何夢(mèng)秀　陳芳艷　鐘楊生等

摘要 γ氨基丁酸（γAminobutyric acid，GABA）是四碳非蛋白質(zhì)氨基酸，為哺乳動(dòng)物中樞神經(jīng)系統(tǒng)主要的抑制性神經(jīng)遞質(zhì)，具有降血壓、改善腦功能、抗癲癇和抗衰老等多種功效。作為一種新型的功能性因子，它越來(lái)越引起醫(yī)藥、食品等行業(yè)的關(guān)注，成為開(kāi)發(fā)研究的熱點(diǎn)。GABA廣泛存在于動(dòng)植物及微生物體中，然而欲利用動(dòng)植物中的GABA加工為功能產(chǎn)品，則需要對(duì)生物體中的GABA含量富集提高。幾年來(lái)，科學(xué)家們對(duì)GABA富集技術(shù)及其產(chǎn)品開(kāi)發(fā)進(jìn)行了大量研究。該研究綜述了γ氨基丁酸的富集方法，并且對(duì)其應(yīng)用前景進(jìn)行了展望。

關(guān)鍵詞 γ氨基丁酸；富集；技術(shù)方法

中圖分類(lèi)號(hào) S879.9 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 0517-6611（2015）15-015-03

Research Progress of γaminobutyric Acid Enrichment Methods

HE Mengxiu， CHEN Fangyan*， ZHONG Yangsheng et al

（College of Animal Science， South China Agricultural University， Guangzhou， Guangdong 510624）

Abstract γaminobutyric acid is a fourcarbon nonprotein amino acids， as the mammalian central nervous system， the major inhibitory neurotransmitter， have lower blood pressure， improve brain function， antiepileptic and antiaging and other effect， it is as a novel functional factors cause more medicine， food and other industries concerned， the development has become a hot research. GABA is widely present in plants， animals and microorganisms， and yet want to make use of animal and plant product development capabilities， improve product quality， GABA concentration in the organism to be improved. In recent years， scientists have a number of studies for GABA enrichment technology and product development. This paper reviews the γaminobutyric acid enrichment methods， and its prospects were discussed.

Key words γaminobutyric acid； Enrichment； Technical methods

γ氨基丁酸（γAminobutyric acid，GABA）又叫氨酪酸或4氨基丁酸，是一種以自由態(tài)存在于真核生物和原核生物中的非蛋白質(zhì)天然氨基酸，是一種新型功能因子，廣泛分布于動(dòng)植物體內(nèi)，為哺乳動(dòng)物腦、脊髓中重要的抑制性神經(jīng)遞質(zhì)[1]。研究表明，GABA具有降血壓[2-3]、降低膽固醇[4-6]、增強(qiáng)記憶力、參與腦循環(huán)的生理活動(dòng)、增進(jìn)腦機(jī)能、促進(jìn)睡眠、鎮(zhèn)痛安神、促進(jìn)生長(zhǎng)激素分泌、促進(jìn)酒精代謝、抗癲癇和焦慮、高效減肥[7]和抗衰老等多種有益的保健功能。神經(jīng)生理和神經(jīng)醫(yī)學(xué)的研究表明，GABA是在人腦中一種重要的活性物質(zhì)。雖然GABA可由腦部的谷氨酸（Glutamic acid，Glu）在專(zhuān)一性較強(qiáng)的谷氨酸脫羧酶（Glutamic acid decarboxylase，GAD）作用下轉(zhuǎn)化而成，但隨著年齡的增長(zhǎng)和精神壓力的加大，GABA的積累異常困難。為此，通過(guò)日常飲食的補(bǔ)充，可有效改善這種狀況，促進(jìn)人體健康。國(guó)家衛(wèi)生部于2009年9月將γ氨基丁酸列入新資源食品，富集GABA的原料可應(yīng)用于生產(chǎn)功能性食品，通過(guò)飲食來(lái)降低和預(yù)防高血壓。正是由于GABA眾多有益的生理功能，富集高GABA及其產(chǎn)品開(kāi)發(fā)利用越來(lái)越受到人們的廣泛關(guān)注。筆者綜述了GABA的富集技術(shù)方法，并且對(duì)其前景進(jìn)行了展望。

1 植物中GABA富集法

γ氨基丁酸在植物中具有多種功效，可調(diào)節(jié)體內(nèi)pH，促進(jìn)代謝生長(zhǎng)發(fā)育，提供三羧酸循環(huán)旁路的代謝產(chǎn)物，抵御逆境等[8]。高等植物中GABA的富集受2條不同途徑的影響。一是L谷氨酸在GAD的催化下經(jīng)α脫羧產(chǎn)生GABA，反應(yīng)方程式為：

LGluGADGABA+CO2↑

另一途徑是多胺降解途徑[9]。其中，谷氨酸脫羧酶和二胺氧化酶（Diamine oxidase，DAO）是這2條途徑的關(guān)鍵限速酶。在植物正常生長(zhǎng)條件下，其體內(nèi)GABA含量極低，通常在0.3～32.5 μmol/g之間[10]。當(dāng)植物體受到外界脅迫如熱刺激、冷凍、機(jī)械損傷、鹽脅迫[11]、缺氧、浸泡和酸化等逆境脅迫或植物激素作用時(shí)，植物體內(nèi)GAD酶被激活而引起酶活力的增強(qiáng)，從而促進(jìn)GABA的大量富集[12-13]。

1.1 雜糧中γ氨基丁酸的富集

豌豆、黃豆、甜蕎麥、小扁豆、大麥和莜麥等小雜糧中的蛋白質(zhì)可被內(nèi)源性蛋白酶水解成氨基酸，其中谷氨酸經(jīng)GAD作用催化脫羧合成GABA。浸泡和萌芽是雜糧中GABA合成的關(guān)鍵步驟。通過(guò)改變外界因素，直接影響GAD酶活性，進(jìn)而達(dá)到富集γ氨基丁酸的目的。例如，浸泡能使豌豆中γ氨基丁酸的富集量達(dá)1 261.2 mg/kg干基，是未處理的1.6倍[14]。劉暢等[15-16]以?xún)?yōu)質(zhì)大豆為原料，分別采用浸泡法和冷凍處理法來(lái)提高大豆GABA含量，35 ℃水浴中浸泡6 h、27 ℃培養(yǎng)3 d后發(fā)芽大豆富集得到GABA含量達(dá)7.97 mg/g，是未發(fā)芽的3.1倍；而冷凍處理后，大豆中GABA含量高達(dá)11.62 mg/g，是未冷凍大豆的46倍。溫度的迅速降低會(huì)導(dǎo)致植物細(xì)胞內(nèi)的區(qū)室化加強(qiáng)，同時(shí)LGAD酶活性隨之增強(qiáng)，從而引起GABA含量的增加[17]。由此可知，冷凍法富集GABA的效果較浸泡發(fā)芽法好，且操作簡(jiǎn)單易行。此外，也有研究報(bào)道，利用低氧脅迫和鹽脅迫，可促進(jìn)植物中抗氧化酶活力，增加抗氧化物質(zhì)，提高其抗氧化性。以發(fā)芽的玉米或優(yōu)良大豆為原料，經(jīng)低氧脅迫培養(yǎng)后得到GABA含量為1.97 mg/g，是對(duì)照組的1.56倍，表明低氧脅迫可促進(jìn)GABA的積累[10，18]。利用氯化鈉脅迫處理同樣可以觸及豆芽中GABA的積累。研究表明，氯化鈉脅迫造成植物細(xì)胞內(nèi)Ca2+濃度迅速升高，從而誘導(dǎo)GAD酶活力上升。同時(shí)，鹽脅迫還伴隨多胺的減少，可促進(jìn)GABA的富集[19]。何秋云等[20]采用液體浸潤(rùn)和無(wú)氧有氧交替兩種方法處理馬鈴薯后均可富集高GABA。陳惠等[21]研究表明，以蠶豆為原材料，在低氧脅迫條件下，氯化鈣、氯化鈉和赤霉素可提高發(fā)芽蠶豆中GAD和DAO活性，有利于GABA的積累。由此可知，采用逆境脅迫（缺氧、冷凍、浸泡發(fā)芽等）方法，可提高植物體內(nèi)的GABA富集。

曲霉是發(fā)酵工業(yè)的重要菌種，廣泛分布在谷物、空氣、土壤和各種有機(jī)物中。紅曲霉是世界上唯一生產(chǎn)食用色素的微生物，在生長(zhǎng)過(guò)程中可產(chǎn)生紅色天然色素，是一種安全有益的菌種，適合工業(yè)化生產(chǎn)。蔣冬花等[49]在自然發(fā)酵的紅曲中篩選、分離出一株曲霉菌株As8，以谷氨酸鈉為底物，共同作用產(chǎn)生GABA。試驗(yàn)在pH 6.0，以蔗糖為碳源，以蛋白胨為唯一氮源或以蛋白胨和牛肉膏為復(fù)合氮源的條件下培養(yǎng)，結(jié)果GABA含量達(dá)到最高（4.2 g/L）。

由此可知，微生物中富集GABA以發(fā)酵法為主。相對(duì)于植物富集法成本高、產(chǎn)率低和局限性大的缺點(diǎn)，微生物發(fā)酵法更有優(yōu)越性。它不受空間、環(huán)境和資源的限制，具有成本低、無(wú)化學(xué)殘留和產(chǎn)量高等顯著優(yōu)點(diǎn)，是富集GABA的理想途徑。

3 展望

GABA在食品中的研究和應(yīng)用始于20世紀(jì)80年代中期，應(yīng)用產(chǎn)品以日本茶飲料Gabaron為代表。在食品中應(yīng)用GABA。“藥食同源”絕對(duì)不是對(duì)藥用GABA的簡(jiǎn)單添加，而是利用天然物質(zhì)，采用生物技術(shù)方法，生產(chǎn)出能在食品中應(yīng)用且被視為天然添加劑的食用GABA。目前，人們對(duì)GABA的生理功能的研究不斷深入，并且取得一定的成效。桑葉作為一種優(yōu)良的、具有多種保健功能活性物質(zhì)的藥食資源，對(duì)其內(nèi)含豐富的GABA及前體物質(zhì)谷氨酸進(jìn)行開(kāi)發(fā)利用。在人們消費(fèi)水平日益提高以及對(duì)天然物質(zhì)倍加青睞的今天，富集高GABA且開(kāi)發(fā)出適用于不同人群的食品將有廣闊的市場(chǎng)前景。

43卷15期 何夢(mèng)秀等 γ氨基丁酸富集方法的研究進(jìn)展

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