γ-氨基丁酸的生理作用与制备方法综述王建峰任举（江苏远洋药业股份有限公司江苏苏州215531）摘要：本文简单阐述了γ-氨基丁酸的基本性质与生理作用，另外比较了微生物发酵法，生物提纯法与化学合成法，同时又对化学合成法几种常用合成法作了比较，发现吡咯烷酮开环法中的吡咯烷酮与固体碱法比较占有优势，而且有较好的工业应用前景。
关键词：γ-氨基丁酸；GABA；生理作用；合成；固体碱γ-aminobutyric Acid Physiological Function and Preparation Methodswere ReviewedWANG Jianfeng , REN Ju（Jiangsu Yuanyang Pharmaceutical Co., Ltd., Suzhou 215531 China）Abstract:In this paper, the author briefly theγ-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 synthesis are found pyrrolidone open loop method of pyrrolidone and solid alkali comparative advantage, and have a good industrial application prospect.Key Words:γ-aminobutyric Acid;GABA;Physiological Function;Synthesis;Solid Alkali1.性状与生理作用1.1性状γ-氨基丁酸，英文名:γ-aminobutyric acid (GABA)，化学名称: 4-氨基丁酸，化学式: NH2 CH2CH2CH2 COOH化学结构式：白色片状或针状结晶；微臭，具有潮解性；在25℃时解离常数Ka3.7×10-11, Kb1.7×10-10，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℃；在熔点温度以上分解形成吡咯烷酮和水。
1.2分布与生理作用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。
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。
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：（1）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。
（2）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。
（3）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。
（4）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。
（5）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。
（6）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。
（7）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。
(8)GABA是哺乳动物中枢神经系统的一种重要的抑制性神经递质，不仅具有抗焦虑、抗惊厥及镇痛作用，而且对神经系统的发育及胚胎早期外周腺体和器官的分化具有营养作用，可促进蛋白膜、GABA受体、一些与神经相关的蛋白及酶的合成。
GABA不仅在医药保健品方面用于抗溃疡、抗心率不齐、血糖调节、免疫调节，而且在动物饲料中用于促进动物繁殖、提高动物自身免疫力等。
GABA也用于生化研究，医药上用于治疗肝昏迷和脑血管障碍引起的各种疾病。
医药中间体。
γ-氨基丁酸有降低血脂作用适用于治疗和预防各类型肝昏迷。
治疗小儿麻痹症、脑溢血，并可作煤气中毒解毒剂。
2 制备方法目前, γ-氨基丁酸(GABA)的制备方法大致以下三大类：微生物发酵法[1～4]，生物提纯法与化学合成法。
2.1 微生物发酵法以谷氨酸或其衍生物(谷氨酸钠、富含谷氨酸的物质等)为原料，利用酵母菌、乳酸菌和曲霉菌等食品安全级微生物发酵制得。
此法处理过程复杂，生产效率低，投入大、发酵周期长、工业化难度大所以在工业生产中的应用受到限制。
2.2 生物提纯法分离提取方法生产GABA是以天然产物或天然产物经过加工后的副产物为原料，经过提取、分离、提纯制得，生产工艺安全，但成本较高。
2.3 化学合成法2.3.1 γ-氯丁氰法以邻苯二甲酰亚氨钾和γ-氯丁氰为原料在强烈条件下反应，所得产物与浓硫酸作用后再经过水解制得产品GABA。
2.3.2丁酸与氨水法以丁酸和氨水为原料，在γ射线照射条件下，可以得到GABA等。
2.3.3γ-丁内酯和氯化亚砜法γ-丁内酯和氯化亚砜为原料在常压下经开环、氯代制得4-氯丁酰氯，再与甲醇进行酯化得4-氯丁酸甲酯。
在催化剂作用下与氨水溶液经胺化、水解后分离、纯化得γ-氨基丁酸，产品纯度97.1％(HPLC法)，总收率72.5％(γ-丁内酯)计。
这些合成工艺使用原料毒性大、价格昂贵、反应条件苛刻、安全性较差和产物中有害物质残留严重，产品纯度不高等缺点，不宜作为食品及饲料添加剂使用。
2.3.3吡咯烷酮开环法1)由吡咯烷酮与石灰乳开环制得。
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%左右。
此法反应需要压力，反应时间长，后处理繁琐，同时需要溶剂加大成本的投入。
2）由吡咯烷酮与氢氧化钠开环制得用泵将吡咯烷酮泵入反应釜中，将已用液压泵泵入高位釜中的液碱在开动搅拌的前提下滴入有吡咯烷酮的反应釜中，用蒸汽加热至60℃，保温2个小时，然后用冷液冷却至10℃放料，过滤得γ-氨基丁酸钠滤液；然后进入连续流体分离进行转化：γ-氨基丁酸钠透析液进入连续流体分离装置，进行连续酸性阳离子交换柱进行离子交换，将γ-氨基丁酸钠转化为γ-氨基丁酸溶液.反渗透浓缩：从连续流体分离装置中出来的γ-氨基丁酸溶液在经过反渗透系统浓缩，得到γ-氨基丁酸浓缩液；往γ-氨基丁酸浓缩溶液中加入γ-氨基丁酸晶种，即可得到γ-氨基丁酸，脱水后经重结晶、干燥、包装得γ-氨基丁酸产品，总的转化效率为90%。
此法反应时间短，但需要用到阳离子交换法来除去钠离子，需要多次脱钠离子，因此就需要用到离子交换树脂的再生，要用大量的盐酸来再生，所以会产生大量的废水，加大环保设备的负担。
3）由吡咯烷酮与固体碱开环制得在1000mL带搅拌、加热、装置的玻璃反应釜中放入170mL水，再加入170g 吡咯烷酮溶液，在搅拌下加入固体碱289g，然后加热升温至釜内温度在110℃，并继续反应10小时，结束反应。
降温，将反应液在27℃下过滤得到γ-氨基丁酸溶液，然后将γ-氨基丁酸溶液的体积在105℃下浓缩至一半，然后将γ-氨基丁酸溶液在5℃下冷却结晶，干燥即得γ-氨基丁酸成品190.2 g。
收率为92.33%,经检测γ-氨基丁酸主含量为99.6%。
此法收率高，生产工艺简单易行，成本不高，对环境没有危害。
3总结本文简单的阐述了γ-氨基丁酸的基本性状与生理活性，另外本文又介绍了几种制备γ-氨基丁酸，并对各种方法的优缺点做了分析和对比。
总的来说，化学合成方法中吡咯烷酮与固体碱开环法，比较有优势，此法简单易行、反应条件温和、生产过程安全、成本较低，产品纯度高等优点，并且适合工业化生产。
通过此合成方法得到的γ-氨基丁酸,其纯度≥99.0%，各项指标符合并超过企业标准，在国内占有领先地位。
参考文献[1] 赵景联．固定化大肠杆菌细胞生产γ-氨基丁酸的研究[J]．生物工程学报，1989，5(2)：124—128．[2]杨胜远，陆兆新，吕凤霞，等.γ-氨基丁酸的生理功能和研究开发进展[J]．食品科学，2005，26(9)：546－550．[3] 林少琴，吴若红，邹开煌，等．米胚芽中γ-氨基丁酸的分离提取及鉴定[J]．食品科学，2004，25(1)：76－78．作者简介：王建峰（1971-），男，硕士研究生再读，中级工程师，现从事有机合成研究和医药中间体开发工作。
通讯地址：215531 江苏省常熟市支塘镇江苏远洋药业股份有限公司。