(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。
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