锈钢膜、中空纤维膜、卷式膜、管式膜。
采用膜分离澄清纯化的优点：
浓缩提纯技术
——纳滤膜系统
膜分离技术在浓缩提纯工艺上主要采用截留分子量在100～1000Dal的纳滤膜。纳滤膜的主要特点是对二价离子、功能性糖类、小分子色素、多肽等物质的截留性能高于98%，而对一些单价离子、小分子酸碱、醇等有30～50%的透过性能，常被应用于溶质的分级、溶液中低分子物质的洗脱和离子组分的调整、溶液体系的浓缩等物质的分离、精制、浓缩工艺过程中。
纳滤膜分离技术常被用于取代传统工艺中的冷冻干燥、薄膜蒸发、离子交换除盐、树脂工艺浓缩、中和等工艺过程。
浓缩提纯技术可采用的膜组件主要有：卷式膜、管式膜。
采用纳滤膜分离技术浓缩提纯的优点：
行业应用制药行业
●生物发酵液过滤除菌及下游分离纯化精制
●树脂解析液的浓缩及解析剂回收
●农药水剂、粉剂的生产应用
●中药浸提液过滤除杂及浓缩
●中药浸膏生产应用
●合成药、原料药、中间体等的脱盐浓缩
●结晶母液回收
食品行业
●乳清废水处理
●乳制品生产加工应用
●果汁澄清脱色
●食品添加剂纯化浓缩
●茶饮料澄清浓缩
●啤酒、葡萄酒、黄酒的精制加工
●天然色素提取液的除杂及浓缩
●氨基酸发酵液过滤澄清及精制
染料化工和助剂
水溶性染料反应液的脱盐浓缩
●染料盐析母液废水回收
淀粉糖品
●糖液分离纯化及浓缩
●果葡糖浆色普分离纯化
●糖醇色普分离纯化
●单糖、低聚糖及多糖的分离纯化及浓缩
环保及领域
●纺织、染整、印染废水处理及回用
●电镀工业废水零排放及资源回收
●矿山及冶金废水处理回收
●淀粉废水处理
●造纸废水木质素回收及废水处理
●电泳漆废水涂料回收
●酸、碱废水处理回收
●市政污水的处理及回用
●洗车水、桑拿水、游泳池水、洗浴废水等循环处理
●工业生产所用的各类软化水、纯水、超纯水制备
生物技术
●生物蛋白、多肽、酶制剂等酵液过滤澄清及精制
工艺流程操作
①接通电源，确保泵在运行过程中是正转；
②参数设定，根据实验要求的温度和压力，设置最高的工作压力和温度；
③膜的准备工作，膜在投入使用前必须进行清洗，使膜达到最佳的工作状态；
④膜分离；
⑤膜清洗，膜在处理完物料后，受到一定污染，应进行一定清洗。
清洗
无机膜清洗：用1%HNO3溶液循环清洗15min，打开滤液阀门，让滤液回到循环罐内，让其继续清洗15min，之后用自来水系统清洗至中性；
有机膜清洗：用1%na5p3o10+0.5%edta+0.2%sds+naoh调PH11.0，清洗45min，之后用纯净水洗至中性。
保存
若膜不使用超过3天，要用1%甲醛溶液将膜封存，冬季用20%甘油将膜封存。
3．色谱分离技术
色谱分离技术又叫层析技术，是一种分离复杂混合物中各个组分的有效方法。
色谱分离茶氨酸是利用茶氨酸与其他组分的物理化学性质的差异，在由固定相和流动相构成的体系中具有不同的分配系数，当两相做相对运动时，这些物质随流动相一起运动，并在两相间进行反复多次的分配，从而使各物质达到分离。
其技术流程为；茶氨酸浸提液或预处理后的茶氨酸溶液一色谱分离技术分离一浓缩干燥。
该法可生产高纯度茶氨酸，且得率高、品质好，但成本利技术含量较高，需要对茶氨酸进行预处理，操作较复杂。
工业上可应用于高纯度、高质量的茶氨酸生产。
肖伟涛等（2004）用水饱和后的氯仿萃取茶叶原料水提后的水相，将萃取后的水相蒸发浓缩后离心，得到的上清液进行HPLC分离制备，收集液冷冻干燥，得到茶氨酸粗品，采用甲醉进一步纯化，得到纯度大于89%，且得率在95%以上的茶氨酸。
色谱分离技术
色谱分离技术包括吸附层析法、分配层析法、离子交换层折、凝胶层析和亲和层折等，其中离子交换分离法在茶氨酸分离制备中有着广泛的应用。
（1）离子交换分离茶氨酸原理
离子交换分离茶氨酸是以离子交换剂为固定相，利用溶液中各组分与交换剂上的平衡离子进行可逆交换结合力大小的不同将来氨酸分离纯化出来。
茶氨酸是两性电解质，等电点为5.6，当溶液的pH值低于茶氨酸的等电点时，茶氨酸带正电，能与阳离子交换树脂上的交换基团发生阳离子交换反应，当溶液的pH值高于茶氨酸的等电点时，茶氨酸带负电，能与阴离子交换树脂发生离子交换吸附，从而与其他组分分离开来。
茶氨酸水溶液带正电荷，常采用阳离子交换树脂吸附分离茶氨酸，除静电作用外，树脂骨架与茶氨菠的范德华力、功能基因问的氢键作用等也起到分离的作用。
目前，该法不仅应用于茶叶中茶氨酸的提取，还应用于茶愈伤组织中、茶多酚工业废液以及化学合成法生产的茶氨酸的提取。
（2）工艺流程
茶氨酸水溶液呈微酸性，带正电荷，阳离子交换树脂在水溶液中电离出H+而带负电荷，茶氨酸可以置换出阳离子交换树脂上的H+，通过静电作用吸附在阳离子树脂骨架上，利用特定的洗脱浓可将茶氨酸从树脂上选择性洗脱下来，经过浓缩干燥即得固态茶氨酸产品。
其工艺流程为：茶氨酸浸提液（或者茶多酚工业废液经絮凝沉淀预处理溶液）→初步浓缩后→离子交换树脂→用氨水将茶氨酸选择性洗脱下来→茶氨酸粗产品→重结晶→茶氨酸。
根据茶氨酸浸提液与树脂之间是否相对流动，可分为静态吸附和动态吸附。
静态吸附常用于筛选高效吸附剂、而动态吸附更利于工业化生产。该法制得的菜氨酸产品质量好，操作简便，适合工业化生产，己取代传统的沉淀分离法，但对树脂的选择要求、技术含量均较高。
目前，阳离子交换树脂已广泛应用到茶氨酸的工业制备上。
（3）工艺优化
离子交换树脂是影响离子交换的关键因素，选择交换容量大，选择性系数高的离子交换树脂对整个工艺有决定性作用，树脂的功能基团、比表面积、孔隙大小、树脂骨架等影响其对目标产物的吸附容量。
不同的环境条件如溶液pH、温度、上液浓度、流速、柱床体积等也是影响离子交换的主要因素。
选择高效分离茶氨酸的吸附树脂，合适的溶液pH、温度、洗脱条件等是高效制备茶氨酸的前提要求。
陈秀兰等（2006）以732型阳离子交换树脂为分离材料，探讨了上样浓度、洗脱液浓度、pH对茶氨酸分离效果的影响（表8．5，表8．6，图8．1）。
吸附分离茶氨酸的树脂常选择强酸性苯乙烯系型阳离子交换树脂或大孔离子交换树脂。
由于茶叶中茶氨酸含量较低，直接从茶叶中提取茶氨菠成本高，一些学者开始研究利用离子交换树脂从茶多酚工业皮液中提取制备茶氨酸。
从茶工业废液中纯化茶氨酸，需要先通过絮凝、吸附等过程除去皮液中的杂质，再经过离子交换树脂于一定交换条件下分离茶氨酸。
林智等（2004）以壳聚糖作为絮凝剂对茶多酚工业废液进行沉淀后过滤，滤液再经大孔吸附树脂去除残留的可溶性多糖、蛋白、茶色素等杂质，所得茶氨酸样品液经浓缩后再用阳离子交换树脂732进行纯化，可得到纯度为50％的茶氨酸粗品，得率为1.8％；茶氨酸粗品经无水乙醇重结晶之后得到纯度90％的茶氨酸，得率为0.8％。
张星海等（2006）采用ZTC-11型天然澄清剂对茶多酚生产废液进行絮凝处理，再用弱极性的大孔吸附树脂JAD-1000对处理液进行初步分离，可得到50％以上的茶氨酸产品，茶氨酸回收率达到78.4％以上。
茶氨酸洗脱液常选择易挥发的氨水，使获得的粗茶氢酸液中没有洗脱介质的残留，通常采用逐步增加溶液pH的方法，使茶氨酸带上负电荷，从而从阳离子交换树脂上游离下来。氨水的浓度对离子交换洗脱省一定的影响，洗脱液浓度越大，离子强度越高，茶氨酸被置换和释放的速度也就越快，在洗脱液选择上，也有用磷酸盐缓冲液等做洗脱液的。
茶氨酸在高于其等电点pH溶液中带负电荷，可以用阴离子交换树脂对其吸附分离，但该法需要用NaOH调节其pH至碱性，而在碱性条件下，溶液氧化变色，树脂易被污染，再生困难。因此，阴离子交换树脂的应用较少。
第二节化学合成法
茶氨酸在茶叶中含量较低，仅为其干重的1％-2％，提取量少，难以满足消费需求且成本较高、很难获得高纯度茶氨酸，而化学合成茶氨酸可克服其困难，易于大规模制造。
第三节生物合成法
近年来，由于生物技术发展突飞猛进，利用生物催化与生物转化技术来进行目标产物的生产越来越广泛。
茶氨酸生物合成法包括微生物酶合成法和基因工程菌法。生物合成法生产周期短、无毒副物质添加，可得到天然的L-茶氨酸，副产物少，产品安全性评价较高。
但目前基因工程菌法由于技术要求高，构建的重组茵稳定性难以保证，无法规模化生产。而微生物酶合成法在工业化生产茶氨酸中有着广泛的应用。
一、天然酶合成法
随着生物技术的发展和利用，利用微生物发酵来生产酶，进而用该酶的提取物来催化合成目标产物在工业生产中被广泛应用。1985年，Sasaoka证实茶苗中有一种酶即茶氨酸合成酶，又名L-谷氨酸—乙胺连接酶，在谷氨酸和乙胺的存在下，利用ATP提供能量，能催化茶氨酸的合成（Sasaoka等，1965）。
二、工程菌合成法
基因工程法制备茶氨酸就是利用基因工程技术将载有合成茶氨酸能力的酶基因的重组质粒导入受体（通常选择大肠杆菌），然后退过控制外界条件，诱导该基因高表达催化合成茶氨酸。
其操作步骤包括合成茶氨酸的微生物菌株筛选，具有催化合成茶氨酸酶基因的克隆，通过质粒载传导人大肠杆菌并筛选出重组茵，诱导表达条件的优化，茶氨酸合成条件的优化，茶氨酸的分离纯化。
通过构建茶氨酸合成酶基因转化的工程菌，既可以实现微小物发酵所具有两的高度专一性，义可以实现微生物发酵直接生产茶氦酸，因为通过构建基因工程菌，可以实现茶氨酸合成酶基因的表达及ATP再生系统的构建于同一菌株、避免了微生物发酵合成茶氨酸时细菌谷氨酰胺合成酶等表达与酵母的ATP再生系统的难以匹配。
利用工程菌生产制备茶氨酸具有高效、节能、环保等优点。
但是涉及构建的重组菌质粒易丢失、菌种稳定性难保持等技术难题，目前仅限于实验室微量生产，无法进入工业化生产。
第四节植物组织培养
植物组织细胞培养法一般是通过对茶树细胞的离体悬浮培养或茶树愈伤组织进行培养，通过人工调控培养条件，如调节pH、温度、培养液的成分，或是加入L-谷氨酸盐、乙胺和激素及促进茶氨酸合成药活性的金属离子等，充分利用细胞中的茶氨酸合成酶来合成茶氨酸，再经过离子交换吸附等方法分离制备茶氨酸。
该法较从茶叶中直接提取生产周期大大缩短，产量提高，可人为控制培养条件，不受外界气候条件的影响，可实现工业化。
但是植物组织培养需要保证无菌条件，培养过程易污染，相对于微生物发酵，细胞生长缓慢，分化程度低，代谢产物含量低，且培养细胞的稳定性服以保持，培养过程中易发生突变退化，导致目标产物产量下降。
