富含降壓物質γ-氨基丁酸發酵飲料的研制

李若鯤，高 巖，盧天成，王 莘,*

(1.吉林農業大學生命科學學院，吉林 長春 130118；2.吉林農業大學資源環境學院，吉林 長春 130118)

富含降壓物質γ-氨基丁酸發酵飲料的研制

李若鯤1，高 巖2，盧天成1，王 莘1,*

(1.吉林農業大學生命科學學院，吉林 長春 130118；2.吉林農業大學資源環境學院，吉林 長春 130118)

目的：以高產GABA的紅曲霉菌株發酵制備富含降壓物質γ-氨基丁酸的保健飲料。方法：該功能發酵飲料原料及口味配比經正交試驗確定最佳工藝。結果：經三因素三水平正交試驗確定最佳原料配比為綠茶汁50%、菊花提取液8%、荷葉-山楂-玉米須提取液14%，發酵飲料口味調配經四因素三水平正交試驗確定最佳工藝為白砂糖7g/100mL、香精0.04mL/100mL、抗氧化劑0.3mL/100mL、茶汁35mL/100mL。結論：該發酵飲料中GABA的含量達0.26g/L，其色澤、氣味、口感等指標均達到最優水平。

紅曲霉；富含γ-氨基丁酸；降血壓；飲料

γ-氨基丁酸 (gamma-amino butyric acid，GABA)廣泛存在于自然界，是一種非蛋白質組成的天然氨基酸。在哺乳動物腦內的含量很高，尤其是高等動物的腦內，它是中樞神經系統的一種抑制性化學遞質，具有抑制血管緊張素轉化酶(angiotensin-converting enzyme，ACE)的活性[1-2]。大量研究證明GABA具有顯著的降壓效果，富含GABA的降壓綠茶飲品也有相關報道，但此類產品都是以中藥或茶葉中存在的GABA作為其主要來源，由于其篩選過程復雜、繁瑣，所以生產成本較高，而以微生物發酵產物生產此類降壓飲品的研究卻未見報道。紅曲霉(Fermentum Rubrm)在真菌分類學上屬于子囊菌綱(Ascomycetes)，真子囊菌亞綱(Euascomycetes)，曲霉目(Eurotiales)，曲霉科(Eurotiaceae)[3-4]。最低生長溫度26℃，最高42℃，其可利用多種碳源和氮源，能合成多種酶類、色素及其他生理活性物質[5]。紅曲霉的次級代謝產物中含有大量GABA，適于批量生產，且產量穩定，成本較低，利用紅曲霉發酵研制富含GABA的功能飲料將會成為微生物發酵生產功能性保健品的新途徑。本研究主要以紅曲霉為出發菌株進行液體發酵培養獲得功效產物GABA作為發酵飲料的主要降壓成分，同時添加功效植物綠茶[6-7]、菊花等為輔助原料研制發酵型功能性飲料，為微生物發酵產物協同植物功能性物質在食品保健飲品應用研究提供創新型產品。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

高產GABA紅曲霉菌株 吉林農業大學生物工程實驗室；碧螺春綠茶、菊花茶 長春市中東大市場；荷葉、山楂 百草大藥房；玉米須 吉林農大玉米實驗田；純凈水 市購。

發酵培養基：改良PDA液體培養基；展開劑：正丁醇-冰醋酸-水=4:1:3(V/V)；洗脫劑：0.001g/mL CuSO4溶液-75%乙醇溶液=1:14(V/V)。

γ-氨基丁酸 上海KAYON試劑公司；葡萄糖、NaNO3、酵母提取物、K2HPO4、MgSO4、KCl、FeSO4、NaCl、瓊脂條、水合茚三酮、正丁醇、冰醋酸、硫酸銅、乙醇、谷氨酸。

1.2 儀器與設備

722E型可見分光光度計 上海光譜儀器有限公司；立式壓力蒸氣滅菌器 上海華線醫用核子儀器有限公司；電子分析天平 德國賽多利斯股份公司；HYG-A全溫搖瓶柜 江蘇太倉試驗設備廠；電熱恒溫鼓風干燥箱、DK-S28水浴 上海新苗醫療器械制造有限公司；臺式離心機 上海安亭科學儀器廠；智能生化培養箱 寧波海曙賽福實驗儀器廠；無菌操作臺 蘇凈集團安泰公司。

1.3 方法[8-14]

1.3.1 降血壓功能發酵飲料工藝流程

1.3.2 發酵培養

將高產GABA紅曲霉菌株接入改良PDA固體平板培養基中，恒溫箱30℃活化培養72h。制備改良PDA液體培養基1000mL，每250mL錐形瓶中裝入50mL，分裝20瓶滅菌，取上述活化的直徑8mm紅曲霉菌餅接入培養基，pH值自然，40℃條件下120r/min搖床發酵培養48h取發酵液分析檢測GABA產量[15]。

1.3.3 檢測

GABA的含量測量采用改良紙層析法[16-17]，展開劑加入顯色劑茚三酮0.004g/mL。取1mL發酵液置離心管中，水浴煮沸5min，12000r/min離心15min，取5μL上清液點樣。GABA標樣配成5g/L作參比，點樣量1μL，展開后在65℃顯色30min，洗脫劑洗脫后，520nm波長處比色測定吸光度，獲得GABA含量。

1.3.4 飲料的制備

1.3.4.1 原料的前處理

按綠茶與水的比例為1:50稱取20g綠茶，用1L沸水煮沸5min后加入白砂糖80g，攪拌溶解后過濾，得茶汁備用。

精確稱取菊花6g，沸水煮沸5min后過濾，將濾液繼續加熱濃縮至300mL，備用。

由于玉米須為野外采摘，所以應先用清水清洗，去除泥土、沙石及其他雜質，再用2%食鹽水浸泡10～20min，用以清除上面的病菌、蟲卵及殘留的農藥，然后再用清水漂洗，烘箱烘干。按比例稱取一定量干荷葉、山楂、玉米須，水煎30min后過濾備用。

1.3.4.2 調配

為使本發酵飲料中GABA的含量較高，調配采用L9(33)正交試驗進行因素與水平的設計(表1)。

表1 發酵飲料中原料配比L9(33)正交試驗設計Table 1 Design of orthogonal experiments for optimizing the formula of raw materials in GABA-rich fermented beverage %

1.3.5 發酵

將調配好的飲料基液加純凈水至100mL，密封后在0.1MPa壓力下，121℃高壓滅菌20min，而后待冷卻至室溫時在無菌操作臺分別接入活化72h的直徑為8mm的菌餅，然后在40℃條件下，120r/min搖床發酵培養48h。

1.3.6 檢測

將發酵培養48h的發酵液同樣用改良后的紙層析法進行測定，選取GABA含量最高的組作為該發酵飲料的原料配比最佳方案。

1.3.7 調味

表2 發酵飲料口味調配L9(34)正交試驗設計Table 2 Design of orthogonal experiments for optimizing taste adjustment of in GABA-rich fermented beverage

為使配制的發酵飲料的色、香、味達到理想程度，口味的調配采用L9(34)正交試驗進行因素與水平的設計。首先，將防腐劑苯甲酸鈉配置成20g/mL水溶液，分別取0.2mL邊攪拌邊緩慢加入進行調配，加入量為0.4g/L；然后，將抗氧化劑、抗壞血酸配制置成10%的水溶液，加入量為1～5mL/L；根據正交試驗設計，按茶汁、白砂糖、防腐劑、香精、抗氧化劑的加入先后順序進行調配(表2)。

表3 感官評分標準Table 3 Sensory score standard

1.3.8 滅菌

將調配好的9組發酵飲料密封后，于0.1MPa、121℃高壓滅菌4min，或者高溫瞬時殺菌5s，冷卻后即為成品。

1.3.9 評分標準

對飲料進行感官評價評分，評分標準如表3所示。

2 結果與分析

2.1 富含GABA發酵飲料原料配比方案選定

表4 富含GABA發酵飲料原料配比正交試驗結果Table 4 Results of orthogonal experiments for optimizing the formula of raw materials in GABA-rich fermented beverage

由表4可知，通過發酵飲料4種原料配比正交試驗，測定各試驗組GABA含量，發酵飲料中影響GABA產量的順序為C＞B＞A，即荷葉-山楂-玉米須提取液＞菊花＞茶汁。根據單因素和極差分析統計結果確定最佳配比方案為A3B1C1，即發酵飲料中綠茶汁占50%；菊花提取液占8%；荷葉-山楂-玉米須提取液占14%。按照以上原料配比方案進行發酵培養所獲得的發酵液GABA質量濃度平均為0.26g/L。

2.2 富含GABA發酵飲料口味調配方案選定

由表5可知，通過對發酵飲料選定的白砂糖、香精、抗氧化劑、茶汁進行四因素三水平正交試驗，確定影響該飲料口味的主要因素主次為A＞D＞B＞C，即白砂糖＞茶汁＞香精＞抗氧化劑。根據單因素和SPSS統計軟件極差分析，確定最佳口味調配方案為A2B1C2D1，即白砂糖7g/100mL、香精0.04mL/100mL、抗氧化劑0.3mL/100mL、茶汁35mL/100mL。按照以上配比方案進行調配的飲料色、香、味感官評分標準達到最優程度。

表5 富含GABA發酵飲料口味調配正交試驗結果Table 5 Results of orthogonal experiments for optimizing tasteadjustment of in GABA-rich fermented beverage

3 討論與結論

本實驗采用高產GABA紅曲霉菌株進行發酵獲得大量GABA發酵物，制備的發酵飲料主要降壓物質為GABA，含量0.26g/L，制備的發酵飲料具有降壓保健作用。據相關研究資料表明，連續服用GABA可有效抑制血壓上升，長期飲用富含GABA的飲料，對平穩血壓具有更明顯的保健作用[18-20]。徐冬云[21]報道日本開發用紅曲提取物制備保健飲料用于治療高血壓的技術，認為GABA能系統作用延髓血管的運動中樞，并抑制抗利尿激素后葉加壓素的分泌，擴張血管，降低血壓。后家衡[22]研究報道GABA是通過調節中樞神經系統，作用于脊髓的血管運動中樞，與突觸后有抗擴張血管作用的GABA-A受體和對交感神經末梢有突觸前抑制作用GABA-B受體結合，能有效促進血管擴張，從而達到降血壓的目的。因此，開發富含降壓活性物質具有保健功能的發酵飲料的市場前景廣闊。

富含GABA發酵飲料的研制中，原料工藝優化通過正交試驗確定最佳原料配比為綠茶汁50%、菊花提取液8%、荷葉-山楂-玉米須提取液14%。感官口味調配優化通過正交試驗確定最佳配比為白砂糖7g/100mL、香精0.04mL/100mL、抗氧化劑0.3mL/100mL、茶汁35mL/ 100mL。發酵飲料中GABA含量0.26g/L，色澤、氣味、口感等指標均達到了最優水平，

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Development of GABA-rich Fermented Beverage with Blood-pressure-lowering Function

LI Ruo-kun1，GAO Yan2，LU Tian-cheng1，WANG Xin1,*
(1. College of Life Sciences, Jilin Agricultural University, Changchun 130118, China；2. College of Resources and Environment, Jilin Agricultural University, Changchun 130118, China)

Objective: To develop gamma aminobutyric acid (GABA)-rich beverage by Monascus fermentation with bloodpressure-lowering function. Methods: Orthogonal experiments were performed to determine the optimal processing parameters for the fermented functional beverage. Results: The optimal formula of raw materials was composed of 50% green tea juice, 8% chrysanthemum extract and 14% lotus leaf-hawthorn-corn extract. Meanwhile, the optimal accessory materials for taste adjustment were 70 g white sugar, 0.4 mL of essential oil, 3 mLof anti-oxidant and 350 mL of tea juice in 1000 mL of fermented beverage. Conclusion: The prepared beverage contains GABA up to 0.26 g/L and achieved the excellent level in color, smelling and taste. Key words：Monascus；gamma aminobutyric acid；blood pressure lowering；beverage

TS252.1

B

1002-6630(2010)24-0494-04

2010-08-01

長春市科技局項目(2008214)

李若鯤(1986—)，男，本科生，研究方向為微生物發酵與利用。E-mail：liruokun1986@163.com

*通信作者：王莘(1959—)，女，教授，碩士，研究方向為微生物資源發酵與功能產品開發。E-mai：wangxin5853@126.com