CN107522520B - 提高发芽豆类原料中γ-氨基丁酸含量的营养剂及其制备方法与应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了提高发芽豆类原料中γ‐氨基丁酸含量的营养剂及其制备方法与应用；按质量百分比计，其原料组成为：藤茶提取物70.00～80.00％、谷氨酸钠10.00～20.00％、维生素B6 3.00～8.00％、维生素E 1.00～5.00％。以整个发芽豆类原料中γ‑氨基丁酸的含量计算，该发芽豆类原料在营养剂溶液中浸泡处理后γ‑氨基丁酸含量达到311.5mg/100g发芽豆类原料以上。本发明营养液无任何毒性，价格低。

Description

提高发芽豆类原料中γ-氨基丁酸含量的营养剂及其制备方 法与应用

技术领域

本发明涉及γ‐氨基丁酸，特别是涉及一种提高发芽豆类原料中γ‐氨基丁酸含量的营养剂及其制备方法与应用；属于发芽豆类原料中γ‐氨基丁酸研究领域。

背景技术

γ‐氨基丁酸是一种广泛存在于动植物中的一种活性成分。近代医学证明，γ‐氨基丁酸具有镇静神经、抗焦虑，降低血压，降低血氨，提高脑活力，促进乙醇代谢,防止皮肤老化、消除体臭、改善脂质代谢，防止动脉硬化、高效减肥等功能。人们常用发芽豆类原料如大豆、绿豆、黑豆等来提高豆类产品中γ‐氨基丁酸的含量，以达到摄取更多的γ‐氨基丁酸、强身健体的目的。

γ‐氨基丁酸属于非蛋白质氨基酸，豆类原料胚中的蛋白质在内源性蛋白酶的作用下水解成氨基酸，其中的谷氨酸在谷氨酸脱羧酶的作用下生成γ‐氨基丁酸，它的辅酶是磷酸吡哆醛。另外，γ‐氨基丁酸合成部位主要为种子的胚芽。

中国发明专利申请201610106278.6公开了发芽营养液及用其生产富含γ‐氨基丁酸发芽糙米的方法，所述发芽营养液以水为溶剂，每1L水中含有谷氨酸钠0.5～1.0g，大米蛋白0.02～0.10g，碱性蛋白酶制剂1～2g和赤霉素0.01～0.02mg。所述方法是将发芽糙米在所述发芽营养液中经过浸泡，发芽，然后烘干，得富含γ‐氨基丁酸的发芽糙米。本发明发芽营养液成本低，配制简单，安全、高效，γ‐氨基丁酸转化率高，每100g所得发芽糙米中含γ‐氨基丁酸高达131.62～215.76mg，最高可达发芽前的22.1倍；本发明方法工艺简单，产量大，适宜于工业化生产，发芽率可高达85％；但该发明存在成本高、使用了不宜在食品加工行业中使用的“赤霉素”原料，产品存在潜在的安全隐患。

中国发明专利201310200150.2公开了一种复合天然植物提取物水稻种子引发剂及其制备方法和应用。该引发剂由以下按质量百分比计的原料制成：藤茶提取物47.50～48.50％，茶叶提取物33.10～34.50％，迷迭香提取物14.50～15.00％，维生素B20.15～0.20％，泛酸0.15～0.20％，维生素C0.15～0.20％，叶酸0.15～0.20％，γ‐氨基丁酸0.15～0.20％和芦荟胶冻干粉2.00～3.00％。其中，藤茶提取物中的主要活性成分为二氢黄酮类化合物和黄酮类化合物，该发明利用藤茶提取物促进细胞活力提高，并且认为当藤茶提取物中总黄酮含量超过40％且二氢杨梅素和杨梅素的百分含量比例为10‐12：1之间时，对微生物的杀灭和抑制较强作用。该发明中r‐氨基丁酸是一种必不可少的重要组成原料，认为种子能否发芽与胚中r‐氨基丁酸的含量密切相关，引发剂含有一定的r‐氨基丁酸是提高发芽率和发芽的整齐度重要保证。但该引发剂是用于水稻种子，目的在于提高发芽率和发芽的整齐度，不但不增加胚中r‐氨基丁酸含量，还需要用r‐氨基丁酸作为原料。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种提高发芽豆类原料中γ‐氨基丁酸含量的营养剂及其制备方法；以整个发芽豆类原料中γ-氨基丁酸的含量计算，该发芽豆类原料在营养剂溶液中浸泡处理后γ-氨基丁酸含量达到311.5mg/100g发芽豆类原料以上。

本发明的另一目的在于提供所述提高发芽豆类原料中γ‐氨基丁酸含量的营养剂的应用。

本发明发现，谷氨酸、内源性蛋白酶和谷氨酸脱羧酶以及辅酶磷酸吡哆醛等都能显著影响发芽豆类原料中γ‐氨基丁酸的含量，通过调节合成γ‐氨基丁酸的酶、谷氨酸、和谷氨酸脱羧酶以及辅酶磷酸吡哆醛可以促进γ‐氨基丁酸的合成与富集。本发明中γ‐氨基丁酸在是目标产物，而在中国发明专利201310200150.2是原料组成，是提高发芽率和发芽的整齐度的协调剂，该专利不但不产出γ‐氨基丁酸，而且还需要消耗，两者具有根本不同的原理。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

提高发芽豆类原料中γ‐氨基丁酸含量的营养剂，按质量百分比计，其原料组成为：

为进一步实现本发明目的，优选地，按质量百分比计，其原料组成为：

优选地，所述藤茶提取物中，以总黄酮计，质量百分含量≥40％，且其中二氢杨梅素和杨梅素单体成分的质量比为10～12：1。所述藤茶提取物是按以下步骤制备得到：采用藤茶的新鲜茎叶，在温度35～45℃条件下干燥后得到藤茶干燥原料；将藤茶干燥原料采用乙醇提取法得到藤茶提取液，再经喷雾干燥法得到藤茶提取物；所述乙醇提取法中藤茶干燥原料与乙醇的质量比例为1：10～12，乙醇的体积百分比浓度为85～95％，进一步优选乙醇的体积百分比浓度90％。所述藤茶采用广东、广西、湖南、湖北、江西等地产的藤茶，优选湖南张家界地区春夏季节出产的藤茶。

所述的提高发芽豆类原料中γ‐氨基丁酸含量的营养剂的制备方法：按配比称取藤茶提取物、谷氨酸钠、维生素B6和维生素E，搅拌均匀，复合铝袋包装或罐装后，得提高发芽豆类原料中γ‐氨基丁酸含量的营养剂。

所述的提高发芽豆类原料中γ‐氨基丁酸含量的营养剂的应用，包括以下操作步骤：

1)营养剂溶液的制备：将所述营养剂溶解到水中，制备质量浓度为0.1％‐5％的营养剂溶液；

2)麦类原料的浸泡：将制备的营养剂溶液加入需要发芽的豆类原料中，营养剂溶液的加入量为全部盖满原料后仍然露出液面5‐10cm；浸泡20小时以上；

3)麦类原料的发芽：发芽过程中，每8‐10小时搅拌一次，促进豆类原料发芽，至长出的芽长为0.5‐1.5mm止；

4)清洗、酶活性终止：发芽结束后，用自来水清洗发芽原料，水洗后将发芽原料取出，灭酶，将水沥干待用；

5)干燥：将发芽后的糙米原料干燥。

优选地，所述的用自来水清洗发芽原料的次数为2‐3次；所述的灭酶是用75‐85℃温度的热水处理10min以上。

优选地，所述的干燥为将发芽后的豆类原料用微波或日晒干燥；所述的干燥为燥至水分小于含量13％为止；步骤2)浸泡20小时以上后还包括将多余的营养剂溶液排出。

所述豆类原料是指经国家相关部门批准在我国使用的各种豆类种子(系)生产的豆类粮食，豆类粮食包括大豆、绿豆、黑豆、蚕豆等。

本发明的原理是：本发明选择上述原料混合构成营养剂，主要目的在于要解决豆类原料发芽过程中影响r‐氨基丁酸合成与富集的两个最关键的问题，一是提高r‐氨基丁酸合成的酶活性以及底物浓度，以此促进r‐氨基丁酸的合成；二是要促进豆类原料的均衡发芽，提高发芽率，以此增加r‐氨基丁酸合成部位。其组成原料之间存在协同配合作用，具体如下：

藤茶提取物：一是藤茶提取物能提高豆类原料中内源性蛋白酶的活力，促进豆类原料中蛋白质的水解，以此提高谷氨酸含量；二是藤茶提取物能提高豆类原料中谷氨酸脱羧酶的活力，促进豆类原料中谷氨酸有效转化成γ‐氨基丁酸；三是藤茶提取物溶于水中通过改变溶液的水势来降低细胞渗透势，在豆类原料吸水润胀期间，藤茶提取物作为一个渗透质可以调节豆类原料吸收水分的均匀性，从而促进豆类均衡发芽以及提高发芽率，整齐一致以及数量众多的胚芽可保证豆类原料在生产和富集γ‐氨基丁酸时需要的充足胚芽，从而整体上提高发芽豆类原料中γ‐氨基丁酸的含量。

谷氨酸钠：为谷氨酸的钠盐，能提高谷氨酸脱羧酶的底物浓度，增加γ‐氨基丁酸的合成。

维生素B6：又名磷酸吡哆醛，是氨基酸代谢中的转氨酶及脱羧酶的辅酶，能提高谷氨酸脱羧酶活性，促进谷氨酸脱羧，增加γ‐氨基丁酸的生成。

维生素E：维生素E有很强的抗氧化作用，充当生物膜表面的脂质过氧化的阻断剂。可减少过氧化脂质的生成，保护机体细胞免受自由基的毒害，稳定细胞膜和细胞内脂类部分，充分发挥被保护物质的特定生理功能。

本发明相对现有技术，具有如下的优点及有益效果：

(1)以整个发芽豆类原料中γ-氨基丁酸的含量计算，该发芽豆类原料在营养剂溶液中浸泡处理后γ-氨基丁酸含量达到311.5mg/100g发芽豆类原料以上。

(2)本发明营养液无任何毒性，价格低。

(3)本发明营养液配方构成合理，充分利用了各原料各自具备的特性和作用，合理组配使其协同发挥最好的效果。

(4)本发明制备方法和应用方法简单，使用方便，为生产高含量的γ‐氨基丁酸发芽豆类原料提供了一种良好的产品。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。以下实施例所使用的各原料、设备和检测方法如下：

1、藤茶提取物是按以下步骤制备得到：采用藤茶的新鲜茎叶，在温度40℃条件下干燥后得到藤茶干燥原料；将藤茶干燥原料采用乙醇提取法(藤茶干燥原料与乙醇的质量比例为1：8,乙醇的体积百分比浓度为90％)得到藤茶提取液，再经喷雾干燥法得到藤茶提取物。所得藤茶提取物中，以总黄酮计，质量百分含量55.1％，且其中二氢杨梅素和杨梅素单体成分的质量百分含量比例为10.98：1。

2、芦荟凝胶冻干粉是按以下步骤制备得到：选用海南产“库拉索芦荟”芦荟鲜叶，先将叶肉与表皮分离，尽量不触及芦荟表层的细胞结构。然后，从叶肉和纤维中榨取凝胶汁，再采用膜分离常温浓缩工艺制成浓缩汁后再进行冷冻干燥为芦荟凝胶冻干粉成品。在冷冻干燥处理前，凝胶浓缩汁保持冷藏，对凝胶浓缩汁冷冻干燥不需要添加基料，也不使用防腐剂或其它添加剂。

3、所述谷氨酸钠和维生素B6为武汉大华生物科技有限公司生产的“武汉大华牌”食品级谷氨酸钠和维生素B6；所述维生素E为湖北兴银河化工有限公司生产的“兴银河牌”食品级维生素E。

4、发芽罐(机)：韩国产，NAGO家用智能发芽机。

5、豆类粮食全部由广东省农业科学院作物研究所提供。

6、发芽率的测定方法为：将发芽豆类原料随机分成3等份,从每一等份中取出10.0～15.0g豆类原料,统计其中已发芽豆类原料数(豆类原料胚芽露出种皮达0.5～1.0mm长即为发芽豆类原料)。

发芽率＝发芽豆类原料数/总豆类原料数×100％。

7、内源性蛋白酶活性的测定：称取1g称取浸泡或萌芽后豆类原料，加5mL磷酸钠盐缓冲液(0.2mol/L，pH 5.0)于冰浴中研磨,然后转入离心管中用缓冲液定容至9mL，在4℃、5000r/min条件下离心10min，上清液即为蛋白酶粗提液。取2mL底物(0.2％酪蛋白)与1mL酶液在37℃反应20min，然后加2mL10％的三氯乙酸溶液终止反应。将其转入离心管中8000r/min离心10min，取上清液定容至10mL,于274mn波长处测其吸光度。先加三氯乙酸后加底物作为空白试验。用标准曲线法测定上清液中酪氨酸含量，定义在37℃下每分钟水解酪蛋白产生1μg的酪氨酸为一个酶活力单位。

酪氨酸标准曲线的配制：配制100μg/mL酪氨酸母液。分别取1、2、3、4、5mL母液加蒸溜水补充到5mL,于274nrn处测定吸光度,绘制标准曲线。

8、谷氨酸脱羧酶活性的测定：称取浸泡或萌芽后豆类原料3g，加5ml磷酸钠盐缓冲液(0.2mol/L，pH5.7)冰浴中研磨，然后转入离心管中用缓冲液定容至9ml，在4℃、8000r/min条件下离心10min，上清液即为粗提液。2ml底物(0.1％谷氨酸，pH5.7)与1ml酶液于40℃反应2h,然后90℃灭酶5min，于8000r/min离心20min，取上清液测定γ‐氨基丁酸含量。以每30min生成1μmolγ‐氨基丁酸作为1个酶活力单位。

9、γ‐氨基丁酸的测定：依照“NY/T 2890‐2016稻米中γ‐氨基丁酸的测定高效液相色谱法”进行。

实施例1：

1)称取质量百分比75.00％的藤茶提取物、质量百分比15.00％的谷氨酸钠、质量百分比6.00％的维生素B6和质量百分比4.00％的维生素E置于调配罐中，搅拌均匀，复合铝袋包装或罐装后即得提高发芽豆类原料中γ‐氨基丁酸含量的复合营养剂。

2)准备2个发芽罐，各取10公斤由“华夏7号”大豆置于发芽罐中，一个倒入10公斤由上述复合营养剂制成的质量百分比为1.0％的复合营养剂溶液，另一个倒入10公斤纯净水；

3)设置2个发芽罐的浸泡温度均为25℃、通气量均为1.5L/min，浸泡25小时后将多余的水排出；

4)2个发芽罐中多余的水排出后，同时设置发芽温度30℃、通气量为2.0L/min，发芽20小时后停止发芽；

5)打开发芽罐，用自来水清洗发芽“华夏7号”大豆原料3次，水洗后将发芽豆类原料取出，再用80℃温度的热水浸泡10min，将水沥干；将发芽后的豆类原料用微波干燥方式干燥至水分含量小于13.0％为止。

6)检测2个发芽罐中大豆的发芽率、内源性蛋白酶活性、谷氨酸脱羧酶活性和γ-氨基丁酸的含量如表1：

表1不同溶液浸泡大豆发芽后酶活性与γ‐氨基丁酸含量变化

由表1可以看出，大豆在1.0％藤茶提取液中浸泡发芽，大豆的发芽率、内源性蛋白酶活性、谷氨酸脱羧酶活性和γ-氨基丁酸含量分别由纯净水浸泡时的84.2％、0.91U、0.34U和110.3mg/100g分别提高到89.1％、4.17U、0.89U和311.5mg/100g。其主要原因在于营养剂溶于水中，改变了溶液的水势，降低了细胞渗透势，在大豆吸水润胀期间，营养剂作为一个渗透质调节大豆吸收水分的均匀性，从而促进了大豆的均衡发芽，最终提高了大豆的发芽率；在发芽过程中，营养剂提高了大豆中内源性蛋白酶活性，促进胚中蛋白质的水解，提高了谷氨酸脱羧酶底物浓度，同时也提高了谷氨酸脱羧酶的活性，促进大豆胚中谷氨酸有效转化成γ-氨基丁酸，从而提高了发芽大豆中γ-氨基丁酸的含量。

实施例2

1)称取质量百分比72.00％的藤茶提取物、质量百分比18.00％的谷氨酸钠、质量百分比7.5.00％的维生素B6和质量百分比2.50％的维生素E置于调配罐中，搅拌均匀，复合铝袋包装或罐装后即得提高发芽豆类原料中γ‐氨基丁酸含量的复合营养剂。

2)准备2个发芽罐，各取5公斤“粤引一号”绿豆置于发芽罐中，一个倒入5公斤由上述复合营养剂制成的质量百分比为0.5％的复合营养剂溶液，另一个倒入5公斤纯净水；

3)设置2个发芽罐的浸泡温度均为27℃、通气量均为1.2L/min，浸泡20小时后将多余的水排出；

4)2个发芽罐中多余的水排出后，同时设置发芽温度28℃、通气量为1.5L/min，发芽24小时后停止发芽；

5)打开发芽罐，用自来水清洗发芽绿豆2次，水洗后将发芽绿豆取出，再用75℃温度的热水浸泡10min，将水沥干；将发芽后的绿豆用微波干燥方式干燥至水分含量小于13.0％为止。

6)检测2个发芽罐中绿豆的发芽率、内源性蛋白酶活性、谷氨酸脱羧酶活性和γ-氨基丁酸的含量如表2：

表2不同溶液浸泡绿豆发芽后酶活性与γ‐氨基丁酸含量变化

由表2可以看出，绿豆在2.0％营养剂液中浸泡发芽，绿豆的发芽率、内源性蛋白酶活性、谷氨酸脱羧酶活性和γ-氨基丁酸含量分别由纯净水浸泡时的82.5％、0.98U、0.34U和101.2mg/100g分别提高到93.8％、2.78U、0.74U和321.5mg/100g。其主要原因在于营养剂溶于水中，改变了溶液的水势，降低了细胞渗透势，在绿豆吸水润胀期间，营养剂作为一个渗透质调节绿豆吸收水分的均匀性，从而促进了绿豆的均衡发芽，最终提高了绿豆的发芽率；在发芽过程中，营养剂提高了绿豆中内源性蛋白酶活性，促进胚中蛋白质的水解，提高了谷氨酸脱羧酶底物浓度，同时也提高了谷氨酸脱羧酶的活性，促进绿豆胚中谷氨酸有效转化成γ-氨基丁酸，从而提高了发芽绿豆中γ-氨基丁酸的含量。

实施例3

1、称取质量百分比77.00％的藤茶提取物、质量百分比13.00％的谷氨酸钠、质量百分比7.00％的维生素B6和质量百分比3.00％的维生素E置于调配罐中，搅拌均匀，复合铝袋包装或罐装后即得提高发芽豆类原料中γ‐氨基丁酸含量的复合营养剂。

2、准备2个发芽罐，各取5公斤“鲁黑豆2号”置于发芽罐中，一个倒入5公斤由上述复合营养剂制成的质量百分比为1.25％的复合营养剂溶液，另一个倒入5公斤纯净水；

3、设置2个发芽罐的浸泡温度均为35℃、通气量均为2.0L/min，浸泡25小时后将多余的水排出；

4、2个发芽罐中多余的水排出后，同时设置发芽温度30℃、通气量为2.0L/min，发芽25小时后停止发芽；

5、打开发芽罐，用自来水清洗发芽黑豆3次，水洗后将发芽黑豆取出，再用85℃温度的热水浸泡8min，将水沥干；将发芽后的黑豆用微波干燥方式干燥至水分含量小于13.0％为止。

表3不同溶液浸泡黑豆发芽后酶活性与γ‐氨基丁酸含量变化

由表3可以看出，黑豆在2.5％藤茶提取液中浸泡发芽，黑豆的发芽率、内源性蛋白酶活性、谷氨酸脱羧酶活性和γ-氨基丁酸含量分别由纯净水浸泡时的85.9％、1.09U、0.39U和130.1mg/100g分别提高到90.7％、3.78U、1.12U和319.5mg/100g。其主要原因在于营养剂溶于水中，改变了溶液的水势，降低了细胞渗透势，在黑豆吸水润胀期间，营养剂作为一个渗透质调节黑豆吸收水分的均匀性，从而促进了黑豆的均衡发芽，最终提高了黑豆的发芽率；在发芽过程中，营养剂提高了黑豆中内源性蛋白酶活性，促进胚中蛋白质的水解，提高了谷氨酸脱羧酶底物浓度，同时也提高了谷氨酸脱羧酶的活性，促进黑豆胚中谷氨酸有效转化成γ-氨基丁酸，从而提高了发芽黑豆中γ-氨基丁酸的含量。

本发明的实施方式不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.提高发芽豆类原料中γ-氨基丁酸含量的营养剂，其特征在于，按质量百分比计，其原料组成为：

藤茶提取物 70.00～80.00%

谷氨酸钠 10.00～20.00%

维生素B6 3.00～8.00%

维生素E 1.00～5.00%

所述藤茶提取物中，以总黄酮计，质量百分含量≥40%；藤茶提取物中二氢杨梅素和杨梅素单体成分的质量比为10～12：1；

所述藤茶提取物是按以下步骤制备得到：采用藤茶的新鲜茎叶，在温度35～45℃条件下干燥后得到藤茶干燥原料；将藤茶干燥原料采用乙醇提取法得到藤茶提取液，再经喷雾干燥法得到藤茶提取物；所述乙醇提取法中藤茶干燥原料与乙醇的质量比为1：10～12，乙醇的体积百分比浓度为85～95%。

2.根据权利要求1所述的提高发芽豆类原料中γ-氨基丁酸含量的营养剂，其特征在于，按质量百分比计，其原料组成为：

藤茶提取物 76.00%

谷氨酸钠 16.00%

维生素B6 5.00%

维生素E 3.00%。

3.根据权利要求1所述的提高发芽豆类原料中γ-氨基丁酸含量的营养剂，其特征在于，所述乙醇的体积百分比浓度为90%。

4.根据权利要求1所述的提高发芽豆类原料中γ-氨基丁酸含量的营养剂，其特征在于，所述豆类原料是大豆、绿豆、黑豆或蚕豆。

5.权利要求1所述的提高发芽豆类原料中γ-氨基丁酸含量的营养剂的制备方法，其特征在于，按配比称取藤茶提取物、谷氨酸钠、维生素B6和维生素E，搅拌均匀，复合铝袋包装或罐装后，得提高发芽豆类原料中γ-氨基丁酸含量的营养剂。

6.权利要求1所述的提高发芽豆类原料中γ-氨基丁酸含量的营养剂的应用，其特征在于，包括以下操作步骤：

1）营养剂溶液的制备：将所述营养剂溶解到水中，制备质量浓度为0.1%-5%的营养剂溶液；

2）豆类原料的浸泡：将制备的营养剂溶液加入需要发芽的豆类原料中，营养剂溶液的加入量为全部盖满原料后仍然露出液面5-10cm；浸泡20小时以上；

3）豆类原料的发芽：发芽过程中，每8-10小时搅拌一次，促进豆类原料发芽，至长出的芽长为0.5-1.5mm止；

4）清洗、酶活性终止：发芽结束后，用自来水清洗发芽原料，水洗后将发芽原料取出，灭酶，将水沥干待用；

5）干燥：将发芽后的豆类原料干燥。

7.根据权利要求6所述的提高发芽豆类原料中γ-氨基丁酸含量的营养剂的应用，其特征在于，所述的用自来水清洗发芽原料的次数为2-3次；所述的灭酶是用75-85℃温度的热水处理10min以上。

8.根据权利要求6所述的提高发芽豆类原料中γ-氨基丁酸含量的营养剂的应用，其特征在于，所述的干燥为将发芽后的豆类原料用微波或日晒干燥；所述的干燥为燥至水分小于含量13%为止；步骤2）浸泡20小时以上后还包括将多余的营养剂溶液排出。