γ-聚谷氨酸（γ-polyglutamic acid，γ-PGA），又稱納豆菌膠、多聚谷氨酸，是一種無色無味、無毒安全、可生物降解、可食用的生物高分子。γ-PGA 最初是從炭疽芽孢桿菌膠囊中發(fā)現(xiàn)的，后來發(fā)現(xiàn)也存在于“納豆”（日本傳統(tǒng)食品發(fā)酵的大豆）的黏液中。

作為一種高分子生物材料，γ-PGA 具有良好的成膜性、生物相容性、水溶性、可降解性、可修飾性，對自然環(huán)境不會(huì)造成不利影響，對人體健康具有保健作用，所以γ-PGA 被廣泛應(yīng)用于食品、化妝品、農(nóng)業(yè)、環(huán)保、生物醫(yī)學(xué)等行業(yè)。

γ-PGA主要有四種制備方法：化學(xué)合成法、提取法、酶轉(zhuǎn)化法和微生物發(fā)酵法。微生物發(fā)酵法具有對環(huán)境污染小，生產(chǎn)條件較簡單，且目標(biāo)產(chǎn)物純度較高等優(yōu)點(diǎn)，所以目前工業(yè)上生產(chǎn)γ-PGA 采用最多的方法是微生物發(fā)酵法。

在食品工業(yè)中，γ-PGA 是一種新型健康的食品添加劑。其不僅可以改善食品風(fēng)味，營養(yǎng)、增強(qiáng)質(zhì)感、保持形體，還能被消化成單一的谷氨酸，在人體的胃腸道中被吸收。

在淀粉類食品中加入適量的γ-PGA，可以維持食品的外形、增強(qiáng)質(zhì)地和延長食品貨架期，并且還可以改變面筋蛋白的流變性能，提高面食的持水分能力；在一些高礦物質(zhì)食品中加入適量的γ-PGA 或其降解產(chǎn)物可以促進(jìn)小腸對礦物質(zhì)的吸收，尤其可以提高腸道內(nèi)對鈣的吸收。

同時(shí)γ-PGA 比糖類、無機(jī)鹽和蛋白質(zhì)等常用的一些防凍劑的氣味更淡，對食品本身的風(fēng)味基本上沒有影響，并且同時(shí)能減少氨基酸、奎寧、肽和咖啡因等苦味物質(zhì)的苦澀味，還可以作為保鮮劑、增稠劑、抗凍劑、穩(wěn)定劑等。食用適量的 γ-PGA 還可以減少人體內(nèi)脂肪和血糖的沉積，降低血脂、血糖含量。

掩味和增強(qiáng)食品風(fēng)味口感

γ-PGA 可作為掩味劑，它能夠遮掩氨基酸、肽、礦物質(zhì)、維生素和咖啡因等苦味物質(zhì)的絕大部分苦味。氯化鈉、氯化鉀在食品中的作用巨大，但其金屬苦味妨礙了更加廣泛的應(yīng)用，加入適量的 γ-PGA 可以遮掩其苦澀味，消除不良?xì)馕?，改善產(chǎn)品風(fēng)味，提高其在食品中的應(yīng)用。

研究表明0.5% γ-PGA凝膠的苦味抑制能力大于1.0% 瓊脂的苦味抑制能力，并且0.5% γ-PGA 凝膠對基礎(chǔ)苦味物的苦味抑制強(qiáng)于0.5% PGA 凝膠對酸性苦味物的苦味抑制。因此 γ-PGA 凝膠有望成為食療方法中有用的輔食材料，它不僅可以增加吞咽的便捷性，而且可以掩蓋苦味。γ-PGA 還可通過縮短阿斯巴甜、蔗糖素等高強(qiáng)度甜味劑的甜味持續(xù)時(shí)間，改善味覺平衡。

增強(qiáng)抗凍性

γ-PGA 的抗凍性與其保水性相關(guān)，聚合物鏈之間形成大量氫鍵、固定水、糖和無機(jī)鹽分子，從而具有較強(qiáng)的保水能力，大多數(shù)具有高防凍性能的物質(zhì)還具有低溫保護(hù)功能，其效果優(yōu)于常用的蔗糖、山梨糖、葡萄糖等常用抗凍劑，能有效延長食品的保質(zhì)期。

在冷藏面制食品中使用γ-PGA 能有效減弱凍藏對面團(tuán)網(wǎng)絡(luò)的破壞，提升面團(tuán)的凍藏穩(wěn)定性，提高食品品質(zhì)。研究發(fā)現(xiàn) γ-PGA 能提高酵母細(xì)胞和面團(tuán)的抗凍性，在低溫情況下，γ-PGA 可以提高魚糜的品質(zhì)，減少冷凍過程中魚糜凝膠的劣化，在-20℃下濃度為0.8% 的γ-PGA 對草魚魚糜抗凍性最好，凝膠強(qiáng)度、鹽溶性蛋白濃度、腺苷三磷酸鈣酶活性較對照組相比都有明顯提高。此外，也有研究表明，γ-PGA 的抗凍能力隨分子量的減小而增強(qiáng)。

增強(qiáng)腸道內(nèi)鈣的吸收

食物中的植酸鹽和草酸鹽在腸道內(nèi)會(huì)與鈣形成不溶解和不易吸收的復(fù)合物，會(huì)降低腸道內(nèi)鈣的吸收，γ-PGA可以延緩磷酸鈣的形成，并且當(dāng) γ-PGA 含量達(dá)到一定濃度時(shí)還可以減少磷酸鈣的形成。再者 γ-PGA 本身也可以與體內(nèi)游離的鈣離子形成可溶性螯合物，有利于增加小腸中鈣的溶解性，促進(jìn)鈣的吸收，維持機(jī)體中的鈣平衡，保證機(jī)體正常的生理代謝。因此，γ-PGA 可以明顯促進(jìn)人體對鈣的吸收和貯存，并能增強(qiáng)骨質(zhì)密度促進(jìn)青少年的骨骼發(fā)育，還能減少中老年體內(nèi)的鈣流失，預(yù)防骨質(zhì)疏松的發(fā)生。與 CaCO3相比，γ-PGA-Ca 具有更高的吸收率和利用率，因此有研究者認(rèn)為其可作為鈣補(bǔ)充劑使用。

輔助降低血糖

γ-PGA 具有改善細(xì)胞胰島素敏感性和促進(jìn)胰島素分泌的作用，所以 γ-PGA 可通過降低血糖水平從而預(yù)防和緩解 II型糖尿病和阿爾茨海默病的癥狀等代謝綜合征。日本傳統(tǒng)發(fā)酵豆制品納豆中富含γ-PGA，食用 γ-PGA 含量高的納豆可以降低飯后血糖峰值。有學(xué)者評估了食用低含量γ-PGA（LPGA）和高含量γ-PGA（HPGA）的納豆米飯對餐后血糖水平和胰島素反應(yīng)的抑制作用， HPGA餐后45min 內(nèi)血糖和胰島素的曲線的增量面積均低于 LPGA 餐后。

抗氧化和抗衰老

人體中的自由基具有強(qiáng)氧化性，會(huì)損害機(jī)體的組織和細(xì)胞，加速機(jī)體的衰老，皮膚中的透明質(zhì)酸在一定程度上也會(huì)導(dǎo)致皮膚衰老。研究報(bào)道γ-PGA 具有清除自由基和抑制透明質(zhì)酸酶的活性，具有抗氧化和抗衰老的作用。不同分子量的 γ-PGA 對自由基都具有清除能力，能一定程度的修復(fù)光老化細(xì)胞損傷并能減少光老化細(xì)胞中氧自由基、氮自由基的增加，研究表明，分子量 3.0× 105kDa 的 γ-PGA修復(fù)光老化細(xì)胞損傷的效果最佳。γ-PGA 具有抗氧化特性，可應(yīng)用于功能性食品行業(yè)。此外，還有學(xué)者發(fā)現(xiàn)在皮膚中存在一種膠原酶，該酶可以降解膠原、降低皮膚彈性、形成皺紋，而 γ-PGA-VC 復(fù)合物可以抑制這種酶的活性。

維護(hù)牙齒口腔健康

γ-PGA 具有促進(jìn)牙本質(zhì)礦化的作用，具有維持牙釉質(zhì)完整性，牙齒富鈣化和預(yù)防齲齒的功效。有學(xué)者研究聚谷氨酸對人牙釉質(zhì)的脫礦抑制作用和再礦化潛力及其可能的作用機(jī)制，發(fā)現(xiàn)用1%、2% 聚谷氨酸溶液處理的牙釉質(zhì)和羥基磷灰石表面與聚谷氨酸粉末處理的牙釉質(zhì)和羥基磷灰石表面相似，并且該研究表明，2% 的聚谷氨酸比氟化鈉更有效，因?yàn)樗苄纬梢粚油繉?，防止牙齒表面的脫礦化和促進(jìn)再礦化。γ-PGA 也可以作為催涎劑應(yīng)用到口香糖、糖果、飲料等食品中防止口臭和齲齒。γ-PGA 可促進(jìn)唾液分泌，與商用漱口水中使用的氟化物鹽和其他蛋白質(zhì)等化合物相比，它在中性 pH 下穩(wěn)定，即使在高劑量下也對人體無害。

在食品工業(yè)中，γ-PGA可作為保濕劑、抑菌劑、防凍劑、掩味劑等，更重要的是，現(xiàn)在較多的研究都表明γ-PGA 具有很多的功能保健作用，這對研究保健品新產(chǎn)品的研發(fā)具有重要意義，但是 γ-PGA 功能的一些作用機(jī)理仍未得到確切的解釋，需繼續(xù)深入研究。

此外，國外對于γ-PGA在醫(yī)藥和環(huán)保領(lǐng)域的應(yīng)用研究頗多，尤其是可作為藥物載體對藥物起到緩釋的價(jià)值。隨著研究的不斷深入，γ-PGA 一定能應(yīng)用于更多的領(lǐng)域， γ-PGA新產(chǎn)品也將會(huì)不斷地被開發(fā)出來。

參考文獻(xiàn)：

[1]彭敏,張迎慶,王婷,童雅琴.聚谷氨酸對食品的功能性影響研究進(jìn)展[J/OL].中國食品添加劑,2021(07):138-143[2021-08-01].https://doi.org/10.19804/j.issn1006-2513.2021.07.022.

[2]何宇,呂衛(wèi)光,張娟琴,張海韻,張翰林,李雙喜,鄭憲清,白娜玲.γ-聚谷氨酸的研究進(jìn)展[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué),2020,48(18):18-22.

小泥沙，食品科技工作者，現(xiàn)就職于國內(nèi)某大型藥物研發(fā)公司，從事營養(yǎng)食品及功能性食品的開發(fā)與研究。