GABA茶的生理功能及富集技術(shù)研究進展

許凡凡,司輝清,*,沈　強,鄭文佳,葉深高

(1.西南大學(xué)食品科學(xué)學(xué)院,重慶 400716; 2.貴州省茶葉研究所,貴州貴陽 550006; 3.正安縣金林茶業(yè)有限公司,貴州正安 563400)

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GABA茶的生理功能及富集技術(shù)研究進展

許凡凡1,司輝清1,*,沈強2,鄭文佳2,葉深高3

(1.西南大學(xué)食品科學(xué)學(xué)院,重慶 400716; 2.貴州省茶葉研究所,貴州貴陽 550006; 3.正安縣金林茶業(yè)有限公司,貴州正安 563400)

γ-氨基丁酸(GABA)的眾多生理功能已被廣泛應(yīng)用到各個領(lǐng)域中,茶葉中GABA的功能研究也日益受到茶業(yè)界的關(guān)注。文章綜述了GABA茶的生理功能(如降低血壓、抗糖尿病、抗癌、抗疲勞等)以及鮮葉中GABA富集技術(shù)的研究現(xiàn)狀,以期為未來GABA茶的研究提供參考,并提出在GABA茶開發(fā)中所面臨的問題,并對其研究前景進行了展望。

GABA茶,生理功能,富集技術(shù)

γ-氨基丁酸(γ-aminobutyric acid,GABA),也稱氨酪酸,分子式C4H9NO2,一種四碳非蛋白質(zhì)所組成的天然氨基酸,以自由態(tài)廣泛存在于植物、動物及微生物中。其中哺乳動物的腦組織中含量最高,主要分布在丘腦、海馬等區(qū)域,是中樞神經(jīng)系統(tǒng)中重要的抑制性神經(jīng)遞質(zhì),大約有50%的中樞突觸部位以GABA為遞質(zhì)并調(diào)節(jié)其機體功能[1,2]。研究表明,GABA具有降血壓、鎮(zhèn)靜神經(jīng)、抗焦慮、抗癲癇、健腦、減肥等眾多生理功能。

日本Tsushida于1987年首次發(fā)現(xiàn)經(jīng)充氮除氧處理后的茶鮮葉能積累大量的GABA,而將其鮮葉加工制成的綠茶具有明顯的降血壓功效,并將GABA含量在1.5 mg/g以上的茶葉命名為γ-氨基丁酸茶(Gabaron Tea)[3-4]。此后,日本對GABA茶的生產(chǎn)技術(shù)及功能進行了研究,并取得了一定成果。起初我國對GABA茶的研究關(guān)注甚少,研究起步晚,產(chǎn)品開發(fā)及技術(shù)研究不成熟。但是近年來,隨著消費者對天然、健康功能性產(chǎn)品的追求不斷增加,茶葉中GABA的眾多功能逐漸引起了大家的重視,其藥理功能也在不斷的被發(fā)掘,對GABA茶產(chǎn)品的功能研究及產(chǎn)品開發(fā)已經(jīng)成為了茶業(yè)界較為關(guān)注的熱點。因此,本文將從近幾年GABA茶的生理功能以及鮮葉中GABA富集技術(shù)的研究現(xiàn)狀進行綜述,以期為GABA茶的深入研究和開發(fā)提供參考。

1　GABA茶的生理功能

1.1降血壓功能

據(jù)2010年調(diào)查顯示,我國人群高血壓患病率仍呈增長態(tài)勢,目前我國約有2億高血壓患者,每10個成人中就有2人患高血壓,而且約有1.3億高血壓患者還不知道自己患有高血壓,高血壓知曉率、治療率和控制率較低[5],伴有腦、心臟、血管和腎臟等器官功能性或器質(zhì)性改變的全身性疾病。GABA可用于預(yù)防、輔助治療高血壓等心血管疾病。研究表明GABA主要通過兩種方式降壓:一種是GABA通過中樞神經(jīng)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)能有效促進血管擴張,從而使血壓降低[2];另一種是GABA能較強抑制ACE的活性[6],減少血管緊張素Ⅱ的合成,減少強升壓產(chǎn)生,血壓降低。此外,也有文獻報道GABA還能減少去甲腎上腺素的釋放量起到降血壓作用[7]。

早期已有研究表明,富含GABA的茶葉能使血壓降低[8]。黃亞輝等人[9]將加工制成的GABA綠茶對老年人進行了臨床降壓實驗,結(jié)果表明GABA茶比普通綠茶組的臨床降壓效果明顯,且?guī)缀鯚o副作用。此后,林智[10]、毛志方[11]分別對GABA茶的降血壓機理及動物降壓實驗做了相關(guān)研究。譚俊峰等[12]人利用不同劑量的GABA超微綠茶粉給大鼠連續(xù)灌胃30 d,結(jié)果表明高劑量組(5.0 g/kg體重)對自發(fā)性高血壓大鼠(SHR)的降血壓效果明顯,且在實驗期間實驗動物的心率并無明顯變化。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)及范圍研究較少,缺少有說服力的科學(xué)依據(jù),今后可將其作為GABA茶降血壓機理研究的一個課題。

1.2改善和治療糖尿病

糖尿病是一種以糖代謝紊亂為特征的慢性全身性疾病,引發(fā)原因較多,病情也較復(fù)雜,易引起心血管疾病、神經(jīng)損傷、腎病、心臟病等多種并發(fā)癥,現(xiàn)今治療糖尿病的主要手段有控制血糖或者減輕胰島素抵抗[13]?，F(xiàn)研究發(fā)現(xiàn)GABA受體對胰腺激素如胰島素、胰島血糖素的分泌過程有著重要作用[14]。GABA茶能降低血糖,并抑制TNF-α(腫瘤壞死因子-α)的表達和Fas/Fas配體介導(dǎo)的細胞凋亡,從而抑制STZ(鏈脲佐菌素)誘發(fā)的糖尿病大鼠心肌化纖維,表明GABA茶可能具有抗糖尿病的功能[15]。此外,研究發(fā)現(xiàn)GABA茶可明顯抑制糖尿病所引起的腦皮質(zhì)細胞凋亡,說明了GABA茶具有防止糖尿病腦異常的可能性[16]。這些新發(fā)現(xiàn)將對今后糖尿病的預(yù)防和治療有著積極的影響,同時也說明了GABA茶產(chǎn)品開發(fā)的重要性。

1.3抗癌功能

GABA作為抑制性神經(jīng)遞質(zhì),其功能主要通過與其受體相結(jié)合來實現(xiàn)的。GABA受體有三種類型即GABAA、GABAB和GABAC,其中GABAA和GABAC都為離子型受體,GABAB則為代謝型受體。研究表明,GABA對肝細胞增殖起著重要的調(diào)節(jié)作用[17],其過程可能與GABAA受體的θ亞基有關(guān)[18]。而Thaker[19]認為GABA受體也能抑制結(jié)腸癌細胞的轉(zhuǎn)移;Lodewyks等[20]人也發(fā)現(xiàn)GABAB受體對細胞增殖沒有影響,但能減少細胞遷移,這種抑制作用可能涉及到cAMP(環(huán)單磷酸腺苷)信號,而不是MMP(基質(zhì)金屬蛋白酶)的表達。此外,研究表明GABA在體外能明顯抑制膽管癌細胞QBC939的生長,GABA通過GABAB受體介導(dǎo)后抑制膽管癌細胞生長的抗癌機制,可能與調(diào)控JAK/STAT3(兩面神激酶/信號轉(zhuǎn)導(dǎo)子和轉(zhuǎn)錄激活子3)信號通路有關(guān)[21-22]。在茶葉中,研究發(fā)現(xiàn)GABA茶提取物比普通茶葉中主要兒茶素成分EGCG(表沒食子兒茶素沒食子酸酯)更具有遺傳毒性和促氧化性,GABA茶與銅離子的協(xié)同作用導(dǎo)致DNA(脫氧核糖核酸)裂解,說明了GABA茶提取物具有潛在抗癌特性的可能[23]。另研究發(fā)現(xiàn)在GABA茶提取物中鋅離子可作為助氧化劑來增強調(diào)制DNA裂解,GABA茶具有氧化和抗氧化雙重特性[24]。這些研究和發(fā)現(xiàn)給預(yù)防和治療癌癥提供了新的途徑,為未來GABA茶的產(chǎn)品開發(fā)及功能研究提供了新的途徑和方向。

1.4抗疲勞功能

Kanehira給患有疲勞癥者和正常者口服不同劑量的GABA飲料,結(jié)果表明與正常組相比患有疲勞癥的人口服含有50 mgGABA的飲料(250 mL)能明顯降低精神上和身體上所產(chǎn)生的疲勞感,且解決問題的能力也有所提高[25]。楊帆等人[26]采用昆明種小鼠游泳力竭實驗,給實驗小鼠灌胃不同劑量的γ-氨基丁酸茶,結(jié)果表明GABA茶具有明顯的抗疲勞作用,且能延長小鼠力竭游泳時間,保護肝糖原和肌糖原,減少乳酸的生成。在工作、學(xué)習(xí)、運動等過程中,很容易產(chǎn)生疲勞感,這是一種正常的生理現(xiàn)象。所以,將含有GABA茶飲料研究應(yīng)用在滿足機體高強度運動的需要上也是十分有意義的。

1.5改善腦功能,增強記憶力

在哺乳動物的大腦中,GABAA是GABA最重要的受體,GABA能突觸傳遞大多都是由GABAA介導(dǎo)的。H. M?hler[27]報道了GABAA具有介導(dǎo)記憶障礙、睡眠障礙、焦慮障礙及精神分裂等腦部疾病的多種功能。Glu(谷氨酸)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/GABA的比值升高對學(xué)習(xí)記憶有促進作用,但比值過高則有抑制作用[28-29]。Thanapreedawat[30]認為GABA對認知功能及時間記憶有一定的影響作用。此外,研究表明GABA對情緒波動、焦慮及壓力緩解有著重要的作用[31-32];在茶葉中,吳春蘭等[33]人研究發(fā)現(xiàn)GABA毛葉茶具有明顯的催眠效果。

1.6其他功能

此外,眾多研究表明GABA具有鎮(zhèn)痛作用[34]、抗癲癇病[35-36]等精神疾病、調(diào)節(jié)激素分泌及控制哮喘病[37]等功能。但是目前相關(guān)GABA茶的這些功能性研究還比較少見,關(guān)于GABA茶生理功能的研究仍任重而道遠。

2　茶葉中GABA的富集技術(shù)

2.1厭氧技術(shù)

目前,常將CO2、N2、真空和厭氧/好氣交替等處理作為茶葉中的厭氧處理條件。Tsushida利用同位素追蹤發(fā)現(xiàn)在厭氧環(huán)境下Glu有益于GABA和Ala(丙氨酸)的積累,且鮮葉經(jīng)充氮厭氧處理5 h后,GABA含量可達1.74 mg/g[38]。而林智[39]發(fā)現(xiàn)利用真空作為厭氧處理的效果要明顯優(yōu)于N2處理。此后,郝強等人對真空厭氧處理茶鮮葉的設(shè)備進行了研究,并對其加工技術(shù)的數(shù)字化控制進行了初探[40-41]。楊明容[42]在此基礎(chǔ)上利用該設(shè)備制成的普洱生茶其GABA的含量能達到1.50 mg/g以上,說明了該設(shè)備能生產(chǎn)出符合GABA茶標(biāo)準(zhǔn)的茶葉。而澤井佑典等人[43]發(fā)現(xiàn)采用厭氧/好氣交互處理茶鮮葉后,其GABA的含量要比連續(xù)厭氧處理高出很多。沈強等[44]人對茶鮮葉經(jīng)13～14 h的厭氧/好氣處理后,茶葉中的GABA含量能達到1.86 mg/g以上,但交替時間過長會影響成茶品質(zhì)。

厭氧處理時間和溫度對GABA茶的品質(zhì)影響較大,厭氧處理時間過長,GABA含量并非越高,反而會造成葉底花雜,降低成品茶品質(zhì),而厭氧/好氣交替處理次數(shù)也不易過多,否則易造成紅梗紅葉;溫度對GABA的含量影響不大,但若溫度高于40 ℃會使葉底在短時間內(nèi)變黃,茶氨酸、兒茶素含量也會降低[7,45]。在實際生產(chǎn)中,經(jīng)厭氧處理加工而成的GABA茶容易產(chǎn)生一種不愉快的特殊氣味,但有研究發(fā)現(xiàn)利用茉莉花[46]、菊花[47]的香氣可以消除γ-氨基丁酸茶所產(chǎn)生的不良氣味。所以,通過矯香工藝,提升γ-氨基丁酸茶感官品質(zhì),具有較大發(fā)展空間。

2.2噴施葉面肥

吳琴燕等人[48]利用谷氨酸鈉、CaCl2和VB6三種葉面肥噴施茶樹后均能使鮮葉中GABA含量明顯增加,但由于受自然生長狀態(tài)的限制,經(jīng)葉面肥噴施處理的茶鮮葉其GABA含量最高僅達0.77 mg/g,加工而成的紅茶GABA含量最高也僅能達0.45 mg/g,遠遠低于GABA茶1.5 mg/g的標(biāo)準(zhǔn),因此必須要結(jié)合一定的厭氧技術(shù)。張定等[49]人發(fā)現(xiàn)在茶樹葉面噴施6種氨基酸后合成GABA能力最強的是谷氨酸,并且以0.5%谷氨酸葉面肥噴施茶樹5 d后,再結(jié)合厭氧技術(shù)加工而成的GABA茶最理想。采用葉面噴施氨基酸可以促進茶樹對氨基酸的吸收,更好地滿足茶樹的生長要求,對于生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的GABA茶具有很大的積極作用。

2.3浸泡處理

浸泡處理導(dǎo)致茶鮮葉處于低氧逆境的狀態(tài),從而使GABA積累量增加。白木與志也[50]將茶鮮葉在水中浸漬15 h后GABA的含量能達到1.61～2.80 mg/g。廖明星等[51]人發(fā)現(xiàn)茶鮮葉GABA主要在浸漬前期積累,持續(xù)或者間歇浸泡4 h,其含量都比在空氣晾置中增加明顯(p<0.01)。此外,毛清黎[52]利用2.5%谷氨酸鈉浸泡鮮葉4 d后,再進行厭氧處理8 h,茶葉中GABA的含量高達2.501 mg/g,是未處理的12.6倍。浸泡處理操作簡單方便、且易規(guī)模化生產(chǎn),但易產(chǎn)生“水悶味”,影響成茶品質(zhì)。

2.4微生物發(fā)酵液法

研究報道選取安全性高的微生物如乳酸菌、酵母菌等,采用微生物發(fā)酵液的方法能較好的增加GABA積累量[53]。李亞莉[54]利用專利菌株近平滑假絲酵母GPT-5-11對普洱茶進行發(fā)酵,可以大幅度提高普洱茶中GABA的含量,且滅菌每翻接種液態(tài)菌的普洱茶發(fā)酵樣品GABA的含量可達1.53 mg/g,達到了GABA茶的標(biāo)準(zhǔn)。利用此方法生產(chǎn)的γ-氨基丁酸茶不帶有異樣氣味。

2.5其他技術(shù)

微波照射技術(shù)也能提高GABA的含量,白木與志也利用微波照射春茶后GABA含量達2.02 mg/g,且在兼顧GABA含量及GABA茶品質(zhì)的同時,以功率0.3～0.4 kW微波照射20 min時最為理想[55]。此外,研究表明采用紅外線照射鮮葉[56]、低溫沖擊鮮葉[6]等技術(shù)也能使成品茶達到GABA茶的標(biāo)準(zhǔn),但采用紅外線照射耗電較大和微波照射對防泄露要求較高且費用較高,目前在實際生產(chǎn)中的應(yīng)用還比較少。

3　展望

GABA的眾多藥理功能已被眾多人所接受,富含GABA的綠茶在日本也有生產(chǎn)銷售,其產(chǎn)品也受到了一些消費者特別是高血壓患者的青睞,在GABA功能研究的現(xiàn)有基礎(chǔ)上,發(fā)掘GABA茶藥理功能并將其運用到產(chǎn)品開發(fā)上將會對人類健康產(chǎn)生重要意義。在功能研究上,GABA茶主要是通過其降壓功能被人類所關(guān)注,但關(guān)于人體攝入GABA的健康標(biāo)準(zhǔn)及有益范圍還尚未明確,缺少功能性科學(xué)依據(jù),仍需進一步深究;而近幾年關(guān)于GABA茶的抗癌、抗糖尿病等其他功能也相繼被發(fā)現(xiàn),為預(yù)防和治療癌癥、糖尿病等疾病提供了新的途徑,但其抗病機理還尚未清楚,可作為未來的研究方向;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,具有較大市場前景。在生產(chǎn)技術(shù)上,經(jīng)厭氧處理加工而成的GABA茶具有明顯的“異味”,限制了其在國際上的發(fā)展;浸泡處理成本較低,但易產(chǎn)生“水悶味”;紅外線和微波照射處理費用大,要求嚴,不易大面積生產(chǎn)。但是,通過工藝的改進、生產(chǎn)設(shè)備的研發(fā),提升GABA茶的感官品質(zhì),是值得作為以后探索研究的創(chuàng)新課題;此外,增加花色品種如加工成紅茶、烏龍茶和花茶等,增加飲料類型如加工成純茶飲料、調(diào)味茶飲料和復(fù)合茶飲料等,適應(yīng)不同消費者的口味,相信未來會有較大的發(fā)展前景。

據(jù)統(tǒng)計,截止2014年,我國茶園面積已有4112萬畝,干毛茶總產(chǎn)量約209萬噸,總產(chǎn)值達到1349億元。但我國許多產(chǎn)茶區(qū)主要采摘春茶,夏秋茶利用率較低,所以利用夏秋茶資源研究GABA茶技術(shù)及功能,開發(fā)天然功能性的茶產(chǎn)品,不僅能提高我國夏秋茶產(chǎn)品的附加值,延長茶產(chǎn)業(yè)鏈,也能促進我國茶產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展,造福于人類。

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Research progress on the physiological functions and enrichment technique of GABA tea

XU Fan-fan1,SI Hui-qing1,*,SHEN Qiang2,ZHENG Wen-jia2,YE Shen-gao3

(1.College of Food Science,Southwest University,Chongqing 400716,China; 2.Guizhou Tea Research Institute,Guiyang 550006,China; 3.Zheng’an County Jinlin Tea industrial Limited Company,Zheng’an 563400,China)

With numerous physiological functions,γ-aminobutyric acid(GABA)has been widely used in various fields. Studies on its functions in tea have increasingly attracted the attention of tea reasearchers. This paper mainly illustrates the physiological functions of GABA tea(such as lowering blood pressure,anti-diabetes,anti-cancer,anti-fatigue and so on)and the present researches of enrichment technique in fresh leaves so as to provide a reference for the further study of GABA tea in the future. Finally,problems faced with in GABA tea development and prospective research in this field was discussed in this paper.

GABA tea;physiological functions;enrichment technique

2015-10-26

許凡凡(1992-)，女，碩士研究生，研究方向：制茶工程與貿(mào)易，E-mail：xufan163@126.com。

司輝清(1958- )，男，碩士研究生，副教授，主要從事茶葉加工教學(xué)及科研方面的工作，E-mail：shq464@126.com。

貴州省農(nóng)業(yè)科學(xué)院院專項(黔農(nóng)科院院專項[2013]009號)；貴州省農(nóng)業(yè)攻關(guān)項目(黔科合NY[2015]3023-2號)；貴州省科技創(chuàng)新人才團隊項目[黔科合人才團隊(2014)4025]。

TS272

A

1002-0306(2016)10-0381-05

10.13386/j.issn1002-0306.2016.10.071