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    鹽脅迫協(xié)同抗壞血酸對蕓豆萌發(fā)富集γ-氨基丁酸的影響

    2023-09-09 07:19:56于海燕廖晗雪陳臣田懷香
    現(xiàn)代食品科技 2023年8期
    關(guān)鍵詞:蕓豆外源活性

    于海燕,廖晗雪,陳臣,田懷香

    (上海應(yīng)用技術(shù)大學(xué)香料香精技術(shù)與工程學(xué)院,上海 201418)

    蕓豆(Kidney Bean),生物學(xué)名菜豆(Phaseolus vulgarisL.),又稱四季豆、腰豆等。2019年12月,據(jù)聯(lián)合國糧農(nóng)組織統(tǒng)計,全球蕓豆年種植面積約有3.7×107hm2,總產(chǎn)量約為3.1×107t,其中我國每年種植面積在8.1×105hm2左右,平均年產(chǎn)量為1.3×106t,居世界第五[1]。蕓豆具有很高的食用和藥用價值,富含膳食纖維、蛋白質(zhì)和多種礦物質(zhì)元素[2]。目前蕓豆主要作為日常菜品和煮粥、煲湯等方面的食材,深加工食品類少,開發(fā)利用率較低。萌發(fā)可以增加谷物和豆類蛋白質(zhì)的生物利用度以及減少有害物質(zhì)、抗?fàn)I養(yǎng)因子,同時產(chǎn)生GABA等生物活性物質(zhì),使其營養(yǎng)組成和感官品質(zhì)都得以改善[3,4]。因此發(fā)芽蕓豆及其制品在國內(nèi)外主食行業(yè)前景廣闊,如生產(chǎn)富GABA營養(yǎng)粉、功能飲料等[5]。

    GABA是一種非蛋白質(zhì)氨基酸,能夠通過降低神經(jīng)元的活性避免神經(jīng)細胞過度興奮,并能避免產(chǎn)生焦慮的電信號傳達到大腦的相關(guān)位點,因而具有緩解焦慮、安神助眠的作用[6]。隨著年齡以及外界環(huán)境壓力的增加,人體內(nèi)GABA含量日益減少,特別是上班族、學(xué)生、運動員等長時間處于高壓環(huán)境的人群更容易缺乏GABA,產(chǎn)生焦慮、疲倦、憂慮等情緒,因此從食品中補充GABA對人體健康具有重要意義[7]。GABA廣泛分布于糙米、大豆、藜麥等多種植物中,但是含量較低(0.03~3.35 mg/g FW[8]),不能滿足每人每天30~100 mg的攝入量,由此GABA的富集方法受到廣泛關(guān)注[9]。

    植物實現(xiàn)GABA富集的主要途徑為GABA支路,即谷氨酸在GAD催化下脫去α-羧基生成GABA,再經(jīng)GABA轉(zhuǎn)氨酶催化為琥珀酸半醛,最后通過脫氫以琥珀酸形式進入三羧酸循環(huán),其中GAD是GABA合成的限速酶[10,11]。在鹽脅迫、高H+濃度、低氧低溫和機械損傷等逆境條件下,植物體內(nèi)GABA含量明顯升高[12],并且植物在不同脅迫條件下GABA積累程度和相應(yīng)時間的差異表明不同脅迫誘導(dǎo)的GABA積累機制不同,因此植物體中GABA在逆境脅迫下的動態(tài)變化機制有待具體研究。目前,通過控制籽粒發(fā)芽的條件從而激活水解酶類富集GABA已經(jīng)成為當(dāng)前發(fā)芽谷物的研究熱點,如張文剛等[13]利用谷氨酸鈉和抗壞血酸協(xié)同處理藜麥,GABA積累量達到對照組的2.26倍;華艷[14]優(yōu)化了糙米發(fā)芽富集GABA的培養(yǎng)液組分(谷氨酸、氯化鈣、磷酸吡哆醛、赤霉素),GABA積累量可達158.94 mg/100 g。目前已有報道主要對濕熱加工[15]和發(fā)酵[16]富集蕓豆GABA以及蕓豆萌發(fā)期間營養(yǎng)物質(zhì)變化[17]做了初步探討,但是有關(guān)蕓豆在外源因子協(xié)同處理下萌發(fā)富集GABA的研究較少。

    本研究以蕓豆為原料,通過單因素和Box-Behnken試驗優(yōu)化得到蕓豆富集GABA的最佳工藝參數(shù),并初步探究不同外源因子脅迫蕓豆萌發(fā)富集GABA機理,為蕓豆富集GABA研究提供理論支持。

    1 材料與方法

    1.1 材料與試劑

    蕓豆:小白蕓豆,購自云南市,參考GB 5009.124-2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中氨基酸的測定》測得蕓豆谷氨酸含量為(3.35±0.02)g/100 g,實驗前儲存于室溫通風(fēng)處;GABA標(biāo)準(zhǔn)品、無水乙醇、苯酚、次氯酸鈉、氯化鈣、抗壞血酸、氯化鈉、磷酸氫二鉀、磷酸二氫鉀,上海泰坦科技股份有限公司;2-巰基乙醇,賽默飛世爾科技(中國)有限公司;磷酸吡哆醛,西格瑪奧德里奇(上海)貿(mào)易有限公司;L-谷氨酸(BR),國藥集團化學(xué)試劑有限公司;乙二胺四乙酸,生工生物工程(上海)股份有限公司;L-谷氨酸鈉,上海阿達瑪斯試劑有限公司。

    1.2 儀器與設(shè)備

    MEMMERT培養(yǎng)箱,賽微生物技術(shù)有限公司;DHG-9145恒溫鼓風(fēng)干燥箱,上海一恒科技有限公司;UV-200紫外分光光度計,尤尼柯(上海)儀器有限公司;ME104E電子天平、FiveEasy Plus臺式pH計,梅特勒-托力多儀器有限公司;TGL-16M臺式高速冷凍離心機,湘儀(湖南)離心機儀器有限公司;小型磨粉機,GIANXI山點水公司;FD-2冷凍干燥機,上海比朗儀器制造有限公司。

    1.3 實驗方法

    1.3.1 蕓豆萌發(fā)工藝流程

    蕓豆→消毒→清洗→浸泡→加入外源因子→萌發(fā)→清洗→發(fā)芽蕓豆

    操作要點:挑選成熟飽滿、大小一致且無損壞的蕓豆,用75%(V/V)乙醇浸泡1 min消毒后清洗干凈,加入3~5倍的去離子水25 ℃(避光)浸泡12 h[17]。浸泡后的蕓豆種子用無菌紗布包裹放入培養(yǎng)皿,加入含不同濃度外源因子的培養(yǎng)液,用量以浸沒紗布為宜,于培養(yǎng)箱中25 ℃進行培養(yǎng),每隔6 h取一次樣,選擇樣品中GABA含量最高時的萌發(fā)時間作為后續(xù)處理時間。培養(yǎng)期間保持充足的氧氣和紗布的濕潤,蕓豆萌發(fā)完成后洗凈并冷凍干燥24 h,打粉過60目篩后置于-16 ℃條件下待測。

    1.3.2 萌發(fā)培養(yǎng)液中外源因子的確定

    每組萌發(fā)實驗用30 g左右蕓豆,分別加入五種外源因子谷氨酸鈉(Monosodium Glutamate,MSG)、氯化鈉(Sodium Chloride,NaCl)、氯化鈣(Calcium Chloride,CaCl2)、抗壞血酸(Ascorbic Acid,AsA)和磷酸吡哆醛(Pyridoxal 5-Phosphate,PLP),同時進行蕓豆去離子水萌發(fā)的對照試驗。所有培養(yǎng)液現(xiàn)用現(xiàn)配,每個萌發(fā)試驗進行3個重復(fù)。以GABA質(zhì)量分數(shù)為指標(biāo),考察MSG溶液質(zhì)量濃度(1、2、3、4、5 g/L);NaCl溶液濃度(50、100、150、200、250 mmol/L);CaCl2溶液濃度(2、4、6、8、10 mmol/L);AsA溶液質(zhì)量濃度(1、2、3、4、5 g/L);PLP(0.5、1.0、1.5、2.0、2.5 mmol/L)對萌發(fā)蕓豆中GABA含量的影響,確定顯著影響蕓豆GABA含量的主要外源因子,并得到Box-Behnken試驗范圍。

    1.3.3 Box-Behnken試驗優(yōu)化萌發(fā)條件

    在單因素實驗結(jié)果基礎(chǔ)上,利用3因素3水平Box-Behnken試驗優(yōu)化蕓豆的萌發(fā)條件:MSG濃度(A)、CaCl2濃度(B)和AsA濃度(C),具體參數(shù)見表1。

    表1 響應(yīng)面設(shè)計因素與水平Table 1 Factors and levels of response surface analysis

    1.3.4 GABA含量的測定

    GABA含量的測定參考張珺等[18]。GABA標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制:將GABA標(biāo)準(zhǔn)品用60%(V/V)乙醇溶解,配制0.04、0.06、0.08、0.10、0.12 mg/mL標(biāo)準(zhǔn)品溶液,分別取3 mL標(biāo)準(zhǔn)品,每組添加6 mL 7.5%(V/V)次氯酸鈉(有效氯≥10%(V/V)),2 mL 6%(V/V)苯酚溶液,并用0.10 mol/L四硼酸鈉調(diào)pH值9.0,避光放置30 min后于635 nm處測定吸光度。得到GABA的標(biāo)準(zhǔn)曲線為y=6.95x-0.014 7,R2=0.992 8,y為吸光度,x為標(biāo)準(zhǔn)品濃度。樣品中GABA含量測定:取干燥蕓豆樣品粉末與60%(V/V)乙醇以1:10的比例混合,150 r/min、60 ℃下振搖2 h后在5 000 r/min條件下離心5 min,上清液為樣品GABA待測提取液。取3 mL提取液按以上標(biāo)準(zhǔn)曲線測定的方法測定吸光度。

    1.3.5 GAD活性測定

    GAD的提取與活性測定參考Bai等[19]。GAD粗酶提?。菏|豆粉和預(yù)冷磷酸鉀緩沖溶液(pH值5.8、0.066 7 mol/L,含2 mmol/L 2-巰基乙醇,2 mmol/L乙二胺四乙酸、0.2 mmol/L PLP)以1:5比例混合,渦旋振蕩后置于冰水浴中提取1.5 h,最后10 000g冷凍離心20 min,取出上清液待測。GAD酶測定:反應(yīng)體系含GAD粗酶液0.2 mL,1%(m/V)L-谷氨酸溶液(pH值4.7)0.1 mL?;旌弦褐糜?0 ℃水浴2 h,90 ℃水浴5 min終止反應(yīng)后測定GABA含量。1個酶活力單位定義為每克蕓豆在40 ℃下每小時生成1 mg GABA(由添加的L-谷氨酸生成)。

    1.3.6 數(shù)據(jù)分析

    每個實驗重復(fù)3次,取平均值,結(jié)果以干基表示。采用SPSS 21.0進行單因素方差分析與顯著性差異分析,運用Origin 9.0軟件進行作圖,Design-Expert 8.0.6進行Box-Behnken試驗設(shè)計。

    2 結(jié)果與討論

    2.1 萌發(fā)時間對蕓豆GABA含量和GAD活性的影響

    萌發(fā)是高等植物生命活動最強烈的時期之一,該過程中種子營養(yǎng)成分首先被分解,為生長和合成提供能量,同時伴隨不同途徑進行新物質(zhì)的合成。已有研究證實:萌發(fā)時間對藜麥、苦蕎等植物富集GABA影響達到顯著水平[13,20],所以探究了不同時間所得萌發(fā)蕓豆中GABA含量和GAD活性變化,結(jié)果如圖1所示。

    圖1 萌發(fā)時間對蕓豆GABA含量和GAD活性的影響Fig.1 Individual effect of incubation time on GABA content and GAD activity in germinated kidney bean

    蕓豆原料GABA含量為69.16 mg/100 g,在浸泡12 h后即萌發(fā)0 h時GABA質(zhì)量分數(shù)達到109.48 mg/100 g。這是因為在蕓豆逐漸吸水的過程中,酶作用下胚乳中的干物質(zhì)轉(zhuǎn)化為可溶性物質(zhì),從而為胚乳呼吸和發(fā)芽供給營養(yǎng),奠定了GABA合成的物質(zhì)基礎(chǔ)[21]。萌發(fā)0~24 h過程中GABA含量逐漸增加,在24 h時達到一個峰值(143.44 mg/100 g)后又逐漸降低。GAD活性與GABA含量變化趨勢相似,驗證了王中磊等[15]的結(jié)論:蕓豆GABA積累量與GAD活性呈正相關(guān)。當(dāng)萌發(fā)時間為24 h時,GAD活性最高,為對照的9.26倍。GAD的活性在萌發(fā)處理過程中被激活,可促使蕓豆中原有的谷氨酸脫羧生成GABA,從而使GABA含量升高。在24~36 h內(nèi)GABA含量逐漸降低,原因可能是底物谷氨酸的含量逐漸降低或者丙酮酸轉(zhuǎn)氨酶的活性大于GAD活性,丙酮酸轉(zhuǎn)氨酶將生成的GABA又轉(zhuǎn)化成琥珀酸半醛,導(dǎo)致GABA合成量低于GABA消耗量,從而使總含量降低[22]。

    胚芽隨著萌發(fā)時間增加而生長過長,在干燥后容易脫落,給后期加工帶來困難。而且有報道表明,過長的發(fā)芽時間會造成營養(yǎng)成分有較大損失[23]。綜合考慮不同萌發(fā)時間下蕓豆的GABA含量和GAD活性測定結(jié)果,確定蕓豆萌發(fā)以24 h為宜,后續(xù)試驗在此基礎(chǔ)上進行。

    2.2 外源因子脅迫對萌發(fā)蕓豆GABA含量的影響

    2.2.1 MSG質(zhì)量濃度對萌發(fā)蕓豆GABA含量的影響

    作為L-谷氨酸的衍生物,MSG溶解性更好,在水中解離后也可以被GAD利用,因此綜合成本等角度選擇MSG來富集GABA[24]。不同濃度MSG對萌發(fā)蕓豆中GABA含量的影響如圖2a所示。相比去離子水對照,外源MSG添加對GABA生成有顯著促進作用(P<0.05)。MSG質(zhì)量濃度在2 g/L以下時,GABA含量與MSG質(zhì)量濃度呈現(xiàn)相同的增長趨勢,而當(dāng)質(zhì)量濃度達到2 g/L以后,GABA含量幾乎不再增加,原因應(yīng)為底物分子與酶分子的結(jié)合已達到飽和狀態(tài),隨后底物質(zhì)量濃度的增加造成培養(yǎng)液中離子質(zhì)量濃度的增加,從而給細胞壁較大壓力,堵塞營養(yǎng)物質(zhì)的運輸通道,使其進出細胞的活動受到限制,不利于GABA的合成與運送,所以繼續(xù)增加底物的質(zhì)量濃度不會導(dǎo)致GABA含量的增加[25,26]。MSG質(zhì)量濃度在1~5 g/L時,GABA含量差異不顯著(P>0.05),最終選擇MSG最佳添加量為1 g/L。

    圖2 外源因子脅迫對萌發(fā)蕓豆GABA含量的影響Fig.2 Effects of exogenous factors stress on GABA content in germinated kidney bean

    2.2.2 NaCl濃度對萌發(fā)蕓豆GABA含量的影響

    有報道[27,28]表明,NaCl脅迫對植物的萌發(fā)、生長發(fā)育和滲透調(diào)節(jié)的影響可能與植物的抗逆機制有關(guān),植物在鹽逆境下會促進GABA的產(chǎn)生。不同濃度NaCl對萌發(fā)蕓豆中GABA的影響如圖2b所示。相比去離子水對照,外源NaCl添加對GABA生成無顯著促進作用(P>0.05);NaCl濃度在50~250 mmol/L時,GABA含量差異不顯著(P>0.05)。由此可見,采用不同濃度的NaCl培養(yǎng)液不能達到富集蕓豆GABA的目的,驗證了申迎賓等[29]在豇豆萌發(fā)工藝研究中得出的結(jié)論。

    2.2.3 CaCl2對萌發(fā)蕓豆GABA含量的影響

    植物中的GAD區(qū)別于其他物種來源的主要特征在于它的碳末端部分存在一個鈣調(diào)素(GAM)結(jié)合區(qū)域,Ca2+或CaM可激活多種植物的GAD表明GAD受Ca2+/CaM信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑調(diào)節(jié)[30,31]。不同濃度CaCl2對萌發(fā)蕓豆中GABA含量的影響如圖2c所示。隨著CaCl2濃度的增加,蕓豆中GABA含量先升高后降低,CaCl2濃度為4 mmol/L時GABA含量有最高值為208.55 mg/100 g,比對照組(143.44 mg/100 g)提高了45.4%。究其原因,可能是當(dāng)Ca2+濃度低于4 mmol/L時,隨著Ca2+濃度的增加,細胞質(zhì)中Ca2+濃度增加,從而增強了激活GAD的能力,導(dǎo)致GABA的積累;但Ca2+濃度繼續(xù)增加會使細胞質(zhì)中Ca2+達到飽和,GAD活力不再增強,同時CaCl2溶液中Ca2+濃度的升高使水解程度加劇,溶液pH值降低,進一步降低了細胞質(zhì)pH值,使GAD無法被激活,萌發(fā)蕓豆中GABA水平降低[32]。萌發(fā)蕓豆培養(yǎng)液中適量添加CaCl2顯著提高了GABA含量,證明了Ca2+對蕓豆GAD的激活作用,由此可推測蕓豆GAD也是一種鈣調(diào)素結(jié)合蛋白,可以利用Ca2+對蕓豆GAD的激活作用來提高GABA的產(chǎn)量。

    2.2.4 AsA質(zhì)量濃度對萌發(fā)蕓豆GABA含量的影響

    pH值是影響GAD活性的因素之一,GAD最適pH值為4.0~5.0,因此在發(fā)酵過程中需維持酸性環(huán)境[33]。不同質(zhì)量濃度AsA對萌發(fā)蕓豆中GABA的影響如圖2d所示。GABA含量隨著AsA濃度的增大先升高后趨于穩(wěn)定。AsA質(zhì)量濃度在0~1 g/L之間GABA含量有一定增加,AsA質(zhì)量濃度在1.0~4.0 g/L時,萌發(fā)蕓豆中GABA含量無顯著性差異(P>0.05),AsA質(zhì)量濃度為1 g/L時,GABA積累的水平最高(215.05 mg/100 g),是去離子水對照組的1.50倍。加入適量酸形成的逆境脅迫可促進GABA積累,但是H+濃度過高可能會使蕓豆種子pH值偏低,GAD等酶的活性受到抑制,從而抑制了GABA的生成。GABA生成和轉(zhuǎn)化在蕓豆發(fā)芽過程中是一系列可逆的反應(yīng),所述發(fā)芽培養(yǎng)液成分若用量過少,將無法達到實現(xiàn)轉(zhuǎn)化GABA的最佳量,若使用量過多,又會抑制GABA的生成和積累。

    2.2.5 PLP濃度對萌發(fā)蕓豆GABA含量的影響

    GAD是一種吡醛類裂解酶,由PLP與脫輔基蛋白構(gòu)成,二者的解離和聚合可以極大影響GAD的活性[34]。不同濃度PLP對萌發(fā)蕓豆中GABA含量的影響如圖2e所示。PLP濃度在1.5 mmol/L時,GABA含量達到峰值為269.46 mg/100 g,表明PLP可刺激GAD的活性進而促進GABA積累,與Bai等[19]的結(jié)論相符。但在0.5~1.0和1.5~2.0 mmol/L之間,GABA含量隨著PLP濃度的升高呈下降趨勢,因為PLP濃度的增加也有利于增強GABA轉(zhuǎn)氨酶的活性,但這取決于PLP濃度和轉(zhuǎn)換的GABA的濃度[14]。綜上所述,結(jié)合PLP成本較高的因素,不考慮將其作為富集GABA的條件。而維生素B6作為磷酸吡哆醛的前體,也可有效提高GABA含量。申迎賓等[35]發(fā)現(xiàn)用1.0 mmol/L維生素B6浸泡豇豆可使其GABA含量達到萌芽前的1.5倍左右。證實了維生素B6可有效提高GABA含量。鄧宇等[36]在研究浸泡液對發(fā)芽糙米GABA富集的影響時,比較了不同濃度PLP和維生素B6的效果,發(fā)現(xiàn)二者具有可替代性。

    2.3 Box-Behnken試驗結(jié)果

    為了進一步提高萌發(fā)蕓豆中GABA含量,以MSG質(zhì)量濃度(A)、CaCl2濃度(B)、AsA質(zhì)量濃度(C)為自變量,以GABA質(zhì)量分數(shù)為響應(yīng)值,Box-Behnken試驗優(yōu)化蕓豆萌發(fā)富集GABA工藝的結(jié)果見表2。采用包括5個中心點重復(fù)在內(nèi)的17個組合,研究各因素對GABA含量的聯(lián)合效應(yīng)。通過二次逐步回歸分析實驗結(jié)果,得到各因素與GABA含量之間函數(shù)關(guān)系的回歸方程;生成方差分析(ANOVA)以確定單個線性、二次和交互回歸系數(shù);通過F檢驗法檢驗多項式關(guān)系的顯著性;通過對回歸系數(shù)的統(tǒng)計分析生成回歸模型的等高線圖。

    表2 Box-Behnken試驗設(shè)計及結(jié)果Table 2 Box-Behnken design and test results

    2.3.1 二次多項式回歸模型的建立

    通過對表2中數(shù)據(jù)進行二次多元逐步回歸擬合,可以得到MSG質(zhì)量濃度(A)、CaCl2濃度(B)和AsA質(zhì)量濃度(C)與GABA含量之間的二次回歸方程:

    Y=-135.93100+187.18825A+80.93350B+84.96725C+6.20000AB-19.43250AC-.95750BC-43.24175A2-9.20231B2-16.27175C2

    上述回歸模型的方差分析(表3)顯示P<0.001即該模型極顯著,失擬項在0.05水平上不顯著(P>0.05),說明建立的模型對本實驗擬合程度良好,符合蕓豆萌發(fā)過程中的GABA含量隨萌發(fā)條件的變化規(guī)律。因此該模型可以用于預(yù)測萌發(fā)蕓豆GABA變化情況。一次項A、B對響應(yīng)值的影響較大,達到極顯著水平(P<0.001),而C影響則不顯著(P>0.05);二次項A2、B2、C2達到顯著水平;交互項AB、AC交互作用顯著,BC交互作用不顯著。

    表3 回歸模型方差分析Table 3 Regression analysis of variance

    2.3.2 Box-Behnken試驗交互作用分析

    對二次回歸方程中對響應(yīng)值有顯著影響的任意兩因素之間的交互作用進行分析后,得到三維響應(yīng)面圖。等高線是響應(yīng)面在水平方向的投影,兩因素交互作用顯著則等高線呈橢圓形或馬鞍形,反之等高線則為圓形[37]。由圖3可以看出,各因素交互作用大小依次為:MSG與AsA>MSG與CaCl2>CaCl2與AsA,這與表3中回歸分析結(jié)果相符。

    圖3 各因素交互作用對GABA含量影響的響應(yīng)面圖Fig.3 Response surface map of the interaction of various factors on GABA content

    由圖3a可知,響應(yīng)面的坡度較陡峭,表示在AsA質(zhì)量濃度為1 g/L條件下,MSG質(zhì)量濃度和CaCl2濃度交互作用顯著,在CaCl2濃度較低時,GABA含量隨著MSG質(zhì)量濃度的增加而增加,隨著CaCl2濃度的升高,GABA含量增長幅度則減小甚至變成負數(shù),說明在不同濃度CaCl2下,MSG質(zhì)量濃度對GABA含量的影響也不同;圖3b顯示在CaCl2濃度為4 mmol/L條件下,AsA質(zhì)量濃度和MSG質(zhì)量濃度交互作用顯著,在AsA質(zhì)量濃度較低時,GABA含量隨著MSG濃度的增加而增加,隨著AsA質(zhì)量濃度的升高,增加幅度逐漸減低;圖3c顯示在MSG質(zhì)量濃度為2 g/L的條件下,CaCl2濃度和AsA質(zhì)量濃度的交互作用不顯著,說明AsA質(zhì)量濃度對GABA含量產(chǎn)生的影響與CaCl2濃度無關(guān)。

    2.3.3 回歸模型的驗證結(jié)果

    根據(jù)Box-Behnken試驗結(jié)果,蕓豆富集GABA的最佳工藝為MSG質(zhì)量濃度3.00 g/L、CaCl2濃度5.37 mmol/L、AsA質(zhì)量濃度0.17 g/L,通過回歸模型預(yù)測得到萌發(fā)蕓豆GABA含量為306.04 mg/100 g,驗證試驗得出實際測定數(shù)值為303.60 mg/100 g,即在鹽脅迫(3.00 g/L MSG、5.37 mmol/L CaCl2)協(xié)同0.17 g/L AsA處理下,萌發(fā)24 h的蕓豆GABA積累量相比蕓豆籽粒(69.16 mg/100 g)和去離子水萌發(fā)蕓豆(143.44 mg/100 g)分別提高了338.98%和111.66%。預(yù)測值和實測值相近說明二者之間存在較高的擬合度,所建立的模型可以很好地預(yù)測蕓豆萌發(fā)條件和GABA含量之間的關(guān)系。

    3 結(jié)論

    本研究在單因素實驗基礎(chǔ)上,運用Box-Behnken實驗設(shè)計得出:四種外源因子MSG、CaCl2、AsA和PLP可激發(fā)蕓豆富集GABA,當(dāng)MSG質(zhì)量濃度為2 g/L,AsA質(zhì)量濃度為1 g/L,CaCl2為4 mmol/L,PLP為1.5 mmol/L時其激發(fā)作用最強,所得萌發(fā)蕓豆中GABA的含量分別為蕓豆籽粒的3.02、3.11、3.02和3.98倍;蕓豆富集GABA的最優(yōu)工藝為MSG質(zhì)量濃度3.00 g/L、CaCl2濃度5.37 mmol/L、AsA質(zhì)量濃度0.17 g/L,蕓豆在該條件處理下萌發(fā)24 h可達到GABA含量為303.60 mg/100 g,分別為蕓豆籽粒和去離子水處理萌發(fā)蕓豆GABA含量的4.39和2.12倍。同時本研究表明:蕓豆在鹽協(xié)同抗壞血酸脅迫條件下GAD被激活,GABA大量積累,其中底物水平以及Ca2+和H+濃度的提高對該過程起重要作用。本研究為蕓豆富集活性GABA組分及開發(fā)高GABA保健蕓豆芽漿、蕓豆芽粉等蕓豆深加工產(chǎn)品提供了理論依據(jù)。

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