γ-氨基丁酸的合成
gaba(γ-氨基丁酸)生物合成路径
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一种生物合成法制备γ-氨基丁酸的方法
专利名称：一种生物合成法制备γ-氨基丁酸的方法专利类型：发明专利
发明人：杨陈亮,李江波,夏洪志,牛堃,孙怡,尹忠燕申请号：CN202111632895.7
申请日：20211229
公开号：CN114058653A
公开日：
20220218
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明提供了一种生物合成法制备γ‑氨基丁酸的方法，首先配制含谷氨酸脱氢酶菌株质量体积浓度0.15‑0.25％、谷氨酸钠20‑30g/L、pH值5.0‑5.5的初始转化液；初始转化液在30‑35℃下反应，反应过程中维持反应溶液导电率不高于40ms/cm。
本发明以价格低廉、水溶性高的谷氨酸钠为γ‑氨基丁酸生物合成底物，通过降低反应溶液中Na+浓度可使以谷氨酸钠为底物的γ‑氨基丁酸转化量提高一倍以上，是一种成本低、产量高的γ氨基丁酸生物合成方法。
申请人：南通励成生物工程有限公司
地址：226010 江苏省南通市开发区新兴东路333号
国籍：CN
代理机构：北京和信华成知识产权代理事务所(普通合伙)
代理人：申龙华
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γ-氨基丁酸途径
γ-氨基丁酸途径引言：γ-氨基丁酸途径是一个重要的生物合成途径，涉及到γ-氨基丁酸的合成及其在生物体中的功能。
本文将从γ-氨基丁酸的来源、合成途径及其在生物体中的功能等方面进行阐述。
一、γ-氨基丁酸的来源γ-氨基丁酸是一种非蛋白氨基酸，是由谷氨酸经氨基转移酶作用转化而来。
谷氨酸是一种常见的氨基酸，广泛存在于生物体内。
在生物体内，谷氨酸可以通过多种途径转化为γ-氨基丁酸，其中γ-氨基丁酸途径是最主要的途径之一。
二、γ-氨基丁酸的合成途径γ-氨基丁酸的合成途径主要包括谷氨酸脱羧酶途径和脱亮氨酸酶途径。
1. 谷氨酸脱羧酶途径：在谷氨酸脱羧酶途径中，谷氨酸通过谷氨酸脱羧酶的作用失去羧基，生成γ-氨基丁酸。
这一过程需要酶的催化作用和辅助因子的参与，确保反应的顺利进行。
2. 脱亮氨酸酶途径：在脱亮氨酸酶途径中，脱亮氨酸酶可以催化亮氨酸的脱氨反应，生成γ-氨基丁酸和α-酮戊二酸。
这一途径是合成γ-氨基丁酸的另一个重要途径。
三、γ-氨基丁酸在生物体中的功能γ-氨基丁酸在生物体中具有多种重要的功能。
1. 神经递质：γ-氨基丁酸是中枢神经系统中的一种重要的神经递质。
它能够通过与特定的受体结合，传递神经信号，参与调节神经系统的功能。
γ-氨基丁酸的合成和释放受到多种因素的调控，保证神经递质的正常功能。
2. 调节中枢神经系统的兴奋性：γ-氨基丁酸通过与受体结合，能够抑制神经元的兴奋性。
它的作用可以使神经元的活动保持在一定的范围内，维持中枢神经系统的正常功能。
3. 参与蛋白质和脂类的合成：γ-氨基丁酸在生物体内还参与到蛋白质和脂类的合成过程中。
γ-氨基丁酸通过参与氨基酸代谢途径，提供必要的氨基酸基团，参与蛋白质的合成。
同时，γ-氨基丁酸也可以作为脂类的前体，参与脂类的合成过程。
结论：γ-氨基丁酸途径是γ-氨基丁酸合成的重要途径，涉及到谷氨酸脱羧酶途径和脱亮氨酸酶途径。
γ-氨基丁酸在生物体内具有多种重要的功能，包括神经递质、调节中枢神经系统的兴奋性以及参与蛋白质和脂类的合成等。
关于神经酸的常识
关于神经酸的常识
神经酸，也称为γ-氨基丁酸 (gamma-aminobutyric acid, GABA)，是一种神经递质，在人体中发挥重要的调节神经系统功能的作用。
下面是关于神经酸的一些常识：
1. 神经酸的合成：神经酸主要由谷氨酸经过酸性脱羧酶催化作用而形成。
这个过程是一种氧化还原反应，谷氨酸失去羧基生成神经酸。
2. 神经酸的功能：神经酸在中枢神经系统中起到抑制性的调节作用。
它可以通过与神经元的受体结合，抑制神经元的活动，减少神经冲动的传导，从而调节神经系统的兴奋性。
3. 神经酸与神经递质：神经酸是一种氨基酸，但它与常见的神经递质如乙酰胆碱、多巴胺等不同。
神经酸主要作为一种抑制性神经递质，而不是兴奋性神经递质。
它在大脑中的含量与神经调节相关。
4. 神经酸和情绪的关系：研究表明，神经酸与情绪和焦虑之间存在着一定的关系。
神经酸水平较低可能与焦虑、抑郁等心理疾病有关。
一些药物和补充剂可以影响神经酸水平，从而改善情绪状态。
5. 神经酸的药理作用：神经酸及其衍生物被广泛应用于药物治疗中，用于治疗焦虑、抑郁、睡眠障碍等神经系统相关的疾病。
神经酸衍生物还具有镇痛、抗痉挛、抗惊厥等作用。
需要注意的是，以上信息仅供参考，如需详细了解和使用神经酸相关信息，还请咨询专业医生或药剂师。
γ-氨基丁酸的合成研究
γ-氨基丁酸的合成研究杨东元;陈开勋;王亚红【摘要】本试验研究了γ-氨基丁酸(GABA)的合成工艺.在常压下γ-丁内酯与氯化亚砜经开环、氯代得4-氯丁酰氯,再与甲醇经酯化得4-氯丁酸甲酯,与氨水溶液、催化剂经胺化、水解后分离、纯化得γ-氨基丁酸,总收率约为72.5%.对产品结构经元素分析、FT-IR、MS等进行了表征,并对理化指标进行了检测.【期刊名称】《中国饲料》【年(卷),期】2010(000)001【总页数】3页(P27-28,41)【关键词】γ-氨基丁酸;饲料添加剂;合成【作者】杨东元;陈开勋;王亚红【作者单位】西北大学;西北大学;西安利君制药有限公司【正文语种】中文【中图分类】TQ464.7目前，γ-氨基丁酸（GABA）的制备方法大致可分为化学合成、分离提取和生物合成3大类，但均存在不足之处。
其中分离提取方法生产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。
生物合成方法具有操作条件温和、成本低等特点，但投入大、发酵周期长、工业化难度大。
化学合成GABA的方法很多，传统的化学合成方法主要有：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；以吡咯烷酮为起始原料，经氢氧化钙、碳酸氢铵水解开环制得产品GABA；以丁酸和氨水为原料，在γ射线照射条件下，可以得到GABA等。
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，不宜作为食品及饲料添加剂使用。
本研究以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，并对产品结构进行了表征。
与现有合成工艺相比较，本工艺原料易得、反应条件温和、生产过程安全、易于操作、成本较低，并且适合工业化生产。
gaba的发酵方法
gaba的发酵方法
GABA（γ-氨基丁酸）的发酵方法主要包括化学合成法和生物发酵法。
生物发酵法又分为微生物发酵法和植物富集法，其中微生物发酵中应用最多的是乳酸菌。
在微生物发酵法中，乳酸菌是食品安全级微生物，常用于食品工业。
很多研究表明乳酸菌及其亚种具有生成GABA的能力。
乳酸菌的高GABA产量与
细胞中GAD的活性有关，同时食品基质中L-谷氨酸的含量要足够高。
因此，高产GABA的乳酸菌可以用来开发有益健康的发酵食品。
具体来说，在生物发酵法中，可以采用以L-谷氨酸钠为转化底物，添加碳源、氮源以及无机盐组成发酵培养基，利用发酵法生物转化制备γ-氨基丁酸。
发酵后经检测，GABA在发酵液中的含量可高达300~800mg/100mL。
请注意，这些方法仅是示例，并不构成具体的操作指南。
在实际操作中，请确保遵循适当的安全和卫生措施，并确保所有材料和设备都经过适当的清洁和消毒。
γ-氨基丁酸合成方法
γ-氨基丁酸合成方法
γ-氨基丁酸的合成方法有以下几种：
1. 从丁醛和氨基丙酸酯的反应中合成：首先将丁醛与氨基丙酸酯在碱性条件下反应，生成γ-氨基丁醇，然后通过酸化得到
γ-氨基丁酸。
2. 从丁烯和氰化氢的反应中合成：丁烯与氰化氢在存在催化剂（如：氧化钴）的情况下反应，生成4-氰丁烯，然后通过加
热水解得到γ-氨基丁酸。
3. 从丁醇和氨基丙酸的反应中合成：丁醇与氨基丙酸在碱性条件下反应，生成γ-氨基丁醇，然后通过酸化得到γ-氨基丁酸。
需要注意的是，以上方法只是γ-氨基丁酸的常见合成方法之一，还有其他合成方法如还原等。
具体选择哪种方法要根据实际情况和需求进行。
gaba生成途径
gaba生成途径γ-氨基丁酸（GABA）是一种在中枢神经系统中起着神经抑制作用的神经递质。
GABA通过调节神经元的兴奋性和抑制性，对维持神经系统的稳定和正常功能具有重要作用。
以下是关于GABA生成途径的详细说明。
1. GABA的生成途径1.1 谷氨酸脱羧酶途径GABA的主要生成途径是通过谷氨酸脱羧酶（GAD）介导的谷氨酸脱羧反应。
这一反应将谷氨酸（Glutamate）转化为GABA，并伴随着CO2的释放。
谷氨酸脱羧酶是一个关键的酶，存在于神经元的突触小泡（synaptic vesicles）中。
这个过程主要发生在神经元的末梢区域，将兴奋性的神经信号转化为抑制性的信号，有助于维持神经元的稳定性。
谷氨酸+ H2O -> GABA + CO21.2 转氨酶途径此外，GABA的生成还可以通过谷氨酸经过谷氨酸转氨酶（GABA-T）的作用，将其转化为GABA。
这一过程中，谷氨酸的羧基被转移至α-酮戊二酸，生成GABA。
谷氨酸+ α-酮戊二酸-> GABA + α-酮戊二酸酰胺这个转氨酶途径在一些细胞类型中也被认为是GABA的生成途径之一。
2. GABA生成的生理意义2.1 抑制性神经递质GABA主要在中枢神经系统中充当抑制性神经递质的角色。
当神经元释放GABA时，它会结合到受体上，导致神经元的超极化，使其更难兴奋。
这种抑制性的作用对于维持神经系统的平衡和调控神经冲动的传递至关重要。
2.2 神经系统调节GABA生成的途径是神经系统中的一个重要的调控因素。
通过调节GABA生成的过程，机体可以更灵活地对应激和抑制的平衡，适应不同的神经环境。
2.3 GABA的生理功能GABA在中枢神经系统中有多种生理功能，包括参与睡眠调控、情绪调节、抗焦虑作用等。
因此，GABA的生成途径的调控对于维持神经系统的正常功能至关重要。
3. 谷氨酸脱羧酶的特点3.1 分布谷氨酸脱羧酶主要分布在中枢神经系统的突触小泡中。
这种分布特点决定了GABA生成主要发生在神经元的末梢区域。
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将 １ ０ｍＬ蒸馏 水加入 ２ ０ｍＬ烧杯 中 ， 慢加入 ０ ５ 慢 ８ （． １Ｃ Ｏ， 续搅 拌 加入 ８ ４ｇ １ ５ｍｏ） ａ 继 ＯｍＬ蒸 馏 水 ， 搅
目前 ， 氨基 丁 酸 的制 备 主 要 有 两种 方 法 ： １ 微 （） 生物发 酵法 ｌ ＿ ６ ， 以谷 氨酸 或其 衍 生 物 （ 氨酸 钠 、 即 谷 富含谷 氨酸 的物质 等 ） 原料 ， 为 利用 酵 母 菌 、 酸菌 和 乳
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ｙ氨 基 丁 酸 的 合 成 一
王 金玲 袁 军 刘 登 才 ， ， （ ．华 中农业 大 学理 学 院 ， １ 湖北 武 汉 ４ ０ ７ ；．华 中农业 大学动 物 医学院 ， ３ ００ ２ 湖北 武汉 ４ ０ ７ ） ３ ０ ０
曲霉 菌等食 品安全 级微 生物发 酵制得 。此 法处 理过程
拌成乳 状 ， 石灰 乳 。 得 在 ２ ０ｍＩ高 压反应 釜 中 ， 入 ４ ． （ ． １ ５ 加 ２ ５ｇ ０ ５ｍｏ） ２ 吡咯烷 酮 及石 灰 乳 ， 热反 应 ２ 。控 制反 应 温度 一 加 ０ｈ 为 １ Ｏ ３ ℃ 。反应 完全 后 ， ２ ～１ ０ 降温至 ５ ℃ 以下 。反应 ０
物饲料 中用 于促进 动物 繁殖 、 提高动 物 自身免疫 力等 。 因此 ， ＧＡＢ 的市场 求量 日趋增 大 。 Ａ
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摘
要 ： ２吡 咯 烷 酮 为起 始 原 料 ， 碱 性 条 件 下发 生 开 环 反 应 ， 成 了 ７氨 基 丁 酸 （ 以 一 在 合 Ｌ ＧＡＢ 。 Ｇ Ａ 与 异 硫 氰 酸 Ａ） ＡＢ
苯 酯发 生衍 生化 反应 后 ， 带 有 紫 外检 测 器 的 高效 液 相 色谱 进 行 检 测 ， 纯度 为 ９ 、 率 为 ８ 。 用 其 ９ 收 Ｏ
相 流 速 １ｍＬ ・ ｎ ； 行 时 间 ５ ｎ ｍｉ 运 ０ｍｉ。
２吡咯烷 酮 、 一 氧化钙 、 酸氢 铵 、 碳 异硫氰 酸 苯酯 、 三
收 稿 日期 ： ０ ９ １ ５ ２ ０ —１ —１
乙胺 、 酸钠 、 醋 乙腈 、 乙醇 、 酸 、 乙 冰醋 酸 ， 为分 析 纯 ； 均 氨基 丁酸标 准品 ， 分析纯 。 Ｍｅｃ ｒ一０ ｒｕ ｙ３ ０型 核 磁 共 振 仪 ， 国 Ｖａｉｎ公 司 ； 美 ｒ ａ
仅 具有抗 焦 虑 、 抗惊 厥及镇 痛作 用 ， 且对 神经 系统 的 而 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 、 ＧＡＢ 受体 、 Ａ 一些 与 神经 相 关 的蛋 白及酶 的合成 。ＧＡＢ 不仅在 医药 保健 品｜ ］ 面用 Ａ 】 方 于抗 溃疡 、 心率不 齐 、 抗 血糖调 节 、 疫调 节 ， 且在动 免 而
关 键 词 ： 一 咯 烷 酮 ；Ｌ 基 丁 酸 ； 生 化 ； 效 液相 色谱 ２吡 ７氨 衍 高
／
中 图分 类 号 ： ２ ． ６ ＴＱ ２ ６ ３
文献标识码 ： Ａ
文 章 编 号 ：６ ２ ５ ２ （０ ０ ０ —０ ４ —０ １ ７ ４ ５ ２ １ ） ３ ０ ０ ２
）氨 基丁酸 （ － ， ＿ ７Ａｍｉｏ ｕ ｙｉ ａ ｉ， ｎ ｂ ｔｒ ｃ ＧＡＢ 是 哺乳 ｃ ｄ Ａ） 动物 中枢神 经系统 的 一种 重 要 的 抑制 性 神 经递 质 ， 不
Ａｇｌｎ １ ０ｓｒ ｓ ｉ ｔ ０ ｅｉ 高效 液 相 色谱 仪 ： ｅ １ ｅ ＶＷＤ检 测
器 ； Ｏ ＡＲＸ ４ ６ｍｍ×２ ０ｍｍ ＤＳ柱 ； 梯 度 洗 Ｚ ＲＢ ． ５ Ｏ 非
ｌ 实验
１ １ 试 剂 及 仪 器 ．
脱； 进样 量 ２ Ｌ； 温 ３ ℃ ； 测 波 长 ２ ４ｎ 流动 Ｏ 柱 ５ 检 ５ ｍ；
用 高效液 相 色谱 进行 检测 。此法 生产设 备及 工艺操 作
简单 ， 料易 得 ， 本 低 ， 品纯 度 高 ， 产 效率 高 ， 原 成 产 生 适 合 工业化 生产 。
干燥 得 白色 固体 ４ ． ， 氨基 丁酸 。 １ ２ｇ 即
１ ３ 检 测 ．
（） １ 色谱 条件
物 在 ４ ０ ｍｉ 下离 心 ２ ｎ 收 集 上清 液 。用 ０ ０ｒ・ ｎ ０ｍｉ，
复杂 ， 生产效 率低 ， 在工业 生产 中 的应 用受 到限制 ；２ （） 化 学合成 法口 即 由 ２吡咯烷 酮经 氢 氧化 钙水 解 开环 ， 一
制得 。化学 反应式 如下 ：
５ ＯｍＬ蒸 馏 水 洗 涤 滤 饼 ， 合并 水 溶 液 ， 约 ２ ０ ｍＩ 共 ０ 。 在 搅拌 下 加 入 碳 酸 氢 铵 ， 降 钙 离 子 。将 悬 浊 液 在 沉 ４ ０ ・ｍｉ 下 离 心 ２ ｎ 收 集 上 清 液 ， ６ ℃／ ０ ０ｒ ｎ ０ｍｉ ， 在 ０ ０ ０ ５ＭＰ ． ９ ａ下 减 压 蒸 馏 ， 当瓶 内 残 液 为 ５ ～ ７ ０ ０ ｍＬ
Ｃ （Ｈ ２ ａＯ ）
时 ， 止蒸馏 。冷 却 至 室 温 ， 入 ２ ０ ３０ ｍＩ 无 水 停 加 ５ ～ ０
乙醇 ， 拌 ５ｍｉ ， 合 液 在 一２ ℃ 下冷 冻 ５ｈ 抽 滤 ， 搅 ｎ混 ０ ，
作 者 应 用 化 学 法 合 成 ＧＡＢ 产 品 衍 生 化 后 ， Ａ， 再