粮食中γ-氨基丁酸富集技术研究进展

□ 孙 宇 张 亮 吉林工商学院

粮食中γ-氨基丁酸富集技术研究进展

□ 孙 宇 张 亮 吉林工商学院

γ-氨基丁酸为一种天然存在的非蛋白质氨基酸，具有多种生理功能。本文综述了米类粮食、豆类粮食和麦类粮食中γ-氨基丁酸的富集方法，并对γ-氨基丁酸的应用前景进行了展望。

粮食；γ-氨基丁酸；富集；发芽

γ-氨基丁酸（gamma aminobutyric acid，GABA），又名γ-氨酪酸或4-氨基丁酸（4-Aminobutanoic acid，4-AB），普遍存在于动物、植物和微生物的体内，是哺乳动物中枢神经系统重要的神经递质。虽然GABA在人体内可以合成，但合成量有限，随着年龄的增长和精神压力的增加，GABA很难在体内积累。通过外源性食物摄入，可以补充人体内的GABA含量，改善此种状况，促进居民的身体健康。为此，近些年来，针对如何转化、合成和制备GABA进行了大量的研究，本文总结了粮食中GABA富集技术，并对GABA的应用前景进行展望。

在稻谷加工中，由于糙米保留了糊粉层和胚，将稻谷的大部分蛋白都保留了下来。从而使得糙米在发芽的过程中，通过L-谷氨酸脱羧酶催化L-谷氨酸脱羧生成GABA。经研究表明，发芽后糙米的GABA含量分别是糙米和精米的2倍和7倍[1]。Saikusa[2]在进行稻米食用品质改良实验中发现，当稻米经水浸泡后，尤其是胚芽部分，GABA的含量明显提高。受到以上研究的启发，大坪贞视[3]利用稻谷生产的副产物米糠和胚芽作为原料，生产GABA。当米糠中胚芽含量为60%时，每克米胚芽可生成0.17 g GABA。大量的研究结果显示，发芽条件对GABA的生产量也有较大的影响。郭晓娜等[4]首次通过响应面法对浸泡时间、浸泡温度、发芽温度及发芽时间对糙米发芽条件进行优化使得发芽糙米的GABA含量为47.1 mg/100 g，为未发芽前的2.4倍。此外，还可通过厌氧胁迫发芽、纤维素酶预处理等方式来优化发芽糙米GABA富集技术。

除普通的稻米外，张名位 等[5]利用响应面法优化发芽黑米富集GABA工艺，通过对发芽条件的优化使发芽后的籼型黑米的GABA含量达到55.36 mg/100 g，为发芽前的3.9倍。高远 等[6]采用正交试验设计优化发芽粟米工艺条件，都得到了较好的结果。

在豆类粮食中，研究的较多的豇豆发芽富集GABA的技术。郭祯祥 等[7，8]首先采用Box-Behnken响应面实验设计优化豇豆发芽条件，最佳发芽条件为浸泡液 pH值3.9、浸泡时间25 h、发芽温度31 ℃和发芽时间25 h，在最优条件下发芽后的GABA含量是未发芽豇豆的4.42倍。然后该课题组又研究了热风干燥、真空干燥及微波热风组合干燥法对发芽豇豆GABA的影响，以豇豆中GABA的保留量为指标，确定微波热风组合干燥法可最大限量保留住豇豆中GABA的量。

翟炜炜 等[9]以黑豆为原料，对发芽黑豆富集GABA的工艺进行优化，在最佳发芽条件下，黑豆GABA含量达到94.4 mg/100 g。大豆发芽前后的GABA含量也发生了很大的改变，王淑芳等[10]采用低氧胁迫技术富集大豆芽菜中的GABA，当培养液中NaCl、维生素B和CaCl2浓度分别为42.29、62.6和6.21 mmol/L时，GABA含量为2.77 mg/g（以干基计）。

郭元新等[11-13]对发芽苦荞富集GABA技术进行了一系列的研究，该课题组首先研究了荞麦在发芽过程中，GAD的活力变化及GABA含量变化趋势，发现采用发芽的方法有利于荞麦中GABA含量的富集，然后采用盐胁迫的技术发芽苦荞富集GABA，研究结果表明在最佳发芽条件下，发芽苦荞中GABA富集量为250.06 μg/g。利用响应面法优化发芽苦荞GABA富集条件，研究了谷氨酸钠质量浓度、钙离子浓度、发芽温度和发芽时间对GABA富集量的影响，结果表明谷氨酸钠质量浓度对苦荞GABA富集量的影响最大，在最佳的发芽条件下，GABA含量为 258.77±3.95 μg/g（以干基计）。与之前的研究相比，GABA含量有所提高。

白青云课题组[14，15]对发芽小麦胚芽富集GABA的培养液组分和培养条件进行了优化，麦胚富集GABA的最优培养条件为培养温度46 ℃，时间1.5 h，液料比6:1（mL/g），培养液pH4.6，在此条件下，麦胚中GABA最大富集量是发芽前的5.51倍；当培养液组分CaCl2浓度为2.48 mmol/L，NaCl为3.95 mmol/L，Glu为1.66 mmol/L，在此条件下麦胚中GABA含量达到53.37 mg/g，为发芽前的8.00倍。此结果表明，优化培养液组分可以显著提高发芽麦胚中的GABA含量。

GABA由于具有多种生理功能，已被我国卫生部批准作为新资源食品广泛用于各生产领域。除了本文综述的粮食中GABA的富集技术外，GABA还可采用化学合成、微生物发酵法等进行富集。与粮食富集相比而言，化学合成法安全性较差，所生产的产品不适用于食品。而微生物发酵法，虽然富集能力较高，但微生物在发酵过程中，会产生大量的代谢产物和一些生物毒素，分离提纯的费用相对较大。利用粮食发芽过程富集GABA，安全性较好，发芽后的粮食可进行进一步加工成速食粉或功能性饮料。随着消费者健康意识的提高以及对天然食品的追求，对发芽粮食富集GABA技术的应用将是一个很有潜力的研究领域。参考文献

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[2]Saikusa T, Horino T, Mori Y.Distribution of Free Amino Ccids in the Rice Kernel and Kernel Fractions and the Effect of Water Soaking on the Distribution[J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry,1994(5):1122-1125.

[3]大坪贞视.北陆农业の新技术[J],2000(10):66-68.

[4]郭晓娜,朱永义.响应面法在发芽糙米研究中的应用[J].粮食与饲料工业, 2003(11):11-12.

[5]张名位,陈恩成,张雁,等.籼型黑米萌芽积累γ-氨基丁酸的工艺条件研究[J]. 农业工程学报,2007(3):213-218.

[6]高远,沙坤,张泽俊.富含γ-氨基丁酸发芽粟米生产工艺优化[J].粮食与油脂,2013(12):19-21.

[7]郭祯祥,朱青霞,赵艳丽.豇豆发芽富集γ-氨基丁酸工艺研究[J].农业机械, 2012(22):70-74.

[8]朱青霞,郭祯祥,赵艳丽.不同干燥方式对发芽豇豆γ-氨基丁酸含量影响[J]. 粮食与油脂,2012(12):20-22.

[9]翟玮玮,焦宇知.黑豆发芽过程中蛋白质及γ-氨基丁酸的变化及发芽条件的优化[J].食品科学,2009(19):51-54.

[10]王淑芳,杨润强,顾振新.低氧胁迫下大豆发芽富集γ-氨基丁酸品种筛选及培养条件优化[J].食品科学,2014(21):159-163.

[11]朱云辉,郭元新.发芽苦荞GABA的富集及氨基酸等含氮物的变化[J].食品与发酵工业,2015(2):85-88.

[12]朱云辉,郭元新.响应面法优化盐胁迫发芽苦荞富集γ-氨基丁酸的培养条件[J].食品科学,2015(19):96-100.

[13]朱云辉,郭元新.响应面法优化发芽苦荞富集γ-氨基丁酸的培养条件[J].西北农林科技大学学报:自然科学版,2016(11):141-148.

[14]杨庭,徐倩,闻秀梅,等.麦胚富集γ-氨基丁酸的培养液组分优化[J].食品工业,2012(10):7-10.

[15]闻秀梅,纪雅慧,杨庭,等.麦胚富集γ-氨基丁酸的培养条件优化[J].食品工业科技,2012(11):201-204.

吉林省教育厅“十二五”科学技术研究项目——速食发芽糙米粉的挤压膨化工艺研究（编号：2015428）；吉林工商学院科学技术研究项目（编号：L2015030）。

张亮。