γ 氨基丁酸.doc

氨基丁酸-氨基丁酸 产品类别:医药与生物化工/兽用药品/预防用兽用生物制品英文名称:4-Aminobutyric acidCAS NO:56-12-2EC NO:200-258-6分子式:C4H9NO2InChI:InChI=1/C4H9NO2/c5-3-1-2-4(6)7/h1-3,5H2,(H,6,7)规格:标准规格包装:25KG/纸板桶产品介绍:-氨基丁酸别名-氨酪酸；氨酪酸；-氨基丁酸外文名 AminobutyricAcid CAS NO. 56-12-2EINECS号200-258-6分子式：C4H9NO2分子量：103.1含量：99%用途:主要用于饲料,促进生长激素的分泌,抗应激作用,提高采食量和饲料转化率新型饲料添加剂C-氨基丁酸的制备及应用研究进展赵炳超,石波,李秀波,梁平,刘一峰(中国农业科学院饲料研究所,北京100081)摘要: C2氨基丁酸是一种新型饲料添加剂,对畜禽具有抗热应激、促生长等作用。C2氨基丁酸具有效果显著、安全性高等特点,在畜禽养殖业中有着极其广阔的应用前景。关键词: C2氨基丁酸;热应激;制备中图分类号: S816. 73文献标识码:A文章编号: 167127236 (2004) 1220013202C2氨基丁酸(GABA )又名氨酪酸,是一种在动植物体内起神经镇定作用的非蛋白质氨基酸。在动植物体内主要由谷氨酸经过脱羧反应而来。GABA是一种中枢神经镇静剂,研究结果表明, GABA具有安定、抗惊厥、降血压、增进脑活力、营养神经细胞、促进生长激素分泌以及保肝利肾等作用(茅原等, 2001; O kada等, 2000) ,目前在医药和食品工业中有着广泛的应用。近年来, GABA在饲料工业中的应用也越来越受到人们的关注,已有文献报道GABA对畜禽具有抗热应激、促生长等作用(陈忠等, 2002)。GABA在饲料工业中的应用在现代畜禽养殖业中,畜禽的生长速度快,代谢旺盛,但由于在其皮肤上缺少甚至没有汗腺,因此在炎热的夏季高温给畜禽生长带来的损伤特别明显,从而给畜禽养殖业造成巨大的经济损失。在畜禽饲料中加入抗热应激添加剂是一种解决上述问题的既方便又十分快捷的方法,可以很好的消除高温给畜禽生长带来的不利影响。GABA作为一种中枢神经镇静剂,对畜禽具有很好的抗热应激、促生长等作用,是一种新型、高效、安全的饲料添加剂。GABA对仔鸡有很好的抗热应激和促生长的作用。2. 1GABA对热应激仔鸡体温和呼吸频率的影响GABA为动物中枢神经系统抑制性神经递质,可抑制脑干中呼吸中枢的整合作用,降低动物的呼吸频率(范少光, 1984)。由表1可见,在仔鸡出现热应激后,日粮中添加GABA的试验组仔鸡的呼吸频率极显著低于日粮中不添加GABA的对照组仔鸡的呼吸频率(P 0. 01) ,而试验组仔鸡与对照组仔鸡的体温变化却不明显。对于试验组仔鸡来讲,在热应激前后其体温、呼吸频率均无明显变化(陈忠等, 2002)。2. 2GABA对热应激仔鸡生产性能和生长的影响由表2可见,日粮中添加GABA对热应激仔鸡的生产性能有一定的影响。研究结果表明:日粮中添加GABA的试验组仔鸡的料肉比极显著低于日粮中未添加GABA的对照组仔鸡的料肉比(P 0. 01) ;试验组仔鸡的增重是对照组仔鸡增重的117. 86%(P 0. 05)。从生长曲线图(图1)可以发现,试验组仔鸡的体重随着日龄的增加而增加。但开始时试验组仔鸡的体重增长速度低于对照组仔鸡的体重增长速度,一段时间后,试验组仔鸡的体重增长速度便很快超过对照组仔鸡的体重增长速度(陈忠等, 2002)。表1GABA对热应激仔鸡体温和呼吸频率的影响体温()热应激前热应激后呼吸频率(次?m in)热应激前热应激后对照组40. 910. 27 41. 700. 34 68. 476. 49 82. 208. 39试验组40. 900. 31 41. 550. 38 77. 798. 72 77. 7911. 13表2GABA对热应激仔鸡生产性能和生长的影响对照组试验组料肉比2. 02 1. 73采食量(g) 39. 6610. 04 39. 9611. 17日增重(g) 19. 607. 30 23. 1010. 68体重(g) 515. 2078. 55 542. 3488. 75图1GABA对仔鸡生长速度的影响总之,对GABA在畜禽养殖业中的应用研究结果表明, GABA对畜禽具有很好的抗热应激和促生长的作用,是一种新型、高效、安全的饲料添加剂,符合国内外对于食品安全和饲料安全的要求,符合畜牧养殖、饲料添加剂发展的需要。本产品的研制与开发丰富了饲料添加剂的种类,对畜禽养殖业有着相当大的贡献。-氨基丁酸在猪营养调控中的应用研究摘自中国牧业通讯2009年第五期综述1作用机理-氨基丁酸(GABA)又名氨酪酸，是一种在动植物体内起神经镇定作用的非蛋白质氨基酸，主要是由谷氨酸经过脱羧反应而形成。猪只遭受应激时，应激标志性激素肾上腺皮质激素分泌显著增加，此激素通过抑制生长激素分泌，动员猪只体内糖原、蛋白质、脂肪分解来抵抗应激。如果应激时间长且强度大，则会造成猪体负氮平衡，猪只生长停滞、消瘦、骨质疏松，使饲料报酬降低。同时，还会引起猪胸腺、淋巴系统萎缩，淋巴细胞、白细胞减少，抗体滴度下降，造成免疫力低下，对疫病的易感性增大。功能性氨基酸(-氨基丁酸)可调控肾上腺皮质激素分泌，同时，具有良好的抗应激效果和促睡眠作用。另外，猪下丘脑弓状核内的摄食中枢存在神经肽Y受体，神经肽Y是调控猪只采食的信号因子，血液中神经肽Y浓度增加，则采食中枢兴奋，即产生摄食活动。-氨基丁酸能促进神经肽Y分泌，提高血液中神经肽Y的浓度，提高猪只采食量。-氨基丁酸具有促生长和提高产乳功效，第一，通过神经肽Y的调控途径，促进猪体内生长激素分泌，提高猪的生产性能；第二，通过促进胰岛素的释放，调控猪只机体蛋白质与脂肪合成。胰岛素分泌增加，猪体内蛋白质与脂肪合成增多，仔猪生长速度加快，母猪泌乳量便会提高；第三，通过神经肽Y的调控途径，增加猪只采食量，这就意味着摄入的总能增加，而猪每天的维持需要是相对恒定的，用于生长或泌乳的能量增加，表现为生产性能提高。2包被工艺在-氨基丁酸应用的早期研究中，曾经有人在试验猪场经过近2年的生产试验发现：在饲料中直接添加-氨基丁酸存在使用效果不稳定的情况。经研究发现，-氨基丁酸的氨基(-NH2)和羧基(-COOH)较活泼，易与饲料中酸、碱性物质发生反应，使其生物功能降低。因此，为了有效发挥-氨基丁酸的营养调控功能，必须对其进行分子包被，包被工艺的优劣决定其应用效果。2。目前，市场上有些厂家出售-氨基丁酸原粉，若仅从-氨基丁酸的含量计算可能会降低成本，并宣称即使失活一部分，剩下的也足够猪只利用。事实上，-氨基丁酸应该是低剂量使用才有效，过多反而不利于猪只生长。特别是没有经过包被工艺的-氨基丁酸效果是不稳定的，如果剩余过多不利于猪生长，剩余过少或全部失活，也就失去了添加的意义，因此，-氨基丁酸直接使用原粉或未经包被工艺的是没有效果的。3在抗应激中的应用-氨基丁酸通过对下丘脑-垂体-肾上腺轴的调节，抑制肾上腺皮质激素释放激素的分泌，最终降低肾上腺皮质激素的浓度，提高机体免疫力，产生良好的抗应激效果。经动物试验证明，-氨基丁酸可提升血液中T淋巴细胞水平和新城疫、传染性法氏囊抗体滴度，从而提高机体免疫能力。在动物遭受应激时，效果较为明显。-氨基丁酸早已出口美国等发达国家，并作为人用保健品的重要活性成分，我国近年兴起保健品热，许多保健品中也添加了-氨基丁酸。另外，-氨基丁酸经血液循环到达猪只血脑屏障时，由于血脑屏障具有屏蔽作用，每次只有少量的-氨基丁酸可进入大脑中枢神经系统，故有镇静作用。4在提高猪采食量中的应用-氨基丁酸能促进神经肽Y的分泌。神经是调节动物采食的信号因子，使动物采食量增加。从啤酒酵母中通过微生物发酵和蛋白酶酶切，可提取出具有诱食功能的生物活性短肽复合物，此种具有诱食作用的生物活性肽与-氨基丁酸具有协同作用。因此，在临床上应用，具有提高猪只采食量的作用。5可替代仔猪高铜大量文献报道认为，高铜的促生长机理是铜离子发挥了抗生素样作用，使肠壁变薄，提高十二指肠脂肪酶的活性和脂肪的表观消化率等；但是如果改从静脉注射铜制剂，仍然具有促生长作用。研究发现，高剂量的铜可以提高猪血液中神经肽Y的浓度，因神经肽Y作为采食信号因子可提高采食量，因此，高铜的促生长作用最终是通过提高采食量的途径实现。这与-氨基丁酸促生长的作用机理相似，因此，笔者提出用-氨基丁酸替代部分高铜，可降低矿微核心料部分的成本。另外，低铜日粮还有利于猪场改善皮毛状况，因为高铜日粮中往往添加高铁、高锌，易导致被毛过度生长。同时，也可节约水资源，降低工人粪便冲洗的劳动强度。因为高铜日粮粪便黑而黏稠，给车间工人清粪带来不便，需要大量水冲洗猪舍的漏缝地板。6小结根据笔者多年的研发与推广证明：-氨基丁酸具备镇静、抗应激和提高猪只采食量的功效；为了有效发挥其强大的营养调控功能，必须对-氨基丁酸进行分子包被，包被工艺的优劣决定其应用效果；养殖条件越恶劣，抗应激和提高采食量效果表现得越明显；-氨基丁酸部分替代仔猪日粮中的高铜是可行的，使用-氨基丁酸产品的低铜日粮饲料可以节约成本510元/t，改善表观性状，防止被毛过度生长，节约水资源，降低工人冲洗粪便的劳动强度。用途:主要用于饲料,促进生长激素的分泌,抗应激作用,提高采食量和饲料转化率别名:gamma-氨基丁酸;-氨基丁酸;氨酷酸;4(GAMMA)-氨基丁酸(氨酪酸);氨酪酸;伽马氨基丁酸;丁氨酸;氨基丁酸结构式:-氨基丁酸-氨基丁酸的化学结构式-氨基丁酸，英文名：aminobutyric acid (GABA)-氨基丁酸，化学名称： 4-氨基丁酸 ，别名： -氨基丁酸， 氨酪酸，哌啶酸。分子式： C4H9NO2 。分子量： 103.1。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GABA。在动物体内，GABA几乎只存在于神经组织中，其中脑组织中的含量大约为0.1-0.6mg/克组织，免疫学研究表明，其浓度最高的区域为大脑中黑质。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。目录基本信息英文名:aminobutyric acid (GAMA) 化学名称: 4-氨基丁酸 别名: -氨基丁酸， 氨酪酸，哌啶酸。 分子式: C4H9NO2 分子量: 103.1 CAS：56-12-2 化学结构式： 1理化性质小叶状结晶（甲醇-乙醚）、针状结晶（水-乙醇），熔点202（在快速加热下分解）。在25时解离常数Ka3.710-11, Kb1.710-10。易溶于水，微溶于热乙醇，不溶于其他有机溶剂。在熔点温度以上分解形成吡咯烷酮和水。外观：白色结晶或结晶性粉末。 白色片状或针状结晶；微臭，具有潮解性；极易溶于水，微溶于热乙醇，不溶于冷乙醇、乙醚和苯；分解点为202；LD50(大鼠，腹腔) 5400mg/kg。 分布-氨基丁酸（GABA）是一种天然活性成分，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GABA。在动物体内，GABA几乎只存在于神经组织中，其中脑组织中的含量大约为0.1-0.6mg/克组织，免疫学研究表明，其浓度最高的区域为大脑中黑质。 用途伽马氨基丁酸是中枢神经系统中很重要的抑制性神经递质，它是一种天然存在的非蛋白组成氨基酸，具有极其重要的生理功能，它能促进脑的活化性，健脑益智，抗癫痫，促进睡眠，美容润肤，延缓脑衰老机能，能补充人体抑制性神经递质，具有良好的降血压功效。促进肾机能改善和保护作用。抑制脂肪肝及肥胖症，活化肝功能。每日补充微量的伽玛氨基丁酸有利于心脑血压的缓解，又能促进人体内氨基酸代谢的平衡，调节免疫功能。 -氨基丁酸属强神经抑制性氨基酸，具有镇静、催眠、抗惊厥、降血压的生理作用。它是抑制性神经递质（Inhibitory Neurotransmitter），可以抑制动物的活动，减少能量的消耗。氨基丁酸作用于动物细胞中的GABA受体，GABA受体是一个氯离子通道，GABA的抑制性或兴奋性是依赖于细胞膜内外的氯离子浓度的，GABA受体被激活后，导致氯离子通道开放，能增加细胞膜对氯离子通透性，使氯离子流入神经细胞内，引起细胞膜超极化，抑制神经细胞元激动，从而减少动物的运动量。 它是通过减少动物的无意识运动，来减少能量消耗，从而达到促生长的目的。-氨基丁酸能促进动物胃液和生长激素的分泌，从而提高生长速度和采食量；能兴奋动物的采食中枢，从而增加采食量。 是一种神经抑制的产品 特点与作用特点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。 GABA的生理作用根据目前的研究，发现GABA的生理活性主要表现在以下几方面： -氨基丁酸（1）镇静神经、抗焦虑。医学家已经证明GABA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。 （2）降低血压。GABA能作用于脊髓的血管运动中枢，有效促进血管扩张，达到降低血压的目的。据报道，黄芪等中药的有效降压成分即为GABA。 （3）治疗疾病。1997年，大熊诚太郎的研究表明GABA与某些疾病的形成有关，帕金森病人脊髓中GABA的浓度较低，癫痫病患者脊髓液中的GABA浓度也低于正常水平。日本大阪大学医学院的研究显示GABA对Kupperman综合症具有显著的改善效果。另外，神经组织中GABA的降低也与Huntington疾病、老年痴呆等神经衰败症的形成有关。 （4）降低血氨。我国的临床医学和日本的研究者也都认为，GABA能抑制谷氨酸的脱羧反应，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GABA可以提高葡萄糖磷酸酯酶的活性，使脑细胞活动旺盛，可促进脑组织的新陈代谢和恢复脑细胞功能，改善神经机能。 （5）提高脑活力。GABA能进入脑内三羧酸循环，促进脑细胞代谢，同时还能提高葡萄糖代谢时葡萄糖磷酸酯酶的活性，增加乙酰胆碱的生成，扩张血管增加血流量，并降低血氨，促进大脑的新陈代谢，恢复脑细胞功能。 （6）促进乙醇代谢。以嗜酒者为对象，服用GABA再饮用60ml威士忌后采血测定血中乙醇及乙醛浓度，发现后者浓度明显比对照组低。 （7）其他。最新的研究表明，GABA还具有防止皮肤老化、消除体臭、改善脂质代谢，防止动脉硬化高效减肥等功能。 制备方法GABA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 -氨基丁酸的红外光谱危险溶剂，甚至是有毒溶剂。因此化学合成法制备的GABA不能用于食品，也不能被认为是一种天然食品添加剂。 生物合成法相比较来说是一种既安全、又低成本的方法。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，再分离纯化得到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，这就使得生物合成的GABA制品能用作高档功能性保健食品的配料。 生产方法 有合成法和发酵法。1.合成法由吡咯烷酮开环制得。将生石灰用蒸馏水消化成石灰乳，抽入水解反应釜，加吡咯烷酮，升温至125-130，反应压力保持在0.29MPa，保温反应10-14h以上。反应结束后降温至30出料过滤，用蒸馏水洗涤。滤液加碳酸氢铵，直至无钙离子检出，再加活性炭在80保温脱色30min，60过滤，用蒸馏水洗，洗液与滤液合并，在60减压浓缩至析出结晶，加入乙醇，冷却、过滤、干燥，得成品，收率为85%以上。2.发酵法 使用大肠杆菌作为菌种。发酵培养基为麸皮水解液、玉米浆、蛋白胨、硫酸镁和氯化钠等。以豆油为消沫剂，用量约为0.1%，发酵单位约为100酶单位/ml发酵液。在提炼过程中，利用大肠杆菌脱羧酶的作用，将L-谷氨酸转化为-氨酪酸在水溶液中能解离成阳离子的特性，采用强酸性苯乙烯系阳离子交换树脂进行离子交换，氨水洗脱，提取，再经树脂纯化，浓缩、结晶、干燥后即得成品。 上游原料强酸性苯乙烯系阳离子交换树脂 邻苯二甲酰亚胺钾 N-甲基吡咯烷酮 大豆油 己酰氯 2-吡咯烷酮 4-氯丁腈 N,N,N-三(聚氧丙烯聚氧乙烯)胺 玉米浆 碳酸氢铵 下游产品2-羟基-4-氨基丁酸阿仑膦酸阿尼西坦4-马来酰亚胺丁酸4-二甲基氨基丁酸盐酸盐4-氨基丁酸甲酯盐酸盐 GABA在食品工业上的应用研究及应用历程GABA在食品中的研究和应用始于上世纪八十年代中期，应用产品以日本茶饮料Gabaron为代表。用Gabaron茶饮料饲喂患原发性高血压的小白鼠，数周内发现其血压由175-180mmHg降低至150mmHg，同时并未发现小白鼠的其它任何生理异常现象。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。现在还有报道，应用生物技术制造的高浓度GABA饮料以及利用乳酸菌等制作的富含GABA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。我国有关GABA食品的研究开发报道极少，这方面的研究开发尚属于起步阶段。 GABA应用于食品工业中的优势GABA作为活性因子，具有良好的生理活性，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。动植物组织中GABA的含量都较低，例如豆叶中的含量仅为0.04g/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。 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。 GABA在食品工业的应用途径首先，可利用粮食加工副产品制备的GABA添加剂。二十世纪九十年代中期，日本ORYZA油化学公司开发出一种名为GABARICEGERM的保健食品添加剂，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。 其次，可利用发酵法生物合成GABA添加剂。也就是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。目前，酵母菌、乳酸菌等是一类被公认为安全的微生物。GABA是21世纪倡导的绿色食品和有机食品的理想配料，也是十分理想的老年疾病防治保健食品及药品，人体每天摄入3050mg纯天然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对，制成适合各种消费群体需要的胶囊、软胶