Γ-氨基丁酸
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英文名:γ-aminobutyric acid (GABA)
化學(xué)名稱: 4-氨基丁酸
分子式: C4H9NO2
分子量: 103.1
化學(xué)結(jié)構(gòu)式：
目錄 |
理化性質(zhì)
小葉狀結(jié)晶（甲醇-乙醚）、針狀結(jié)晶（水-乙醇），熔點202℃（在快速加熱下分解）。在25℃時解離常數(shù)Ka3.7×10-11, Kb1.7×10-10。易溶于水，微溶于熱乙醇，不溶于其他有機溶劑。在熔點溫度以上分解形成吡咯烷酮和水。外觀：白色結(jié)晶或結(jié)晶性粉末?！ ?/p>
分布
γ-氨基丁酸（GABA）是一種天然活性成分，廣泛分布于動植物體內(nèi)。植物如豆屬、參屬、中草藥等的種子、根莖和組織液中都含有GABA。在動物體內(nèi)，GABA幾乎只存在于神經(jīng)組織中，其中腦組織中的含量大約為0.1-0.6mg/克組織，免疫學(xué)研究表明，其濃度最高的區(qū)域為大腦中黑質(zhì)?！ ?/p>
特點與作用
特點
GABA是目前研究較為深入的一種重要的抑制性神經(jīng)遞質(zhì)，它參與多種代謝活動，具有很高的生理活性?！ ?/p>
GABA的生理作用
根據(jù)目前的研究，發(fā)現(xiàn)GABA的生理活性主要表現(xiàn)在以下幾方面：
（1）鎮(zhèn)靜神經(jīng)、抗焦慮。醫(yī)學(xué)家已經(jīng)證明GABA是中樞神經(jīng)系統(tǒng)的抑制性傳遞物質(zhì)，是腦組織中最重要的神經(jīng)遞質(zhì)之一。其作用是降低神經(jīng)元活性，防止神經(jīng)細胞過熱，GABA能結(jié)合抗焦慮的腦受體并使之激活，然后與另外一些物質(zhì)協(xié)同作用，阻止與焦慮相關(guān)的信息抵達腦指示中樞。
（2）降低血壓。GABA能作用于脊髓的血管運動中樞，有效促進血管擴張，達到降低血壓的目的。據(jù)報道，黃芪等中藥的有效降壓成分即為GABA。
（3）治療疾病。1997年，大熊誠太郎的研究表明GABA與某些疾病的形成有關(guān)，帕金森病人脊髓中GABA的濃度較低，癲癇病患者脊髓液中的GABA濃度也低于正常水平。日本大阪大學(xué)醫(yī)學(xué)院的研究顯示GABA對Kupperman綜合癥具有顯著的改善效果。另外，神經(jīng)組織中GABA的降低也與Huntington疾病、老年癡呆等神經(jīng)衰敗癥的形成有關(guān)。
（4）降低血氨。我國的臨床醫(yī)學(xué)和日本的研究者也都認為，GABA能抑制谷氨酸的脫羧反應(yīng)，使血氨降低。更多的谷氨酸與氨結(jié)合生成尿素排出體外，以解除氨毒，從而增進肝機能。攝入GABA可以提高葡萄糖磷酸酯酶的活性，使腦細胞活動旺盛，可促進腦組織的新陳代謝和恢復(fù)腦細胞功能，改善神經(jīng)機能。
（5）提高腦活力。GABA能進入腦內(nèi)三羧酸循環(huán)，促進腦細胞代謝，同時還能提高葡萄糖代謝時葡萄糖磷酸酯酶的活性，增加乙酰膽堿的生成，擴張血管增加血流量，并降低血氨，促進大腦的新陳代謝，恢復(fù)腦細胞功能。
（6）促進乙醇代謝。以嗜酒者為對象，服用GABA再飲用60ml威士忌后采血測定血中乙醇及乙醛濃度，發(fā)現(xiàn)后者濃度明顯比對照組低。
（7）其他。最新的研究表明，GABA還具有防止皮膚老化、消除體臭、改善脂質(zhì)代謝，防止動脈硬化高效減肥等功能?！ ?/p>
制備方法
GABA的制備方法主要有化學(xué)合成法和生物合成法兩種。
化學(xué)合成法多見于專利文獻的報道，成本較高，得率較低，并且在生產(chǎn)工藝中使用危險溶劑，甚至是有毒溶劑。因此化學(xué)合成法制備的GABA不能用于食品，也不能被認為是一種天然食品添加劑。
生物合成法相比較來說是一種既安全、又低成本的方法。在早期的研究中，發(fā)酵法生產(chǎn)GABA以大腸桿菌為生產(chǎn)菌，發(fā)酵培養(yǎng)基為麩皮水解液、玉米漿、蛋白胨、礦物質(zhì)等。在發(fā)酵過程中，利用大腸桿菌脫羧酶的作用，將L-谷氨酸轉(zhuǎn)化為GABA，再分離純化得到GABA制品。但是，若要進行食品開發(fā)，使用大腸桿菌無疑存在安全性方面的種種問題。根據(jù)最新的研究報道和專利文獻，乳酸菌、酵母菌、曲霉菌等一些安全性高的微生物在GABA類食品的制備中已有應(yīng)用，這就使得生物合成的GABA制品能用作高檔功能性保健食品的配料?！ ?/p>
GABA在食品工業(yè)上的應(yīng)用
研究及應(yīng)用歷程
GABA在食品中的研究和應(yīng)用始于上世紀八十年代中期，應(yīng)用產(chǎn)品以日本茶飲料Gabaron為代表。用Gabaron茶飲料飼喂患原發(fā)性高血壓的小白鼠，數(shù)周內(nèi)發(fā)現(xiàn)其血壓由175-180mmHg降低至150mmHg，同時并未發(fā)現(xiàn)小白鼠的其它任何生理異?，F(xiàn)象。1994年，Takayo等在研究用水浸泡的米胚芽的氨基酸分布時，發(fā)現(xiàn)經(jīng)過發(fā)酵處理的米胚芽中GABA的積累量很高，達到200-300mg/100g。1996年，富含GABA的米胚芽制品在日本實現(xiàn)了商業(yè)化。神經(jīng)生理及神經(jīng)醫(yī)學(xué)的研究表明GABA是一種重要的活性物質(zhì)，在人腦中，雖然GABA可由腦部的谷氨酸在專一性較強的谷氨酸脫羧酶作用下轉(zhuǎn)化而成，但是年齡的增長和精神壓力的加大使GABA的積累異常困難，而通過日常飲食補充可有效改善這種狀況，從而促進人體健康。最近，日本科學(xué)家利用米胚芽等原料開發(fā)制造的富含GABA的功能食品配料，已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于飲料、果醬、糕點、餅干、調(diào)味料等制品中?，F(xiàn)在還有報道，應(yīng)用生物技術(shù)制造的高濃度GABA飲料以及利用乳酸菌等制作的富含GABA的食品配料，均可直接作為或者用于抗高血壓、增進腦機能及肝功能的功能食品。我國有關(guān)GABA食品的研究開發(fā)報道極少，這方面的研究開發(fā)尚屬于起步階段?！ ?/p>
GABA應(yīng)用于食品工業(yè)中的優(yōu)勢
GABA作為活性因子，具有良好的生理活性，將其應(yīng)用于功能性食品中將大有可為。已有報道指出，茶和大米胚芽通過自然的發(fā)酵過程可以富集GABA。除此之外，豆制品、西紅柿、小球藻等天然食品素材通過加工可以富集GABA，目前，日本多家公司和研究所都在從事這方面的開發(fā)工作。雖然GABA在自然界的分布很廣泛，但將其開發(fā)作為保健食品功能因子無疑還需大量的工作。動植物組織中GABA的含量都較低，例如豆葉中的含量僅為0.04μg/g鮮重，因而從動植物體內(nèi)直接提取GABA并作為食品配料的可行性不大，其原因主要是因為GABA存在量少并且分離困難。
作為食品的開發(fā)，既要有藥食同源的思想，又要區(qū)分開藥與食的概念。在食品中應(yīng)用GABA，絕不是對藥用GABA的簡單添加，而是要從制備這個源頭開始，利用天然物質(zhì)及采用生物技術(shù)方法，生產(chǎn)出可安全用于食品并可被視為天然添加劑的食用GABA。
GABA在食品工業(yè)的應(yīng)用途徑
首先，可利用糧食加工副產(chǎn)品制備的GABA添加劑。二十世紀九十年代中期，日本ORYZA油化學(xué)公司開發(fā)出一種名為GABARICEGERM的保健食品添加劑，其后不久，日本食品科學(xué)技術(shù)學(xué)會報道了該產(chǎn)品在改善失眠、抑郁和更年期綜合癥等方面的顯著效果，證實了GABA的多種生理作用，并指出富含GABA的食品是一種功能性食品。在我國，目前米胚的開發(fā)利用還不充分，稻谷加工的副產(chǎn)品米胚芽營養(yǎng)全面，但其分離難度較高，所以許多米廠未作分離而留在米糠中作飼料用。實際上，豐富的米胚芽資源還大有文章可做，可以深加工成多種食品或食品配料。米胚芽中含有豐富的蛋白、礦物質(zhì)等營養(yǎng)成分，也含有一定量的GABA，但含量很低，即使經(jīng)分離濃縮后仍很難達到較高的含量。如果將其作為基礎(chǔ)原料，通過生物技術(shù)方法提高GABA的含量，增強產(chǎn)品的保健功能，改善風(fēng)味，可大大提高米胚芽的附加值，增加效益。
其次，可利用發(fā)酵法生物合成GABA添加劑。也就是純粹應(yīng)用微生物技術(shù)，通過篩選優(yōu)良高產(chǎn)的安全菌種，發(fā)酵生產(chǎn)GABA制劑。目前，酵母菌、乳酸菌等是一類被公認為安全的微生物。GABA是21世紀倡導(dǎo)的綠色食品和有機食品的理想配料，也是十分理想的老年疾病防治保健食品及藥品，人體每天攝入30－50mg純天然GABA就能起到十分理想的保健作用。由于用量微少，可以和其它植物提取物配對，制成適合各種消費群體需要的膠囊、軟膠囊、片劑、粉劑等形態(tài)的營養(yǎng)補充劑?？捎糜诒＝∈称芳捌胀ㄊ称分小?/p>
第三，開發(fā)功能性乳制品。乳制品的消費量很大，也是最為普遍的食用消費品之一。強化GABA的乳制品可以說是一種理想的組合，因為富含的GABA能進一步增強乳制品的功能性，使其更具競爭力。但是，目前強化GABA乳制品還只是一種構(gòu)想，國外專利文獻中有報道GABA在奶粉中的應(yīng)用，而在其它品種中的應(yīng)用較少，還需做大量的開發(fā)工作。
第四，在運動食品中的應(yīng)用。工作、學(xué)習(xí)、運動中產(chǎn)生的疲勞感是一種生理現(xiàn)象，用GABA配制的運動飲料，可滿足機體高強度運動的需要，在國外已比較流行。
第五，應(yīng)用于烘焙食品。隨著市場準入制度的實施，烘焙食品行業(yè)進入“門檻”的提高，近年來歐、美等發(fā)達國家在烘焙食品配料上提出了以綠色健康為主題的開發(fā)傾向。面包已發(fā)展成為世界性的大眾食品，在面包中加入微量的GABA可有效地降低心血管病發(fā)病率。在餅干、糕點中加入適量的GABA可制成適合老年人或兒童食用的健康食品。
第六，在飲料中的應(yīng)用。近幾年，我國飲料年產(chǎn)量以超過20％的年均增長率遞增，飲料市場已成為中國食品行業(yè)中發(fā)展最快的市場之一。消費者對天然、低糖、健康型飲料的需求，促進了新品種的崛起。加入GABA的功能型飲料、茶飲料、果汁飲料等將受到更多消費者的青睞。2007年日本可口可樂公司推出了面向大眾的，具有放松和抗緊張效果的GABA功能性飲料“AQUARIUSSHARPCHARGE”。
我國市場概況
2009年9月27日，衛(wèi)生部批準γ-氨基丁酸、初乳堿性蛋白、共軛亞油酸、共軛亞油酸甘油酯、植物乳桿菌（菌株號ST-Ⅲ）、杜仲籽油為新資源食品，γ-氨基丁酸，在國內(nèi)進入嶄新紀元，國內(nèi)各大γ-氨基丁酸廠家，安徽來福高科股份有限公司、福建安溪生物科技有限公司依據(jù)江南大學(xué)最新科技GABA轉(zhuǎn)化技術(shù)將引領(lǐng)中國進入新食品消費時代。
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