茶树中耐咖啡因真菌分离及其耐受机制研究.docxVIP

PAGE 27 1 文献综述 1.1咖啡因概述 1.1.1咖啡因的来源与消耗 咖啡因的英文名Caffeine分别由是由德语Kaffe和法语cafe两个词组成的单词。早在1891年德国化学家Friedrich Ferdinand分离出纯咖啡因之前，人们就已经开始以食物和饮料的形式食用咖啡因了[1]。咖啡因(caffeine)的化学名称为1，3，7-三甲基黄嘌呤或1，3，7-三甲基-1 H-嘌呤-2，6-二酮-水合物，分子式为C8H10N4O2，分子量为212.21，熔点为235℃-238℃，180℃大量升华成针状结晶。结晶性白色粉末，味道微苦。咖啡因能溶于水、易溶于80℃以上的热水，甲醇、丙酮、氯仿、吡啶、乙酸乙酯和四氢呋喃，较难溶于乙醚、苯[2]，在272-274 nm处有最大紫外吸收峰[3]。咖啡因作为一种植物生物碱，存在于许多植物种类的叶子和果实中[2]，在这些植物中它起着天然杀虫剂的作用，杀死或麻痹以它们为食的昆虫[4]。在这些含咖啡因的植物中，大多数研究都是针对咖啡属和山茶花属的植物进行的[5-6]。咖啡因、可可碱、茶叶碱等生物碱主要来自植物可可和茶。其他不常见来源包括瓜拉那、巴拉圭茶冬青等，可用于含咖啡因的饮料(可乐饮料)中咖啡因的材料来源。但是，这些植物中的咖啡因含量通常是不同的。例如瓜拉那种子中的咖啡因主要存在于果皮(1.6%)和叶片(4.3%)中；茶树中含有2-5%的咖啡因，鲜嫩茶叶比老茶叶中的含量高，夏季茶比春季茶含量高。根据干重，在瓜拉那大约含有咖啡因4-7%。可可豆大约含有0.03%的咖啡因，可可坚果为1.5%，咖啡豆为1.1-2.2%[7-10]。 人类摄入咖啡因的途径主要包括每天摄入含咖啡因的食物和饮料（例如巧克力，咖啡，可可，茶，乳制甜点，软饮料），并且咖啡因广泛用作大量处方药或非处方药（例如感冒药）的成分，据报道，现在全世界每年的咖啡因消费量为12万吨，使其成为世界上最普遍的精神活性物质[11-12]。据数据统计，世界人均咖啡因消费量约为70毫克/天，其中，约90%的成年人已形成规律消费习惯，日均摄入约227毫克[13]。因此，它已被公认为是自然环境中最普遍存在的药物活性化合物（PhAC）之一[14-15]。2018年，世界粮农组织预测：2027年世界红茶产量能达440万吨，绿茶产量达到330万吨。茶叶产量预期比2015-2017年翻了一番。土耳其人均茶叶消费量是世界第一，约为3.16公斤，紧随其后的是爱尔兰(2.19公斤)和英国(1.94公斤)。而中国人均年消费量为0.56公斤，尚有较大市场潜力。这一系列结果表明每人每天平均摄入咖啡因量将增加近一倍。 1.1.2咖啡因的功能 咖啡因具有刺激中枢神经，提高反应灵敏性，增强心脏循环，改善循环功能，紧致肌肤，利尿消肿，抗癌抗病毒等生理和健康作用[22]它是重要的天然生物碱，具有药理活性成分[23]。Shi X等人[24]发现，咖啡因可以有效地去除羟基自由基；刘立军等[25]研究人员实验发现，咖啡因对肿瘤的各个阶段具有不同程度的抑制作用。此外，咖啡因还对一些肠道微生物（大肠杆菌），肺炎，霍乱和痢疾细菌有相应的抑制作用；作为减肥产品中麻黄碱的替代品[26]。根据Rose[32]和其他研究报告，经常摄入咖啡因还可以预防帕金森氏病，减少记忆力丧失和预防老年痴呆症。另外，咖啡因还具有外部刺激作用，可用于增强骨骼肌体外收缩力和改善神经肌肉传导的作用，以缩短反应时间和运动时间，从而提高短跑和短距离游泳者的表现[33]。咖啡因还能刺激人体的神经系统。小剂量可以消除疲劳并刺激神经，改善思维活动，并增强对外界的敏感性。如果大剂量长期使用它不仅会导致对人体的成瘾，而且还会对人体产生有害影响[27]。过量摄入咖啡因也会导致骨质疏松[28]，抑制DNA修复，抑制某些酶活性，突变，导致孕期胎儿畸形，可能降低生育力等[29-31]。2015年，研究还证明咖啡因会引起细胞不对称分裂，但并不会影响其子代细胞的染色体分布[34]。 1.1.3咖啡因所造成的坏境危害 在高浓度下，咖啡因对环境中重要的生物转化过程中所涉及的腐生微生物具有毒性，导致环境稳定性紊乱[35]。环境中咖啡因的主要来源通常有食用咖啡因的排泄残渣，已过期或不需要的含咖啡因的药物的随意丢弃，植物残枝，医疗垃圾等[36]。而含有咖啡因的食品工业大规模生产，使得茶叶废渣和可可、咖啡豆浆果等废弃物剧增。由于咖啡因难以降解，现已被视为一种环境污染物。因此，大量含有咖啡因的食品工业废料也相继带来了许多环境污染问题。而咖啡因又是一种既具有亲水性又具有亲脂性的物质，当被施用于人类或动物时，咖啡因可以分布在所有体液中并穿过所有生物膜[37]。摄入后，大约1–10%的咖啡因被人体代谢后从尿液中排出。排出的咖啡因随后会到达废水处理厂（WW