分光光度法在优化发芽黑小麦富集γ-氨基丁酸培养组分中的应用

黑小麦含有大量人体所需的营养物质和微量元素，是重要的黑色谷物资源[1]。黑小麦中γ-氨基丁酸（GABA）具有促进记忆力、降压、改善脑活力、缓解焦虑和头痛等功能[2]。GABA在高等植物中的合成主要来自GABA支路和多胺降解途径，起主导作用的酶为谷氨酸脱羧酶和二胺氧化酶[3]。L-谷氨酸是谷氨酸脱羧酶的一个底物，可以激发谷氨酸脱羧酶的活性，从而使GABA得到富集[4]。谷氨酸脱羧酶能以磷酸吡哆醛为辅酶专一性催化L-谷氨酸脱羧合成GABA。若能外源加入磷酸吡哆醛，一次提高谷氨酸脱羧酶的活力，可能会使黑小麦中GABA含量有所提升。谷氨酸脱羧酶是一种Ca2+/钙调蛋白依赖性酶，Ca2+浓度与谷氨酸脱羧酶活性有关[5-7]；NaCl与植物体内抗逆机制有关，在盐逆境条件下会促进GABA产生。以氯化钙、氯化钠分别做培养液，使黑小麦处于盐胁迫环境中，可能会使黑小麦中GABA含量提高，以实现GABA富集。同时有研究表明，酸性电解水可促进谷物发芽过程中某些生物活性物质的积累。用微酸性电解水处理黑小麦，可能会在杀菌消毒、GABA含量富集方面发挥积极作用。

本文实验以运黑161为材料，采用微酸性电解水浸泡处理，将谷氨酸钠、磷酸吡哆醛、氯化钙、氯化钠4种培养组分列为考察因素，做一系列单因素试验，确定考察因素对黑小麦GABA的影响，以便为黑小麦功能性产品开发提供理论支持。

一、材料与方法

1、材料

运黑161、GABA标准品

2、仪器与设备

高速离心机、恒温培养箱、真空冷冻干燥机、UV-9000S紫外可见分光光度计

二、实验部分

1、黑小麦芽的制备

挑选籽粒饱满、无蛀虫、无霉烂的“运黑161"，分别称取25.0±0.01g该黑小麦种子于100ml烧杯中。用自制微酸性电解水（pH5.55、有效氯浓度22.4mg/L）对种子浸泡消毒1h。用相应培养液以料液比1:2对种子浸泡8h，将浸泡后的种子均匀平铺在底部有孔的发芽盒中，于恒温箱（20℃）进行避光培养。培养期间每天用相应培养液淋浇3次，对照组用等量去离子水淋浇，培养5天后进行采收。

2、培养液成分对黑小麦芽GABA含量的影响

2.1培养液制备

配置质量浓度分别为0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0mg/mL谷氨酸钠溶液，浓度分别为0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0mmol/L氯化钙溶液，浓度分别为0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0mmol/L磷酸吡哆醛溶液，浓度分别为5、50、100、150、200、250mmol/L氯化钠溶液。采收后的黑小麦芽速冻后于真空冷冻干燥机中进行冻干，磨成粉状后于4℃冰箱贮存备用。

2.2标准曲线建立

配置不同浓度的GABA标准溶液，各取1ml，分别加入0.60ml 0.20mol/L硼酸盐缓冲液，摇匀后加入2mL5%苯酚溶液，摇匀，加入1mL7%次氯酸钠溶液混匀，用沸水加热5min，直到溶液变为蓝绿色，将其放入碎冰中冷却至室温。用紫外分光光度计在645nm处测定吸光度并绘制标准曲线。

2.3样品GABA含量的测定

准确称取0.50g黑小麦芽粉样品，加5mL蒸馏水，在往复振荡器震荡提取4h，上层清液于10000r/min离心3min。用移液枪取1mL上层清液于10mL容量瓶中，按测定标准品的方法在光度计波长645nm处测定样品中GABA含量。

三、实验结果

1、谷氨酸钠浓度对发芽黑小麦GABA含量的影响

 图1 谷氨酸钠浓度对发芽黑小麦GABA含量的影响

2、氯化钙浓度对发芽黑小麦GABA含量的影响

 图2 氯化钙浓度对发芽黑小麦GABA含量的影响

3、磷酸吡哆醛浓度对发芽黑小麦GABA含量的影响

 图3 磷酸吡哆醛浓度对发芽黑小麦GABA含量的影响

4、氯化钠浓度对发芽黑小麦GABA含量的影响

图4 氯化钠浓度对发芽黑小麦GABA含量的影响

四、结论

试验以“运黑161"为原料，经微酸性电解水浸泡处理，将谷氨酸钠、磷酸吡哆醛、氯化钙、氯化钠溶液作为发芽黑小麦富集GABA培养液。用分光光度法测得的实验结果表明，增加底物浓度，激发谷氨酸脱羧酶活力，使黑小麦发芽处于盐胁迫环境等方法提高黑小麦芽GABA含量。

参考文献：

[1] 刘瑞, 于章龙, 孙元琳, 等. 运黑161与运黑14207小麦粉加工特性研究[J]. 中国粮油学报, 2020, 35(5): 18-22.

[2]朱云辉, 郭元新. 响应面法优化盐胁迫发芽苦荞富集γ-氨基丁酸的培养条件[J]. 食品科学, 2015, 36(19): 96-100.

[3]XING S G, JUN Y B, HAU Z W, et al. Higher accumulation of gamma-aminobutyric acid induced by salt stress through stimulating the activity of diamine oxidases in Glycine max (L) Merr roots[J]. Plant Physiology & Biochemistry, 2007, 45(8): 560-566.

[4]曾晴, 谢菲, 尹京苑, 等. 大豆发芽富集γ-氨基丁酸的培养液组分优化及盐胁迫下的富集机理[J]. 食品科学, 2017,38(12): 96-103.

[5]朱云辉, 郭元新. 响应面法优化发芽苦荞富集γ-氨基丁酸的培养条件[J]. 西北农林科技大学学报 (自然科学版),2016, 44(11): 141-148.

[6]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.

[7]张亮, 静恩岳, 孙宇, 等. NaCl胁迫联合Ca2+调控糙米发芽富集GABA的工艺优化[J]. 食品研究与开发, 2018,39(21): 7-14.

文章内容来源于：陈雅芝，罗鑫，姚芙蓉，等.发芽黑小麦富集γ-氨基丁酸的培养组分优化[J].食品工业，2021,42（6）：114-118.