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γ-氨基丁酸(GABA)概述

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2019/2/19 9:37:00

γ-氨基丁酸(GABA)是一种天然活性成分,广泛分布于动植物体内。GABA是目前研究较为深入的一种重要的抑制性神经递质,它参与多种代谢活动,具有很高的生理活性。


1994年,Takayo等在研究用水浸泡的米胚芽的氨基酸分布时,发现经过发酵处理的米胚芽中GABA的积累量很高,达到200~300mg/100g。1996年,富含GABA的米胚芽制品在日本实现了商业化。神经生理及神经医学的研究表明,GABA是一种重要的活性物质,在人脑中,虽然GABA可由脑部的谷氨酸在专一性较强的谷氨酸脱羧酶作用下转化而成,但是年龄的增长和精神压力的加大使GABA的积累异常困难,而通过日常饮食补充可有效补充GABA。最近,日本科学家利用米胚芽等原料开发制造的富含GABA的功能食品配料,已经广泛地应用于饮料、果酱、糕点、饼干、调味料等制品中。


1。GABA的生理活性


1950年,Florey和Robert的研究小组在哺乳类动物脑萃取液中首次发现GABA,如今,医学家已经证明GABA是中枢神经系统的抑制性传递物质,它是生物脑组织中最重要的神经递质之一,其作用是降低神经元活性,防止神经细胞过热。GABA能结合抗焦虑的脑受体并使之激活,然后与另外一些物质协同作用,阻止与焦虑相关的信息抵达脑指示中枢,因此,GABA可从根本上镇静神经,从而起到抗焦虑的效果。


2。GABA 的分布及制备途径


2.1 自然分布


GABA是一种在动植物体内都能检测到的氨基酸,分布范围非常广泛。GABA不是组成蛋白质的常见氨基酸,故被称为非蛋白(Non-protein)氨基酸。在植物体内,GABA的积累是植物体对外界温度、机械力等物理条件激烈变化时应激反应的产物,谷氨酸脱酸酶的激活和GABA转氨酶的钝化也可以促进GABA的积累。Ramputh and Brown(1996)研究认为,由于组织损伤引发GABA的迅速积累,使其在植物抵抗昆虫的斗争中起重要作用。动植物组织中GABA的含量都较低,例如豆叶中的含量仅为0.04μg/g鲜重,因而从动植物体内直接提取GABA并作为食品配料的可行性不大,其原因主要是因为GABA 存在量少并且分离困难。在动物体内,GABA主要分布于神经组织中,在哺乳动物的脑组织内分布最为集中,含量是单胺类含量的1000倍,而在外围器官中含量很少。因此,直接食用哺乳动物的脑组织可在一定程度上补充GABA。


2.2 制备


GABA的制备方法主要有化学合成法和生物合成法两种,生物合成法相比较来说是一种既安全、又成本低的方法。在早期的研究中,发酵法生产GABA以大肠杆菌为生产菌,发酵培养基为麸皮水解液、玉米浆、蛋白胨、矿物质等。在发酵过程中,利用大肠杆菌脱羧酶的作用,将L-谷氨酸转化为GABA,再分离纯化得GABA制品。但是,若要进行食品开发,使用


大肠杆菌无疑存在安全性方面的种种问题。根据最新的研究报道和专利文献,乳酸菌、酵母菌、曲霉菌等一些安全性高的微生物在GABA类食品的制备中已有应用,生物合成的GABA制品能用作高档功能性保健食品的配料,如用米胚芽为原料的制备工艺如下:


(生物技术途径)米胚芽提取物——>添加碳源、氮源等配制培养基——>接种微生物——>发酵——>过滤——>干燥——>GABA成品。


另外,ORYZA油化学公司利用大米加工副产品-米胚芽生产GABA精粉的工艺如下(自然富集过程):


米胚芽——>脱脂——>GABA富集(内源酶作用)——>提取——>分离精制——>浓缩灭菌——>干燥——>GABA精粉。


3.GABA富集化食品的种类及其在食品工业中的应用


3。1利用粮食加工副产品制备的GABA添加剂


20世纪九十年代中期,日本ORYZA 油化学公司开发出一种名为GABA RICE CERM的保健食品添加剂,其后不久,日本食品科学技术学会进行报道,证实了GABA的多种生理作用,并指出富含GABA 的食品是一种功能性食品。在我国,目前米胚的开发利用还不充分,稻谷加工的副产品米胚芽营养全面,但其分离难度较高,所以许多米厂未作分离而留在米糠中作饲料用。实际上,丰富的米胚芽资源还大有文章可做,可以深加工成多种食品或食品配料。米胚芽中含有丰富的蛋白、矿物质等营养成分,也含有一定量的GABA,但含量很低,即使经分离浓缩后仍很难达到较高的含量。如果将其作为基础原料,通过生物技术方法提高GABA的含量,增强产品的保健功能,改善风味,可大大提高米胚芽的附加值,增加效益。


3。2 利用发酵法生物合成的GABA添加剂


纯粹应用微生物技术,通过筛选优良高产的安全菌种,发酵生产GABA制剂。酵母菌、乳酸菌等是一类被公认为安全的微生物(GRAS organisms)。利用这一类微生物发酵生产GABA,其产品具有成本低、含量高及可安全用于食品的优点,并可视为天然功能性食品配料(添加剂),可用于保健食品及普通食品中。


3.3 含有GABA的乳制品


乳制品的消费量很大,也是最为普遍的食用消费品之一。功能性乳制品越来越受到人们的青睐,是研究的热点。强化GABA的乳制品可以说是一种理想的组合,因为富含GABA能进一步增强乳制品的功能性,使其更具竞争力。但是,目前强化GABA 的乳制品还只是一种构想, 国外专利文献中有报道GABA在奶粉中的应用,而在其它品种中的应用较少,还需做大量的开发工作。


4。国内研究现状及前景展望


GABA作为活性因子,具有降低血压、抗除抑郁、增强脑功能和长期记忆、利尿、强肝、健肾等生理活性,将其应用于功能性食品中将大有可为。已有报道指出,茶和大米胚芽通过自然的发酵过程可以富集GABA。除此之外,豆制品、西红柿、小球藻等天然食品素材通过加工可以富集GABA,目前,日本多家公司和研究所都在从事这方面的开发工作。虽然GABA在自然界的分布很广泛,但将其开发作为保健食品功能因子无疑还需大量的工作。作为食品的开发,既要有药食同源的思想,又要区分开药与食的概念。在食品中应用GABA,绝不是


对药用GABA的简单添加,而是要从制备这个源头开始,利用天然物质及采用生物技术方法,生产出可安全用于食品并可被视为天然添加剂的食用GABA。目前国内已有一些研究单位开始对GABA的制备及应用展开研究,相信GABA 这种新颖的功能食品因子将会在我国得到很快的发展。

上一条:浅析合成GABA与发酵GABA之异同
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