发芽糙米γ-氨基丁酸的检测及研究进展

收稿日期：2011-08-07作者简介：刘红梅（1979－），女，湖南涟源人，博士研究生，实验师，Email ：09011021@ 。*通讯作者，Email ：liujf501@yahoo．com．cn 。

基金项目：国家863计划项目（2010AA101304）；湖南省大学生创新性实验项目（SCX1110）。

发芽糙米γ－氨基丁酸的检测及研究进展

刘红梅，魏淘涛，刘行丹，刘建丰

*

（湖南农业大学农学院/作物生理与分子生物学教育部重点实验室，湖南长沙410128）

摘要：介绍了发芽糙米γ－氨基丁酸（GABA ）含量的各种检测方法，重点介绍了Berthelot 改良比色法、改良

纸层析法、氨基酸分析仪和柱前衍生液相色谱等4种常用的方法。综述了国内外对发芽糙米GABA 积累机理、发芽条件和工艺参数的研究情况。提出了根据试验需要选择合理的GABA 检测方法的建议。应对不同水稻品种发芽糙米中GABA 含量差异形成的原因及基因型进行遗传分析，以筛选出高GABA 含量和高谷氨酸脱羧酶活性的品种，为农产品深加工提供优质原材料。关键词：发芽糙米；γ－氨基丁酸；检测方法中图分类号：TS213.3文献标识码：A

文章编号：1001-

5280（2012）01-0088-05DOI ：10.3969/j.issn.1001-5280.2012.01.23Determination Methods and Research Progress of Gamma －

Aminobutyric Acid in Germinated Brown Rice

LIU Hong －mei ，WEI Tao －tao ，LIU Xing －dan ，LIU Jian －feng *

（Key Laboratory of Crop Physiology and Molecular Biology ，Ministry of Education /College of Agronomy ，Hunan Agricultural University ，Changsha ，Hunan 410128，China ）

Abstract ：Four methods of gamma －aminobutyric acid （GABA ）determination including Berthelot modified colorimetric method ，modified paper chromatography ，amino acid analyzer method and derivative high performance liquid chromatogra-phy were reviewed and evaluated in this paper.Studies on GABA accumulation mechanism in germinated brown rice ，ger-mination conditions and process parameters at home and abroad were summarized.Different determination methods should be elected according to experimental requirement.Different rice varieties or different genetic types should be analyzed in order to screen rice varieties with high GABA content and high glutamate decarboxylation enzyme activity to supply high quality raw materials for deep processing of agricultural products.Key words ：Germinated brown rice ；GABA ；Determination method

糙米的发芽过程是一个酶解过程［1］

，大量的酶被激活和释放，并从结合态转化为游离态，这特定的生理活性化过程，使发芽糙米具有多种药理功能。其中，在谷氨酸脱羧酶的作用下由谷氨酸转化而成的γ－氨基丁酸（GABA ，又名氨酪酸），是一种非蛋白质

氨基酸，广泛存在于动植物及其各部位中，是哺乳动

物中枢神经系统内重要的氨基酸类神经递质，具有降低血压，抗动脉硬化，使脑部血液流量活跃，促进乙

醇代谢，降血脂、防止肥胖、消除体臭的作用［2，3］

。

1GABA 的含量检测

对发芽糙米GABA 的研究，含量检测是各项

工作的基础，尤为重要。国内外学者探索过的GA-BA 测定方法有改良的Berthelot 比色法［4］、氨基酸

分析仪法［5］、改良纸层析法［6］、液相色谱法［7］

、

薄层扫描法［8］、毛细管电泳电化学法［9］

、柱层析

荧光法［9］、纸电泳比色［9］

等。前4种方法应用较

普遍，分述如下。

1.1比色法

Berthelot比色反应是利用苯酚和次氯酸钠与游离氨反应形成蓝绿色化合物，常用来测定不同体系中微量氨及其盐类。由于GABA反应灵敏，α－氨基酸响应低，利用两者的响应差别悬殊，进行GA-BA的鉴定。陈恩成等［4］应用此法，用60%乙醇溶液提取糙米和发芽糙米粉中的GABA，在70ħ下回流提取2h，其离心上清液以重蒸苯酚和次氯酸钠溶液作为显色剂显色反应，在645nm处比色测定，以标准品为对照计算样品中GABA的含量。结果表明：该法简单、快速、经济，相对标准偏差（RSD）0.98%，平均回收率99.4%，适合于批量分析GABA。

1.2改良纸层析法

张晖等［6］应用改良纸层析法分析GABA，结果表明：点样量在8 40μg，点样线距滤纸2.0cm，样品间距2.0cm，展开体系（正丁醇ʒ醋酸ʒ水= 4ʒ1ʒ3，0.4g/d L茚三酮），90ħ烘干显色10 min，洗脱液（1g/L硫酸铜ʒ75%乙醇=2ʒ38），10 50min内520nm处比色能得到较好的结果。此法简单易行，耗费低廉，可作为GABA分析检测的方法之一。

1.3氨基酸分析仪

钱爱萍等［5］用氨基酸自动分析仪比较了53 min标准程序与30min短程序快速测定发芽糙米和中药材中的GABA含量。用0.02mol/L柠檬酸缓冲液配置标准溶液，样品粉碎过筛，用0.02mol/L 盐酸溶液溶解并加入6%磺基水杨酸15mL于沸水浴中加热回流5min，振荡30min后，用pH2.2柠檬酸缓冲液定容至50mL，室温下静置1h后，取离心上清液，用0.45μm过滤膜过滤后待上机测定。结果表明：两种程序测定结果相对误差小于3%，峰位置和峰面积重现性变异系数分别为0.17%和0.23%，回收率97.89% 101.2%。该改良方法稳定、快速、准确，适于GABA的测定。

1.4液相色谱法

因GABA本身对紫外光吸收不灵敏，所以液相色谱法一般采用柱前衍生引入具有强紫外吸收的基团，再进行检测。衍生试剂类型很多，常用的有邻苯二甲醛（OPA）、丹酰氯（Dansyl－Cl）、2，4－二硝基氟苯（FDNB）、异硫氰酸苯酯（PITC）、氯甲酸芴甲酯（FMOC）、6－氨基喹啉基－N－羟基琥珀酰亚胺氨基甲酸酯（AQC）和2，4－二硝基氯苯（CDNB）等。其中，房克敏等［7］采用AQC 为柱前衍生试剂，Waters AccQ·Tag氨基酸分析柱，梯度洗脱，紫外检测波长248.0nm，分析了16种发芽糙米，得到GABA保留时间23.051min，线性范围0.10 1.0μmol/mL，线性方程为y=3.0 106x－7877.6，r=0.9999，回收率为99.0% 100.5%，相对标准偏差小于1.1%。该法抗干扰能力强，且易于操作、稳定、灵敏、准确。

2发芽糙米GABA研究进展

2.1国外研究概况

1964年日本曾提倡国民食用糙米，每天一餐，但终因口感差而难以推广。1994年T.Saikusa［10］在改善稻米食用品质试验中，首先发现糙米发芽后，游离氨基酸的组成和含量发生了显著变化，其中主要集中在胚芽部分的GABA含量大幅度提高。同年，T.Saikusa又检测了日本10个不同品种的稻米胚芽富集GABA的情况，结果发现不同品种的米胚芽富集GABA的能力有很大差异，其中GABA 富集最高的是巨胚米。

2001年，日本农林水产省食品综合研究所和日本中国农业试验场，共同研究开发成功世界首例发芽糙米［11］，并已产业化、商品化。目前日本市场采用真空包装的发芽糙米价格是糙米的2倍。由于发芽糙米比糙米的营养价值和生理活性具有明显的优势，且烹煮便利，口感类同于大米饭，因而一上市即得到消费者认可。有专家预言：发芽糙米可能将成为21世纪人类的主食资源［12］。

日本学者茅原［13］认为，发芽糙米中的GABA 含量升高是因为：在发芽过程中谷氨酸脱羧酶被激活，导致糙米本身所含的谷氨酸以及蛋白酶水解蛋白质生成的谷氨酸脱羧生成GABA。

爱岩［14］、三枝贵代［15］、衫下朋子［16］等通过对米胚芽GAD酶学性质的研究发现，微酸环境利于GABA的产生（最适pH为5.6），碱性条件下GABA含量不增加；最适温度为40ħ，米胚GAD 对谷氨酸（Glu）的Km值为32.37mmol/L，超过60ħ，酶活性基本丧失。在最适条件下米胚芽浸泡4h，可使GABA富集达400mg/100g，约提高10倍。另外，钙离子可用来激活米胚GAD，从而提高GABA的产量。Panatda Jannoey［17］采用5个广泛栽培的常规水稻品种（PL2，CN1，KDML105，