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γ-氨基丁酸，英文名：γ‑aminobutyric acid(GABA)γ-氨基丁酸，化学名称：4‑氨基丁酸；别名：γ-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γ-氨基丁酸。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/g组织，免疫学研究表明，其浓度最高的区域为大脑中黑质。γ-氨基丁酸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。
γ-氨基丁酸
γ-氨基丁酸为小叶状结晶（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Ka3.7×10‑11, Kb1.7×10‑10。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。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。
γ-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γ-氨基丁酸。在动物体内，γ-氨基丁酸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/g组织，免疫学研究表明，其浓度最高的区域为大脑中黑质。
γ-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γ-氨基丁酸受体，γ-氨基丁酸受体是一个氯离子通道，γ-氨基丁酸的抑制性或兴奋性是依赖于细胞膜内外的氯离子浓度的，γ-氨基丁酸受体被激活后，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。γ-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。
（1）镇静神经、抗焦虑。医学家已经证明γ-氨基丁酸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，γ-氨基丁酸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。γ-氨基丁酸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γ-氨基丁酸。
（3）治疗疾病。1997年，大熊诚太郎的研究表明γ-氨基丁酸与某些疾病的形成有关，帕金森病人脊髓中γ-氨基丁酸的浓度较低，癫痫病患者脊髓液中的γ-氨基丁酸浓度也低于正常水平。日本大阪大学医学院的研究显示γ-氨基丁酸对Kupperman综合症具有显著的改善效果。另外，神经组织中γ-氨基丁酸的降低也与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，γ-氨基丁酸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γ-氨基丁酸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。γ-氨基丁酸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γ-氨基丁酸再饮用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，γ-氨基丁酸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。
制备方法主要有化学合成法、生物发酵法及固相生物酶合成法三种。
1.化学合成法：
通常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。此类多见于专利文献的报道，成本较高，得率较低。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。
2.生物发酵合成法：
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。相比较来说是一种既安全、又低成本的方法。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。
3.谷氨酸固相生物酶脱羧合成法：
将来源于乳酸菌、酵母菌、曲霉菌等具有脱羧酶的基因片段进行重组，制备具有高表达的脱羧酶工程菌，经发酵倍增培养，收集细菌，细胞破碎，蛋白分离纯化，获得高纯度、高活性单一生物谷氨酸脱羧酶。再与谷氨酸钠进行脱羧反应生成γ-氨基丁酸。
合成工艺总结：
γ-氨基丁酸有合成法和发酵及固相生物酶法。
1.合成法，成本较高，得率较低。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。
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γ‑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。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。
3.固相生物酶法，谷氨酸脱羧酶将L‑谷氨酸转化为γ-氨基丁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。
[1]杨胜远, 陆兆新, 吕风霞, & 别小妹. (2005). γ-氨基丁酸的生理功能和研究开发进展. 食品科学, 26(9), 546-551.
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