CN1559271A - 一种富含γ－氨基丁酸米胚芽粉的制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

一种富含γ－氨基丁酸米胚芽粉的制备方法和应用，属于大米精深加工技术领域。本发明提供了通过内源酶工艺，或外加蛋白酶制得米胚蛋白水解液加米胚芽工艺，或米胚加谷氨酸钠直接转化工艺，这三种工艺分别富集γ－氨基丁酸(GABA)，制得富含GABA的米胚芽粉产品。本发明工艺简便，富集GABA效果显著，为米胚芽的利用打下坚实基础，产品可用于抗疲劳功能的保健食品，大大提高了米胚芽利用的附加值，有较高的经济效益和社会效益。

Description

一种富含γ-氨基丁酸米胚芽粉的制备方法和应用

技术领域

一种富含γ-氨基丁酸米胚芽粉的制备方法和应用，属于大米精深加工技术领域。

背景技术

米胚作为谷物籽粒的初生组织和分生组织，是籽粒生理活性最强的部分，以重量计占稻谷的2-2.2％，糙米的2.6-2.9％，是谷物加工的副产品。在大米加工过程中大部分胚芽脱落入副产物米硒和米糠中，目前在稻米加工过程中都没有把米胚芽提出来加以利用，造成优质资源的浪费。

作为大米精华之米胚芽，营养非常丰富，其蛋白质和脂类含量均在20％以上，蛋白质中氨基酸组成较为平衡，其中人体必需氨基酸比例符合FAO/WHO建议的营养合理模式。因此米胚芽蛋白质是一种属于全价的优质蛋白质，其质量可与鸡蛋相媲美。米胚芽脂类中维生素E含量高达200～300mg/100g，70％以上脂肪酸是不饱和脂肪酸。大量研究结果表明，米胚芽中的脂肪能抑制胆固醇合成，防止血管胆固醇沉积和预防糖尿病；其中较为丰富的维生素E可以防止皮肤色素沉着和延缓皮肤衰老。此外，大米胚芽中还含有丰富的微量元素和矿物质。

γ-氨基丁酸(GABA)是存在哺乳动物脑、脊髓中的抑制性神经传递物质，由谷氨酸经谷氨酸脱羧酶(GAD)催化转化而来。研究表明，GABA具有降血压、改善脑机能、精神安定、促进长期记忆、促进生长激素分泌、肾功能活化、肝功能活化等作用，将其应用于功能性食品中将大有可为。近年来，富含GABA食品的研究与开发，包括植物(米胚芽、米糠、绿茶、南瓜等)、微生物(乳酸菌、酵母)等由来的GABA食品，成为国外、尤其是日本研究的热点。

大米胚芽中谷氨酸脱羧酶活力较高，非常适合作为制备富含GABA的功能食品。GABA对血压有显著的抑制作用，并有改善肾、肝功能的作用。胚芽内的谷氨酸在酶的作用下，转换成γ-氨基丁酸。通常米胚芽中GABA约含20-50mg/100g，经此处理后约增7倍，可达300-400mg/100g，富含GABA米胚芽可以制成颗粒或片剂作营养补助食品，也可以添加到糕饼、面包、粉末汤料、面类，乳制品等。估计我国大米胚芽年产量为10万吨以上，因此米胚芽的开发利用、增值转化是很有意义的。

发明内容

本发明的目的是提供一种富含γ-氨基丁酸米胚芽粉的制备方法和应用，可以生产高附加值的具有保健功能的富含γ-氨基丁酸米胚芽粉健康食品，充分发挥米胚芽的营养功能和作用。

本发明的技术方案：用内源酶法、或外加蛋白酶制得米胚蛋白水解液加米胚芽、或米胚直接转化谷氨酸钠三种工艺分别制备米胚γ-氨基丁酸富集液，对所得富集液经过胶体磨粉碎、喷雾干燥得到富含GABA的米胚芽粉。

对米胚芽粉中的γ-氨基丁酸(GABA)进行富集的三种工艺，描述如下

1.内源酶法制备米胚γ-氨基丁酸富集液

称取一定量的米胚芽，加入若干倍的水，在一定的pH和温度下振荡，使米胚中的内源性蛋白酶分解蛋白质生成游离谷氨酸，游离谷氨酸在米胚GAD的作用下生成GABA，待反应一段时间后过滤，取滤液10μl纸层析法测定γ-氨基丁酸含量。经过优化，内源酶富集米胚芽中GABA工艺条件控制为：温度40℃、料水比为1/7、pH5.6、时间7小时。添加CaCl₂500-700μmol/L，GABA富集量可以提高30％。

经过后处理制得的富含GABA的米胚芽粉中GABA的量可以由未富集前的0.28mg/g提高到6.15mg/g左右，增加了21倍。虽然米胚富集液中GABA含量仅为0.88mg/ml，原料米胚芽中Glu的利用率也只有22.4％。不过，利用内源酶富集米胚芽中GABA的工艺简单、成本低廉，对于GABA浓度要求不高的含GABA保健食品，如功能饮料等是非常适合的。

            表1内源酶富集GABA的米胚粉组成

              成分            含量(g/100g)

              GABA                0.615

              脂肪                22.3

              蛋白质              21.8

              总糖                30.3

              粗纤维              12.3

              水分                4.3

              灰分                6.1

2.外加蛋白酶制得米胚蛋白水解液加米胚芽制备米胚γ-氨基丁酸富集液

(a)加胰蛋白酶进行水解，水解工艺条件控制为：料水比1/14，pH8.0，温度45℃，时间7小时，加酶量4080活力单位/g米胚芽；

在此最佳工艺条件下，米胚蛋白水解液中Glu的产量可达2.35mg/ml，Glu的水解率(水解后游离Glu占原料Glu的百分数)达到85％，为富集GABA提供了更多的Glu，也大大提高了原料的利用率。

(b)灭酶活条件控制为：温度80℃，15min，冷却后，加入米胚芽的量为1.5g/100ml，于40℃反应6小时。

加入1.5g/100ml的米胚芽，40℃继续反应6h，GABA产量可达1.9mg/mL，相当于2.26g/100g米胚芽，比内源性酶富集GABA提高了3.7倍，因此利用外加胰蛋白酶水解米胚蛋白富集GABA，不仅提高了原料的利用率；还大幅度地提高GABA的产量和富集液中GABA的浓度，使之更加适合用于富含GABA米胚芽健康食品的制备。

        表2外源蛋白酶富集GABA的米胚粉组成

                成分            含量(g/100g)

                GABA                  2.3

                脂肪                  23.0

                蛋白质                5.8

                总糖                  29.1

                游离氨基酸            16.0

                粗纤维                12.1

                水分                  4.5

                灰分                  6.1

3.米胚直接转化谷氨酸钠制备米胚γ-氨基丁酸富集液，转化条件控制为：米胚和0.08mol/L、pH5.6的磷酸缓冲液，料液比1/10，磷酸吡哆醛的添加量为2mmol/mol谷氨酸钠，CaCl₂的添加量为20mmol/mol谷氨酸钠，米胚添加量为500g/mol谷氨酸钠，温度40℃，反应6小时。

在上述条件下，谷氨酸钠的转化率可以达到100％，此时溶液中的GABA含量为20.7mg/ml，相当于每100g米胚芽产GABA20.7g，比前两种米胚富集GABA的方法分别提高了33.6和9倍，并且没有谷氨酸钠残留，可以在不同功能食品中添加和应用。

表3谷氨酸钠直接转化富集GABA的米胚芽粉组成

         成分              含量(g/100g)

         GABA                 20.6

         脂肪                 16.3

         蛋白质               15.8

         总糖                 28.3

         粗纤维               8.3

         水分                 4.3

         灰分                 5.0

将上述三种工艺所制备的米胚γ-氨基丁酸富集液经过胶体磨粉碎，喷雾干燥得到富含γ-氨基丁酸的米胚芽粉。

富含γ-氨基丁酸米胚芽粉的应用，可用于抗疲劳功能的保健食品。

本发明的有益效果：米胚芽可以作为一种营养丰富、生理功能卓越的健康食品原料而进一步开发利用，这样不仅可提高大米加工综合利用价值和粮食生产的经济效益，还可使粮食生产走上良性循环的道路。富含γ-氨基丁酸米胚芽健康食品的研究和开发，在国内属于开创性的工作。本发明运用现代生物技术提供了富集米胚芽中GABA的工艺，制备得到的富含GABA的米胚芽粉具有抗疲劳功能。

具体实施方式

实施例1

称取15kg的米胚芽，加入105kg的水，加入7gOCaCl₂，在pH5.6和40℃温度下振荡反应7小时。将反应物胶体磨粉碎，喷雾干燥得到富含GABA的米胚芽粉。

实施例2

称取15kg的米胚芽，加入210kg的水，加入1-3kg的胰蛋白酶，45℃，pH8.0，反应7小时。温度80℃灭酶15min后，冷却至40℃，再加入3kg米胚芽，继续反应6小时，将反应物胶体磨粉碎，喷雾干燥得到富含GABA的米胚芽粉。

实施例3

称取15kg的米胚芽，加入150kg0.08mol/L、pH5.6的磷酸缓冲液，加入5kg谷氨酸钠，加入16g磷酸吡哆醛，加入67gCaCl₂，温度40℃，反应6小时，将反应物胶体磨粉碎，喷雾干燥得到富含GABA的米胚芽粉。

Claims (2)

1.一种富含γ-氨基丁酸米胚芽粉的制备方法，其特征是：

(a)制备米胚γ-氨基丁酸富集液：

内源酶法制备米胚γ-氨基丁酸富集液，工艺条件控制为：加入CaCl₂500-700μmol/L，温度40℃、料水比为1/7、pH5.6、时间7小时；

或外加蛋白酶制得米胚蛋白水解液加米胚芽制备米胚γ-氨基丁酸富集液，加胰蛋白酶进行水解，水解工艺条件控制为：料水比1/14，温度45℃，时间7小时，pH8.0，加酶量4080活力单位/g米胚芽；灭酶活条件控制为：温度80℃，15min，冷却后，加入米胚芽的量为1.5g/100ml，于40℃反应6小时；

或米胚直接转化谷氨酸钠制备米胚γ-氨基丁酸富集液，转化条件控制为：米胚和0.08mol/L、pH5.6的磷酸缓冲液，料液比1/10，磷酸吡哆醛的添加量为2mmol/mol谷氨酸钠，CaCl₂的添加量为20mmol/mol谷氨酸钠，米胚添加量为500g/mol谷氨酸钠，温度40℃，反应6小时；

(b)所得富集液，经过胶体磨粉碎，喷雾干燥得到富含γ-氨基丁酸的米胚芽粉。

2.一种用权利要求1所述方法制备的富含γ-氨基丁酸米胚芽粉的应用，其特征是可用于抗疲劳功能的保健食品。