茶葉中γ-氨基丁酸的研究進(jìn)展

茶葉中茶多酚、氨基酸、咖啡堿、茶多糖、茶黃素和γ-氨基丁酸(GABA)等成分，具有降血壓、抗癌、抗氧化、提高免疫力、增強(qiáng)記憶力等功能，茶葉中 GABA，是一種四碳非蛋白質(zhì)氨基酸，屬于谷氨酸衍生物，以自由態(tài)廣泛存在于真核生物和原核生物中。它是茶葉的重要生物活性成分，對哺乳動物有多重積極生理作用。

一

茶樹中GABA形成機(jī)理

GABA在茶樹中有2條合成途徑：GABA支路和PAs降解(圖1)。

圖1 茶樹中GABA的合成途徑

1. GABA支路

茶樹中GABA的合成主要是GABA支路：GAD將Glu催化脫羧形成 GABA。代謝途徑如下：三羧酸循環(huán)(TCA)中的α-酮戊二酸經(jīng)谷氨酸脫氫酶(GDH)催化轉(zhuǎn)氨生成Glu，Glu在GAD的作用下生成 GABA。然后GABA和α-酮戊二酸在γ-氨基丁酸轉(zhuǎn)氨酶 (GABA-T) 的催化作用下，發(fā)生轉(zhuǎn)氨反應(yīng)，可逆生成 Glu 和琥珀酸半醛(SSA)，SSA在琥珀酸半醛脫氫酶(SSADH)的作用下形成琥珀酸(SA)，SA又進(jìn)入三羧酸循環(huán)，上述反應(yīng)和α-酮戊二酸氧化成SA的反應(yīng)一起構(gòu)成GABA支路。部分SSA會在γ-羥丁酸脫氫酶(GHBDH)催化下形成γ-羥基丁酸(GHB)。

2. 多胺降解

多胺降解途徑在GABA支路產(chǎn)生GABA含量較低時作為輔助途徑參與GABA的合成，其貢獻(xiàn)率在30%左右。多胺降解途徑是指二胺或多胺(PAs)分別經(jīng)二胺氧化酶(DAO)和多胺氧化酶(PAO)催化產(chǎn)生γ-氨基丁醛，再經(jīng)γ-氨基丁醛脫氫酶(AMADH)脫氫生成GABA的過程，最終與GABA支路交匯后參與TCA循環(huán)代謝。多胺(PAs)包括腐胺(Put)、精胺(Spm)和亞精胺(Spd)，其中以腐胺作為多胺生物代謝的中心物質(zhì)，DAO和PAO是分別催化生物體內(nèi)腐胺、亞精胺和精胺降解的關(guān)鍵酶。

二

茶葉中GABA富集技術(shù)

1. 種植技術(shù)

施加氨基酸葉面肥能夠增產(chǎn)提質(zhì)，張定等研究比較了谷氨酸、天冬氨酸、谷氨酰胺、苯丙胺酸、丙氨酸和甘氨酸等6種游離氨基酸不同濃度噴施茶樹葉面肥，發(fā)現(xiàn)噴施0.5%谷氨酸5 d，鮮葉真空厭氧處理8 h是提高茶樣中 GABA 含量的最優(yōu)方法。邵文韻的研究結(jié)果表明噴施10%谷氨酸鈉溶液，真空處理12 h，其速溶茶粉中GABA含量可達(dá)3.8 mg/g。

2. 加工技術(shù)

Sawai等研究表明厭氧-好氧間歇處理的GABA富集效果優(yōu)于連續(xù)厭氧處理。沈強(qiáng)等進(jìn)一步研究了厭氧-好氧間歇技術(shù)對茶葉富集GABA含量的影響。采用真空充氮和除氮充氧處理，經(jīng)過微波殺青，茶葉中GABA含量達(dá)到1.86 mg/g。王芳等以水仙駐芽三四葉為原料，搖青3次，在每次搖青后真空厭氧1 h，通過高效液相測定茶樣中GABA含量，結(jié)果顯示武夷巖茶GABA含量高達(dá)3.179 mg/g，該研究進(jìn)一步表明不同茶樹品種加工成不同茶類，GABA含量富集結(jié)果差異較大。

3. 微生物技術(shù)

李亞莉等研究發(fā)現(xiàn)近平滑假絲酵母GPT-5-11以液態(tài)形式接種到普洱茶中，能夠顯著提高茶樣中GABA含量。結(jié)果表明，接種GPT-5-11菌株的普洱茶樣品GABA含量在0.305 2～1.533 5 mg/g，在37℃定期翻堆接種液態(tài)菌條件下，茶樣 GABA 含量最高達(dá)1.533 5 mg/g，達(dá)到了GABA茶的標(biāo)準(zhǔn)。Ma等采用單因素試驗(yàn)和響應(yīng)面法優(yōu)化了短乳桿菌TCCC13007用于發(fā)酵生產(chǎn)GABA的條件。研究結(jié)果顯示，以干燥劑麥芽糊精含量30%，進(jìn)風(fēng)溫度130℃，進(jìn)料速度600 mL/h，噴霧壓力 0.35 Mpa，固相質(zhì)量分?jǐn)?shù)4.5%，撞針間隔時間和撞針執(zhí)行時間均以3 s為最佳。該研究結(jié)果具有較高的統(tǒng)計意義，為綠色發(fā)酵工業(yè)化生產(chǎn)γ-氨基丁酸奠定了基礎(chǔ)。

4. 其他技術(shù)

林智等研究發(fā)明了生產(chǎn)GABA 茶的關(guān)鍵設(shè)備——6CY-4.0型茶鮮葉真空處理機(jī)所產(chǎn)GABA茶的GABA 含量為2.48～6.62 mg/g，其品質(zhì)優(yōu)于日本同類產(chǎn)品。針對云南大葉種茶的特點(diǎn)，郝強(qiáng)等研發(fā)了設(shè)備機(jī)電一體化和PLC自動控制真空處理機(jī)，實(shí)現(xiàn)了GABA茶的清潔化規(guī)模生產(chǎn)。GABA 茶關(guān)鍵設(shè)備均是從GABA 茶的加工原理和符合實(shí)際生產(chǎn)出發(fā)，多與真空厭氧處理相結(jié)合，對推動GABA茶的工業(yè)化生產(chǎn)具有積極作用。

三

茶葉中GABA藥理功能

1. 緩解焦慮

神經(jīng)生理醫(yī)學(xué)研究證明GABA是中樞神經(jīng)系統(tǒng)的抑制性神經(jīng)遞質(zhì)之一，可以在痛覺調(diào)制通路中抑制痛信號的傳遞。

2. 降低血壓

GABAA受體對心血管系統(tǒng)具有調(diào)控作用。林智等揭示了GABA能通過中樞神經(jīng)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)有效促進(jìn)血管擴(kuò)張，減少去甲腎上腺素的釋放量，從而使血壓降低;GABA還能較強(qiáng)抑制血管緊張素轉(zhuǎn)換酶(ACE)的活性，減少血管緊張素Ⅱ的合成，進(jìn)而使血壓降低。目前關(guān)于GABA茶降血壓研究雖然比較多，但是關(guān)于人體GABA攝入量的降壓標(biāo)準(zhǔn)及范圍研究仍然較少，可作為新的方向進(jìn)行后續(xù)拓展研究。

3. 治療癲癇

研究已證明癲癇是多種原因?qū)е碌哪X部神經(jīng)元高度同步化異常放電的神經(jīng)系統(tǒng)綜合征，主要特征是反復(fù)自發(fā)性發(fā)作。許多研究證實(shí) GABA的缺乏會引發(fā)癲癇的發(fā)生，GABAA受體可介導(dǎo)抑制性突觸后電流從而對癲癇發(fā)作產(chǎn)生抑制作用，GABAB受體可調(diào)節(jié)神經(jīng)元突觸神經(jīng)遞質(zhì)的釋放和遲發(fā)性抑制性突觸后電位，在控制癲癇的興奮性方面起重要作用。

4. 抗癌功能

GABA 抑制性作用是通過與其受體相結(jié)合使之激活，進(jìn)而抑制腫瘤細(xì)胞增殖。GABA受體有3種類型即GABAA、GABAB和GABAC，其中GABAA和GABAC是離子型受體，GABAB是代謝型受體。胰腺癌是十分具有致命性的惡性腫瘤之一，Zhu等研究結(jié)果顯示GABAB受體的表達(dá)受到抑制時會加劇胰腺癌疼痛級別，抑制microRNA-330 的表達(dá)可恢復(fù) GABAB受體的表達(dá)，減輕胰腺癌的疼痛，這可為胰腺癌的預(yù)后提供新的治療靶點(diǎn)。

5. 提高記憶力

在動物大腦中，GABAA是GABA最重要的受體，GABAergic突觸傳遞大多都由 GABAA介導(dǎo)。Dashniani等研究分析了MS-GABAergic損傷引起海馬谷氨酸能(Gluergic)和 GABAergic受體表達(dá)的顯著變化，大鼠在訓(xùn)練后3 d內(nèi)表現(xiàn)出記憶滯留缺陷，明確了GABA對長期空間記憶具有正面影響作用。Engin等研究表明Glu與GABA的代謝調(diào)節(jié)對學(xué)習(xí)記憶有著重要作用，在一定范圍內(nèi)，Glu與GABA的比值升高對學(xué)習(xí)記憶有促進(jìn)作用，但比值過高時則有抑制作用。

6. 緩解肝細(xì)胞凋亡

脂多糖/D-半乳糖胺誘發(fā)的急性肝衰竭(ALF)具有較高的死亡率。Hata 等通過給予ALF模型C57BL/6NHsd小鼠GABA預(yù)處理，對小鼠血液和肝組織中蛋白進(jìn)行分析，結(jié)果表明GABA 通過其介導(dǎo)的STAT3信號通路保護(hù)小鼠免于急性肝衰竭。該研究推測預(yù)先給予GABA可能是移植前優(yōu)化邊緣供體肝臟的有效方法。

7. 治療糖尿病

γ-氨基丁酸對糖尿病的治療作用已得到廣泛研究。Tian等研究發(fā)現(xiàn)，γ-氨基丁酸可以作為早期Ⅰ型糖尿病治療劑，抑制Ⅰ型糖尿病的炎癥反應(yīng)。Wang等證明了GABA對胰島炎癥和全身炎癥具有抑制作用。

8. 其他功能

除了上述生理功能外，Kanehira等研究發(fā)現(xiàn)飲用GABA飲料，可有效緩解疲勞，提高工作效率。GABA紅茶和GABA毛葉茶均能提高睡眠質(zhì)量。GABA還具有鎮(zhèn)痛作用、抗氧化、抗衰老、調(diào)控生殖和治療哮喘等多種生理功能。

四

茶葉中GABA的開發(fā)展望

綜合基因組學(xué)、代謝組學(xué)和遺傳學(xué)等多種學(xué)科，深入探討GABA在茶葉中形成機(jī)制應(yīng)該是將來的一個重要研究方向。

開發(fā)GABA茶的特有功能，如果能夠得到更大限度的產(chǎn)品轉(zhuǎn)化，在GABA的眾多功能研究的基礎(chǔ)上，挖掘GABA茶的功能性，開發(fā)天然功能性產(chǎn)品，符合當(dāng)今保健行業(yè)的發(fā)展趨勢，具有廣闊的市場發(fā)展前景，同時也對人類健康具有更加重大的意義。

在生產(chǎn)技術(shù)上，工藝改進(jìn)、生產(chǎn)設(shè)備研發(fā)，是值得以后探索研究的創(chuàng)新課題。

如若能充分利用夏秋茶資源，采用合適的GABA富集方法，開發(fā)富含GABA天然功能性的茶產(chǎn)品，不僅可以提高我國夏秋茶產(chǎn)品的附加值，延長茶產(chǎn)業(yè)鏈，開發(fā)茶產(chǎn)業(yè)新的經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)，還可以促進(jìn)我國茶產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，具有重大的經(jīng)濟(jì)價值和社會意義。

(具體內(nèi)容詳見《中國茶葉》2021年第1期，P10-19，《茶葉中γ-氨基丁酸的研究進(jìn)展》，作者：郜秋艷)

作者簡介

郜秋艷，女，貴州大學(xué)2018級碩士研究生，導(dǎo)師：劉建軍，尹杰。主要從事茶葉加工與茶葉功能成分綜合利用相關(guān)研究。

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