功能性因子γ

核心提示：γ-氨基丁酸（γ-Ainbutyri aide，GABA）又称γ－氨酪酸，是一种非蛋白质天然氨基酸。Rberts等（1950）在哺乳动物的大脑中首先发现了GABA。随后，GABA 被证明是中γ-氨基丁酸（γ-Ainbutyri aide，GABA）又称γ－氨酪酸，是一种非蛋白质天然氨基酸。Rberts等（1950）在哺乳动物的大脑中首先发现了GABA。随后，GABA 被证明是中枢神经系统中最重要的抑制性神经递质，具有重要的生理功能，如：降低血压、改善脑机能、抗惊厥、预防和治疗癫痫、活化肾肝及促进精子受精等功能。20 世纪90 年代起，作为营养补充剂流行于日本及欧美。目前，在医药和食品工业中广泛应用。近些年来，GABA 在饲料工业中的研究和应用越来越受到人们关注。1 天然GABA 分布及动物体内GABA 代谢 在植物体内，GABA 是细胞自由氨基酸库的重要组分，胞液中有几种构型，可形成类似脯氨酸的环状结构。高等植物组织中GABA 含量通常在0.3 ～32.5 μl/g，超过许多蛋白质类氨基酸的含量。在一些与根瘤菌共生固氮植物的根瘤中，GABA 以结合态形式存在，苜蓿中结合态形式的GABA 高达干质量的6.6 %。 GABA 在动物体内分布广泛， 除了脑和GABA能神经中含量较高外， 肾、肝、胃肠道和生殖器官等器官及组织中也含有微量的GABA。在动物体内，GABA 主要是由α－酮戊二酸经转氨基反应生成谷氨酸， 随后经谷氨酸脱羧酶催化生成GABA， 继而在γ－氨基丁酸转氨酶作用下生成琥珀酸半醛后再转化为琥珀酸进入三羧酸循环进行代谢。 GABA 受体是指突触后膜上能识别并结合GABA 的部位，当它与GABA 结合后，可导致细胞膜离子通透性变化。根据受体对激动剂及颉颃剂的敏感性，可将GABA 受体主要分为A 型、B 型及型3 个亚型， 即GABAA 受体、GABAB 受体和GABA 受体。其中，亲离子受体(GABAA 和GABA)和促代谢受体(GABAB)相互作用，在中枢神经系统中介导突触传递。2 工业化GABA生产途径及GABA产品基本特性2．1 工业化GABA 生产途径 目前，工业化GABA 生产方法有微生物合成法、化学合成法和分离提取法。 2．1．1 微生物合成法 利用产较高活力谷氨酸脱羧酶（GAD）的微生物(如乳酸菌、酵母和曲霉等)生产GAD，再利用产生的GAD 催化谷氨酸脱羧生成GABA。微生物合成条件温和且安全性高，是生产GABA 的较理想和最主要的途径。但目前普遍存在GAD 活力不高的问题，而且大多数报道产GAD 的微生物可能具有潜在的不安全因素。需要寻找活力高和安全的微生物用于生产GABA 添加剂。 2．1．2 化学合成法 化学合成法由邻苯二甲酰亚氨钾和γ-氯丁氰摘要γ-氨基丁酸是中枢神经系统中最重要的抑制性神经递质，具有重要的生理功能。目前，γ-氨基丁酸工业化生产最主要的方法是微生物合成法。通过近些年来在家禽生产中的应用研究，结果表明：γ-氨基丁酸能促进家禽采食，提高日增质量，抵抗热应激，改善生殖生理。 在强烈条件下反应， 其产物与浓硫酸作用后获得，或由吡咯烷酮经氢氧化钙和碳酸氢铵水解开环制得。化学法反应速度快、产率高，但反应条件苛刻，天然原料昂贵且安全性差，很难广泛应用。 2．1．3 分离提取法 以天然产物或天然产物经加工后的副产物为原料，经提取、分离和提纯制得，虽然比化学方法易操作，但成本较高。2．2 GABA 产品基本特性 GABA 属于氨基酸类衍生物， 产品为白色或类白色结晶性粉末，纯度≥98 %，略有臭味,微苦，易溶于水， 不溶于醇、醚和苯。相对分子质量为103.12，熔点为197 ～ 204 ℃。其中的氨基（-NH2）和羧基（-H）较活泼，易与饲料中酸性和碱性物质反应，使其生物功能丧失或降低。为有效发挥GABA的功能，必须对GABA 进行分子包被。3 GABA 在家禽生产中的应用研究进展3．1 促进采食和提高日增质量等生产性能 采食作为一种复杂的行为活动，主要受中枢神经系统的控制， 饱中枢（ 下丘脑腹内侧核） 和摄食中枢（ 下丘脑外侧区） 是动物调节摄食的基本中枢。GABA 可通过抑制饱中枢的活动引起动物的采食，增强动物的采食能力。许多研究表明： 将一定剂量范围的GABA 注射于动物的不同脑区，可显著促进动物摄食，并具有剂量依赖效应。而且GABA 与神经肽Y 具有协同促采食作用。 除了中枢神经系统的复杂作用，GABA 还能影响消化系统， 如： 胃肠道的物理与化学感受器的敏感性、抑

制生长抑素分泌、提高胃泌素水平及减少中枢神经系统胆囊收缩素（K）的释放等多种作用形式，促进养分的消化吸收，减弱消化道食糜对动物摄食行为的负反馈作用， 从而增加采食量。 GABA 作为中枢神经递质， 可显著影响动物神经内分泌系统， 从而对机体代谢产生特定的影响。GABA 的促生长效应， 可能与其影响神经内分泌系统的功能，在不同水平调节与生长有关的激素的合成与释放，从而对机体代谢产生作用有关。动物日粮中添加适量GABA 后，通过对几种参与动物摄食及代谢活动的激素进行检测发现，胰岛素和胰高血糖素及二者的比值都有一定增加，表明GABA 还可通过调节血糖质量浓度参与动物的代谢。 李超等(2009)在1～42 日龄爱拔益加商品肉鸡日粮中添加50 g/kg GABA，与对照组相比，全期采食量提高，日增质量显著提高。这表明,日增质量的提高是由于增加采食量所引起的。陆桂平(2015)等从100 日龄开始， 在伊莎蛋鸡日粮中添加10 g/ kg GABA,与对照组相比,极显著增加青年鸡和产蛋高峰期蛋鸡的采食量，显著增加产蛋初期蛋鸡的采食量。李爱学(2003)报道，在产蛋高峰期母鸡饲料中添加50 g/kg GABA，高峰期母鸡采食量和采食次数都有增加。吴常信(2005)报道,在肉雏鸡前期日粮中分别添加50、100 和200 g/kgGABA， 日增质量相对于对照组分别提高3.6 %、7.6 %和10 %；而50 和100 g/kg 处理组饲料消耗分别降低4 %和8 %，200 g/kg 组饲料消耗没有改变；在肉雏鸡后期日粮中添加75、150 和300 g/kgGABA， 日增质量结果与前期相似；75 和150 g/kg处理组饲料消耗降低15 %和18 %， 而300 g/kg组体质量与饲料消耗和对照组一致。3．2 提高免疫力 GABA 可能通过解除生长抑素的抑制作用来促进分泌性免疫球蛋白（sIgA） 的分泌及胃泌素释放。另外，GABA 可促进脑垂体分泌生长激素（GH），而GH 的分泌几乎对所有免疫细胞包括， 淋巴细胞、巨噬细胞、外周自然杀伤细胞（NK 细胞）、中性粒细胞和胸腺细胞都有促进分化及加强功能的作用， 因此，在体内有广泛增强免疫功能的作用。另有研究表明，在动物日粮中添加适量GABA 后，可使三碘甲腺原氨酸（T3）和四碘甲腺原氨酸（T4） 的分泌有较大增加。而适量的甲状腺素可促进T 细胞从胸腺进入外周血液， 有利于B 细胞和浆细胞的分化，增强免疫球蛋白的合成。 动物焦虑和应激过度都会降低机体免疫力，由此导致一些疾病的发生。GABA 作为脑组织最重要神经递质之一，其作用是降低神经元活性，使细胞超极化，防止神经细胞过热。一方面，GABA 能阻止与焦虑相关的信息抵达脑指示中枢。另一方面，GABA 能有效地改善脑血流通， 增加氧供给量；同时，GABA 能促进脑组织新陈代谢和恢复脑细胞功能，改善神经机能。因此，GABA 可从根本上镇静神经，从而起到抗焦虑的效果。 胡家澄等(2008)在试验组日粮中添加10 g/kgGABA，与对照组相比，血清中T3、T4、游离三碘甲腺原氨酸（FT3） 和游离四碘甲腺原氨酸（FT4）质量浓度均有一定水平升高。其中，T3和FT3 分别升高53.94 %和48.75 %， 差异显著；T4和FT4 分别升高23.69 %和36.31 %， 但差异不显著。3．3 抵抗热应激作用 家禽没有汗腺， 在炎热的夏季， 高温引起的热应激给家禽生产带来严重危害。研究显示，应激与下丘脑-垂体-肾上腺皮质轴（HPA）密切相关。应激时， 下丘脑产生的促肾上腺皮质激素释放激素（RH）通过垂体促肾上腺皮质激素（ATH）来调节肾上腺皮质激素的分泌。ATH 又促进体内储存的胆甾醇在肾上腺皮质中转化成肾上腺皮质醇（酮），并刺激肾上腺皮质分泌激素，参与应激反应。GABA作为中枢神经系统抑制性神经递质，可抑制脑干呼吸中枢的整合作用，使呼吸频率减慢，维持各中枢对机体各系统正常调节机能，因而具有抗热应激作用。热应激还会导致体内生理代谢紊乱，抗氧化酶和非酶系统功能下降， 自由基大量生成。自由基产生过多, 使机体许多重要的生物大分子发生不可逆转的氧化损伤, 如使核酸、蛋白质、膜多不饱和脂肪酸(PUFA)等出现交联或断裂，导致细胞结构和功能的破坏。胡国良等(1997)报道，鸡热应激时，血液中的谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-PX）和超氧化物歧化酶（SD）活性明显下降，丙二醛（DA）含量明显升高。 陈忠等(2002)研究表明：GABA 可抑制脑干呼吸中枢的整合作用，使呼吸频率减慢，缓和动物在热应激时的热性喘息，减少仔鸡的料重比，增加体质量，提高仔鸡存活率。胡家澄等(2008)在试验组日粮中添加10 g/kg

GABA，与对照组相比，血清皮质醇、皮质酮和ATH 水平分别降低28.13 %、19.45 %和30.97 %，差异均显著；极显著提高GSH-PX活性， 使SD 活性有所上升（P＞0.05），降低DA含量（P＞0.05）， 增强机体清除氧自由基的能力，减轻高温引起的自由基对机体的损害，说明应激程度降低。应激促进了皮质类固醇的产生并进入淋巴细胞， 导致细胞增生因子或白细胞介素-2 (IL-2) 受到抑制。李超等(2009) 在1～42 日龄爱拔益加商品肉鸡日粮中添加50 g/ kg GABA， 与对照组相比， 血液中IL-2 试验组均高于对照组，表明血浆皮质类固醇水平下降， 提高了机体的免疫机能。3.4 改善生理生殖 GABA 也可在垂体水平参与垂体前叶激素分泌调节，可间接影响卵巢和输卵管机能。卵巢有GABA结合位点，特别是颗粒细胞上富含有特异且高亲和力的GABA 结合位点，GABA 抑制离体培养大鼠颗粒细胞的雌二醇生成。 陆桂平等（2015）在100 日龄伊莎蛋鸡日粮中添加10 g/kg GABA，与对照组相比，产蛋高峰期血液雌二醇水平显著下降。4 结语 随着动物育种进程的不断推进，动物的遗传潜力已得到充分挖掘。而饲料是动物维持生命和从事生产的营养物质。饲料采食量的多少将会直接影响到动物生产性能的高低。目前,畜禽的采食量会受到种种因素的影响，从而不能充分发挥动物的生产潜能。GABA 作为新型功能性因子，可通过增加动物采食量、提高动物免疫力及抵抗生产过程中的热应激等，从而提高动物生产性能。而且GABA 是动物体内天然存在的功能性调节物质，对动物本身及其产品均无任何毒不良反应，因而GABA 在家禽生产中的应用必然会越来越广泛。