γ-氨基丁酸γ－aminobutyric acid (GABA)

化學(xué)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(xué)結(jié)構(gòu)式：

GABA（gamma-aminobutyric acid）γ-氨基丁酸(GABA)是一種天然活性成分，其廣泛分布于動(dòng)、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(dòng)物體內(nèi)，GABA僅存在于神經(jīng)組織中，其中腦組織中的含量在0．1～0．6me/g組織。免疫學(xué)研究表明，其濃度最高的區(qū)域?yàn)榇竽X中黑質(zhì)。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(dòng)，具有很高的生理活性。

GABA是已知的60多種作為神經(jīng)遞質(zhì)的化學(xué)物質(zhì)中的一種，是最普通的腦內(nèi)抑制性遞質(zhì)。全腦1/3的突觸以GABA作為遞質(zhì)。對(duì)GABA敏感的神經(jīng)元特別集中于丘腦、下丘腦和枕葉皮層等腦結(jié)構(gòu)中。GABA在一些因神經(jīng)活動(dòng)抑制而引起的病理心理中具有重要作用。這種遞質(zhì)在腦內(nèi)的濃度變低，病人就會(huì)體驗(yàn)到過(guò)強(qiáng)的神經(jīng)活動(dòng)出現(xiàn)，如焦慮情緒。焦慮癥通常用苯二氮卓類藥物治療，如安定或Xanax可以提高GABA活性。苯二氮卓類藥物并不直接附著于GABA受體，而是使GABA更有效地與突觸后受體分子結(jié)合。

1950年．Florey和Robert研究小組在哺乳類動(dòng)物腦萃取液中首次發(fā)現(xiàn)GABA。如今，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)。其作用是降低神經(jīng)元活性，防止神經(jīng)細(xì)胞過(guò)熱(overfiring)。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(dá)腦指示中樞。因此，GABA可從根本上鎮(zhèn)靜神經(jīng)，從而達(dá)到抗焦慮的效果。

此外，GABA還具有降血壓作用，其主要作用機(jī)制是通過(guò)調(diào)節(jié)中樞神經(jīng)系統(tǒng)達(dá)到降壓效果。如GABA作用于脊髓的血管運(yùn)動(dòng)中樞，有效地促進(jìn)了血管的擴(kuò)張，達(dá)到降低血壓的目的。據(jù)報(bào)導(dǎo)，黃芪等中藥的有效降壓成分即為GABA。

1997年。大熊誠(chéng)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)院的研究者對(duì)富含GABA的米胚食品進(jìn)行醫(yī)學(xué)試驗(yàn)。結(jié)果顯示GABA對(duì)Kupperman綜合癥具有顯著的改善效果。另外，神經(jīng)組織中GABA的降低與Huntington疾病、老年癡呆等神經(jīng)衰敗癥的形成有關(guān)。

我國(guó)及日本的研究人員也都認(rèn)為GABA能抑制谷氨酸的脫羧反應(yīng)．與α-酮戊二酸反應(yīng)生成谷氨酸，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(jìn)肝機(jī)能。攝入GABA可以提高葡萄糖磷酸酯酶的活性，使腦細(xì)胞活動(dòng)旺盛，促進(jìn)腦組織的新陳代謝和恢復(fù)腦細(xì)胞功能，改善神經(jīng)機(jī)能。醫(yī)學(xué)上，GABA對(duì)腦血管障礙引起的癥狀。如偏癱、記憶障礙、兒童智力發(fā)育遲緩及精神幼稚癥等有很好的療效，并用于尿毒癥、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(jī)能和肝機(jī)能改善、促進(jìn)長(zhǎng)期記憶、促進(jìn)生長(zhǎng)激素分泌、促進(jìn)酒精代謝、消臭作用以及高效減肥等活性。

1 自然分布

GABA是一種在動(dòng)、植物體內(nèi)都能檢測(cè)到的胺基酸，分布範(fàn)圍非常廣泛。GABA不是那種組成蛋白質(zhì)的常見(jiàn)胺基酸，被稱為非蛋白(non—protein)胺基酸。在植物體內(nèi)，GABA的積累是植物體對(duì)外界溫度、機(jī)械力等物理?xiàng)l件激烈變化時(shí)應(yīng)激反應(yīng)的產(chǎn)物。谷氨酸脫酸酶的激活和GABA轉(zhuǎn)氨酶的鈍化也可以促進(jìn)GABA的積累。Ramputh和Brown研究認(rèn)為，由于組織損傷引發(fā)GABA的迅速積累，使其在植物抵抗昆蟲(chóng)的斗爭(zhēng)中起重要作用。動(dòng)、植物組織中GABA的含量都較低。例如豆葉中的GABA含量?jī)H為0.04μg/g鮮重，因而從動(dòng)、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?yàn)镚ABA存量少并且分離困難。在動(dòng)物體內(nèi)，GABA主要分布于神經(jīng)組織中，在哺乳動(dòng)物的腦組織內(nèi)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(dòng)物的腦組織，可在一定程度上可以補(bǔ)充GABA。

2製備

GABA的製備方法主要有化學(xué)合成法和生物合成法兩種?；瘜W(xué)合成法多見(jiàn)于專利文獻(xiàn)的報(bào)導(dǎo)，成本較高，得率較低，并且在生產(chǎn)工藝中使用危險(xiǎn)溶劑，甚至是有毒溶劑。因此化學(xué)合成法製備的GABA不能用于食品。也不能作為一種天然的食品添加劑。

生物合成法相對(duì)而言是一種既安全又經(jīng)濟(jì)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(guò)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、純化獲得GABA製品。但是，若要進(jìn)行食品開(kāi)發(fā)。使用大腸桿菌無(wú)疑存在安全性問(wèn)題。根據(jù)最新的研究報(bào)導(dǎo)和專利文獻(xiàn)．乳酸菌、酵母

菌、麴霉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(shù)途徑)是：

米胚芽提取→添加碳源、氮源等配製培養(yǎng)基→接種微生物→發(fā)酵→過(guò)濾→乾燥→GABA成品。

另外。ORYZA油化學(xué)公司利用大米加工副產(chǎn)品——米胚芽生產(chǎn)GABA精粉的工藝(自然富集過(guò)程)是：

米胚芽→脫脂→GABA富集(內(nèi)源酶作用) →提取→分離精製→濃縮滅菌→乾燥→+GABA精粉。

1 利用糧食加工副產(chǎn)品製備的GABA添加劑

20世紀(jì)90年代中期，日本ORYZA油化學(xué)公司開(kāi)發(fā)出一種名為GABA RICE GERM的保健食品添加劑嘞。其后不久，日本食品科學(xué)技術(shù)學(xué)會(huì)報(bào)導(dǎo)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(shí)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(guó)。目前對(duì)米胚的開(kāi)發(fā)利用還不夠充分。稻穀加工的副產(chǎn)品——米胚芽營(yíng)養(yǎng)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(shí)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(yíng)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(dá)到較高的含量。但將其作為基礎(chǔ)原料，通過(guò)生物技術(shù)方法提高GABA含量，增強(qiáng)產(chǎn)品的保健功能。改善產(chǎn)品風(fēng)味，就可大大提高米胚芽的附加值，增加生產(chǎn)廠的效益。

2利用發(fā)酵法生物合成的GABA添加劑

純粹套用微生物技術(shù)．通過(guò)篩選優(yōu)良高產(chǎn)的安全菌種，發(fā)酵生產(chǎn)GABA製劑。酵母菌、乳酸菌等是被公認(rèn)為安全的微生物(GRAS organisms)。利用這些微生物發(fā)酵生產(chǎn)GABA，具有成本低、含量高及可安全用于食品的優(yōu)點(diǎn)。也可將GABA作為天然功能性食品配料(添加劑)，用于保健食品中。

3含有GABA的乳製品

乳製品是非常普遍的食用消費(fèi)品之一。對(duì)其的消費(fèi)數(shù)量很大。功能性乳製品越來(lái)越受到人們的青睞，是目前研究的熱點(diǎn)[281。強(qiáng)化GABA的乳製品可以說(shuō)是一種理想的組合．因?yàn)楦缓腉ABA能進(jìn)一步增強(qiáng)乳製品的功能性，使其更具競(jìng)爭(zhēng)力。但是。目前強(qiáng)化GABA乳製品還僅僅是一種構(gòu)想。國(guó)外專利文獻(xiàn)中曾有將GABA添加在奶粉中的報(bào)導(dǎo)，而在其它乳製品中的套用較少，還需做大量的研究工作。

隨著飲料行業(yè)的迅速增長(zhǎng)，國(guó)際飲料巨頭紛紛進(jìn)入我國(guó)飲料消費(fèi)市場(chǎng)，導(dǎo)致中國(guó)飲料業(yè)競(jìng)爭(zhēng)非常激烈。消費(fèi)市場(chǎng)已經(jīng)成為多元化的市場(chǎng)，不同的消費(fèi)者有著不同的消費(fèi)需求，這就意味著要通過(guò)差異化的產(chǎn)品來(lái)滿足消費(fèi)者的消費(fèi)需求。由于越來(lái)越多的都市人群從事繁重的腦力勞動(dòng)，對(duì)健康重視程度的增強(qiáng)讓人們對(duì)運(yùn)動(dòng)飲料和健康飲料趨之若鶩，功能性飲料正處于一個(gè)加速發(fā)展的時(shí)期。GABA自2009年被國(guó)家批準(zhǔn)為新資源食品后，以其獨(dú)特的功能性和廣泛的適用範(fàn)圍，成為國(guó)內(nèi)外飲料生產(chǎn)廠商在開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品、增加產(chǎn)品附加值、強(qiáng)化產(chǎn)品功能性等方面，一個(gè)重要的研究課題和發(fā)展思路，擁有廣闊的市場(chǎng)前景。

●在功能性軟飲料中

GABA在食品中的研究和套用始于20世紀(jì)80年代中期。套用產(chǎn)品以日本茶飲料Gabaron為代表。用Gabaron茶飲料飼餵患原發(fā)性高血壓的小白鼠，數(shù)周內(nèi)發(fā)現(xiàn)其血壓由175—180 mmHg降至150mmHg，降幅15%～17%，但并未發(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胺基酸分布時(shí)。發(fā)現(xiàn)經(jīng)過(guò)發(fā)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(shí)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(qiáng)的谷氨酸脫羧酶作用下轉(zhuǎn)化而成．但是隨著年齡的增長(zhǎng)和精神壓力的加大。使GABA的積累變得異常困難。通過(guò)日常飲食的補(bǔ)充，可有效改善這種狀況，從而促進(jìn)人體健康。最近，日本科學(xué)家利用米胚芽等原料開(kāi)發(fā)製造的富含GABA的功能食品配料。已經(jīng)廣泛地套用于飲料、果醬、糕點(diǎn)、餅乾、調(diào)味料等製品中。另有報(bào)導(dǎo)，套用生物技術(shù)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于抗高血壓、增進(jìn)腦機(jī)能及肝功能的功能食品中。

消費(fèi)者對(duì)天然、低糖、健康型功能飲料的需求，促進(jìn)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(fèi)者的廣泛青睞。日本可口可樂(lè)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(guó)飲料行業(yè)也已經(jīng)有數(shù)家知名企業(yè)採(cǎi)用GABA產(chǎn)品，新型的富含“γ-氨基丁酸”的軟飲料已經(jīng)問(wèn)世。

●在蘇打水中的套用

我國(guó)飲用水行業(yè)已推出了富含食品級(jí)GABA的功能性水飲品，前期投向市場(chǎng)的主要是蘇打水系列產(chǎn)品。隨著宣傳力度的增加，GABA的概念逐漸深入人心，開(kāi)發(fā)出更多富含GABA的功能性飲料產(chǎn)品將指日可待。

●在果酒、保健酒方面的套用

國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上，近幾年出現(xiàn)了越來(lái)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(dāng)劑量GABA到果酒或保健酒中，配製成GABA酒，可以滿足更多消費(fèi)群體的需求。如在果酒中加入適量的GABA，可調(diào)製成適合女性、中老年人群、白領(lǐng)人士享用的中高檔花色果酒。

GABA可抑制中樞神經(jīng)系統(tǒng)過(guò)度興奮，對(duì)腦部具有安定作用，進(jìn)而促進(jìn)放鬆和消除神經(jīng)緊張。

1、 降低神經(jīng)元活性，防止神經(jīng)細(xì)胞過(guò)熱；

2、 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(dá)腦指示中樞，可從根本上鎮(zhèn)靜神經(jīng)，從而達(dá)到抗焦慮的效果；

3、 改善睡眠；

4、 通過(guò)調(diào)節(jié)中樞神經(jīng)系統(tǒng)達(dá)到降血壓的效果；

5、 通過(guò)激發(fā)與促進(jìn)下丘腦弓狀核與腹內(nèi)側(cè)核增加分泌GHRH或抑制分泌SS（雙向作用），從而進(jìn)一步激發(fā)垂體增加分泌生長(zhǎng)激素。

1984年GABA這個(gè)名詞已經(jīng)漸漸的廣為人知，有相當(dāng)程度的抑制效果。從此之后，在各報(bào)章雜誌，廣為報(bào)到GABA這一物質(zhì)對(duì)于腦部的放鬆抒壓效果、腦部細(xì)胞的代謝活性。針對(duì)GABA的各種效果更是被深入研究。同時(shí)，GABA的產(chǎn)品也已經(jīng)被廣泛的套用在食品領(lǐng)域。日本厚生勞動(dòng)省在2001年制訂，正式將GABA列為食品級(jí)。臺(tái)灣衛(wèi)生署也于2005年將GABA成分列為食品，國(guó)家衛(wèi)生部也于2009年9月27日將GABA列為新資源食品，自此食品級(jí)GABA在食品領(lǐng)域大放光芒，它的抒壓、助眠效果將協(xié)助在現(xiàn)今壓力社會(huì)下的上班族，幫他們改善情緒、緩解壓力。

二十世紀(jì)九十年代中期，日本ORYZA油化學(xué)公司開(kāi)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(huì)報(bào)導(dǎo)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(shí)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。

2009年國(guó)家衛(wèi)生部批準(zhǔn)為新資源食品

衛(wèi)生部2009年根據(jù)《中華人民共和國(guó)食品安全法》和《新資源食品管理辦法》的規(guī)定，批準(zhǔn)γ-氨基丁酸為新資源食品。上述新資源食品用于食品生產(chǎn)加工時(shí)，應(yīng)當(dāng)符合有關(guān)法律、法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。而當(dāng)下，不少化工級(jí)GABA或使用違規(guī)菌種如大腸桿菌冒充食品級(jí)GABA混淆視聽(tīng)，擾亂市場(chǎng)，現(xiàn)如今，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)線普遍以20%純度批量生產(chǎn)而且添加配伍時(shí)不影響且不參加任何物質(zhì)的反應(yīng)或改變其性質(zhì)，尤其是在不影響水質(zhì)的前提下。因GABA高純度提取在技術(shù)、成本上還不夠成熟，更高含量的食品級(jí)GABA提取技術(shù)在國(guó)內(nèi)仍有待完善。

GABA是21世紀(jì)倡導(dǎo)的綠色食品和有機(jī)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(duì)，製成適合各種消費(fèi)群體需要的膠囊、軟膠囊、片劑、粉劑等形態(tài)的營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)充劑。可用于保健食品及普通食品中。

隨著市場(chǎng)準(zhǔn)入制度的實(shí)施，烘焙食品行業(yè)進(jìn)入“門(mén)檻”的提高，歐、美等已開(kāi)發(fā)國(guó)家在烘焙食品配料上提出了以綠色健康為主題的開(kāi)發(fā)傾向。麵包已發(fā)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(fā)病率。在餅乾、糕點(diǎn)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。