富γ-氨基丁酸(GABA)金川发芽红糙米制备工艺

张盈娇，朱永清，陈 建，夏 陈，邓俊琳，李艳琳，李 娟，李华佳，刘 培

(四川省农业科学院农产品加工研究所，成都 610066)

富γ-氨基丁酸(GABA)金川发芽红糙米制备工艺

张盈娇，朱永清，陈 建，夏 陈，邓俊琳，李艳琳，李 娟，李华佳，刘 培

(四川省农业科学院农产品加工研究所，成都 610066)

γ-氨基丁酸(GABA)是一种天然存在非蛋白质的氨基酸，具有多种特殊的生理功能，在发芽糙米中含量较高。本试验以金川红糙米为原料，以GABA含量为研究对象，通过正交试验得到富集GABA的最佳红糙米发芽工艺条件为浸泡温度为25℃、浸泡时间2h、发芽时间为48h、发芽温度40℃、CaCl2溶液浓度1mg/mL、纤维素酶溶液浓度0.64mg/mL、谷氨酸溶液浓度为1.5mmol/L。此时GABA含量可达到46.3436mg/100g，其结果约为发芽前的2倍。

金川红糙米；发芽糙米；γ-氨基丁酸

金川红糙米产自阿坝州金川县，含多种微量元素与营养成分，100g中含碳水化合物75.1g、蛋白质9.7g、脂肪3.5g、磷240mg、钙29mg、铁7.8mg。相对于精米，金川红糙米口感较差，并且不易被胃肠道吸收，限制了其在食品工业开发上的应用[1]。为了改善金川红糙米的口感，我们对金川红糙米的发芽条件进行了研究，使红糙米的口感和风味得到改善，生理活性也得到较大的提高，GABA的含量大幅度提高。目前，发芽糙米的研究已成为国内外研究的热点。本文对金川红糙米的发芽工艺参数进行了优化研究，为金川红糙米的产品开发提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试剂与仪器

1.1.1 材料和试剂 红糙米(产地：四川省阿坝州金川县；销售商：金川县惠农果蔬专业合作社)；无水CaCI2、次氯酸钠溶液、巯基乙醇、邻苯二甲醛、L-氨酸、硼酸、四氢呋喃、磷酸二氢钾均为分析纯；甲醇为色谱纯；纤维素酶为食品级；GABA标准品(sigma，纯度≥97%(HPLC))。

1.1.2 仪器 1260高效液相色谱仪、5810R冷冻离心机、德国eppendorf离心机，美国Agilent公司；KH2200DE型数控超声清洗机，昆山禾创超声仪器有限公司；FA2104电子天平，上海舜宇恒平科学仪器有限公司。

1.2 方法

1.2.1 HPLC法测定GABA含量 色谱条件：色谱柱Eclipse SB C18(250mm×4.6mm，2.5μm)、柱温27℃、流速1.0mL/min、检测波长338nm[2]。流动相：A相，50mmol/L醋酸钠：甲醇：四氢呋喃(83∶16∶1)；B相，50mmol/L醋酸钠：甲醇：四氢呋喃(24∶75∶1)。

洗脱方式：梯度洗脱。洗脱程序为0～6min(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 样品制备和提取方法 将购买的金川红糙米用蒸馏水清洗3遍，沥干，经浓度为1%(质量分数)的次氯酸钠浸泡10min，倒掉次氯酸钠溶液，用蒸馏水冲洗两遍，再用含有氯化钙、谷氨酸、纤维素酶的溶液浸泡一定时间后，在一定温度的培养箱中浸泡发芽，当芽长到0.5～1mm时，将制备而得的发芽糙米在90℃烘箱中灭酶20min，之后50℃鼓风干燥5 h，备用。

将发芽后的红糙米粉碎后过100目筛，精密称取5g，用60%的乙醇按照料液比1∶5、60℃水浴搅拌提取2h，提取完毕后将混悬液在4℃、12 000r/min的条件下冷冻离心10min，取上清液，即得[3]。

1.2.3 标准品和样品衍生方法 衍生剂(OPA)的配制：称取20mg邻苯二甲醛(OPA)，加入1mL甲醇，4mL硼酸缓冲溶液(pH 9.5)的和100μL的2-硫基乙醇，混合至完全溶解。测定：取1.2.2项下适量的GABA粗提液，过0.22μm有机膜得到样品溶液，精密移取300μL于5ml离心管中，加入150μL OPA衍生剂，混匀，4min 30s后，立即加人300μL 1mol/L的磷酸二氢钾溶液，精密移取20μL反应液，立即进样。

1.3 红糙米发芽富集GABA的单因素试验

1.3.1 浸泡温度对发芽红糙米中GABA含量的影响 浸泡温度分别设定为30、35、40、45、50℃，浸泡时间2h、发芽温度35℃、发芽时间为24h、CaCl2溶液浓度为1.000mg/mL，以GABA含量、确定最佳浸泡温度。

1.3.2 浸泡时间对发芽糙米中GABA含量的影响 分别设定浸泡时间为2、4、6、8、10h，其他条件为浸泡温度30℃、发芽温度30℃、发芽时间24h，以GABA含量为研究对象确定最佳发芽温度。

1.3.3 发芽温度对发芽糙米中GABA含量的影响 分别设定发芽温度为20、25、30、35、40℃。其他条件为浸泡温度30℃、浸泡时间2h、发芽时间24h，以GABA含量为研究对象确定最佳发芽温度。

1.3.4 发芽时间对发芽糙米中GABA含量的影响 分别设定发芽时间为6、8、16、24、36、48h，其他条件为浸泡温度35℃、浸泡时间14h、发芽温度30℃。以GABA含量为研究对象确定最佳发芽时间。

1.4 高GABA含量发芽红糙米制备工艺

在单因素试验的基础上，以浸泡温度、浸泡时间、发芽温度、发芽时间、CaCl2浓度、纤维素酶浓度、谷氨酸浓度为变量因素，每个变量设定3个水平，进行七因素三水平正交试验，采用统计软件IBM SPSS Statistics 19进行方差的单变量分析(表1)。

表1 正交试验因素水平

2 结果与分析

2.1 浸泡温度对发芽红糙米中GABA含量的影响

由图1可知，红糙米在浸泡温度为35～45℃之间某个温度时，GABA的含量最高。

图1 不同浸泡温度对发芽红糙米中GABA含量的影响

2.2 浸泡时间对发芽红糙米中GABA含量的影响

图2中，红糙米的浸泡时间在2～6 h之间的某个时间点，GABA的含量可以达到最高，超过6h后，GABA的含量降低，并在8～10h内趋于稳定；发芽温度对发芽红糙米中GABA的含量影响较大。

图2 不同浸泡时间对发芽红糙米中GABA含量的影响

2.3 发芽温度对发芽红糙米中GABA含量的影响

从图3可知，从25～30℃有大幅度提高，在30～35℃中的某个温度达到峰值，这与姚森等[4]的研究结果相似。

图3 不同发芽温度对发芽红糙米中GABA含量的影响

2.4 发芽时间对发芽红糙米中GABA含量的影响

图4中，随着发芽时间的延长，发芽糙米中GABA的含量增加，但在发芽36 h后，GABA的含量降低。

图4 不同发芽时间对发芽红糙米中GABA含量的影响

2.5 红糙米发芽富集GABA含量的正交试验结果

通过表2可知，影响发芽红糙米中GABA含量的因素主次顺序为发芽时间>发芽温度>浸泡温度>浸泡时间>CaCl2浓度>谷氨酸浓度>纤维素酶浓度。以GABA含量为指标，红糙米的最佳发芽工艺条件为A1B1C3D3E3F3G3。但考虑到实际生产成本，可选用A1B1C3D3E2F2G1，即浸泡温度35℃、浸泡时间2h、发芽时间48h、发芽温度40℃、CaCl2溶液浓度1mg/mL、纤维素酶溶液浓度0.64mg/mL、谷氨酸溶液浓度1.5mmol/L时，在此条件下进行金川红糙米的发芽实验，GABA的含量可达到46.3436mg/100g。

表2 正交试验设计与结果

3 结论

本实验优化了金川红糙米的发芽工艺参数，通过对浸泡温度、浸泡时间、发芽温度、发芽时间、CaCl2浓度、谷氨酸浓度、纤维素酶浓度的筛选，得到了适宜的工艺条件：浸泡温度为25℃、浸泡时间2h、发芽时间为48h、发芽温度40℃、CaCl2溶液浓度为1mg/mL、纤维素酶溶液浓度为0.64mg/mL、谷氨酸溶液浓度为1.5mmol/L。实现了从糙米浸泡、发芽以及添加物的浓度等工艺参数的优化筛选。产品γ-氨基丁酸含量为46.3436mg/100g，是发芽前GABA含量的2倍，发芽率大于85%。◇

[1]朱德峰，张玉屏，陈惠哲.2011年国内外水稻产业及技术发展概述[J].中国稻米，2012，18(1)：15-18.

[2]李勇，刘建伟，袁娇，等.HPLC 柱前衍生法测定发芽糙米中 γ-氨基丁酸的含量[J].食品与机械，2014(4)：119-121.

[3]孙向东.发芽糙米研究最新进展[J].中国稻米，2005(3)：5-8.

[4]姚森，郑理，赵思明，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.

(责任编辑 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)

四川省农业科学院2016年财政创新能力提升工程专项资金特色产业培育工程项目(项目编号：2016TSCY-012)。

张盈娇(1981— )，女，硕士，助理研究员，研究方向：功能食品及药物化学。

陈 建(1969— )，男，博士，研究员，研究方向：功能食(药)品研究开发。