糧食發芽富集GABA及食品開發研究進展

馬先紅，劉景圣，陳翔宇

（1.吉林化工學院生物與食品工程學院，吉林吉林132022；2.吉林農業大學食品科學與工程學院，吉林長春130118；3.小麥和玉米深加工國家工程試驗室，吉林長春130118）

糧食發芽是指有生命力的糧食種子吸水后，經過一定時期的呼吸作用，種胚從種皮中生長出來，露出胚根，這個過程稱之為糧食發芽。隨著發芽的進行，糧食中的蛋白質、脂肪等一些大分子物質被分解，維生素和礦物質等營養素被釋放，激活各種酶和合成一些酶，使糧食成分發生了一定的變化。其中，糧食發芽是一種有效的 γ-氨基丁酸（γ-aminobutyric acid，GABA）的富集方法。

GABA在高等動物中樞神經系統中具有抑制和興奮神經遞質活動的雙重作用[1]，有助于治療癲癇[2]和精神分裂癥[3]，對緩解精神壓力及維持血壓健康等方面具有一定的生理功效[4-5]。目前，國內外已對GABA在糙米、玉米、大豆、豇豆和蕎麥等糧食發芽過程中的富集技術及其產品開發進行了大量研究。本文對各種糧食發芽富集GABA的最優條件及富含GABA的發芽糧食功能食品的開發進行了綜述。

1 糧食發芽富集GABA技術

1.1 米類發芽富集GABA技術

1.1.1 糙米

發芽糙米具有預防慢性疾病的功能，主要功效成分是GABA[6]。秈稻“揚兩優6號”在CO2和N2厭氧脅迫發芽情況下，得出CO2的處理效果要好于N2，得到最佳厭氧脅迫條件是糙米發芽66 h后開始持續使用CO2處理達6 h，脅迫終點時GABA含量為（965.44±29.35）mg/100 g（以干基計），比未進行厭氧脅迫的發芽糙米提高460.13 mg/100 g（以干基計），與其他處理時段相比含量也最大[7]。Zhang等[8]利用纖維素酶預處理糙米優化了發芽工藝，酶濃度為0.47 mg/mL，49.5℃條件下酶解80min，發芽糙米中GABA的含量為16.12mg/100 g，未經酶解的發芽糙米含量為13.05 mg/100 g。

1.1.2 玉米

玉米發芽后GABA得到了很好的富集效果。低氧脅迫玉米發芽72 h后，GABA含量達到0.65 mg/g，提高12.2倍[9]；再將低氧脅迫發芽72 h后的玉米，在-18℃冷凍6 h和25℃回溫4 h條件下，發芽玉米中GABA含量提高29.9倍，達到1.52 mg/g（以干基計），低氧與低溫脅迫可以富集發芽玉米中GABA含量[10]。

1.1.3 黑米

黑米發芽過程中GABA含量呈現出一定的變化規律。黑米發芽前經過Ca2+浸泡，采用恒溫22℃和28℃、黑暗環境中發芽；22℃培養的發芽黑米中GABA的含量在發芽前4 d內不斷增大，之后開始減小，最高值是123.2 μg/g，與原黑米相比提高了125.3%；而28℃發芽的黑米中GABA含量在前3 d內不斷增大，之后開始減小，最高值是96.2 μg/g，與原黑米相比GABA含量提高了95.6%[11]。

1.1.4 粟米

粟米發芽可大量富集GABA，將粟米浸泡16 h，25℃下發芽60 h后，發芽粟米中GABA含量最高達6.5 mg/g（以干基計）[12]。

1.2 豆類發芽富集GABA技術

1.2.1 大豆

大豆發芽前后GABA含量發生了很大的改變，發芽72 h后GABA的含量最大可達到58.17 mg/100 g[13]。王淑芳等[14]得到最優低氧脅迫大豆芽菜富集GABA的培養液組分：NaCl、VB6和 CaCl2濃度分別為 42.49、62.6、6.21 mmol/L，此條件處理下大豆芽菜GABA含量為2.77 mg/g（以干基計）。

1.2.2 蠶豆

蠶豆中精氨酸含量高，發芽后利于GABA的形成，以蠶豆（啟豆2號）為原料，低氧聯合NaCl脅迫其發芽富集GABA，結果表明非脅迫培養時間、培養pH和脅迫培養時間對發芽蠶豆GABA的富集影響是顯著的，最適條件是非脅迫培養1.5 d、培養液pH 3.5和低氧聯合NaCl脅迫4 d，得到發芽蠶豆GABA含量為1.06 mg/g（以干基計），是發芽前蠶豆的7.57倍[15]。

1.2.3 豇豆

豇豆發芽可有效提高GABA富集效果，將豇豆在34℃條件下浸25 h，33℃條件下發芽24 h，豇豆中GABA的含量達到了203.53 mg/100 g，是原料豇豆中GABA的7.48倍，同時建立了預測豇豆發芽過程中的GABA含量與浸泡溫度和時間、發芽溫度和時間之間的二次多項式模型[16]。

1.2.4 黑豆

發芽能夠改善黑豆營養品質，黑豆發芽后蛋白質和氨基酸含量發生了變化，將黑豆在38℃下浸泡5 h，28℃下發芽6 d，得到的發芽黑豆中GABA含量為94.4 mg/100 g，內源蛋白酶活力為134.68 U/mL[17]。

1.2.5 綠豆

綠豆發芽后GABA含量得到了很大的提高，綠豆在溫度為40℃、pH為6.0、谷氨酸鈉的濃度為4mmol/L、Ca2+濃度為1.5 mmol/L和維生素B6為1.5 mmol/L時發芽2 h，發芽綠豆中GABA含量達到796.8 mg/100 g（以干基計）[18]。

1.3 麥類發芽富集GABA技術

1.3.1 苦蕎

苦蕎發芽過程胚和子葉中GABA含量均呈現先增大后減小的趨勢，發芽前4 d苦蕎胚和子葉中GABA持續上升，發芽至第4天時，苦蕎胚和子葉中GABA積累量達到最大，分別為0.1549 mg/g（以干基計）與0.230 5 mg/g（以干基計），是第1天的1.32和1.54倍，然后呈現平緩的降低趨勢[19]。

1.3.2 大麥

大麥在發芽過程中GABA含量呈現出先下降后上升的趨勢。曾亞文等[20]對大麥發芽過程中GABA含量變化進行了研究，未發芽大麥籽粒、發芽1 d～2 d和發芽3 d～9 d的大麥籽粒GABA含量各為45.84 mg/100 g、38.52 mg/100 g～40.82 mg/100 g 和 46.15 mg/100 g～66.46 mg/100 g，28個品系GABA富集最大平均值是最小平均值的2.1倍。

2 富含GABA發芽糧食的食品開發

發芽糧食富集GABA是以糧食為原料，所以成本偏高，且不易得到純品，所以在工業生產中大多應用于富含GABA功能性食品的開發，主要有富含GABA的饅頭、飲料、酒及營養粉等功能食品，見表1[21-28]。

表1 富含GABA發芽糧食的食品Table 1 Foods rich in GABA

3 展望

糧食發芽是一個復雜的生理生化反應，在發芽的過程中，改善了糧食的營養成分，提高了糧食的營養價值，是一種有效的GABA富集方式。目前，大量研究人員優化了糧食發芽富集GABA的技術條件并開發了富含GABA的主食、飲料、酒、營養粉等功能性食品。糧食發芽是GABA富集的一種生物合成方法，是糧食提質減損與綠色加工技術，且生長快、周期短、易于實現工廠化生產，所以發芽糧食在糧食深加工中具有廣闊的應用前景。

[1] Vastagh C,Schwirtlich M,Kwakowsky A,et al.The spatiotemporal segregation of GAD forms defines distinct GABA signaling functions in the developing mouse olfactory system and provides novel insights into the origin and migration of GnRH neurons[J].Developmental neurobiology,2015,75(3):249-270

[2] Chowdhury F A,O'Gorman R L,Nashef L,et al.Investigation of glutamine and GABA levels in patients with idiopathic generalized epilepsy using MEGAPRESS[J].Journal of Magnetic Resonance Imaging,2015,41(3):694-699

[3] Marenco S,Savostyanova A A,van der Veen J W,et al.Genetic modulation of GABA levels in the anterior cingulate cortex by GAD1 and COMT[J].Neuropsychopharmacology,2010,35(8):1708-1717

[4] Yoshimura M,Toyoshi T,Sano A,et al.Antihypertensive effect of a γ-aminobutyric acid rich tomato cultivar ‘DG03-9’in spontaneously hypertensive rats[J].Journal of agricultural and food chemistry,2009,58(1):615-619

[5] Palmer L M,Schulz J M,Murphy S C,et al.The cellular basis of GABAB-mediated interhemispheric inhibition[J].Science,2012,335(6071):989-993

[6] Kim H.Functional foods and the biomedicalisation of everyday life:a case of germinated brown rice[J].Sociology of health&illness,2013,35(6):842-857

[7] 丁俊胄,楊特武,周強,等.厭氧脅迫對發芽糙米中γ-氨基丁酸含量變化的影響[J].中國糧油學報,2015,30(2):6-10,32

[8] Zhang Q,Jia F,Zuo Y,et al.Optimization of cellulase conditioning parameters of germinated brown rice on quality characteristics[J].Journal of Food Science and Technology,2015,52(1):465-471

[9] 尹永祺,吳進賢,劉春泉,等.低氧脅迫下發芽玉米淀粉特性及高γ-氨基丁酸玉米飲料開發[J].食品科學,2014,35(6):234-239

[10]尹永祺,吳進賢,劉春泉,等.低氧與低溫脅迫對發芽玉米籽粒中γ-氨基丁酸富集的影響[J].食品科學,2015,36(1):89-93

[11]傅維,呂曉玲,孫勇民.發芽黑米中γ-氨基丁酸及礦物元素含量變化的研究[J].食品工業科技,2011(9):178-180

[12]高遠,沙坤,張澤俊.富含γ-氨基丁酸發芽粟米生產工藝優化[J].糧食與油脂,2013,26(12):19-21

[13]鮑會梅.大豆發芽過程中成分變化及營養特性的研究[J].食品工業,2015(4):293-296

[14]王淑芳,楊潤強,顧振新.低氧脅迫下大豆發芽富集γ-氨基丁酸品種篩選及培養條件優化[J].食品科學,2014,35(21):159-163

[15]楊潤強,陳惠,顧振新.低氧聯合NaCl脅迫下蠶豆發芽富集γ-氨基丁酸培養條件優化[J].食品與發酵工業,2012(5):77-80

[16]申迎賓,范子劍,麻浩.響應面法優化發芽豇豆積累γ-氨基丁酸工藝條件的研究[J].食品科學,2010(2):10-16

[17]翟瑋瑋,焦宇知.黑豆發芽過程中蛋白質及γ-氨基丁酸的變化及發芽條件的優化[J].食品科學,2009(19):51-54

[18]郝文靜,張曉鳴,黃漢榮.發芽綠豆生物轉化法富集γ-氨基丁酸[J].食品與機械,2012,28(5):34-38

[19]朱云輝,郭元新.發芽苦蕎GABA的富集及氨基酸等含氮物的變化[J].食品與發酵工業,2015(2):85-88

[20]曾亞文,楊濤,普曉英,等.大麥籽粒中γ-氨基丁酸、總黃酮和生物堿含量在發芽過程中的變化[J].麥類作物學報,2012,32(1):135-139

[21]Charoenthaikij P,Jangchud K,Jangchud A,et al.Germination Conditions Affect Selected Quality of Composite Wheat-Germinated Brown Rice Flour and Bread Formulations[J].Journal of food science,2010,75(6):S312-S318

[22]Xu F Y,Gao Q H,Ma Y J,et al.Comparison of Tartary Buckwheat Flour and Sprouts Steamed Bread in Quality and Antioxidant Property[J].Journal of Food Quality,2014,37(5):318-328

[23]劉崑,王晶晶,于小磊,等.發芽糙米乳酸菌飲料的研制[J].糧食與飼料工業,2013(3):30-33

[24]金子鑫,楊瑞金,朱生博,等.家用豆漿機制作胚芽豆漿[J].食品與機械,2015,31(1):217-221,225

[25]蓋倫,姜帆,韓建春.以發芽糙米為主要原料生產富含γ-氨基丁酸白酒[J].釀酒,2013(6):102-105

[26]耿欣,杜江,肖軍霞.富含阿魏酸和γ-氨基丁酸的發芽糙米酸奶品質控制的研究[J].中國食品學報,2011,11(7):74-80

[27]呂齊明,傅曉如,周遠,等.富含γ-氨基丁酸發芽糙米米粉條的研制[J].糧食與飼料工業,2014,12(7):20-23

[28]孫雨茜,楊潤強,尹永祺,等.高γ-氨基丁酸發芽營養粉的研制[J].食品工業科技,2014(21):238-241,247