不同处理方法对海稻米中γ氨基丁酸提取率的影响

段智红 黄燕霞 吕应年 黄永梅 梁力中 叶华 叶盛权

摘要：以海稻米为研究对象，研究提取温度、提取溶剂、料液比、提取时间、提取次数等5个因素对海稻米中γ氨基丁酸（GABA）提取率的影响，采用正交试验分析方法确定海稻米中GABA最优工艺条件。结果表明：海稻米中GABA的最佳提取工艺为：提取溶剂为水、提取时间为1 h、提取次数3次、提取温度60 ℃、提取物料比1 g∶15 mL，在此提取条件下的提取率为62μg/g。

关键词：海稻米;γ氨基丁酸;提取率;优化

γ氨基丁酸（GABA）主要是谷氨酸经由谷氨酸脱羧酶 （GAD）催化脱羧而生成的一种天然非蛋白质氨基酸[1]，在动植物以及微生物中分布广泛。GABA药理作用广，对高血压[2]、睡眠困难[3]、焦虑症[45]、皮肤衰老[6]以及神经退行性疾病[7]等均有疗效，研究表明，GABA还有提高记忆力的功效[8]。海水稻是一种耐盐碱的水稻新品种[910]，富含多种蛋白质、脂肪及微量元素等。米胚中GABA的含量高达121714 9 mg/100 g[11]。作为新型功能性因子，GABA被广泛运用于食品、医药、保健品等生产领域[1214]。目前，微生物发酵法[15]、化学合成法[16]以及从动植物中提取富集法[1718]是获得GABA的几种主要方法，然而，这类方法获得GABA的得率并不高[1920]，因此，本研究探讨了从海稻米中提取GABA的不同处理方法对GABA得率的影响，确定了提取GABA的最优条件。

1材料与方法

11材料与仪器

海稻米，由陈日胜研究员馈赠;2，4二硝基氟苯（FDNB）、GABA（≥ 99%），均购自美国Sigma公司;乙腈（色谱纯），购自天津市科密欧化学试剂有限公司;无水乙醇和其他化学试剂均为分析纯;水为试验室超纯水机制水。

Agilent 1200 高效液相色谱仪，美国安捷伦科技公司;RE5203旋转蒸发仪，上海亚荣生化仪器厂;FA1204B 型分析天平，上海天美天平仪器有限公司;800YX小型多功能粉碎机，永康市铂欧五金制品有限公司;pHB3笔式pH计，上海三信仪表厂;TDZ4台式低速离心机，湖南赫西仪器装备有限公室;DZG303A超纯水机，上海硕鼎水处理设备有限公司;DF101S集热式恒温加热磁力搅拌器，巩义市予华仪器有限责任公司。

12方法

121GABA的提取方法试验用海稻米经800YX小型多功能粉碎机粉碎得海稻米粉末，称取一定量的海稻米粉末于烧杯中，以料液比（g/mL）为1∶15的比例加入蒸馏水，60 ℃下磁力搅拌提取1 h，提取液经抽濾得滤液，滤渣再加等量的提取溶剂重复提取2遍，将3次抽滤后得到的滤液合并后置于旋转蒸发仪上浓缩至一定体积，将浓度液转移至15 mL容量瓶中，加入蒸馏水至刻度线，备用。

122GABA的含量测定试验以2，4二硝基氟苯（FDNB）为衍生化试剂对样品进行柱前衍生化，采用高效液相法对海稻米提取物中GABA进行测定[2122]。

123单因素试验按照121 的提取方法，选取温度、提取溶剂、料液比、提取时间、提取次数等5个因素进行单因素试验，探索不同影响因素对海稻米提取液中GABA提取率的影响。试验分别以水、50%乙醇、80%乙醇、 无水乙醇温为提取溶剂，料液比（g /mL）为1∶5、1∶75、1∶10、1∶15、1∶20，在25、45、60、70、80 ℃水浴条件下对海稻米粉提取 05、1、2、3、4 h，并分别计算出GABA得率。

124正交试验由单因素试验结果选出对 GABA 得率影响较大的3个因素进行正交试验，并对试验参数进行优化[2324]（表1）。

2结果与分析

21提取温度对GABA提取率的影响

从图1可以看出，GABA的提取率随着提取温度的逐渐升高先增大后减小且在60℃有最大值，这可能是由于温度过高，破坏了GABA的分子间作用力和分子结构，使GABA逐渐分解或析出，导致提取率下降。因此，本试验选取60 ℃为最佳提取温度。

22提取溶剂对GABA提取率的影响

由图2可知，用蒸馏水作为提取溶剂时，GABA的提取率最高，而且，提取溶剂

中乙醇含量越高，GABA的提取率越低，这可能是与GABA分子具有极易溶于水、微溶于热有机溶剂的理化性质有关，因此，本试验选取水作为提取溶剂。

23提取料液比对GABA提取率的影响

由图3可知，GABA的提取率随着料液比的增加先骤增后趋于平稳。当提取溶剂较少时（料液比低于1∶75），GABA的提取率较低，可能是海稻米粉出现吸水膨胀，将大部分提取溶剂吸收导致GABA提取率较低，随着料液比的不断增加，GABA的提取率也逐渐增大，当物料比超过1∶15时，GABA的提取率基本保持不变，因此，本试验确定最佳料液比为1∶15。

24提取时间对GABA提取率的影响

由图4可知，随着提取时间的延长，GABA的提取率呈现出先增大后减少的趋势，在提取时间为1 h时有1个最大值，GABA的提取率有先增大后减少的趋势，因此，本试验最佳提取时间是1 h。

25提取次数对GABA提取率的影响

从图5可以看出，GABA的提取率随着提取次数的增加逐渐下降，当提取次数超过3次时，几乎无法提取到GABA，且随着提取次数的增加，提取耗材也随之增加，因此，本试验的最佳提取次数为3次。

26单因素试验结果

从海稻米中提取GABA的最佳条件为：提取溶剂为水、提取时间1 h、最佳提取次数3次、提取温度60 ℃、物料比1g∶15mL。

27正交试验结果

将表2试验数据输入至SPSS 170 软件并对试验结果进行分析[25]。从表3可以看出，取提取溶剂、提取温度和提取次数的Sig值分别为0232、0462、0692，均不低于005，由此可得出：不同影响因素对GABA得率无明显差异;对GABA得率影响最大的因素是提取溶剂，其次是提取温度和提取次数。由表4～6可以看出，每个影响因素的最佳水平为提取温度为60 ℃、提取次数为3次、提取溶剂为水，该结果与单因素试验结果吻合。最后，为了验证试验结果，我们称取20000 g 海稻米粉末，采用上述最优提取条件，重复平行试验3次，按照“122”的测定方法进行测定，GABA最终平均得率为0006 2% （表7），这说明该方法重复性良好。

3结论

20世纪末，GABA以茶饮料的形式在食品中出现，此后各种富含GABA的茶产品不断问世[2630]，引起了广泛的关注，因此，如何快速大量地获得GABA并实现工业化生产是目前急需解决的问题。本研究着力于海稻米中GABA提取工艺优化，确立了最佳方法为：提取溶剂为水、提取时间1 h、提取次数3次、提取温度60℃、提取料液比1g∶15 mL。在此条件下对试验进行验证，GABA的最终提取率为0006 2%。本试验确定了海稻米GABA的最佳提取条件，提高了GABA的提取率，为海稻米的开发利用以及高GABA含量海稻米片剂的工业化生产提供科学依据。◇

参考文献

[1]肖君荣，余以刚，柯于家，等高GABA发芽糙米制备新方法[J]. 食品科技，2014（7）：152157

[2]蒋芮，等谷物中γ氨基丁酸（GABA）富集工艺的研究进展[J]. 食品工业科技，2018（1）：347352

[3]吴春兰，黄亚辉，赖幸菲，等γ氨基丁酸（GABA）毛叶茶品质成分分析及其改善睡眠作用的研究[C]. 广东省研究生学术论坛园艺分论坛，2013

[4]田娜γ氨基丁酸对小鼠早期胚胎植入的毒性作用及机制研究[D]. 重庆：重庆医科大学，2017

[5]姚子鹏乳酸菌发酵黄浆水生产GABA的研究[D].哈尔滨：东北农业大学，2014

[6]王维高产γ氨基丁酸酿酒酵母的筛选及在梨酒酿造中的应用[D]. 石家庄：河北科技大学，2015

[7]李连娥GABA系统调节对阿尔兹海默病及正常衰老的影响[D]. 昆明：昆明理工大学，2017

[8]黄敏欣广东客家黄酒产γ氨基丁酸的影响因素及代谢调控研究[D]. 仲恺农业工程学院，2016

[9]杨军，王海凤，郭涛海稻86的籼粳性鉴定[J]. 山东农业科学，2016，48（10）：2426

[10]祝一文，等‘海稻86’耐盐碱胁迫生理机制的初步研究[J]. 青岛农业大学学报（自然科学版），2018（1）：3239

[11]陈春旭，等盐胁迫对发芽糙米富集γ氨基丁酸及蛋白组分变化的影响[J]. 食品科学，2018，39（5）：8792

[12]饶焕新全细胞催化产GABA工程菌株的构建及其发酵生产[D]. 福州：福建师范大学，2016

[13]石洋华富含γ氨基丁酸梨酒的酿造[D]. 石家庄：河北科技大学，2016

[14]尹然高产γ氨基丁酸（GABA）优良菌种的选育及发酵工艺的研究[D]. 哈尔滨：哈尔滨商业大学，2016

[15]杨宏芳，等微生物发酵法制备γ氨基丁酸的研究进展[J]. 安徽农业科学，2017，45（24）：7678

[16]张聪，应国海一种新的γ氨基丁酸合成方法[J]. 精细与专用化学品，2009，17（16）：2627

[17]王凯凯，等γ氨基丁酸（GABA）形成机理及富集方法的研究进展[J]. 食品工业科技，2018（14）：323329

[18]邓小玲，张娜，宁发子一种从桑叶中提取γ氨基丁酸的方法：，CN106608837A[P].2017

[19]赵琳，等高效液相色谱法测定苦荞及其萌发物中γ氨基丁酸的含量[J]. 食品工业，2012（6）：124126

[20]杨晶晶，等γ氨基丁酸的制备方法与含量测定研究进展[J]. 食品工业科技，2014，35（3）：351356

[21]張志清，徐杰，丛军，等高效液相色谱法测定发芽麦粒中γ氨基丁酸（GABA）含量[J]. 中国粮油学报，2015，30（11）：135139

[22]段智红，黄永梅，吕应年，等2，4二硝基氟苯柱前衍生HPLCUV法测定海稻米中的γ氨基丁酸含量[J].食品工业科技，2018（20）：111

[23]林智，尹军峰，谭俊峰厌氧处理对茶叶中γ氨基丁酸含量及其品质的影响[C].中国茶叶学会海峡两岸茶叶学术研讨会，2003：16

[24]谢娟，谢宪群绿茶中γ氨基丁酸提取工艺研究[J]. 食品工业，2016（8）：1415

[25]朱红兵，席凯强SPSS 170中的正交试验设计与数据分析[J]. 首都体育学院学报，2013，25（3）：283288

[26]李常钰，王超超，杨慧萍发芽糙米中γ氨基丁酸的富集与测定[J]. 粮食与饲料工业，2011，12（2）：47

[27]朱晓立，裘晖γ氨基丁酸的生物学功能及其在食品上的应用[J]. 食品工程，2008（2）：3437

[28]张盈娇，等富γ氨基丁酸（GABA）金川发芽红糙米制备工艺研究[J]. 中国食物与营养，2017，23（8）：4547

[29]杨四润GABA普洱茶的研究[D]. 昆明：云南农业大学，2012

[30]朱豪广东客家黄酒中γ氨基丁酸的研究[D]. 广州：仲恺农业工程学院，2014