在40g/L NaCl处理造成的盐胁迫条件下,GABA3000~500倍处理均在不同程度上提高了 棉花植株第1-4片真叶的相对含水量,分别提高14.52%、17.18%、11.68%和9.83%,其中GABA的3000倍 和2000倍处理显著提高了叶片相对含水量,1000倍和500倍处理的提高程度不显著。
GABA在溶液中常以两性离子(带负电荷的羧基和带正电荷的氨基)形式存在,由于正负电荷基团间的静电相互作用,使得GABA在溶液中能够兼具气态(折叠态)和固态(伸展态)时的分子构象,而GABA在溶液中多分子构象共存的形式,使其能够结合多种受体蛋白并发挥多种重要生理功能。
GABA自动植物以及微生物中有较多的发现,其中在1949年在马铃薯的块茎中发现,在1950年又在哺乳动物的系统中发现其存在,同时被认为是哺乳动物、昆虫或者某些寄生蠕虫神经系统中的神经抑制剂,对神经元的兴奋程度有着重要的影响。
微生物发酵法是通过选择品种优良、稳定以及无害的菌种,利用这些菌种在生长繁殖的过程中对GABA进行制备和产出。这种方法虽然对环境的要求比较苛刻,对设备的要求较高,但是此法产出的GABA可作为天然的食品添加剂。利用微生物发酵生产,是食品行业中发展早,领域广泛的生产方式之一,早利用的微生物是大肠杆菌,利用它的脱羧酶可生产GABA,但是由于其本身存在一些安全隐患,使其一直无法直接用于药品或者食品的生产制作。
随着科学技术的发展,绿色食品越来越受到人们的重视,后来科研人员发现乳酸菌、酵母菌以及曲霉菌等微生物都可以用来代替大肠杆菌,催化生产GABA。而且在较低成本的情况下,还具有产量高、安全性好的优势,此种方法已经逐渐在向产业化生产发展。
在高等植物中,GABA的代谢主要由三种酶参与完成,在GAD作用下,L-谷氨酸(glutamic acid,Glu)在α-位上发生不可逆脱羧反应生成GABA,然后在GABA转氨酶(GABA transaminase,GABA-T)催化下,GABA与丙酮酸和α-酮戊二酸反应生成琥珀酸半醛,后经琥珀酸半醛脱氢酶(succinic semialdehyde dehydrogenase,SSADH)催化,琥珀酸半醛氧化脱氢形成琥珀酸终进入三羧酸循环(krebs circle)。这条代谢途径构成了TCA循环的一条支路,称为GABA支路。
在微生物中,GABA代谢是通过GABA支路完成的,利用微生物体内较高的GAD活性,将Glu脱羧形成 GABA,然后在GABA-T、SSADH作用下,GABA进入下游的分解过程生成琥珀酸半醛、琥珀酸参与微生物的生理代谢。微生物富集GABA就是通过对培养基的优化以及菌株的改良使其具有较高的GAD活性,增加GABA合成率,降低分解率来实现的。大量研究已证明GAD在原核到真核微生物中都有存在,此外,利用微生物中的GAD脱羧形成GABA不受资源、环境和空间的限制,与其他方法相比具有显著的优势。
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更新时间:2024-03-30 05:52:06