富γ-氨基丁酸(GABA)金川發(fā)芽紅糙米制備工藝

張盈嬌，朱永清，陳 建，夏 陳，鄧俊琳，李艷琳，李 娟，李華佳，劉 培

(四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所，成都 610066)

富γ-氨基丁酸(GABA)金川發(fā)芽紅糙米制備工藝

張盈嬌，朱永清，陳 建，夏 陳，鄧俊琳，李艷琳，李 娟，李華佳，劉 培

(四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所，成都 610066)

γ-氨基丁酸(GABA)是一種天然存在非蛋白質(zhì)的氨基酸，具有多種特殊的生理功能，在發(fā)芽糙米中含量較高。本試驗(yàn)以金川紅糙米為原料，以GABA含量為研究對(duì)象，通過(guò)正交試驗(yàn)得到富集GABA的最佳紅糙米發(fā)芽工藝條件為浸泡溫度為25℃、浸泡時(shí)間2h、發(fā)芽時(shí)間為48h、發(fā)芽溫度40℃、CaCl2溶液濃度1mg/mL、纖維素酶溶液濃度0.64mg/mL、谷氨酸溶液濃度為1.5mmol/L。此時(shí)GABA含量可達(dá)到46.3436mg/100g，其結(jié)果約為發(fā)芽前的2倍。

金川紅糙米；發(fā)芽糙米；γ-氨基丁酸

金川紅糙米產(chǎn)自阿壩州金川縣，含多種微量元素與營(yíng)養(yǎng)成分，100g中含碳水化合物75.1g、蛋白質(zhì)9.7g、脂肪3.5g、磷240mg、鈣29mg、鐵7.8mg。相對(duì)于精米，金川紅糙米口感較差，并且不易被胃腸道吸收，限制了其在食品工業(yè)開發(fā)上的應(yīng)用[1]。為了改善金川紅糙米的口感，我們對(duì)金川紅糙米的發(fā)芽條件進(jìn)行了研究，使紅糙米的口感和風(fēng)味得到改善，生理活性也得到較大的提高，GABA的含量大幅度提高。目前，發(fā)芽糙米的研究已成為國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。本文對(duì)金川紅糙米的發(fā)芽工藝參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化研究，為金川紅糙米的產(chǎn)品開發(fā)提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試劑與儀器

1.1.1 材料和試劑 紅糙米(產(chǎn)地：四川省阿壩州金川縣；銷售商：金川縣惠農(nóng)果蔬專業(yè)合作社)；無(wú)水CaCI2、次氯酸鈉溶液、巰基乙醇、鄰苯二甲醛、L-氨酸、硼酸、四氫呋喃、磷酸二氫鉀均為分析純；甲醇為色譜純；纖維素酶為食品級(jí)；GABA標(biāo)準(zhǔn)品(sigma，純度≥97%(HPLC))。

1.1.2 儀器 1260高效液相色譜儀、5810R冷凍離心機(jī)、德國(guó)eppendorf離心機(jī)，美國(guó)Agilent公司；KH2200DE型數(shù)控超聲清洗機(jī)，昆山禾創(chuàng)超聲儀器有限公司；FA2104電子天平，上海舜宇恒平科學(xué)儀器有限公司。

1.2 方法

1.2.1 HPLC法測(cè)定GABA含量 色譜條件：色譜柱Eclipse SB C18(250mm×4.6mm，2.5μm)、柱溫27℃、流速1.0mL/min、檢測(cè)波長(zhǎng)338nm[2]。流動(dòng)相：A相，50mmol/L醋酸鈉：甲醇：四氫呋喃(83∶16∶1)；B相，50mmol/L醋酸鈉：甲醇：四氫呋喃(24∶75∶1)。

洗脫方式：梯度洗脫。洗脫程序?yàn)?～6min(95%A+5%B)、6～16min(88%A+12%B)、16～25min(66%A+34%B)、25～29min(30%A+70%B)、29～32min(0%A+100%B)、32～35min(95%A+5%B)。

1.2.2 樣品制備和提取方法 將購(gòu)買的金川紅糙米用蒸餾水清洗3遍，瀝干，經(jīng)濃度為1%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))的次氯酸鈉浸泡10min，倒掉次氯酸鈉溶液，用蒸餾水沖洗兩遍，再用含有氯化鈣、谷氨酸、纖維素酶的溶液浸泡一定時(shí)間后，在一定溫度的培養(yǎng)箱中浸泡發(fā)芽，當(dāng)芽長(zhǎng)到0.5～1mm時(shí)，將制備而得的發(fā)芽糙米在90℃烘箱中滅酶20min，之后50℃鼓風(fēng)干燥5 h，備用。

將發(fā)芽后的紅糙米粉碎后過(guò)100目篩，精密稱取5g，用60%的乙醇按照料液比1∶5、60℃水浴攪拌提取2h，提取完畢后將混懸液在4℃、12 000r/min的條件下冷凍離心10min，取上清液，即得[3]。

1.2.3 標(biāo)準(zhǔn)品和樣品衍生方法 衍生劑(OPA)的配制：稱取20mg鄰苯二甲醛(OPA)，加入1mL甲醇，4mL硼酸緩沖溶液(pH 9.5)的和100μL的2-硫基乙醇，混合至完全溶解。測(cè)定：取1.2.2項(xiàng)下適量的GABA粗提液，過(guò)0.22μm有機(jī)膜得到樣品溶液，精密移取300μL于5ml離心管中，加入150μL OPA衍生劑，混勻，4min 30s后，立即加人300μL 1mol/L的磷酸二氫鉀溶液，精密移取20μL反應(yīng)液，立即進(jìn)樣。

1.3 紅糙米發(fā)芽富集GABA的單因素試驗(yàn)

1.3.1 浸泡溫度對(duì)發(fā)芽紅糙米中GABA含量的影響 浸泡溫度分別設(shè)定為30、35、40、45、50℃，浸泡時(shí)間2h、發(fā)芽溫度35℃、發(fā)芽時(shí)間為24h、CaCl2溶液濃度為1.000mg/mL，以GABA含量、確定最佳浸泡溫度。

1.3.2 浸泡時(shí)間對(duì)發(fā)芽糙米中GABA含量的影響 分別設(shè)定浸泡時(shí)間為2、4、6、8、10h，其他條件為浸泡溫度30℃、發(fā)芽溫度30℃、發(fā)芽時(shí)間24h，以GABA含量為研究對(duì)象確定最佳發(fā)芽溫度。

1.3.3 發(fā)芽溫度對(duì)發(fā)芽糙米中GABA含量的影響 分別設(shè)定發(fā)芽溫度為20、25、30、35、40℃。其他條件為浸泡溫度30℃、浸泡時(shí)間2h、發(fā)芽時(shí)間24h，以GABA含量為研究對(duì)象確定最佳發(fā)芽溫度。

1.3.4 發(fā)芽時(shí)間對(duì)發(fā)芽糙米中GABA含量的影響 分別設(shè)定發(fā)芽時(shí)間為6、8、16、24、36、48h，其他條件為浸泡溫度35℃、浸泡時(shí)間14h、發(fā)芽溫度30℃。以GABA含量為研究對(duì)象確定最佳發(fā)芽時(shí)間。

1.4 高GABA含量發(fā)芽紅糙米制備工藝

在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，以浸泡溫度、浸泡時(shí)間、發(fā)芽溫度、發(fā)芽時(shí)間、CaCl2濃度、纖維素酶濃度、谷氨酸濃度為變量因素，每個(gè)變量設(shè)定3個(gè)水平，進(jìn)行七因素三水平正交試驗(yàn)，采用統(tǒng)計(jì)軟件IBM SPSS Statistics 19進(jìn)行方差的單變量分析(表1)。

表1 正交試驗(yàn)因素水平

2 結(jié)果與分析

2.1 浸泡溫度對(duì)發(fā)芽紅糙米中GABA含量的影響

由圖1可知，紅糙米在浸泡溫度為35～45℃之間某個(gè)溫度時(shí)，GABA的含量最高。

圖1 不同浸泡溫度對(duì)發(fā)芽紅糙米中GABA含量的影響

2.2 浸泡時(shí)間對(duì)發(fā)芽紅糙米中GABA含量的影響

圖2中，紅糙米的浸泡時(shí)間在2～6 h之間的某個(gè)時(shí)間點(diǎn)，GABA的含量可以達(dá)到最高，超過(guò)6h后，GABA的含量降低，并在8～10h內(nèi)趨于穩(wěn)定；發(fā)芽溫度對(duì)發(fā)芽紅糙米中GABA的含量影響較大。

圖2 不同浸泡時(shí)間對(duì)發(fā)芽紅糙米中GABA含量的影響

2.3 發(fā)芽溫度對(duì)發(fā)芽紅糙米中GABA含量的影響

從圖3可知，從25～30℃有大幅度提高，在30～35℃中的某個(gè)溫度達(dá)到峰值，這與姚森等[4]的研究結(jié)果相似。

圖3 不同發(fā)芽溫度對(duì)發(fā)芽紅糙米中GABA含量的影響

2.4 發(fā)芽時(shí)間對(duì)發(fā)芽紅糙米中GABA含量的影響

圖4中，隨著發(fā)芽時(shí)間的延長(zhǎng)，發(fā)芽糙米中GABA的含量增加，但在發(fā)芽36 h后，GABA的含量降低。

圖4 不同發(fā)芽時(shí)間對(duì)發(fā)芽紅糙米中GABA含量的影響

2.5 紅糙米發(fā)芽富集GABA含量的正交試驗(yàn)結(jié)果

通過(guò)表2可知，影響發(fā)芽紅糙米中GABA含量的因素主次順序?yàn)榘l(fā)芽時(shí)間>發(fā)芽溫度>浸泡溫度>浸泡時(shí)間>CaCl2濃度>谷氨酸濃度>纖維素酶濃度。以GABA含量為指標(biāo)，紅糙米的最佳發(fā)芽工藝條件為A1B1C3D3E3F3G3。但考慮到實(shí)際生產(chǎn)成本，可選用A1B1C3D3E2F2G1，即浸泡溫度35℃、浸泡時(shí)間2h、發(fā)芽時(shí)間48h、發(fā)芽溫度40℃、CaCl2溶液濃度1mg/mL、纖維素酶溶液濃度0.64mg/mL、谷氨酸溶液濃度1.5mmol/L時(shí)，在此條件下進(jìn)行金川紅糙米的發(fā)芽實(shí)驗(yàn)，GABA的含量可達(dá)到46.3436mg/100g。

表2 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)與結(jié)果

3 結(jié)論

本實(shí)驗(yàn)優(yōu)化了金川紅糙米的發(fā)芽工藝參數(shù)，通過(guò)對(duì)浸泡溫度、浸泡時(shí)間、發(fā)芽溫度、發(fā)芽時(shí)間、CaCl2濃度、谷氨酸濃度、纖維素酶濃度的篩選，得到了適宜的工藝條件：浸泡溫度為25℃、浸泡時(shí)間2h、發(fā)芽時(shí)間為48h、發(fā)芽溫度40℃、CaCl2溶液濃度為1mg/mL、纖維素酶溶液濃度為0.64mg/mL、谷氨酸溶液濃度為1.5mmol/L。實(shí)現(xiàn)了從糙米浸泡、發(fā)芽以及添加物的濃度等工藝參數(shù)的優(yōu)化篩選。產(chǎn)品γ-氨基丁酸含量為46.3436mg/100g，是發(fā)芽前GABA含量的2倍，發(fā)芽率大于85%。◇

[1]朱德峰，張玉屏，陳惠哲.2011年國(guó)內(nèi)外水稻產(chǎn)業(yè)及技術(shù)發(fā)展概述[J].中國(guó)稻米，2012，18(1)：15-18.

[2]李勇，劉建偉，袁嬌，等.HPLC 柱前衍生法測(cè)定發(fā)芽糙米中 γ-氨基丁酸的含量[J].食品與機(jī)械，2014(4)：119-121.

[3]孫向東.發(fā)芽糙米研究最新進(jìn)展[J].中國(guó)稻米，2005(3)：5-8.

[4]姚森，鄭理，趙思明，等.發(fā)芽條件對(duì)發(fā)芽糙米中 γ-氨基丁酸含量的影響[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2006，22(12)：211-215.

(責(zé)任編輯 李婷婷)

Prepatation Process of Germinated Jinchuan Red Brown Rice Enriched GABA

ZHANG Ying-Jiao，ZHU Yong-qing，CHEN Jian，XIA Chen，DENG Jun-lin，LI Yan-lin，LI Juan，LI Hua-jia，LIU Pei
(Institute of Agro-products Processing Science and Technology，Sichuan Academy of Agricultural Sciences，Chengdu 610066，China)

γ-aminobutyric acid(GABA)is a kind of water soluble nonprotein amino acid which has high physiological activity.Amount of GABA was produced in brown rice germination process.Jinchuan red brown rice as raw material，the content of GABA as research object，orthogonal experiment showed that the best concentration of GABA red rice germination conditions were soaking temperature 25℃，soaking time 2h，the germination time 48h，germination temperature 40℃，concentration of CaCl21mg/mL，cellulase concentration 0.64mg/mL，glutamate concentration 1.5mmol/L.At this time，the content of GABA can reach 46.3436 mg/100 g，and the result was about 2 times before germination.

Jinchuan red brown rice；brown rice；γ-aminobutyric acid(GABA)

四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院2016年財(cái)政創(chuàng)新能力提升工程專項(xiàng)資金特色產(chǎn)業(yè)培育工程項(xiàng)目(項(xiàng)目編號(hào)：2016TSCY-012)。

張盈嬌(1981— )，女，碩士，助理研究員，研究方向：功能食品及藥物化學(xué)。

陳 建(1969— )，男，博士，研究員，研究方向：功能食(藥)品研究開發(fā)。