基本介紹
- 中文名：γ-氨基丁酸
- 外文名：γ－aminobutyric acid
- 簡稱：GABA
- 分子式：C4H9NO2
- 化學名：4-氨基丁酸
- 分子量：103.1
- 套用：保健食品，醫療
- 結構式：NH2CH2CH2CH2COOH
- 檢測方法：HPLC（液相）
- 生產標準：國家藥典2010
- 生產工藝：化學合成、生物發酵
- 產品套用：農業、飼料、食品
- 鑑別：生物發酵無Cl離子
- 食品添加規範：允許
化學物信息,生理活性,分布及製備,食品工業套用,飲料中的套用,保健品的套用,我國發展現狀,我國發展前景,
化學物信息
γ-氨基丁酸γ－aminobutyric acid (GABA)
化學名稱: 4-氨基丁酸， 別名: γ-氨基丁酸， 氨酪酸，哌啶酸。
分 子 式: C4H9NO2 ，分 子 量：103.1，化學結構式：
GABA（gamma-aminobutyric acid）γ-氨基丁酸(GABA)是一種天然活性成分，其廣泛分布於動、植物體內。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，GABA僅存在於神經組織中，其中腦組織中的含量在0．1～0．6me/g組織。免疫學研究表明，其濃度最高的區域為大腦中黑質。GABA是目前研究較為深入的一種重要的抑制性神經遞質，它參與多種代謝活動，具有很高的生理活性。
GABA是已知的60多種作為神經遞質的化學物質中的一種，是最普通的腦內抑制性遞質。全腦1/3的突觸以GABA作為遞質。對GABA敏感的神經元特別集中於丘腦、下丘腦和枕葉皮層等腦結構中。GABA在一些因神經活動抑制而引起的病理心理中具有重要作用。這種遞質在腦內的濃度變低，病人就會體驗到過強的神經活動出現，如焦慮情緒。焦慮症通常用苯二氮卓類藥物治療，如安定或Xanax可以提高GABA活性。苯二氮卓類藥物並不直接附著於GABA受體，而是使GABA更有效地與突觸後受體分子結合。
生理活性
1950年．Florey和Robert研究小組在哺乳類動物腦萃取液中首次發現GABA。如今，醫學家已經證明GABA是中樞神經系統的抑制性傳遞物質．是腦組織中最重要的神經遞質。其作用是降低神經元活性，防止神經細胞過熱(overfiring)。GABA能結合抗焦慮的腦受體並使之激活，然後與另外一些物質協同作用。阻止與焦慮相關的信息抵達腦指示中樞。因此，GABA可從根本上鎮靜神經，從而達到抗焦慮的效果。
此外，GABA還具有降血壓作用，其主要作用機制是通過調節中樞神經系統達到降壓效果。如GABA作用於脊髓的血管運動中樞，有效地促進了血管的擴張，達到降低血壓的目的。據報導，黃芪等中藥的有效降壓成分即為GABA。
1997年。大熊誠太郎的研究表明GABA與某些疾病的形成有關。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濃度也低於正常水平。日本大阪大學醫學院的研究者對富含GABA的米胚食品進行醫學試驗。結果顯示GABA對Kupperman綜合症具有顯著的改善效果。另外，神經組織中GABA的降低與Huntington疾病、老年痴呆等神經衰敗症的形成有關。
我國及日本的研究人員也都認為GABA能抑制谷氨酸的脫羧反應．與α-酮戊二酸反應生成谷氨酸，使血氨降低。更多的谷氨酸與氨結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，促進腦組織的新陳代謝和恢復腦細胞功能，改善神經機能。醫學上，GABA對腦血管障礙引起的症狀。如偏癱、記憶障礙、兒童智力發育遲緩及精神幼稚症等有很好的療效，並用於尿毒症、睡眠障礙以及CO中毒的治療藥物中。
最新的研究表明。GABA除具有降血壓等作用外。還有精神安定、腎機能和肝機能改善、促進長期記憶、促進生長激素分泌、促進酒精代謝、消臭作用以及高效減肥等活性。
分布及製備
1 自然分布
GABA是一種在動、植物體內都能檢測到的胺基酸，分布範圍非常廣泛。GABA不是那種組成蛋白質的常見胺基酸，被稱為非蛋白(non—protein)胺基酸。在植物體內，GABA的積累是植物體對外界溫度、機械力等物理條件激烈變化時應激反應的產物。谷氨酸脫酸酶的激活和GABA轉氨酶的鈍化也可以促進GABA的積累。Ramputh和Brown研究認為，由於組織損傷引發GABA的迅速積累，使其在植物抵抗昆蟲的鬥爭中起重要作用。動、植物組織中GABA的含量都較低。例如豆葉中的GABA含量僅為0.04μg/g鮮重，因而從動、植物體內直接提取GABA並作為食品配料的可行性不大，其原因主要是因為GABA存量少並且分離困難。在動物體內，GABA主要分布於神經組織中，在哺乳動物的腦組織內分布最為集中，其含量是單胺類含量的1000倍，而在外圍器官中含量很少。因此，直接食用哺乳動物的腦組織，可在一定程度上可以補充GABA。
2製備
GABA的製備方法主要有化學合成法和生物合成法兩種。化學合成法多見於專利文獻的報導，成本較高，得率較低，並且在生產工藝中使用危險溶劑，甚至是有毒溶劑。因此化學合成法製備的GABA不能用於食品。也不能作為一種天然的食品添加劑。
生物合成法相對而言是一種既安全又經濟的方法。在早期的研究中，發酵法生產GABA，以大腸桿菌為生產菌。發酵培養基為麩皮水解液、玉米漿、蛋白腖、礦物質等。在發酵過程中，利用大腸桿菌脫羧酶的作用。將L-谷氨酸轉化為GABA，再分離、純化獲得GABA製品。但是，若要進行食品開發。使用大腸桿菌無疑存在安全性問題。根據最新的研究報導和專利文獻．乳酸菌、酵母
菌、麴黴菌等一些安全性高的微生物在GABA類食品的製備中已有套用。生物合成的GABA製品可用作高檔功能性保健食品的配料。如用米胚芽為原料的製備工藝(生物技術途徑)是：
米胚芽提取→添加碳源、氮源等配製培養基→接種微生物→發酵→過濾→乾燥→GABA成品。
另外。ORYZA油化學公司利用大米加工副產品——米胚芽生產GABA精粉的工藝(自然富集過程)是：
米胚芽→脫脂→GABA富集(內源酶作用) →提取→分離精製→濃縮滅菌→乾燥→+GABA精粉。
食品工業套用
1 利用糧食加工副產品製備的GABA添加劑
20世紀90年代中期，日本ORYZA油化學公司開發出一種名為GABA RICE GERM的保健食品添加劑嘞。其後不久，日本食品科學技術學會報導了該產品在改善失眠、抑鬱和更年期綜合症等方面的顯著效果．證實了GABA的多種生理作用。並指出富含GABA的食品是一種功能性食品。在我國。目前對米胚的開發利用還不夠充分。稻穀加工的副產品——米胚芽營養全面，但其分離難度較高。所以許多米廠未作分離而將其作為飼料。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、礦物質等營養成分，也含有一定量的GABA，但含量很低，即使經分離、濃縮後仍很難達到較高的含量。但將其作為基礎原料，通過生物技術方法提高GABA含量，增強產品的保健功能。改善產品風味，就可大大提高米胚芽的附加值，增加生產廠的效益。
2利用發酵法生物合成的GABA添加劑
純粹套用微生物技術．通過篩選優良高產的安全菌種，發酵生產GABA製劑。酵母菌、乳酸菌等是被公認為安全的微生物(GRAS organisms)。利用這些微生物發酵生產GABA，具有成本低、含量高及可安全用於食品的優點。也可將GABA作為天然功能性食品配料(添加劑)，用於保健食品中。
3含有GABA的乳製品
乳製品是非常普遍的食用消費品之一。對其的消費數量很大。功能性乳製品越來越受到人們的青睞，是目前研究的熱點[281。強化GABA的乳製品可以說是一種理想的組合．因為富含的GABA能進一步增強乳製品的功能性，使其更具競爭力。但是。目前強化GABA乳製品還僅僅是一種構想。國外專利文獻中曾有將GABA添加在奶粉中的報導，而在其它乳製品中的套用較少，還需做大量的研究工作。
飲料中的套用
隨著飲料行業的迅速增長，國際飲料巨頭紛紛進入我國飲料消費市場，導致中國飲料業競爭非常激烈。消費市場已經成為多元化的市場，不同的消費者有著不同的消費需求，這就意味著要通過差異化的產品來滿足消費者的消費需求。由於越來越多的都市人群從事繁重的腦力勞動，對健康重視程度的增強讓人們對運動飲料和健康飲料趨之若鶩，功能性飲料正處於一個加速發展的時期。GABA自2009年被國家批准為新資源食品後，以其獨特的功能性和廣泛的適用範圍，成為國內外飲料生產廠商在開發新產品、增加產品附加值、強化產品功能性等方面，一個重要的研究課題和發展思路，擁有廣闊的市場前景。
●在功能性軟飲料中
GABA在食品中的研究和套用始於20世紀80年代中期。套用產品以日本茶飲料Gabaron為代表。用Gabaron茶飲料飼餵患原發性高血壓的小白鼠，數周內發現其血壓由175—180 mmHg降至150mmHg，降幅15%～17%，但並未發現小白鼠的其它任何生理異常現象。1994年，Takayo等在研究用水浸泡的米胚芽的胺基酸分布時。發現經過發酵處理的米胚芽中GABA的積累量很高。在200—300 me/100 g閉。1996年，富含GABA的米胚芽製品在日本實現了商業化。神經生理及神經醫學的研究表明，GABA是一種重要的活性物質。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化而成．但是隨著年齡的增長和精神壓力的加大。使GABA的積累變得異常困難。通過日常飲食的補充，可有效改善這種狀況，從而促進人體健康。最近，日本科學家利用米胚芽等原料開發製造的富含GABA的功能食品配料。已經廣泛地套用於飲料、果醬、糕點、餅乾、調味料等製品中。另有報導，套用生物技術製造的高濃度GABA飲料以及利用乳酸菌等製作的富含GABA的食品配料。均可直接作為或者用於抗高血壓、增進腦機能及肝功能的功能食品中。
消費者對天然、低糖、健康型功能飲料的需求，促進了GABA飲料的崛起。加入GABA的功能型飲料、茶飲料、果汁飲料等將受到消費者的廣泛青睞。日本可口可樂公司早在2007年就推出了面向大眾的，具有放鬆和抗緊張效果的GABA功能性飲料。我國飲料行業也已經有數家知名企業採用GABA產品，新型的富含“γ-氨基丁酸”的軟飲料已經問世。
●在蘇打水中的套用
我國飲用水行業已推出了富含食品級GABA的功能性水飲品，前期投向市場的主要是蘇打水系列產品。隨著宣傳力度的增加，GABA的概念逐漸深入人心，開發出更多富含GABA的功能性飲料產品將指日可待。
●在果酒、保健酒方面的套用
國內市場上，近幾年出現了越來越多的果酒，如枸杞酒、青梅酒等。GABA具有廣泛的兼容性，添加適當劑量GABA到果酒或保健酒中，配製成GABA酒，可以滿足更多消費群體的需求。如在果酒中加入適量的GABA，可調製成適合女性、中老年人群、白領人士享用的中高檔花色果酒。
保健品的套用
GABA可抑制中樞神經系統過度興奮，對腦部具有安定作用，進而促進放鬆和消除神經緊張。
1、 降低神經元活性，防止神經細胞過熱；
2、 GABA能結合抗焦慮的腦受體並使之激活，然後與另外一些物質協同作用，阻止與焦慮相關的信息抵達腦指示中樞，可從根本上鎮靜神經，從而達到抗焦慮的效果；
3、 改善睡眠；
4、 通過調節中樞神經系統達到降血壓的效果；
5、 通過激發與促進下丘腦弓狀核與腹內側核增加分泌GHRH或抑制分泌SS（雙向作用），從而進一步激發垂體增加分泌生長激素。
1984年GABA這個名詞已經漸漸的廣為人知，有相當程度的抑制效果。從此之後，在各報章雜誌，廣為報到GABA這一物質對於腦部的放鬆抒壓效果、腦部細胞的代謝活性。針對GABA的各種效果更是被深入研究。同時，GABA的產品也已經被廣泛的套用在食品領域。日本厚生勞動省在2001年制訂，正式將GABA列為食品級。台灣衛生署也於2005年將GABA成分列為食品，國家衛生部也於2009年9月27日將GABA列為新資源食品，自此食品級GABA在食品領域大放光芒，它的抒壓、助眠效果將協助在現今壓力社會下的上班族，幫他們改善情緒、緩解壓力。
我國發展現狀
二十世紀九十年代中期，日本ORYZA油化學公司開發出一種名為GABARICEGERM的保健食品添加劑，其後不久，日本食品科學技術學會報導了該產品在改善失眠、抑鬱和更年期綜合症等方面的顯著效果，證實了GABA的多種生理作用，並指出富含GABA的食品是一種功能性食品。
2009年國家衛生部批准為新資源食品
2009年國家衛生部批准為新資源食品衛生部2009年根據《中華人民共和國食品安全法》和《新資源食品管理辦法》的規定，批准γ-氨基丁酸為新資源食品。上述新資源食品用於食品生產加工時，應當符合有關法律、法規、標準規定。而當下，不少化工級GABA或使用違規菌種如大腸桿菌冒充食品級GABA混淆視聽，擾亂市場，現如今，國內生產線普遍以20%純度批量生產而且添加配伍時不影響且不參加任何物質的反應或改變其性質，尤其是在不影響水質的前提下。因GABA高純度提取在技術、成本上還不夠成熟，更高含量的食品級GABA提取技術在國內仍有待完善。
我國發展前景
GABA是21世紀倡導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。由於用量微少，可以和其它植物提取物配對，製成適合各種消費群體需要的膠囊、軟膠囊、片劑、粉劑等形態的營養補充劑。可用於保健食品及普通食品中。
隨著市場準入制度的實施，烘焙食品行業進入“門檻”的提高，歐、美等已開發國家在烘焙食品配料上提出了以綠色健康為主題的開發傾向。麵包已發展成為世界性的大眾食品，在麵包中加入微量的GABA可有效地降低心血管病發病率。在餅乾、糕點中加入適量的GABA可製成適合老年人或兒童食用的健康食品。
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