发芽糙米中γ-氨基丁酸富集工艺及检测方法研究进展.pdf

CEREAL&FOODINDUSTRYVol.30,2023,No.5粮食与食品工业Cereal and Food Industry粮油工程发芽糙米中一氨基丁酸富集工艺及检测方法研究进展陈国威，王雪莹，刘平稳，何豫伟，赵菲菲1，高1.无锡中粮工程科技有限公司（无锡2.中粮油脂工业（巢湖)有限公司（巢湖238000)摘要：本文综述了发芽糙米中一氨基丁酸（GABA)的富集工艺及检测方法，以期为后续研究工作提供参考。关键词：发芽糙米；一氨基丁酸；富集工艺；检测方法中图分类号：TS201Research progress of-aminobutyric acid enrichment process and阳，张士龙？214035)文献标识码：B文章编号：16 7 2-5 0 2 6(2 0 2 3)0 5-0 2 1-0 3detection methods in Germinated brown riceChen Guowei,Wang Xueying,Liu Pingwen,He Yuwei,Zhao Feifei,Gao Yang,Zhang Shilong1.Wuxi COFCO Engineering&Technology Co.,Ltd.(Wuxi 214035)2.COFCO Oils&Grains Industries(Chaohu).,Ltd.(Chaohu 238000)Abstract:This paper reviewed the enrichment process and detection methods of-aminobu-tyric acid(GABA)in germinated brown rice,in order to provide reference for future researchwork.Key words:germinated brown rice;-aminobutyric acid;enrichment process;detectionmethods糙米由胚芽、糊粉层、胚乳组成，由于保留胚芽和糊粉层，其营养价值远远超过精白米。但是因其外表被粗纤维和糠蜡等包裹，使得其口感粗糙，蒸煮不便。糙米在发芽的过程中内源酶得到激活和释放，并从结合态转变为游离态，糙米中一些大分子物质如淀粉、蛋白以及纤维素等与其发生酶解反应，生成糖类、氨基酸等小分子物质。在此过程中糙米的质地软化，食用品质明显提高，同时一些生理活性物质得到富集，如GABA、谷胱甘肽、肌醇六磷酸盐等。在这些生理活性物质中,GABA因具有降血压、抗衰老、调节心律失常、治疗精神疾病等作用，已收稿日期：2 0 2 3-0 4-2 3作者简介：陈国威，男，19 8 9 年出生，硕士，研究方向为稻米加工工艺。成为糙米发芽研究的主要关注点。在发芽糙米GABA研究中，GABA富集工艺是研究的重点，同时发芽糙米中GABA的检测方法也相当重要，它是各项研究工作的基础。本文综述了近年来发芽糙米中GABA富集工艺及检测方法，为后续研究工作提供参考。1发芽糙米GABA富集工艺研究表明，植物体中GABA合成转化途径主要有两条，第一条途径以谷氨酸为底物，经谷氨酸脱羧酶(GAD)催化生成GABA;第二条途径为以多氨为底物,经过二胺氧化酶(DAO)、多氨氧化酶(PAO)催化生成 GABA。两条途径中以第一条途径为生成GABA的主要途径。发芽糙米是以糙米为原21粮油工程料，经清选、浸泡、发芽、干燥等工艺加工而成，目前发芽糙米GABA富集工艺方法主要从优化浸泡及发芽工艺条件、逆境肋迫处理、循环加湿等方面入手，通过优化工艺参数，促进GAD酶促反应，从而提高糙米中GABA含量。1.1优化浸泡及发芽工艺条件影响糙米中GABA含量的主要因素有浸泡温度和时间、发芽温度和时间等。康文瀚等 2 采用响应面分析法优化糙米发芽富集GABA的工艺参数，得到最佳条件是浸泡温度3 0、浸泡时间2 4h、发芽温度30、发芽时间2 8 h，此时糙米中GABA含量可达到9 0 6.5 6 3mg/kg。在此基础上，为了增加发芽糙米中GABA含量，研究人员在浸泡过程添加谷氨酸钠、氯化钙,以起到增加GAD酶促反应底物浓度、增强GAD活性的作用 3。同时为了减少浸泡时间，改善发芽糙米口感，在浸泡过程中也会添加纤维素酶或复合酶等 4。张盈娇等 5 在浸泡时间25、浸泡时间2 h、发芽时间48 h、C a C l2 溶液浓度1mg/mL、纤维素酶溶液浓度0.6 4mg/mL、谷氨酸溶液浓度1.5 mmol/L的条件下，得到的发芽红糙米中GABA含量可达到发芽前的2 倍。1.2逆境胁迫处理当植物收到逆境刺激时，植物体内H+和Ca+会大量增加，这会显著提高GAD活性，进而促进GABA生成 6 。糙米逆境胁迫处理是在发芽过程中采用低氧、高盐渗透、低温、超声波等方式胁迫萌发。丁俊胃 7 等研究发现，利用CO，和N在糙米萌发不同阶段制造厌氧环境，在发芽前期进行厌氧处理会抑制GAD活力，在发芽中后期（6 0 7 2 h)则能起到显著促进作用，且CO2的促进效果明显优于N2。曹晶晶等 8 1发现超声波处理能使发芽糙米中谷氨酸含量增加2 倍以上，快速提高GAD活性，促进GABA含量增加，尤其在发芽前期效果显著。1.3循环加湿法循环加湿法是采用按需加湿逐渐提高含水率直至糙米发芽萌发的方法，与常规发芽糙米生产工艺需要长时间浸泡相比，此法在有效提高发芽糙米中GABA含量和发芽糙米得率的同时，显著降低发芽糙米爆腰率 9 。贾富国等 10 研究了循环加湿工艺对发芽糙米中GABA含量的影响,在优化的工艺参数条件下，循环加湿处理后发芽糙米中GABA含量为浸泡发芽处理的2.0 9 倍。张强等 11研究得出此法中单次加湿量、间隔时间和温度对爆腰增率和发22陈国威等：发芽糙米中一氨基丁酸富集工艺及检测方法研究进展芽糙米得率影响显著，在单次加湿量1.2%1.6%、间隔时间45 7 5 min、温度30 条件下，发芽糙米的爆腰率低于33%，得率大于9 0%，这比传统浸泡处理爆腰率降低2 0%7 0%，发芽糙米得率提高 1%16%。2发芽糙米中GABA的检测方法发芽糙米中GABA的测定主要有比色法、氨基酸分析仪法、高效液相色谱(HPLC)法等。其中比色法检测精度不高，但相对简单、快速且成本较低，适合大批量样品的快速测定；氨基酸分析仪法具有检测准确、操作简便的优势，但仪器专用，同时检测成本高；HPLC法检测精密度高，准确度好，但操作过程较繁。随着检测机构条件和能力的不断提升，目前GABA的检测主要选用HPLC法。采用HPLC法测定GABA时，由于GABA在快速加热条件下易分解，需在上柱前进行衍生化处理。现常用的衍生剂主要有邻苯二甲醛（OPA），2,4-二硝基氟苯（FDNB)，4一二甲基胺基偶氮苯4-磺酰氯（DABSCI）等。轻工行业标准QB/T4587氨基丁酸于2 0 13年发布，该标准中采用HPLC法测定GABA含量，并选用OPA进行柱前衍生化 12 。由于OPA衍生产物不稳定，信号衰减快，在2 0 2 2 年替代标准中HPLC法选用衍生剂调整为2,4二硝基氟苯(DNFB)13。该标准适用于以L一谷氨酸（钠)为原料，经微生物发酵或生物酶转化、精制、干燥或加人调配辅料制得的-氨基丁酸样品。由于该标准方法中样品的GABA含量高，且缺少GABA提取制备过程，因此该标准方法用于测定发芽糙米中GABA含量时适用性不强。2 0 16 年农业农村部批准发布了农业行业标准NY/T2890稻米中-氨基丁酸的测定高效液相色谱法14。该法中样品先经粉碎过6 0 目筛，并采用8 0%的乙醇溶液提取后，选用DABS-CI衍生化处理,利用C18色谱柱,以乙腈一三水合乙酸钠溶液作为流动相，在436 nm波长下测定GABA含量。此标准方法前处理步骤简单，重现性好、分析时间短、检测成本低，适用于发芽糙米中GABA的测定 15 3结束语循环加湿法能提高发芽糙米中GABA含量和得率，并有效降低发芽糙米爆腰率，是工业化生产发粮食与食品工业Cereal and Food Industry芽糙米的趋势。目前在此方法研究及设备研发上，日本处于领先地位，其研发的GABA富化设备经过数代更新，可通过蒸汽加湿加热促使糙米发芽，与此同时促进胚芽生成的GABA自然扩散转移到胚乳中,经后续加工得到的白米中GABA含量是普通白米的约10 倍。随着人们对健康的越来越重视，发芽糙米作为功能性食品，其市场前景将会非常广阔。参考文献1宁亚维，马梦戈，杨正，等.一氨基丁酸的制备方法及其功能食品研究进展J.食品与发酵工业，2 0 2 0，46(23):238-247.2康文瀚，田洪磊，程卫东，等.糙米发芽富集一氨基丁酸工艺优化的研究 J.食品工业，2 0 16,37（5）：7 8-8 2.3张良晨，李东红，于淼，等.发芽糙米一氨基丁酸富集工艺的研究进展J.农业科技与装备，2 0 19（4）：5 1一53.4 蒋龙伟.糙米发芽前复合酶预处理工艺优化研究 D.哈尔滨：东北农业大学，2 0 17.5 张盈娇，朱永清，陈建，等.富一氨基丁酸（GABA）金川发芽红糙米制备工艺 J.中国食物与营养，2 0 17，2 3(8):45-47.6 王斌，丁俊胃，贾才华，等.环境胁迫植物富集-氨基丁酸的研究进展J.食品工业科技，2 0 18，39（18）：342346.中国油脂(月刊）国内邮发代号5 2-12 9 国外发行代号M5889Vol.30,2023,No.57丁俊胄，杨特武,周强,等,厌氧胁迫对发芽糙米中氨基丁酸含量变化的影响J.中国粮油学报，2 0 15，30(2):6-10.8曹晶晶，顾丰颖，罗其琪，等.发芽糙米-氨基丁酸形成的谷氨酸脱羧酶活性与底物变化的相关性分析 J.食品科学,2 0 18,39(16)：47-5 2.9王，斐.发芽糙米的生产工艺研究及热风干燥设备的改进 D.哈尔滨：东北农业大学，2 0 19.10贾富国，王吉泰，兰海鹏，等.循环加湿工艺对发芽糙米中-氨基丁酸含量的影响 J.农业工程学报，2 0 12，28(20):288-292.11张强，郑先哲，贾富国，等.循环加湿工艺降低发芽糙米爆腰增率并提高得率 J.农业工程学报，2 0 13，2 9(11):241-247.12 中国人民共和国工业和信息化部.QB/T45872 0 13一氨基丁酸 S.北京：中国轻工出版社，2 0 13.13中国人民共和国工业和信息化部.QB/T5633.7-2022氨基酸、氨基酸盐及其类似物第7 部分：-氨基丁酸S.北京：中国轻工业出版社，2 0 2 2.14中国人民共和国农业部.NY/T28902 0 16 稻米中一氨基丁酸的测定高效液相色谱法 S.北京：中国农业出版社，2 0 16.15杜金凤，郭航宏，陶晓杰，等.DABSC l柱前衍生HPLC测定发芽糙米粉中-氨基丁酸 J.食品工业，2021,42(6):468 472.食品研究与开发odF中文核心 全国中文核心期刊中国科技核心期刊中国科学引文数据库核心库期刊 中国核心学术期刊中国精品科技期刊第二届国家期刊奖百种重点期刊 第三届国家期刊奖百种重点期刊美国EBSCO数据库收录期刊美国化学文摘（CA）收录期刊俄罗斯文摘杂志（AJ）收录期刊美国剑桥科学文摘（CSA）收录期刊日本科学技术文献速报（CBST）收录期刊英国食品科学与技术文摘（FSTA）收录期刊英国农业与生物科学研究中心文摘（CABA）收录期刊主要栏目专题论述/油脂加工/油脂化学/油脂深加工/油料资源/油脂营欢迎关注官方微信养/油脂安全/综合利用/检测分析/应用技术/生物工程等。各地邮局均可订阅，我社常年办理邮购及逾期补订微信订阅号A4开本每本2 0 元全年2 40 元国际标准连续出版物号：ISSN1003-7969国内统一连续出版物号：CN61-1099/TS银行转账：开户单位：中粮工科（西安）国际工程有限公司账号：6 0 7 0 115 8 0 0 0 0 0 0 418 8 开户行：西安银行劳动北路支行地址：陕西省西安市劳动路118 邮编：7 10 0 8 2电话：[phone] 136 0E-mail:中国科技核心期刊（中国科技论文统计源期刊）“RCCSE中国核心学术期刊*中国期刊方阵双效期刊中国农林核心期刊“中文科技期刊数据库”收录期刊“万方数据一数字化期刊群”全文上网中国核心期刊（避选）数据库收录期刊中国期刊网收录期刊“中国期刊全文数据库（CJFD）”全文收录乌利希期刊指南收录期刊美国化学文摘收录期刊日本科学技术振兴机构数据库（JST）收录期刊“英国国际农业与生物科学研究中心（CABI）”收录期刊EBSCO数据库收录期刊全国各地邮局及本编辑部均可订阅。定价：30 元/册，全年7 2 0 元。国内统一连续出版物号CN12-1231/TS国际标准连续出版物号ISSN1005-6521邮发代号：6-19 7网址：23