响应面法优化发芽苦荞富集γ-氨基丁酸的培养条件

朱云辉，郭元新

(安徽科技学院 食品药品学院，安徽 凤阳 233100)



响应面法优化发芽苦荞富集γ-氨基丁酸的培养条件

朱云辉，郭元新

(安徽科技学院 食品药品学院，安徽 凤阳 233100)

【目的】 研究发芽苦荞富集γ-氨基丁酸(γ-aminobutyric acid,GABA)的最佳培养条件，为苦荞芽菜的开发利用提供支持。【方法】 在谷氨酸钠(Monosodium glutamate,MSG)质量浓度、钙离子(Ca2+)浓度、发芽温度和发芽时间4个单因素试验基础上，采用响应面法对发芽苦荞的培养条件进行优化，建立GABA富集的二次多项式数学模型，并分析模型的有效性与因素间的交互作用。【结果】 4个因素对GABA富集的影响大小依次为MSG质量浓度>发芽温度>发芽时间>Ca2+浓度；发芽苦荞富集GABA的最佳培养条件为：MSG浓度6.90 mg/mL，发芽温度32 ℃，发芽时间3.5 d，Ca2+浓度5.8 mmol/L，在此条件下发芽苦荞GABA含量为(258.77±3.95) μg/g，与预测值259.89 μg/g相差较小。【结论】 建立的回归模型能够较准确地预测发芽苦荞的GABA富集量。该培养方法稳定性好，GABA富集量高。

发芽苦荞；γ-氨基丁酸(GABA)；培养条件；响应面法

苦荞学名鞑靼荞麦(Fagopyrumtataricum)，富含其他粮食作物中几乎没有的芦丁及硒元素，同时还含有18种氨基酸、9种脂肪酸及丰富的膳食纤维和叶绿素等，是一种粮药兼用的蓼科荞麦属双子叶作物。研究表明，苦荞发芽后营养成分更加合理，荞麦蛋白酶抑制剂及植酸含量降低，若能科学控制发芽条件，还能富集γ-氨基丁酸(γ-aminobutyric acid,GABA)等功能成分[1-4]。

GABA是一种四碳非蛋白质氨基酸，作为一种天然活性成分，广泛存在于原核和真核生物体中，是目前研究较为深入的一种重要的抑制性神经递质，参与多种代谢活动，具有降低血压、改善神经机能、助精神安定、促进生长激素分泌及酒精代谢等药理功能[5-6]。随着年龄的增长和精神压力的加大，人脑中GABA的积累异常困难，而通过日常饮食补充可有效改善这种状况[7]。但正常的植物组织中GABA含量很低，为0.3～32.50 μmol/g[8]，无法满足人体需求[9]。研究发现，在低氧和涝灾、机械刺激、冷害、热激及盐胁迫等逆境下，植物体内的GABA含量成倍增加[10-12]。植物中的GABA合成主要来自GABA支路中由谷氨酸脱羧酶(GAD,EC 4.1.1.15)催化的不可逆的α-谷氨酸脱羧反应，GAD是一种Ca2+/钙调蛋白依赖型酶，具有一个钙调蛋白结合区[13]，发芽温度、底物谷氨酸(Glu)及钙离子(Ca2+)浓度，均与GAD的活性有关。通过胁迫、优化培养条件富集糙米[14]、大麦[15]、粟谷[16-17]、豆类[5,18-20]等种子中GABA的研究已有报道，但对发芽苦荞的研究主要集中在种子萌发过程中营养成分、黄酮等功能组分的变化上[2,21]，而对发芽苦荞富集GABA的研究较少。本研究在单因素试验基础上，利用响应面法优化了发芽苦荞富集GABA的培养条件，研究Ca2+浓度、谷氨酸钠(MSG)质量浓度、发芽时间、发芽温度4个因素对GABA富集的影响，建立了可靠的模型，以期为苦荞芽菜的开发利用提供技术支持。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

苦荞(榆6-21)种子，2013年秋采自中国内蒙古自治区乌兰察布市，于-20 ℃冰箱中贮藏备用。

GABA标品(纯度≥99.9%)和对二甲氨基苯磺酰氯(DABS-CI,99%)，美国Sigma公司；乙腈为色谱纯，氯化钙和MSG等其他化学试剂，均为国产分析纯。

1.2 仪器与设备

LHP-160型智能恒温恒湿培养箱，上海三发科学仪器有限公司；Agilent 1200液相色谱仪，安捷伦公司；KDC-160HR高速冷冻离心机，合肥科大创新股份有限公司；真空冷冻干燥系统，美国Labconce公司。

1.3 方 法

1.3.1 苦荞发芽 取30 g苦荞种子用去离子水清洗后，用质量分数1%的次氯酸钠消毒15 min，再用去离子水冲洗至pH中性，30 ℃下浸泡4 h。然后置于铺有两层滤纸的培养皿中暗培养，培养箱湿度控制在85%～90%，期间每隔8 h左右喷洒设定浓度的Ca2+(以CaCl2溶液代替)和MSG混合溶液，保持滤纸湿润。

1.3.2 GABA含量的测定 参考Guo等[5]的方法测定发芽苦荞中的GABA含量。样品预处理方法为：将发芽苦荞冷冻干燥后，粉碎得粒径180 μm的发芽苦荞粉，称取0.5 g苦荞干粉溶于5 mL体积分数7%的乙酸中，按照Bai等[17]的方法对样品进行纯化；将纯化后的上清液于0.1 MPa、45 ℃条件下进行真空干燥，残余物溶于2 mL 1 mol/L NaHCO3(pH 9)缓冲溶液中，4 000×g离心10 min。GABA含量测定采用高压液相色谱HPLC(Agilent 1200,USA)，色谱柱为ZORBAX Eclipse AAA reversed-phase column(3.5 μm)，4.6 mm×150 mm，条件设置参照Syu等[22]的方法，取1 mL pH为9.0的氨基酸溶液，加入2 mg/mL含对二甲氨基苯磺酰氯的丙酮溶液1 mL，于67 ℃保温10 min后冰浴终止反应；然后使用DAD检测器于425 nm处进行紫外检测，流动相A为乙腈，流动相B为0.045 mol/L CH3COONa(pH=4)缓冲液，分离时间30 min，温度30 ℃。

1.3.3 单因素试验 按照1.3.1的方法，保持其他条件不变，分别考察Ca2+浓度、MSG质量浓度、发芽时间和发芽温度4个因素对发芽苦荞中GABA富集量的影响。

(1)Ca2+浓度的影响。分别用0，3.0，6.0，9.0，12.0 mmol/L的CaCl2溶液及6.0 mg/mL的MSG溶液处理发芽苦荞，30 ℃下发芽4 d。

(2)MSG质量浓度的影响。分别用0，3.0，6.0，9.0，12.0 mg/mL的MSG溶液及6.0 mmol/L的CaCl2溶液处理发芽苦荞，30 ℃下发芽4 d。

(3)发芽时间的影响。用6.0 mmol/L的CaCl2溶液及6.0 mg/mL的MSG溶液处理发芽苦荞，分别30 ℃下发芽0，2，4，6，8 d。

(4)发芽温度的影响。用6.0 mmol/L的CaCl2溶液及6.0 mg/mL的MSG溶液处理发芽苦荞，分别在15，20，25，30，35 ℃下发芽4 d。

1.3.4 GABA富集条件优化的响应面试验 在单因素试验基础上，采用4因素3水平的Box-Behnken设计方法，对影响发芽苦荞GABA富集的Ca2+浓度、MSG质量浓度、发芽时间和发芽温度4个因素进行响应面试验设计，试验因素水平见表1。采用响应面分析方法(RSM)对苦荞发芽过程中GABA的富集条件进行优化。采用Design Expert 8.0对试验数据进行回归分析，通过微分方法计算预测的最佳点。

表 1 发芽苦荞中GABA富集条件优化的响应面试验设计方案

2 结果与分析

2.1 发芽苦荞富集GABA的单因素试验结果

2.1.1 Ca2+浓度的影响 不同浓度Ca2+对发芽苦荞GABA富集量的影响如图1所示。由图1可见,当Ca2+浓度达到6.0 mmol/L时，发芽苦荞中GABA含量达到最大值，为253.09 μg/g，此后随着Ca2+浓度增大，GABA含量呈减小趋势。

2.1.2 MSG质量浓度的影响 在6.0 mmol/L Ca2+处理下，不同质量浓度MSG对发芽苦荞GABA富集量的影响如图2所示。由图2可见，随着MSG质量浓度的增高，发芽苦荞中GABA含量逐渐增大，并在6.0 mg/mL时达到最大值，为241.64 μg/g，分别是0，3.0，9.0，12.0 mg/mL的1.49，1.19，1.07和1.16倍。

图 1 Ca2+浓度对发芽苦荞GABA富集量的影响

图 2 MSG质量浓度对发芽苦荞GABA富集量的影响

2.1.3 发芽时间的影响 如图3所示，随着发芽时间的延长，发芽苦荞GABA的富集量逐步增加，并在4 d达到最大值(236.94 μg/g)，是发芽0 d的1.80 倍，发芽4 d后，GABA富集量缓慢下降。

2.1.4 发芽温度的影响 如图4所示，在Ca2+浓度为6.0 mmol/L，MSG质量浓度为6.0 mg/mL，发芽4 d的条件下，发芽温度为15～30 ℃时，发芽苦荞GABA富集量逐渐上升，且速率较快，于30 ℃达到最大值，为249.63 μg/g，分别为15，20，25，35 ℃的 1.49，1.30，1.15及1.09倍。

2.2 发芽苦荞富集GABA最佳培养条件的确定

2.2.1 响应面回归方程的建立及方差分析 在单因素试验基础上，根据Box-Behnken的中心组合设计原理，以影响发芽苦荞GABA富集的Ca2+浓度(X1)、MSG质量浓度(X2)、发芽时间(X3)、发芽温度(X4)与GABA含量(Y)进行响应面试验，通过对结果(表2和图5)进行回归分析及多元二次回归方程拟合发现，X1X4与X2X3的F值分别为0.036(P>0.85)和0.030(P>0.85)，对GABA富集量的影响微小，故将其归为误差项，重新拟合后得回归方程为:

响应面试验结果及根据回归方程得出的预测值见表2。预测值与实测值的相关关系见图5。

图 3 发芽时间对发芽苦荞GABA富集量的影响

图 4 发芽温度对发芽苦荞GABA富集量的影响

表 2 发芽苦荞GABA富集条件优化的Box-Behnken试验结果和预测值

图 5 发芽苦荞中GABA含量实测值与预测值之间的关系

表 3 发芽苦荞GABA富集条件优化回归模型的方差分析

2.2.2 响应面模型交互项的解析 对表2数据进行二次多元回归拟合，得到二次回归方程的响应曲面及其等高线见图6～图9。从图6可见，Ca2+浓度与MSG质量浓度对发芽苦荞中GABA富集量的交互作用显著(P<0.05)，Ca2+浓度固定时，随着MSG质量浓度的递增，GABA富集量呈先上升后下降的趋势；MSG质量浓度不变时，随着Ca2+浓度的升高，GABA富集量也呈先上升后下降的趋势。当Ca2+浓度为5.77 mmol/L，MSG质量浓度为 6.90 mg/mL时为响应面最高点，GABA富集量最大达到258.42 μg/g。

Ca2+浓度与发芽时间对发芽苦荞中GABA富集量的交互作用不显著(P>0.05)(图7)。随着Ca2+浓度的递增和发芽时间的延长，发芽苦荞中GABA富集量先升高后下降，Ca2+浓度为5.77 mmol/L，发芽3.66 d时，GABA富集量达到最高(256.93 μg/g)。

由图8可以看出，MSG质量浓度与发芽温度对发芽苦荞中GABA富集量的交互作用不显著(P>0.05)。随着MSG质量浓度递增和发芽温度升高，发芽苦荞中GABA富集量先升高后下降，MSG质量浓度为6.90 mg/mL、发芽温度为31.72 ℃时，GABA富集量最高(259.42 μg/g)。

发芽时间和发芽温度对发芽苦荞中GABA富集量的交互作用不显著(P>0.05)(图9)。随着发芽时间延长和温度升高，发芽苦荞中GABA富集量先升高后下降，发芽时间为3.66 d，发芽温度为31.72 ℃时，GABA富集量达到最高(257.72 μg/g)。

图 6 Ca2+浓度和MSG质量浓度对发芽苦荞GABA富集量的交互影响

图 7 Ca2+浓度和发芽时间对发芽苦荞GABA富集量的交互影响

图 8 MSG质量浓度和发芽温度对发芽苦荞GABA富集量的交互影响

图 9 发芽时间和发芽温度对发芽苦荞GABA富集量的交互影响

根据响应面试验结果，得出回归模型对发芽苦荞中GABA富集量的最大预测值为259.89 μg/g，对应的发芽条件为：Ca2+浓度5.77 mmol/L，MSG质量浓度6.90 mg/mL，发芽时间3.66 d，发芽温度 31.72 ℃，考虑到实际操作的可行性，将培养条件改进为：Ca2+浓度5.8 mmol/L，MSG质量浓度6.9 mg/mL，发芽时间3.5 d，发芽温度32 ℃。对此条件进行验证试验，得到GABA含量为(258.77±3.95) μg/g，验证值与理论值的相对误差较小，说明利用响应面法优化的条件对发芽苦荞富集GABA是可行的。

3 讨 论

有研究表明，GAD催化Glu在α-位上不可逆的脱羧反应是合成GABA的主要途径[23]，提高GAD活力有助于GABA的积累[24]。GAD是一种Ca2+/钙调蛋白依赖型酶，具有一个钙调蛋白结合区[13]，因而通常认为植物细胞受到胁迫时，胞内Ca2+浓度会快速提升，促使GAD活力升高，进而富集GABA[10,25]。添加Glu可提高发芽粟谷GAD活性，进而促进GABA的富集，然而当Glu浓度过高时，并不利于GABA的大量生成[17]。本研究通过向发芽苦荞中添加一定量的Ca2+和MSG，提高了GABA的富集量，这与前人的研究结果[17,20]一致。种子萌发后，种子中的蛋白质等大分子物质逐渐降解，GAD被激活，L-Glu进行脱羧反应生成GABA[2,4]。研究表明，苦荞在发芽1～3 d时，GABA含量不断升高[26]。以质量浓度为0.2 mg/L的Cu2+对苦荞进行胁迫处理，发现第4天时GABA含量达到最大值，随后不断下降[27]。本研究以一定量的Ca2+和MSG胁迫发芽苦荞，发现发芽苦荞中的GABA含量随着发芽时间延长也呈现出先上升后下降的趋势。GAD受温度影响很大，温度会影响酶蛋白的构象，酶与激活剂的亲和力及参与酶促反应功能团的解离等[28]。Satyanarayan等[29]研究表明，多数植物中GAD酶活最适温度在36～40 ℃，因种间差异，粟谷GABA富集的最高温度为33 ℃[28]，大豆GABA富集的最适温度为30.5～33.3 ℃[25]，而米胚和米糠分别为40和41.3 ℃[30-31]；当温度高于50 ℃时，GAD酶活很不稳定，到60 ℃时酶失活87%[32]。温度过高或过低都会影响GAD的构象及其与底物的亲和力，从而引起GAD活性下降，导致GABA富集量过低或下降[31]。本研究结果表明，温度升高有助于发芽苦荞富集GABA，并在31.72 ℃达到最高值。

4 结 论

用响应面法对发芽苦荞中富集GABA的反应条件进行了优化，建立的二次多项数学模型具有显著性(P<0.000 1)，决定系数为0.925 2，MSG质量浓度对GABA富集量的影响极显著(P<0.000 1)，发芽温度对富集量的影响显著(P<0.05)，Ca2+浓度与MSG质量浓度对发芽苦荞中GABA富集量的交互作用显著(P<0.05)。由回归方程得出，在Ca2+浓度5.77 mmol/L，MSG质量浓度6.90 mg/mL，发芽温度31.72 ℃，发芽时间3.66 d的条件下，发芽苦荞中GABA富集量最大，预测值为259.89 μg/g。考虑到实际操作的可行性，最后优选的培养条件为，Ca2+浓度5.8 mmol/L，MSG质量浓度6.9 mg/mL，发芽时间3.5 d，发芽温度32 ℃，在此条件下GABA的富集量为(258.77±3.95) μg/g，与理论值基本相符，说明所建模型能够较为准确地预测发芽苦荞GABA的富集量。

[1] 朱云辉,郭元新.我国苦荞资源的开发利用研究进展 [J].食品工业科技,2014,35(24):360-365.

Zhu Y H,Guo Y X.Research progress in development and utilization of tartary buckwheat resource in China [J].Science and Technology of Food Industry,2014,35(24):360-365.

[2] 李晓丹.苦荞胁迫萌发及功能性成分的研究 [D].江苏无锡:江南大学,2013.

Li X D.Study on tartary buckwheat germination in stress and its functional components [D].Wuxi,Jiangsu:Southern Yangtze University,2013.

[3] 张美莉,张建艳,胡小松.萌发荞麦蛋白酶抑制剂活性变化及与蛋白消化率相关性研究 [J].中国食品学报,2006,6(5):34-39.

Zhang M L,Zhang J Y,Hu X S.Studies on the change of trypsin inhibitor activity and relativity with digestibility rate of protein in germinated buckwheat [J].Journal of Chinese Institute of Food Science and Technology,2006,6(5):34-39.

[4] Bouche N,Lacombe B,Fromm H.GABA signaling:a conserved and ubiquitous mechanism [J].Trends in Cell Biology,2003,13(12):607-610.

[5] Guo Y X,Yang R Q,Chen H,et al.Accumulation of γ-aminobutyric acid in germinated soybean (GlycinemaxL.) in relation to glutamate decarboxylase and diamine oxidase activity induced by additives under hypoxia [J].European Food Research & Technology,2012,234(4):679-687.

[6] 郭元新,杨润强,顾振新,等.采用生物转化技术富集大豆制品γ-氨基丁酸研究进展 [J].食品与发酵工业,2011,37(11):154-158.

Guo Y X,Yang R Q,Gu Z X,et al.Progress on the application of biotransformation technology to accumulate γ-aminobutyric acid in soybean products [J].Food and Fermentation Industries,2011,37(11):154-158.

[7] 江 波.GABA(γ-氨基丁酸)：一种新型的功能食品因子 [J].中国食品学报,2008,8(2):1-4.

Jiang B.Gamma-aminobutyric acid:a novel functional factor for nutraceuticals [J].Journal of Chinese Institute of Food Science and Technology,2008,8(2):1-4.

[8] 蒋振晖,顾振新.高等植物体内γ-氨基丁酸合成、代谢及其生理作用 [J].植物生理学通讯,2003,39(3):249-254.

Jiang Z H,Gu Z X.Biosynthesis,catabolism and physiological roles of γ-aminobutyric acid in higher plants [J].Plant Physiology Communications,2003,39(3):249-254.

[9] 顾振新,蒋振晖.食品原料中γ-氨基丁酸(GABA)形成机理及富集技术 [J].食品与发酵工业,2002(10):65-69.

Gu Z X,Jiang Z H.Formation mechanism and accumulation technique of γ-aminobutyric acid of food raw materials [J].Food and Fermentation Industries,2002(10):65-69.

[10] Yang R Q,Guo Y X,Wang S F,et al.Ca2+and aminoguanidine on γ-aminobutyric acid accumulation in germinating soybean under hypoxia-NaCl stress [J].Journal of Food and Drug Analysis,2015,23(2):287-293.

[11] 郭元新,杨润强,陈 惠,等.盐胁迫富集发芽大豆γ-氨基丁酸的工艺优化 [J].食品科学,2012,33(10):1-5.

Guo Y X,Yang R Q,Chen H,et al.Optimization of GABA accumulation process of germinated soybean under salt stress [J].Food Science,2012,33(10):1-5.

[12] 吴进贤.玉米籽粒γ-氨基丁酸富集技术及其饮料开发研究 [D].南京:南京农业大学,2013.

Wu J X.Accumulation technology of γ-aminobutyric acid in maize seed and development of maize beverage [D].Nanjing:Nanjing Agricultural University,2013.

[13] Baum G,Chen Y L,Arazi T,et al.A plant glutamate decarboxylase containing a calmodulin binding domain-cloning sequence,and functional analysis [J].The Journal of Biological Chemistry,1993,268(26):19610-19617.

[14] Komatsuzaki N,Tsukahara K,Toyoshima H,et al.Effect of soaking and gaseous treatment on GABA content in germinated brown rice [J].Journal of Food Engineering,2007,78(2):556-560.

[15] Chung H J,Jang S H,Cho H Y,et al.Effects of steeping and anaerobic treatment on GABA (gamma-aminobutyric acid) content in germinated waxy hull-less barley [J].LWT-Food Science and Technology,2009,42(10):1712-1716.

[16] Bai Q Y,Fan G J,Gu Z X,et al.Effects of culture conditions on gamma-aminobutyric acid accumulation during germination of foxtail millet (SetariaitalicaL.) [J].European Food Research and Technology,2008,228(2):169-175.

[17] Bai Q Y,Chai M Q,Gu Z X,et al.Effects of components in culture medium on glutamate decarboxylase activity and gamma-aminobutyric acid accumulation in foxtail millet (SetariaitalicaL.) during germination [J].Food Chemistry,2009,116(1):152-157.

[18] Katagiri M,Shimizu S.γ-amino butyric acid accumulation in bean sprouts(soybean,black gram,green gram) treated with carbon dioxide [J].Nippon Shokuhin Kagaku Kougaku Kaishi,1989,36(11):916-919.

[19] Li Y,Bai Q Y,Jin X J,et al.Effects of cultivar and culture conditions on gamma-aminobutyric acid accumulation in germinated fava beans (ViciafabaL.) [J].Journal of the Science of Food and Agriculture,2010,90(1):52-57.

[20] 方嘉沁.富γ-氨基丁酸胚芽大豆发芽工艺优化及其豆浆制品研究 [D].南昌:江西农业大学,2012.

Fang J Q.Study on the enrichment conditions of γ-aminobutyric acid content in soybean germ and the study soybean milk products [D].Nanchang:Jiangxi Agricultural University,2012.

[21] 李成磊.苦荞黄酮合成相关酶基因的克隆、芽期逆境胁迫中的应答及重组FtPAL和FtFLS的酶学活性研究 [D].四川雅安:四川农业大学,2012.

Li C L.Molecular cloning flavoniod-related genes from tartary buckwheat and their responses under UVB,cold,and drought stresses in sprouts,and enzymatic activity analysis of the recombinant FtPAL and FtFLS proteins [D].Ya’an，Sichuan:Sichuan Agricultural University,2012.

[22] Syu K Y,Lin C L,Huang H C,et al.Determination of theanine,GABA,and other amino acids in green,oolong,black,and Pu-erh teas with dabsylation and high-performance liquid chromatography [J].Journal of Agricultural and Food Chemistry,2008,56(17):7637-7643.

[23] Bouche N,Fromm H.GABA in plants:just a metabolite [J].Trends in Plant Science,2004,9(3):110-115.

[24] Shelp B J,Bown A W,Mclean M D.Metabolism and functions of gamma-aminobutyric acid [J].Trends in Plant Science,1999,4(11):446-452.

[25] 郭元新.盐和低氧胁迫下发芽大豆γ-氨基丁酸富集与调控机理研究 [D].南京:南京农业大学,2011.

Guo Y X.Accumulation of γ-aminobutyric acid and its regulation mechanisms under NaCl and hypoxia stress in germinated soybean [D].Nanjing:Nanjing Agricultural University,2011.

[26] 刘本国,陈永生,高海燕,等.苦荞麦萌发过程中活性成分的变化 [J].粮油加工,2010(3):48-50.

Liu B G,Chen Y S,Gao H Y,et al.Changes in active ingredient of tartary buckwheat during germination [J].Cereals and Oils Processing,2010(3):48-50.

[27] 周一鸣,周小理,崔琳琳,等.铜离子胁迫对苦荞萌发物生态效应的影响 [J].食品工业,2014,35(5):201-204.

Zhou Y M,Zhou X L,Cui L L,et al.Ecological effect of tartary buckwheat germination under Cu2+stress [J].Food Industry,2014,35(5):201-204.

[28] 白青云.低氧胁迫和盐胁迫下发芽粟谷γ-氨基丁酸富集机理及抗氧化性研究 [D].南京:南京农业大学,2009.

Bai Q Y.Studies on mechanism of γ-aminobutyric acid accumulation and antioxidant activity in germinated foxtail millet under hypoxia stress and salt stress [D].Nanjing:Nanjing Agricultural University,2009.

[29] Satyanarayan V,Nair P M.Purification and characterization of glutamate decarboxylase fromSolanumtuberosum[J].European Journal of Biochemistry/FEBS,1985,150(1):53-60.

[30] 张 晖.米胚谷氨酸脱羧酶性质及其富集γ-氨基丁酸研究 [D].江苏无锡:江南大学,2004.

Zhang H.Study on the properties of glutamate decarboxylase and accumulation of γ-aminobutyric acid in rice germ [D].Wuxi,Jiangsu:Southern Yangtze University,2004.

[31] 张 磊.米糠中γ-氨基丁酸富集技术及保健饮料制作研究 [D].南京:南京农业大学,2008.

Zhang L.Studies on γ-aminobutyric acid enrichment technology in rice bran and development healthy soft drink [D].Nanjing:Nanjing Agricultural University,2008.

[32] Zhang H,Yao H Y,Chen F,et al.Purification and characterization of glutamate decarboxylase from rice germ [J].Food Chemistry,2007,101(4):1702-1708.

Optimizing culture conditions for GABA accumulation in germinated tartary buckwheat based on response surface methodology

ZHU Yunhui,GUO Yuanxin

(CollegeofFoodandDrug,AnhuiScienceandTechnologyUniversity,Fengyang,Anhui233100,China)

【Objective】 The optimal culture conditions for γ-aminobutyric acid (GABA) accumulation in germinated tartary buckwheat were obtained to provide support for the development and utilization of tartary buckwheat sprouts.【Method】 On the basis of four single factor tests,response surface methodology was adopted to optimize the germinated conditions including monosodium glutamate (MSG) mass concentration,calcium ion (Ca2+) concentration,temperature,and time.A second order quadratic equation was established and the applicability of the model and interactions between factors were analyzed.【Result】 The effects of the four factors on GABA accumulation were in a decreasing order of MSG mass concentration>temperature>time>Ca2+concentration.The optimal conditions for GABA accumulation were MSG concentration of 6.90 mg/mL,temperature of 32 ℃,time of 3.5 d and Ca2+concentration of 5.8 mmol/L.The accumulation of GABA was (258.77±3.95) μg/g under the optimal conditions,which was similar to the predicted value of 259.89 μg/g.【Conclusion】 The established model well predicted the accumulation of GABA and the optimal culture method was stable with high GABA accumulation.

germinated tartary buckwheat;γ-aminobutyric acid (GABA);culture condition;response surface methodology

时间:2016-10-09 10:08

10.13207/j.cnki.jnwafu.2016.11.020

网络出版地址:http://www.cnki.net/kcms/detail/61.1390.S.20161009.1008.040.html

2015-05-06

安徽省自然科学基金项目(1308085MC32)

朱云辉(1991-)，男，安徽宿州人，硕士，主要从事食品功能性成分的富集及品质控制研究。 E-mail：zyh172926966@163.com

郭元新(1970-)，男，甘肃张掖人，教授，博士，主要从事农产品加工及品质控制研究。E-mail：guoyx@ahstu.edu.cn

TS201.1

A

1671-9387(2016)11-0141-08