GABA(γ-氨基丁酸)——一种新型的功能食品因子.pdf

第8 卷第2 期 2 008 年4 月 中国食品学报 J o u r n a lo fC h i n e s eI n s t i t u t eo fF o o dS c i e n c ea n dT e c h o o g r V 0 1 8N o 2 A p r 2008 G A B A 1 一氨基丁酸 一种新型的功能食品因子 江波 江南大学食品科学与技术国家重点实验室无锡2 1 4 1 2 2 摘要G A B A 1 一氨基丁酸 是一种天然存在的功能性氨基酸 研究表明 它具有降低血压 改善脑功能 增强长 期记忆及提高肝 肾机能等生理活性 本文概述了G A B A 的分布和制备方法 并对G A B A 在降压 健脑等功能性 食品中的应用及发展前景进行了讨论 关键词G A B A y 一氨基丁酸 功能因子功能食品 文章编号1 0 0 9 7 8 4 8 2 0 0 8 0 2 0 0 0 1 0 4 1 一氨基丁酸 G A B A 是一种天然活性成分 其广泛分布于动 植物体内 植物如豆属 参属 中 草药等的种子 根茎和组织液中都含有G A B A t 在动物体内 G A B A 仅存在于神经组织中 其中脑 组织中的含量在0 1 0 6 m e g 组织 3 1 免疫学研究 表明 其浓度最高的区域为大脑中黑质嗍 G A B A 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 G A B A 在食品中的研究和应用始于2 0 世纪 8 0 年代中期 应用产品以日本茶饮料G a b a r o n 为 代表 5 6 1 用G a b a r o n 茶饮料饲喂患原发性高血压 的小自鼠 数周内发现其血压由1 7 5 1 8 0m m H g 降至1 5 0 m m H g 降幅1 5 1 7 但并未发现小白 鼠的其它任何生理异常现象 6 1 1 9 9 4 年 T a k a y o 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G A B A 的积累量很高 在2 0 0 3 0 0m e 1 0 0g 闭 1 9 9 6 年 富含G A B A 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 G A B A 是一种重要的活性物质 在人脑中 虽然G A B A 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 4 一 但是 随着年龄的增长和精神压力的加大 使G A B A 的 积累变得异常困难 通过日常饮食的补充 可有效 改善这种状况 从而促进人体健康 最近 日本科 学家利用米胚芽等原料开发制造的富含G A B A 的 收稿日期 2 0 0 8 一0 4 1 5 作者简介 江波 男 1 9 6 2 年出生 教授 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I S a l 另有报道 应用生物 技术制造的高浓度G A B A 饮料 1 0 1 以及利用乳酸菌 等制作的富含G A B A 的食品配料 均可直接作为 或者用于抗高血压 增进脑机能及肝功能的功能 食品中f 1 1 2 1 在中国 截止发稿前 有关G A B A 食品 的研究报道极少 应加大这方面的研究力度 1G A B A 的生理活性 1 9 5 0 年 F l o r e y 和R o b e r t 研究小组在哺乳类 动物脑萃取液中首次发现G A B A 如今 医学家已 经证明G A B A 是中枢神经系统的抑制性传递物 质 是脑组织中最重要的神经递质1 4 1 i 4 1 其作用是 降低神经元活性 防止神经细胞过热 o v e r f i r i n g G A B A 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 G A B A 可从根本上镇静 神经 从而达到抗焦虑的效果1 7 1 此外 G A B A 还具有降血压作用 其主要作用 机制是通过调节中枢神经系统达到降压效果 如 G A B A 作用于脊髓的血管运动中枢 有效地促进 了血管的扩张 达到降低血压的目的 1 5 1 据报道 黄芪等中药的有效降压成分即为G A B A I 垌 1 9 9 7 年 大熊诚太郎的研究表明G A B A 与某 些疾病的形成有关 帕金森病人脊髓中G A B A 的 浓度较低 癫痫病患者脊髓液中的G A B A 浓度也 低于正常水平 切 日本大阪大学医学院的研究者 万方数据 2中国食品学报2 0 0 8 年第2 期 对富含G A B A 的米胚食品进行医学试验 结果显 示G A B A 对K u p p e r m a n 综合症具有显著的改善 效果 9 l 研 另外 神经组织中G A B A 的降低也与 H u n t i n g t o n 疾病 老年痴呆等神经衰败症的形成有 关 埘 我国及日本的研究人员也都认为G A B A 能抑 制谷氨酸的脱羧反应 与C t 一酮戊二酸反应生成谷 氨酸 使血氨降低 更多的谷氨酸与氨结合生成尿 素排出体外 以解除氨毒 从而增进肝机能 摄入 G A B A 可以提高葡萄糖磷酸酯酶的活性 使脑细 胞活动旺盛 促进脑组织的新陈代谢和恢复脑细 胞功能 改善神经机能 廿 9 1 医学上 G A B A 对脑血 管障碍引起的症状 如偏瘫 记忆障碍 儿童智力 发育迟缓及精神幼稚症等有很好的疗效 并用于 尿毒症 睡眠障碍以及C O 中毒的治疗药物中 聊 最新的研究表明 G A B A 除具有降血压等作 用外 还有精神安定 肾机能和肝机能改善 促进 酒精代谢 消臭作用以及高效减肥等活性 9 1 3 1 锄 2G A B A 的分布及制备途径 2 1自然分布 G A B A 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 1 1 3 1 6 t g l G A B A 不是那 种组成蛋白质的常见氨基酸 被称为非蛋白 n o n p r o t e i n 氨基酸 在植物体内 G A B A 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1 2 0 l 谷氨酸脱酸酶的激活和G A B A 转氨酶的钝化也可以促进G A B A 的积累 R a m p u t h 和B r o w n 研究认为 由于组织损伤引发G A B A 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G A B A 的含量都较低 例如豆叶中的G A B A 含量仅为0 0 4 醮鲜重阎 因而从动 植物体内直接提取G A B A 并作为食品 配料的可行性不大 其原因主要是因为G A B A 存 量少并且分离困难 在动物体内 G A B A 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 其含量是单胺类含量的l0 0 0 倍 而在外围 器官中含量很少1 4 1 因此 直接食用哺乳动物的脑 组织 可在一定程度上可以补充G A B A 2 2 制备 G A B A 的制备方法主要有化学合成法和生物 合成法两种 化学合成法多见于专利文献的报道 成本较高 得率较低 并且在生产工艺中使用危险 溶剂 甚至是有毒溶剂 2 1 1 因此化学合成法制备的 G A B A 不能用于食品 也不能作为一种天然的食 品添加剂 生物合成法相对而言是一种既安全又经济的 方法 在早期的研究中 发酵法生产G A B A 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 一谷氨酸转化为G A B A 再 分离 纯化获得G A B A 制品 2 1 瑚 但是 若要进行食 品开发 使用大肠杆菌无疑存在安全性问题 根据 最新的研究报道和专利文献 乳酸菌 1 0 1 1 2 3 酵母 菌 曲霉菌 8 矧等一些安全性高的微生物在G A B A 类食品的制备中已有应用嘲 生物合成的G A B A 制品可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 生物技术途径 圆是 米胚芽提取物一添加碳源 氮源等配制培养 基 接种微生物 发酵 过滤 干燥 G A B A 成 品 另外 O R Y Z A 油化学公司利用大米加工副产 品 米胚芽生产G A B A 精粉的工艺 自然富集 过程 是 9 1 米胚芽 脱脂 G A B A 富集 内源酶作用 提取 分离精制一浓缩灭菌一干燥 G A B A 精 粉 3G A B A 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G A B A 添加剂 2 0 世纪9 0 年代中期 日本O R Y Z A 油化学公 司开发出一种名为G A B AR I C EG E R M 的保健食 品添加剂嘞 其后不久 日本食品科学技术学会报 道了该产品在改善失眠 抑郁和更年期综合症等 方面的显著效果 证实了G A B A 的多种生理作用 并指出富含G A B A 的食品是一种功能性食品旧 在我国 目前对米胚的开发利用还不够充分 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将其作为饲料 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煳 米胚芽中含有 万方数据 第8 卷第2 期 G A B A 1 一氨基丁酸 一种新型的功能食品因子 3 丰富的蛋白 矿物质等营养成分 也含有一定量的 G A B A 但含量很低 即使经分离 浓缩后仍很难达 到较高的含量 但将其作为基础原料 通过生物技 术方法提高G A B A 含量 增强产品的保健功能 改 善产品风味 就可大大提高米胚芽的附加值 增加 生产厂的效益 3 2 利用发酵法生物合成的G A B A 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G A B A 制剂 酵母菌 乳酸菌 等是被公认为安全的微生物 G R A So r g a n i s m s t Z q 利用这些微生物发酵生产G A B A 具有成本低 含 量高及可安全用于食品的优点 也可将G A B A 作 为天然功能性食品配料 添加剂 用于保健食品 中 3 3 含有G A B A 的乳制品 乳制品是非常普遍的食用消费品之一 对其 的消费数量很大 功能性乳制品越来越受到人们 的青睐 是目前研究的热点 2 8 1 强化G A B A 的乳制 品可以说是一种理想的组合 因为富含的G A B A 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G A B A 乳制品还仅仅是一种构想 国外专利文献中曾有将G A B A 添加在奶粉中的报 道 1 0 I l 而在其它乳制品中的应用较少 还需做大 量的研究工作 4 国内研究现状及前景展望 G A B A 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G A B A 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G A B A 虽 然G A B A 在自然界的分布很广泛 但将其开发为 保健食品功能因子还需做大量的工作 对于食品 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G A B A 绝不是对药用 G A B A 的简单添加 而是要从制备源头着手 利用 天然物质及生物技术方法 生产出可安全用于食 品并作为天然添加剂的食用G A B A 目前国内已有一些科研单位开始研究G A B A 的制备方法及其应用 如江南大学 无锡轻工大 学 食品学院的研究者已通过生物技术方法制备 较高含量的G A B A 产品 他们在研究过程中还发 现一些具有较高生物合成能力的乳酸菌 论文待 发表 总之 G A B A 作为新型功能食品因子将会 有很好的发展前景 参考文献 1 孙文基 绳金房编 天然活性成分简明手册 M 北京 中国医药科技出版社 1 9 9 8 3 0 2 T a k a y oS a i k u s a T o s h i r o hH o r i n o Y u t a t aM o i l D i s t r i b u t i o no f f r e ea m i n oa c i d si nt h er i c ek e r n e la n dk e r n e lf r a c t i o n s a n dt h ee f f e c to fw a t e rs o a k i n gi nt h ed i s t r i b u t i o n J J A g r i c F o o dC h e m 1 9 9 4 4 2 11 2 2 11 2 5 3 G G 吉尔鲍特 酶法分析手册 M 缪辉南 陈石根译 北京 上海科学技术出版社 1 9 8 2 2 0 7 2 1 0 4 万选才 杨天祝 徐承焘 现代神经生物学瞰 北京 北京医科大学 中国协和医科大学联合出版社 1 9 9 9 1 5 8 1 6 2 5 三枝贵代 米胚芽刃1 7 三 酪酸 G A B A 老增专t J 1 化学匕生物 1 9 9 5 3 3 4 2 1 1 2 1 2 6 T o j i r oT s u s h i d a T o s h i n o b uM u r a i M i t s u mH i g u c h i E f f e c to fa n a e r o b i c a l l yt r e a t e dt e a G a b a r o nT e a o nb l o o dp r e s s u r eo fs p o n t a n e o u s l yh y p e r t e n s i v er a t s 叨 N i p p o nN o g e i k a g a k uK a i s h i 1 9 8 7 6 1 1 1 1 1 4 9 14 5 1 7 杨藻宸主编 药理学和药物治疗学 上册 M 北京 人民卫生出版社 2 0 0 0 4 8 7 5 0 3 8 食品匕开发编辑部 注目墨扎否G A B A 富化素材 开发叨 食品E 开发 2 0 0 1 3 6 6 1 7 1 8 9 O r y z aG A B AS e r i e s O r y z aO i l F a tC h e m i c a lC o L t d 1 9 9 9 1 0 特阴2 0 0 0 0 1 4 3 5 6G A B A 含有歆食品乃裂造法 1 1 特明2 0 0 1 1 2 0 1 7 9G A B A 含有凳酵乳力裂造方法 1 2 王纪华 富含7 一酪氨酸米胚的开发利用 J 北京农业科学 1 9 9 9 1 7 2 6 0 万方数据 4 中国食品学报 2 0 0 8 年第2 期 1 3 茅原舷 杉浦友美 近年刃G A B A 生理机能研究 脑机能改善作用 高血压作用老中心6 叨 食品E 开发 2 0 0 l 3 6 6 4 6 1 4 冈田忠司 G A B A 富化j 夕胚芽乃生理机能叨 食品E 开发 2 0 0 1 3 6 6 7 9 1 5 财 日本健康 营养食品协会 特定保健用食品 市场规模调查结果公表们 食品匕开发 2 0 0 2 3 7 3 4 1 6 赵长琦 李广民 王军 中药红芪中降压有效成分 y 一氨基丁酸的薄层扫描测定 J 西北大学学报 自然科学版 1 9 9 5 2 5 3 2 7 7 2 7 8 1 7 陆勤 朱剑琴 y 一氨基丁酸的神经营养作用 J 国外医学生理 病理科学临床分册 1 9 9 5 1 5 3 1 8 7 1 8 8 1 8 T a d a s h iO k a d a T o m o k oS u g i s h i t a e ta 1 E f f e c to fd e f a t t e dd e eg e r me n r i c h e dw i t hG A B Af o rs l e e p l e s s n e s s d e p r e s s i o n a u t o n o m i cd i s o r d e rh yo r a la d m i n i s t r a t i o n 叨 N i p p o nS h o k u h i nK a g a k uK o g a k uK a i s h i 2 0 0 0 4 7 8 5 9 6 6 0 3 1 9 徐叔云主编 临床药物指南 M 修订版 合肥 安徽科学技术出版社 1 9 9 7 2 0 W i l l i a mW a l l a c e e ta 1 R a p i da c c u m u l a t i o no f7 a m i n o b u t y r i ca c i da n da l a n i n ei ns o y b e a nl e a v e si nr e s p o n s et oa l l a b r u p tt r a n s f e rt ol o w e rt e m p e r a t u r e d a r k n e s s o rm e c h a n i c a lm a n i p u l a t i o n 叨 P l a n tP h y s i o l 1 9 8 4 7 5 1 7 0 1 7 5 2 1 赵克健编 中国化学药品大全 M 第2 版 北京 新时代出版社 1 9 9 9 6 7 2 2 2 章思规主编 精细有机化学品技术手册 M 北京 科学出版社 1 9 9 2 9 2 2 3 爱宕世高 户田登志也 奥平武则 乳酸菌 酵母发酵法汇土弓叉一 一芊 V 6 r 开发叨 食品匕开发 2 0 0 1 3 6 6 1 2 1 4 2 4 特阴平1 1 1 0 3 8 2 5 麴菌老利用L 允1 7 兰 酪酸富化食品力裂造方法 2 5 李爱华 试述大米胚芽的开发利用 J 粮食与油脂 1 9 9 7 1 2 1 2 6 2 6 杉下朋子 j 夕胚芽由来G A B A 素材力开发阴 食品E 开发 2 0 0 1 3 6 6 1 0 1 1 2 7 S e p p oS a l m i n e n A t t ey o n 和g h t L a c t i ca c i db a c t e r i a m i c r o b i o l o g ya n df u n c t i o n a la s p e c t s M 2 r i de d i t i o n N e w Y o r k M a r c e lD e k k e rI n c 1 9 9 8 2 8 郭本恒编著 功能性乳制品 M 北京 中国轻工出版社 2 0 0 1 G a m m a a m i n o b u t y r i cA c i d AN o v e lF u n c t i o n a lF a c t o rf o rN u t r a c e u t i c a l s J i a n gB o S c h o o lo fF o o dS c i e n c ea n dT e c h n o l o g y S o u t h e r nY a n g t z eU n i v e r s i t y W u x i2 1 4 0 3 6 A b s t r a c t G A B A 1 一a m i n o b u t y r i ca c i d i san a t u r a la m i n oa c i d w i t hw i d eo c c u r r e n c e I t h a sb e e ns h o w nt h a tG A B Ae x h i b i t sa n t i h y p e r t e n s i v ee f f e c t a c t i v a t e st h eb l o o df l o wa n di n c r e a s e st h eo x y g e ns u p p l yi nt h eb r a i nt oe n h a n c e m e t a b o l i cf u n c t i o no fb r a i nc e l l s T h i sp a p e rr e v i e w e dt h ef u n c t i o n a l i t y d i s t r i b u t i o na n dp r o d u c t i o no fG A B A a n di t s a p p l i c a t i o n si nn u t r a c e u t i e a l s K e yw o r d sG A B A y a m i n o b u t y r i ca c i d F u n c t i o n a lf a c t o rF u n c t i o n a lf o o d s 万方数据 GABA 氨基丁酸 一种新型的功能食品因子GABA 氨基丁酸 一种新型的功能食品因子 作者 江波 Jiang Bo 作者单位 江南大学食品科学与技术国家重点实验室 无锡 214122 刊名 中国食品学报 英文刊名 JOURNAL OF CHINESE INSTITUTE OF FOOD SCIENCE AND TECHNOLOGY 年 卷 期 2008 8 2 被引用次数 9次 参考文献 28条 参考文献 28条 1 孙文基 绳金房 天然活性成分简明手册 1998 2 Takayo Saikusa Toshiroh Horino Yutata Moil Distribution of free amino acids in the rice kernel and kernel fractions and the efiect of water soaking in the distribution 外文期刊 1994 3 G G 吉尔鲍特 缪辉南 陈石根 酶法分析手册 1982 4 万选才 杨天祝 徐承焘 现代神经生物学 1999 5 三枝贵代 米胚芽 酪酸 GABA 增 1995 04 6 Toiiro Tsushida Toshinobu Murai Mitsuru Higuchi Effect of anaerobically treated tea Gabaron Tea on blood pressure of spontaneously hypertensive rats 1987 11 7 杨藻宸 药理学和药物治疗学 2000 8 食品 开发编辑部 注目 GABA富化素材 开发 2001 06 9 Oryza GABA Series 1999 10 特開2000 014356 GABA含有飲食品 製造法 11 特開2001 120179 GABA含有発酵乳 製造方法 12 王纪华 富含 酪氨酸米胚的开发利用 期刊论文 北京农业科学 1999 02 13 茅原纮 杉浦友美 近年 GABA生理机能研究 脑机能改善作用 高血压作用老中心 2001 06 14 冈田忠司 GABA富化 胚芽 生理机能 2001 06 15 财 日本健康 营养食品协会 特定保健用食品 市场规模调查结果公表 2002 03 16 赵长琦 李广民 王军 中药红芪中降压有效成分 氨基丁酸的薄层扫描测定 1995 03 17 陆勤 朱剑琴 氨基丁酸的神经营养作用 1995 03 18 Tadashi Okada Tomoko Sugishita Effect of defatted rice germ enriched with GABA for sleeplessness depression autonomic disorder by oral administration 2000 08 19 徐叔云 临床药物指南 1997 20 William Wallace Rapid accumulation of aminobutyric acid and alanine in soybean leaves in response to an abrupt transfer to lower temperature darkness or mechanical manipulation 外文期刊 1984 21 赵克健 中国化学药品大全 1999 22 章思规 精细有机化学品技术手册 1992 23 爱宕世高 户田登志也 奥平武则 乳酸菌 酵母发酵法 开发 2001 06 24 特阴平11 103825 麴菌老利用 酪酸富化食品 制製造方法 25 李爱华 试述大米胚芽的开发利用 1997 01 26 杉下朋子 胚芽由来GABA素材 开发 2001 06 27 Seppo Salminen Atte yon wright Lactic acid bacteria microbiology and functional aspects 1998 28 郭本恒 功能性乳制品 2001 本文读者也读过 9条 本文读者也读过 9条 1 林亲录 王婧 陈海军 LIN Qin lu WANG Jing CHENG Hai jun 氨基丁酸的研究进展 期刊论文 现代食品科 技2008 24 5 2 尤新 You Xin 功能性配料 氨基丁酸生产应用及发展动向 期刊论文 中国食品添加剂2008 4 3 许建军 江波