γ-氨基丁酸的生理作用與制備方法綜述

1、-氨基丁酸的生理作用與制備方法綜述摘要：本文簡(jiǎn)單闡述了-氨基丁酸的基本性質(zhì)與生理作用，另外比較了微生物發(fā)酵法，生物提純法與化學(xué)合成法，同時(shí)又對(duì)化學(xué)合成法幾種常用合成法作了比較，發(fā)現(xiàn)吡咯烷酮開(kāi)環(huán)法中的吡咯烷酮與固體堿法比較占有優(yōu)勢(shì)，而且有較好的工業(yè)應(yīng)用前景。關(guān)鍵詞：-氨基丁酸；GABA；生理作用；合成；固體堿-aminobutyric Acid Physiological Function and Preparation Methods were Reviewed WANG Jianfeng , REN Ju （Jiangsu Yuanyang Pharmaceutical Co., Ltd.,

2、 Suzhou 215531 China）Abstract: In this paper, the author briefly the-aminobutyric acid on the basic properties and physiological function, and compared the microbial fermentation, biological purification method and chemical synthesis, and at the same time to the chemical synthesis of several common

3、synthesis are found pyrrolidone open loop method of pyrrolidone and solid alkali comparative advantage, and have a good industrial application prospect.Key Words: -aminobutyric Acid;GABA;Physiological Function;Synthesis;Solid Alkali1.性狀與生理作用 1.1性狀-氨基丁酸，英文名: -aminobutyric acid (GABA)，化學(xué)名稱: 4-氨基丁酸，化學(xué)式

4、: NH2 CH2CH2CH2 COOH化學(xué)結(jié)構(gòu)式：白色片狀或針狀結(jié)晶；微臭，具有潮解性；在25時(shí)解離常數(shù)Ka3.710-11, Kb1.710-10，極易溶于水，微溶于熱乙醇，不溶于冷乙醇、乙醚和苯；分解點(diǎn)為202；在熔點(diǎn)溫度以上分解形成吡咯烷酮和水。1.2分布與生理作用廣泛分布于動(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幾乎只存在于神經(jīng)組織中，其中腦組織中的含量大約為0.1-0.6mg/克組織，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。GA

5、BA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。根據(jù)目前的研究，發(fā)現(xiàn)GABA的生理活性主要表現(xiàn)在以下幾方面：（1）最新的研究表明，GABA還具有防止皮膚老化、消除體臭、改善脂質(zhì)代謝，防止動(dòng)脈硬化高效減肥等功能。（2）降低血氨。我國(guó)的臨床醫(yī)學(xué)和日本的研究者也都認(rèn)為，GABA能抑制谷氨酸的脫羧反應(yīng)，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，可促進(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。（3）降低血壓。GABA能作用于脊髓的血管運(yùn)動(dòng)中樞，有效促進(jìn)血管擴(kuò)張，

6、達(dá)到降低血壓的目的。據(jù)報(bào)道，黃芪等中藥的有效降壓成分即為GABA。（4）提高腦活力。GABA能進(jìn)入腦內(nèi)三羧酸循環(huán)，促進(jìn)腦細(xì)胞代謝，同時(shí)還能提高葡萄糖代謝時(shí)葡萄糖磷酸酯酶的活性，增加乙酰膽堿的生成，擴(kuò)張血管增加血流量，并降低血氨，促進(jìn)大腦的新陳代謝，恢復(fù)腦細(xì)胞功能。（5）治療疾病。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的降低也與Huntington疾病、老年癡呆等神經(jīng)衰敗癥的形成有關(guān)。

7、（6）鎮(zhèn)靜神經(jīng)、抗焦慮。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)之一。其作用是降低神經(jīng)元活性，防止神經(jīng)細(xì)胞過(guò)熱，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。（7）促進(jìn)乙醇代謝。以嗜酒者為對(duì)象，服用GABA再飲用60ml威士忌后采血測(cè)定血中乙醇及乙醛濃度，發(fā)現(xiàn)后者濃度明顯比對(duì)照組低。(8)GABA是哺乳動(dòng)物中樞神經(jīng)系統(tǒng)的一種重要的抑制性神經(jīng)遞質(zhì)，不僅具有抗焦慮、抗驚厥及鎮(zhèn)痛作用，而且對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)的發(fā)育及胚胎早期外周腺體和器官的分化具有營(yíng)養(yǎng)作用，可促進(jìn)蛋白膜、GABA受體、一些與神經(jīng)相關(guān)的蛋白及酶的合

8、成。GABA不僅在醫(yī)藥保健品方面用于抗?jié)儭⒖剐穆什积R、血糖調(diào)節(jié)、免疫調(diào)節(jié)，而且在動(dòng)物飼料中用于促進(jìn)動(dòng)物繁殖、提高動(dòng)物自身免疫力等。GABA也用于生化研究，醫(yī)藥上用于治療肝昏迷和腦血管障礙引起的各種疾病。醫(yī)藥中間體。-氨基丁酸有降低血脂作用適用于治療和預(yù)防各類型肝昏迷。治療小兒麻痹癥、腦溢血，并可作煤氣中毒解毒劑。2 制備方法目前, -氨基丁酸(GABA)的制備方法大致以下三大類：微生物發(fā)酵法14，生物提純法與化學(xué)合成法。2.1 微生物發(fā)酵法以谷氨酸或其衍生物(谷氨酸鈉、富含谷氨酸的物質(zhì)等)為原料，利用酵母菌、乳酸菌和曲霉菌等食品安全級(jí)微生物發(fā)酵制得。此法處理過(guò)程復(fù)雜，生產(chǎn)效率低，投入大、發(fā)酵

9、周期長(zhǎng)、工業(yè)化難度大所以在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用受到限制。2.2 生物提純法分離提取方法生產(chǎn)GABA是以天然產(chǎn)物或天然產(chǎn)物經(jīng)過(guò)加工后的副產(chǎn)物為原料，經(jīng)過(guò)提取、分離、提純制得，生產(chǎn)工藝安全，但成本較高。2.3 化學(xué)合成法2.3.1 -氯丁氰法以鄰苯二甲酰亞氨鉀和-氯丁氰為原料在強(qiáng)烈條件下反應(yīng)，所得產(chǎn)物與濃硫酸作用后再經(jīng)過(guò)水解制得產(chǎn)品GABA。2.3.2丁酸與氨水法以丁酸和氨水為原料，在射線照射條件下，可以得到GABA等。2.3.3-丁內(nèi)酯和氯化亞砜法-丁內(nèi)酯和氯化亞砜為原料在常壓下經(jīng)開(kāi)環(huán)、氯代制得4-氯丁酰氯，再與甲醇進(jìn)行酯化得4-氯丁酸甲酯。在催化劑作用下與氨水溶液經(jīng)胺化、水解后分離、純化得-氨基丁

10、酸，產(chǎn)品純度97.1(HPLC法)，總收率72.5(-丁內(nèi)酯)計(jì)。這些合成工藝使用原料毒性大、價(jià)格昂貴、反應(yīng)條件苛刻、安全性較差和產(chǎn)物中有害物質(zhì)殘留嚴(yán)重，產(chǎn)品純度不高等缺點(diǎn)，不宜作為食品及飼料添加劑使用。2.3.3吡咯烷酮開(kāi)環(huán)法1)由吡咯烷酮與石灰乳開(kāi)環(huán)制得。將生石灰用蒸餾水消化成石灰乳，抽入水解反應(yīng)釜，加吡咯烷酮，升溫至125-130，反應(yīng)壓力保持在0.29MPa，保溫反應(yīng)10-14h以上。反應(yīng)結(jié)束后降溫至30出料過(guò)濾，用蒸餾水洗滌。濾液加碳酸氫銨，直至無(wú)鈣離子檢出，再加活性炭在80保溫脫色30min，60過(guò)濾，用蒸餾水洗，洗液與濾液合并，在60減壓濃縮至析出結(jié)晶，加入乙醇，冷卻、過(guò)濾、干燥

11、，得成品，收率為85%左右。此法反應(yīng)需要壓力，反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)，后處理繁瑣，同時(shí)需要溶劑加大成本的投入。2）由吡咯烷酮與氫氧化鈉開(kāi)環(huán)制得用泵將吡咯烷酮泵入反應(yīng)釜中，將已用液壓泵泵入高位釜中的液堿在開(kāi)動(dòng)攪拌的前提下滴入有吡咯烷酮的反應(yīng)釜中，用蒸汽加熱至60，保溫2個(gè)小時(shí)，然后用冷液冷卻至10放料，過(guò)濾得-氨基丁酸鈉濾液；然后進(jìn)入連續(xù)流體分離進(jìn)行轉(zhuǎn)化：-氨基丁酸鈉透析液進(jìn)入連續(xù)流體分離裝置，進(jìn)行連續(xù)酸性陽(yáng)離子交換柱進(jìn)行離子交換，將-氨基丁酸鈉轉(zhuǎn)化為-氨基丁酸溶液.反滲透濃縮：從連續(xù)流體分離裝置中出來(lái)的-氨基丁酸溶液在經(jīng)過(guò)反滲透系統(tǒng)濃縮，得到-氨基丁酸濃縮液；往-氨基丁酸濃縮溶液中加入-氨基丁酸晶種，即可

12、得到-氨基丁酸，脫水后經(jīng)重結(jié)晶、干燥、包裝得-氨基丁酸產(chǎn)品，總的轉(zhuǎn)化效率為90%。此法反應(yīng)時(shí)間短，但需要用到陽(yáng)離子交換法來(lái)除去鈉離子，需要多次脫鈉離子，因此就需要用到離子交換樹(shù)脂的再生，要用大量的鹽酸來(lái)再生，所以會(huì)產(chǎn)生大量的廢水，加大環(huán)保 設(shè)備的負(fù)擔(dān)。3）由吡咯烷酮與固體堿開(kāi)環(huán)制得在1000mL帶攪拌、加熱、裝置的玻璃反應(yīng)釜中放入170mL水，再加入170g吡咯烷酮溶液，在攪拌下加入固體堿289g，然后加熱升溫至釜內(nèi)溫度在110，并繼續(xù)反應(yīng)10小時(shí)，結(jié)束反應(yīng)。降溫，將反應(yīng)液在27下過(guò)濾得到-氨基丁酸溶液，然后將-氨基丁酸溶液的體積在105下濃縮至一半，然后將-氨基丁酸溶液在5下冷卻結(jié)晶，干燥即得-氨基丁酸成品190.2 g。收率為92.33%,經(jīng)檢測(cè)-氨基丁酸主含量為99.6%。此法收率高，生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單易行，成本不高，對(duì)環(huán)境沒(méi)有危害。3總結(jié)本文簡(jiǎn)單的闡述了-氨基丁酸的基本性狀與生理活性，另外本文又介紹了幾種制備-氨基丁酸，并對(duì)各種方法的優(yōu)缺點(diǎn)做了分析和對(duì)比?？偟膩?lái)說(shuō)，化學(xué)合成方法中吡咯烷酮與固體堿開(kāi)環(huán)法，比較有優(yōu)勢(shì)，此法簡(jiǎn)單易行、反應(yīng)條件溫和、生產(chǎn)過(guò)程安全、成本較低，產(chǎn)品純度高等優(yōu)點(diǎn)，并且適合工業(yè)化生產(chǎn)。通過(guò)此合成方法得到