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发芽糙米γ-氨基丁酸形成的谷氨酸脱羧酶活性与底物变化的相关性分析

放大字体  缩小字体 发布日期:2018-10-26
核心提示: γ-氨基丁酸(GABA)是一种非蛋白质氨基酸,是动物及人体中枢神经系统中重要抑制性传递物质。GABA通过调节中枢神经系统,具有降血压的作用,其舒缓血管和降血压的药理功效已在大量的动物实验和临床医学中得以证实,同时具有镇静神经、抑制抑郁的功效。
   γ-氨基丁酸(GABA)是一种非蛋白质氨基酸,是动物及人体中枢神经系统中重要抑制性传递物质。GABA通过调节中枢神经系统,具有降血压的作用,其舒缓血管和降血压的药理功效已在大量的动物实验和临床医学中得以证实,同时具有镇静神经、抑制抑郁的功效。发芽糙米是富含GABA植物性食品之一,也是开发GABA功能食品主要原料。发芽处理是一种有效改善谷物食用品质和营养价值的方法,可大大提高产品的生物利用率。
 
  目前关于发芽糙米中GABA的研究主要集中在发芽条件的优化,对于GABA形成的酶及底物之间的关系研究较少。因此,中国农业科学院农产品加工研究所、农业部农产品加工综合性重点实验室的曹晶晶、顾丰颖、罗其琪等人主要研究糙米发芽不同阶段的谷氨酸(GA)含量、谷氨酸脱羧酶(GAD)活性及GABA含量变化,同时考察超声波对发芽糙米GABA含量的影响,探究发芽糙米中GA含量、GAD活性与GABA含量三者之间的关系,为提高发芽糙米的生理功效提供参考。
 
  1、发芽糙米GA含量测定结果
 
  随发芽时间的延长,发芽糙米中GA含量持续增加,主要来源于糙米发芽代谢促使蛋白质水解。超声波处理组发芽糙米中GA含量明显高于对照组。其中处理1在发芽0 h时GA含量是对照组的1.78 倍,处理2在发芽12 h时GA含量是对照组的1.88 倍,且处理组在12~24 h之间GA含量较对照组高2 倍左右,表明超声波促进酶激活,加快了蛋白质降解速率,促使GA含量增加;在36 h之后,处理1较处理2发芽糙米中GA含量稍高。在发芽60 h后,GA含量增幅减缓,在后萌发阶段糙米呼吸强度增大,干物质消耗量加剧,GA消耗量增加。
 
  2、发芽糙米中GAD活性测定结果
 
  糙米经浸泡处理后,对照组GAD活性为7.09 nmol/g。在发芽0 ~ 4 8 h 之间, 对照组G A D 活性均值为9.25 nmol/g。糙米历经72 h的发芽,GAD活性呈现先增后降再增趋势。对照组在发芽第36小时达到第1个峰值11.20 nmol/g,在60 h达到谷值7.43 nmol/g,GAD活性降低34%。
 
  3、发芽糙米中GABA含量测定结果
 
  随发芽时间延长,发芽糙米中GABA含量持续增加,在发芽第72小时,达到68.75 mg/100 g,且在发芽第36小时后,增长速度明显加快。发芽糙米中GA含量在12~24 h增长幅度缓慢,产物GABA含量在24~36 h时增幅减缓,GABA增加量受GA含量调节,时间稍有延后。在0~36 h间,GAD活性升高到1.60 倍,GABA含量增加到3.56 倍;在36~60 h间GAD活性下降明显,GABA增加到1.69 倍,GABA增加量受GAD活性调节。
 
  4、发芽糙米中游离氨基酸含量变化
 
  浸泡预处理后糙米中游离氨基酸含量为42.09 mg/100 g。超声波处理后游离氨基酸总量明显增加,表明超声促进糙米中蛋白质水解。随发芽时间延长,大部分游离氨基酸(除天冬氨酸、丝氨酸外)含量持续增加,游离氨基酸总量由42.09 mg/100 g增加至336.11 mg/100 g。但2 种超声波处理对发芽后期游离氨基酸含量增加无显着促进作用。
 
  5、GABA含量相关性分析
 
  3 种不同处理方式下的糙米在发芽过程中GABA与GA之间呈显着正相关(P<0.05);但GAD活性与GABA和GA的相关性较低(P≥0.05)。GABA和GA呈显着正相关是因为随着时间延长两者都是呈增加趋势。
 
  结 论
 
  本研究借助超声波逆境胁迫,采用浸泡发芽增加糙米中GABA含量,分析GA含量、GAD活性与GABA含量之间的关系。随着发芽时间延长,GAD活性呈先增加后降低再增加的趋势;在发芽0~48 h之间,对照组GAD活性均值为9.25 nmol/g,GABA含量增加到6 倍以上;在48~60 h之间,GABA含量增加量不明显,GABA含量受GAD活性调节。在发芽过程中GABA和GA含量随着发芽时间延长两者均呈递增趋势,且二者之间呈显着正相关(P<0.05)。
 
  2 种超声波处理方式在糙米发芽12 h后显着增加了GABA含量,加快了GAD激活进程;显着提高GA含量,达到对照组的2 倍以上;在发芽前期对GABA含量有显着增加,对发芽后期GABA影响不明显。在糙米发芽前期超声波对其他种游离氨基酸含量有显着促进作用;但2 种不同超声波处理时间点之间的差异不显着,糙米发芽过程中GABA含量变化主要取决于糙米自身发芽代谢。
 
  综上,发芽糙米中GABA形成受GAD活性调节,并与GA含量呈显着正相关,超声波处理对糙米发芽过程中GAD活性、GA含量有显着影响,并有助于增加发芽糙米中GABA含量。然而,GA、GABA含量与GAD活性之间复杂的代谢途径的关系还不清楚,仍需更进一步研究。
 
 
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