储藏期对发芽糙米富集γ－氨基丁酸的影响

丁俊胄 刘 贞 张 璐 董梦钇 熊善柏 赵思明

(华中农业大学食品科技学院，武汉 430070)

储藏期对发芽糙米富集γ－氨基丁酸的影响

丁俊胄 刘 贞 张 璐 董梦钇 熊善柏 赵思明

(华中农业大学食品科技学院，武汉 430070)

以早籼稻品种“早944”为对象，测定储藏0～27个月期间，其糙米发芽率、发芽72 h时谷氨酸脱羧酶活力及γ－氨基丁酸的变化，以研究原料储藏期对发芽糙米富集γ－氨基丁酸的影响。结果表明，随着储藏期的延长，发芽率、谷氨酸脱羧酶活力及γ－氨基丁酸含量下降显著(P＜0.05)，且下降速率加快。糙米发芽率月平均下降速率为2.03%，谷氨酸脱羧酶月平均失活速率为0.09 U/100 g，γ－氨基丁酸含量月平均下降速率为1.10 mg/100 g。经相关性分析，发芽糙米中谷氨酸脱羧酶活力与γ－氨基丁酸含量呈极显著正相关(r=0.969 5，P ＜0.01)。

储藏期 发芽糙米 γ－氨基丁酸 谷氨酸脱羧酶

我国的稻谷产量、消费量与库存量均居世界第一，近5 年的产量均在 1.75 ～1.99 亿吨之间［1］。早籼稻在我国南方有着较大的种植面积，2010年全国总产量约为0.3亿吨［2］，因其适口性较差，故多作加工用粮。糙米在适宜条件下发芽，其γ－氨基丁酸(γ －aminobutyric acid，GABA)含量显著增长，营养特性和消化吸收性得到改善［3］。GABA是由谷氨酸脱羧酶(glutamic acid decarboxylase，GAD)在磷酸吡哆醛(pyridoxal phosphate，PLP)辅酶作用下，催化 L－谷氨酸脱羧生成的，具有增强脑细胞代谢，活化脑神经细胞等保健功效［4］。姚森等［5］报道了不同品种的发芽糙米GABA含量存在较大差异，早稻的发芽糙米GABA含量显著高于中稻和晚稻，籼稻稍高于粳稻，并从181份水稻品种中选出高GAD活力的早籼稻品种——“早944”。其在适宜条件下发芽72 h后GAD活力及GABA含量均达最高值，分别为9.72 U/100 g、237.05 mg/100 g［6］。

稻谷在储藏过程中糖类、蛋白质、脂类、氨基酸等营养成分及发芽率［7－12］，α、β － 淀粉酶，过氧化氢酶、蛋白酶、脂肪酶、脂肪氧合酶等酶活力［13－15］会发生变化。而对其糙米发芽后GAD活力、GABA含量变化的影响尚未见报道。本研究以“早944”品种稻谷为对象，测定了稻谷在常规储藏条件下，存放过程中其糙米发芽率、发芽72 h后GAD活力及GABA含量的变化，研究稻谷储藏期对发芽糙米富集GABA的影响，以确定用于生产高GABA米制品的原料储藏适宜期限。

1 材料与方法

1.1 材料

“早944”稻谷:湖北省黄冈市农业科学院。所有样品均储藏在室内储粮仓中，经复合塑料袋包装，装入马口铁密封箱内，阴凉干燥。

1.2 主要仪器和试剂

HP250GS型人工气候箱:武汉瑞华仪器设备有限责任公司;722型可见光分光光度计:上海精密科学仪器有限公司;TDL－S－A型台式离心机:上海菲恰尔分析仪器有限公司;BS－210S型分析天平:德国赛多利斯科学仪器有限公司;微型砻谷机:浙江台州市粮仪厂。

γ－氨基丁酸:生化试剂，Sigma公司;磷酸吡多醛:生化试剂，北京拜尔迪生物公司;L－谷氨酸:生化试剂，上海伯奥生物科技有限公司;β－巯基乙醇、次氯酸钠、硼酸、无水乙醇、重蒸酚等其余试剂均为国产分析纯。

1.3 发芽糙米的制备方法

参考姚森［16］提出的发芽方法并加以改进。称取精选后的糙米50 g，洗净后在密封条件下用0.1 mmol/L的NaClO溶液浸泡10 min，用蒸馏水冲洗。将洗净的糙米浸入400 mL蒸馏水中，在30℃下浸泡12 h后取出。沥干糙米，将之均匀铺于垫有4层灭菌纱布的带孔隔板上，覆盖1层纱布，隔板下端有配套盛水盒。在恒温30℃，相对湿度为90%～95%条件下发芽培养。

1.4 糙米发芽率的测定

参考GB/T 5520—1985的方法测定发芽率。

1.5 γ－氨基丁酸的提取和含量的测定

取2.5 g糙米或发芽糙米，加适量蒸馏水研磨匀浆，定容至50 mL，于30℃水浴中浸提2 h后，过滤，取滤液 0.5 mL。参考陈恩成［17］和姚森［5］的方法进行显色反应和计算。

1.6 发芽糙米中GAD活力测定方法

参考姚森［5］的方法。取 0.3 mL粗酶液与 0.2 mL底物反应液于30℃水浴2 h后迅速冰浴终止反应，按1.5节的方法测定γ－氨基丁酸的含量。以每分钟生成1 μmol γ－氨基丁酸所需要的酶量为1个GAD活力单位(U)。

1.7 数据处理与分析

应用Excel 2003进行数据统计和绘图，应用SAS V 8.1统计软件进行显著性分析和相关性分析。

2 结果与分析

2.1 稻谷储藏期对糙米发芽率的影响

发芽率是衡量谷物新陈度的重要指标，与种子生活力有着极显著相关性［18］。稻谷在储藏过程中的过氧化氢酶活力会逐渐降低，呼吸过程中产生的过氧化氢会逐渐积累，致使胚芽活力降低，发芽率也相应降低［14］。糙米发芽率的测定结果见图1。

图1 稻谷储藏过程中糙米发芽率的变化

随着稻谷储藏期的延长，其糙米发芽率显著下降(P＜0.05)，且下降速率加快。在储藏0～27个月间，其糙米发芽率从98.4%降至43.7%，平均每月下降2.03%，而在第一年月平均下降速率为1.34%，第二年为2.14%。考虑生产中发芽率不宜低于70%，故该品种稻谷在室温条件下用于发芽糙米生产的最适原料储藏期限可定为18个月。

2.2 稻谷储藏期对发芽糙米GAD活力的影响

由图2可知，随着稻谷储藏时间延长，各样品制备的发芽糙米在发芽72 h时所测得GAD的活力呈显著下降趋势(P＜0.05)。稻谷储藏0～27个月期间，发芽糙米中GAD活力从(11.15±0.14)U/100 g降至(8.77 ±0.13)U/100 g，平均每月下降 0.09 U/100 g。稻谷原料储藏12、15、18、21、24、27 个月时制备的发芽糙米GAD活力与新鲜稻谷制备的相比，分别降低了 5.38%、7.26%、9.33%、12.83%、16.32%、21.35%，第24～27月间 GAD 活力下降幅度较大，可能是因为稻谷已储藏较长时间，同时，武汉市在6～9月间温度相对偏高，稻谷的陈化加快。有研究表明，稻谷在室温下储藏，α、β－淀粉酶活力均呈下降趋势，大约在4～10月下降幅度最大［13］，过氧化氢酶、多酚氧化酶等的活力均逐渐降低［14］，均与糙米发芽后GAD活力变化趋势一致。

在常规储藏条件下，建立了以稻谷储藏时间为横坐标，其发芽糙米中GAD活力为纵坐标的相关性方程，拟合曲线方程为 y= －0.002 8x2－0.009 2x+11.134，R2=0.996 3，该失活动力学模型为“早944”稻谷在常规储藏期间其发芽糙米GAD活力的评价提供了参考。

图2 稻谷储藏过程中糙米发芽72 h后GAD活力变化

2.3 稻谷储藏期对发芽糙米GABA含量的影响

由图3可知，糙米及发芽糙米中GABA含量随稻谷储藏时间的延长逐渐下降，且存在显著差异(P＜0.05)。稻谷储藏0～27个月期间，发芽糙米GABA 含量从(448.26±5.07)mg/100 g降至(204.00 ±3.74)mg/100 g，月平均下降速率为 1.10 mg/100 g。稻谷储藏 12、15、18、21、24、27 个月时制备的发芽糙米中GABA含量与新鲜稻谷制备的相比，分别降低了 14.43%、24.87%、32.11%、40.40%、45.41%、52.59%。

图3 稻谷储藏过程中糙米及发芽糙米中GABA含量的变化

3 讨论

3.1 原料储藏过程中糙米发芽率、发芽糙米中GAD活力和GABA含量的变化

稻谷随着储藏时间的延长，就会产生陈化变质现象。出现胞壁、蛋白质、直链和支链淀粉相对含量、羰基化合物、游离脂肪酸、脱支酶、巯基等的变化［22］。本试验研究了稻谷储藏过程中糙米发芽率、GAD活力和GABA含量的变化，GAD是生成GABA的关键限速酶，GAD活力随着储藏时间的延长而降低，必然会影响发芽糙米中GABA的含量，经相关性分析，发芽糙米中GABA含量和GAD活力呈极显著正相关(r=0.969 5，P ＜0.01)。

3.2 原料储藏条件对发芽糙米GABA含量的影响

我国约有70%的粮食存放于农村，现在仍以常规储粮技术为主［19］。低温储藏、气调储藏、辐照储藏、低氧低药储藏等方法在国内外均有研究，低温储藏法是延长储藏期、维持鲜度的最佳方法［10，20－21］，且适宜的储藏温度和气调环境可保持米饭的蒸煮品质［22］。发芽过程中适宜的温度［16］或气调处理［23－24］可提高发芽糙米GABA的含量，而原料稻谷或糙米的低温、气调储藏对其发芽糙米中GABA含量的影响尚未见报道。不同的储藏条件对糙米发芽后GABA的富集效果会产生不同影响，将进行下一步研究。

4 结论

“早944”稻谷在常规条件下储藏27个月，糙米发芽率月平均下降速率为2.03%;储藏过程中不同时间的发芽糙米GAD活力变化拟合曲线方程为 y= －0.002 8 x2－0.009 2x+11.134，R2=0.996 3，月平均失活速率0.09 U/100 g;GABA含量月平均下降速率为1.10 mg/100 g。GABA含量和GAD活力呈极显著正相关(r=0.969 5，P ＜0.01)。

［1］姚惠源.我国谷物加工学科的发展新走向［J］.粮食加工，2010，35(1):10 －13

［2］熊学华.2010年国内稻米市场展望［J］.农产品加工，2010，3:32 －33

［3］Ziniah B.Soaking brown rice increase its nutritional value［J］.American Chemical Society，2000，56(2):12 －16

［4］Mamiya T，Kise M，Morikawa K，et al.Effects of polishedd and pregerminated brown rice［J］.Journal of Food Engineering，2007，78(7):556 －560

［5］姚森，杨特武，熊善柏，等.发芽糙米中γ－氨基丁酸含量的品种基因型差异分析［J］.中国农业科学，2008，41(12):3974－3982

［6］丁俊胄，刘贞，赵思明，等.糙米发芽过程中内源酶活力及主要成分的变化［J］.食品科学，2011，32(11)，29 －32

［7］Swamy Y M I，Sowbhagya C M，Bhattacharya K R.Changes in the physico － chemical properties of rice with ageing［J］.Journal of the Science of Food and Agriculture，1978(29):627－639

［8］Pushpamma P，Reddy M U.Physicochemical changes in rice and jowar stored in different agro－climatic regions of Andhra Pradesh［J］.Bulletin of Grain Technology，1979(17):97 － 108

［9］Chrastil J.Effect of storage on the physicochemical properties and quality factors of rice［M］//.W E Marshall，J I Wadsworth.Rice Science and Technology.Marcel Dekker:New York，1994:49 －81

［10］谢维治，张奕群，杨雪花.稻谷储藏期间发芽率变化的研究［J］.粮食储藏，2008，37(1):47 －49

［11］雷玲，孙辉，姜薇莉，等.稻谷储存过程中品质变化研究［J］.中国粮油学报，2009，24(12):102 －106

［12］叶霞，李学刚，张毅，等.稻米陈化过程中重要营养素变化动力学特征的初步探讨［J］.中国粮油学报，2004，19(1):4－7

［13］崔素萍，张洪微，马萍，等.稻谷及糙米储藏过程中淀粉酶活性的变化［J］.黑龙江八一农垦大学学报，2008，20(4):57－60

［14］周显青，张玉荣，王锋.稻谷新鲜度敏感指标筛选及陈化机理的探讨［J］.粮食与饲料工业，2007(9):159－162

［15］Dhaliwal Y S，Sekhon K S，Nagi H P S.Enzymatic activities and rheological properties of stored rice［J］.Cereal Chemistry，1991(68):18 －21

［16］姚森，郑理，熊善柏，等.发芽条件对发芽糙米中γ－氨基丁酸含量的影响［J］.农业工程学报，2006，22(12):211 －215

［17］陈恩成，张名位，彭超英，等.比色法快速测定糙米中γ－氨基丁酸含量研究［J］.中国粮油学报，2006，2(1):125－128

［18］张生梅.贮藏年限对种子发芽率的影响［J］.长江蔬菜:学术版，2010(4):39－41

［19］万拯群.我国农村储粮若干问题的意见和建议［J］.黑龙江粮食，2009，5:47 －49

［20］李兴军.糙米低温储藏的机理及技术［J］.粮油储藏，2009，2:40 －42

［21］王玉凤，夏吉庆，孙培灵.糙米低温储藏技术的发展及应用前景［J］.东北农业大学学报.2009，40(4):136 －140

［22］张兴亮，李喜宏，霍雨霞，等.温度对气调储藏水稻理化特性的影响［J］.中国粮油学报.2010，25(5):77 －80

［23］Noriko Komatsuzaki，Kikuichi Tsukahara，Hidechika Toyoshima，et al.Effect of soaking and gaseous treatment on GABA content in germinated brown rice［J］.Journal of Food Engineering，2007，78:556 － 560

［24］王玉萍，韩永斌，顾振新.通气处理对发芽糙米生理活性及主要物质含量影响［J］.扬州大学学报:农业与生命科学版，2005，26(4):91 －94.

Effects of Storage Period on Enrichment of γ－aminobutyric Acid in Germinated Brown Rice

Ding Junzhou Liu Zhen Zhang Lu Dong Mengyi Xiong Shanbai Zhao Siming
(College of Food Science and Technology，Huazhong Agricultural University，Wuhan 430070)

According to study for the effects of raw material's storage period on enrichment of γ－aminobutyric acid in germinated brown rice，the germination rate，activity of glutamate decarboxylase and content of γ － aminobutyric acid after germinated 72 h were regularly measured from 0 to 27 months during storage of“Z 944”early indica rice type.Results showed that the germination rate，activity of glutamate decarboxylase and γ － aminobutyric acid content decreased significantly(P ＜0.05)with the extension of storage time，and the speed was improved.The germinated brown rice was made by stored“Z 944”early indica rice，whose germination rate，activity of glutamate decarboxylase，and content of γ － aminobutyric acid respectively dropped at an average rate of 2.03%，0.09 U/100 g and 1.10 mg/100 g per month.By correlation analysis，in germinated brown rice，the activity of glutamate decarboxylase and content of γ － aminobutyric acid were significantly positively correlated(r=0.969 5，P ＜0.01).

storage period，germination brown rice，γ － aminobutyric acid，glutamate decarboxylase

TS210.1

A

1003－0174(2011)09－0083－04

湖北省科技攻关项目(2009BBB017)

2010－12－12

丁俊胄，男，1988年出生，硕士，食品科学

熊善柏，男，1963年出生，教授，博士生导师，水产品和淀粉质食品加工保鲜理论与技术