用於提高大豆種子中γ－氨基丁酸含量的方法
2023-06-06 09:38:51
專利名稱:用於提高大豆種子中γ－氨基丁酸含量的方法
技術領域：
本發明涉及一種提高大豆種子中γ-氨基丁酸含量的方法以及利用該方法製備的富含γ-氨基丁酸的大豆種子。
背景技術：
γ-氨基丁酸(GABA)是一種在植物中普遍存在的非蛋白質胺基酸。GABA是穀氨酸通過穀氨酸脫羧酶(GAD)酶解這一生化方法合成的產物。像大多數胺基酸一樣，穀氨酸分解成α-酮戊二酸，其隨後通過植物中的TCA循環變成琥珀醯-CoA和琥珀酸。已知當植物在物理或化學應激下，GAD被激活以對該應激產生應答，從而促使穀氨酸合成GABA，這樣就增加了植物中GABA的含量。
在動物中，GABA作為一種抑制性神經傳遞素在中樞神經系統中扮演著重要的角色。已知GABA涉及控制多種生理機制。在動物中，GABA通過增加大腦血液流量和氧氣供應而提高腦細胞的代謝功能。同時，據報導，異常的GABA、GABA受體或GAD會導致它們在大腦中的含量降低，這可能會引起酒精所致腦疾病。另外，GABA還具有藥物學上的重要性，這是由於它已經顯示出與泌乳刺激素和生長激素的分泌有關並在體內顯示多種功能，包括興奮抑制、抗痙攣、提高金屬濃度和記憶力、降血壓活性、胰島素增效、抗抑鬱活性等。
然而在植物中，GABA準確的角色還沒有被確定。最近研究顯示與GABA相關的基因同樣在植物中被發現(Zik等，Plant Mol Biol.1998Aug；37(6)967-75和Turano等，PlantPhysiol.1998Aug；117(4)1411-21)，並且在抗植物病原體的防禦機制中GABA扮演著重要角色(Zimmerli等，Proc Natl Acad Sci U S A.2000 Nov 7；97(23)12920-5)，這些都意味著植物中GABA的增加會引起植物產量的增加，而且GABA含量升高的植物經適當的加工獲得的品種可以提供多種對於人類和動物有益的藥物學功效。
已經發現植物在遭受應激時GABA的含量會增加。各種物理應激(水分、溫度、輻射、光、厭氧條件等)以及化學應激會引起植物中GABA的積聚。除上述發現外，有關於在植物中由各種環境因素(機械刺激、溫度、缺氧、水份應激等)誘導的植物中GABA合成的報導，因此，認為植物具有一種產生GABA的機製作為抵禦環境應激的對策。例如，隨著環境條件的改變植物中GABA含量會增加，這些環境條件包括強酸性、機械應激、低溫、亞氧化(hypooxygenaton)、加熱、乾旱、高鹽度、病毒感染等(Crawford等.，PlantPhysiol.1994Mar；104(3)865-871；Ramputh等.，Plant Physiol.1996Aug；111(4)1349-1352；Wallace等.，Plant Physiol.1984 75170-175；Aurisano等.，Phytochemistry1995，381147-1150；Mayer等，Plant Physiolo.1990，94796-810；Thompson等，Plant Physiol.，1996，411578-1582；Bolarin等，J.Plant Physiol.，1995，47463-468；Cooper等，Ann.Bot.，1974，38625-638)。迄今為止的研究和探索的結果都強有力的暗示了在GABA的積聚和應激作用後的應激減輕之間有密切的關係，即使各種應激之間並沒有什麼關係。就是說，GABA作為一個信號分子具有一個信號轉換途徑。另外，當植物被昆蟲侵蝕時，GABA會合成，使植物能夠顯示出對昆蟲的耐受力。
隨著越來越多的揭示GABA的生理學活性，近來人們對於將GABA利用在功能食品和藥物供應品中興趣也隨之增加。因此，這就需要開發具有高GABA含量的食品，這對於預防和治療相關疾病是有利的。通過將相關的基因導入植物可以控制GABA的合成，據報導在菸草植物中引進穀氨酸脫羧酶或鈣調素基因會增加GABA。然而，由於轉基因農作物和食物招致了劇烈的爭議，因此基因修飾是很難被實現的。
大豆是一種可以做成豆醬、發酵大豆糊、豆腐(大豆凝結物)、豆油等的原料，並用於製備各種食物。目前商業上可利用的大豆其中的GABA含量很低，因此，對於食用它們的人們來說，由大豆製備的食物不能提供足夠的GABA。美國專利公開號為2003-161910的申請公開了一種富含GABA的發酵大豆食品，該食品是通過將大豆在Tempe模型下根黴發酵而成。根據日本未審查專利，公布號為JP11-151072的記載，通過將大豆種子浸泡在40℃弱酸性水中並攪動4小時，可以在每100g大豆中得到116mg的GABA.。韓國專利申請號2002-36295公開了通過同時應用物理應激(低溫15℃厭氧條件)和化學應激(鹽處理)而使大豆中的GABA增加。
然而，目前仍然需要有一種增加大豆中天然GABA以及獲得具有經濟優勢的大量GABA的方法。
發明內容
本發明深入研究了大豆中GABA的增加，通過本申請發明人的實驗，結果表明冷凍和解凍處理結合浸泡處理會異常增加大豆種子中的GABA。
因此，本發明的目的是提供一種富集大豆種子中GABA的方法。
本發明的另一個目的是提供一種富含GABA的大豆種子。
實施本發明的最佳模式本發明涉及大豆種子中γ-氨基丁酸(GABA)的富集。
在本發明的一個實施例中，提供了一種在大豆種子中富集GABA的方法，該方法包括浸泡大豆種子，冷凍該浸泡過的大豆種子，以及將冷凍後的大豆種子解凍。
此處所使用的術語「大豆種子」是指大豆的種子，其不受植物品種或形態的限制。例如，所有可用在本發明中使用的大豆不論它們的產區，如韓國、北美、南美、中國、日本等；也不論它們的品質，如高蛋白質含量的品種Keumkang daerib，Keumkang sorib，Jeonju jae-re，Jang-dan-bag-doo，和高水份含量的品種Scott，Manjutae，Oial bean，黃豆等。完整的種子、剝皮的種子和未發育胚軸的種子都可以用。大豆作為優選的GABA源不僅由於它們可以用於各種容易利用的加工形式，包括豆醬、發酵大豆糊、豆奶、豆腐等，還因為它們是廉價的。
通常，大豆中GABA的富集是通過簡單的方法完成的，如將大豆浸泡在零攝氏度以上的水中，在酸性條件下處理大豆，或用微生物發酵大豆，或同時在零攝氏度以上(15℃)的低溫、厭氧和鹽條件下處理。
在本發明中，通過一系列的過程即浸泡、冷凍和解凍，可使得乾燥大豆中的GABA富集到1914.4μg/g。通過本發明的方法處理可使大豆中GABA的含量與不經處理的大豆相比增加27倍(70μg/g，乾燥重量)，與僅單獨浸泡的大豆相比增加3倍(實施例2)。根據本發明處理的大豆含有的GABA量比根據日本未審查專利申請11-151072製備的大豆GABA量增加1.7倍。
用於浸泡大豆種子的水是各種形式的，如自來水、蒸餾水、礦泉水等都是可以使用的。浸泡可以持續5個小時或更久，並優選6-14小時，水的用量是大豆重量的大約10倍。對於浸泡的溫度，在零攝氏度或更高是合適的，並優選0-40℃。大豆中GABA的含量隨溫度增加，在30-40℃達到頂點。在是大豆加工食品如豆腐、豆奶、豆油等的情況下，浸泡溫度是大致10-25℃，且當需要考慮計算價格和GABA含量時，常規的為10-15℃。
接下來，在除去過多的水份之後，將大豆種子於零攝氏度下冷凍。冷凍溫度在低於零攝氏度時是有效的，並優選大致-40～0℃，更優選大致-32～-5℃，最優選大致-32～-19℃。冷凍處理時間維持6小時或更久，優選6-24小時，更優選12-24小時，最優選18-24小時。
最後，冷凍的大豆種子在高於零攝氏度解凍，優選10-40℃，更優選15-35℃，最優選20-30℃。隨著冷凍溫度的降低和/或解凍時間的增加，GABA的含量增加。
在一個優選實施例中，本發明提供一種富集大豆種子中GABA的方法，包括在0-40℃的水中浸泡大豆種子，在-40～0℃下冷凍大豆種子，以及在10-40℃下解凍大豆種子。
在一個更優選的實施例中，本發明提供一種富集大豆種子中GABA的方法，包括在10-25℃的水中浸泡大豆種子，在-32～-20℃下冷凍大豆種子，以及在20-30℃下解凍大豆種子。
在一個進一步優選的實施例中，本發明提供一種富集大豆種子中GABA的方法，包括在15℃的水中浸泡大豆種子，在-32℃下冷凍大豆種子，以及在20℃下解凍大豆種子。
通過常規的方法，例如，冷凍-乾燥方法可以定量分析大豆種子GABA的含量。一個具體的實例就是由日本公共健康和環境協會提出的。
根據本發明，大豆種子中的GABA的富集可以通過附加的物理、化學、生物和/或機械處理與本發明的方法相結合來完成，上述附加的處理如亞氧化(hypo-oxygeneration)、超聲波降解、輻射、鹽或殼聚糖或穀氨酸的溶液處理、微生物發酵等。
在本發明的另一個實施例中，提供一種富含GABA的大豆種子，該大豆種子是通過一種包括在水中浸泡大豆種子、冷凍大豆種子和解凍經冷凍的大豆種子的方法製備而成的。
根據本發明的大豆種子中的GABA含量為每克乾燥大豆種子重量中含有1900μg或更多，並可以應用在多種功能食品中。例如，富含GABA的大豆種子可以用來製備豆奶、豆油、豆腐、豆渣、豆粉、豆醬、發酵大豆糊、混合了紅辣椒的稠豆糊、酸奶、冰淇淋、豆芽等，所有這些都可以作為健康食品顯示出多種體內功能，如興奮抑制、抗痙攣、提高金屬濃度和記憶力、降血壓活性、胰島素增效、抗抑鬱活性等。另外，新的健康食品可以通過將本發明的大豆種子與其他生物活性材料混合而製備。
對於本發明一個更好的理解可以通過以下的舉例說明的實施例獲得，但並不作為對本發明的限制。
實施例1浸泡溫度引起GABA含量的改變在每個容器(JEIO TECH，BI-500MP Low TEMP.)中，將500g大豆種子(USA生產)分別在10℃，15℃，20℃，25℃，30℃，35℃，和40℃下浸泡在5000ml水中，浸泡6-14小時，其中100g大豆種子分別在不同溫度下每2小時的規定時間間隔內被取樣。樣品大豆種子用一臺冷凍乾燥機(Virtis company，Gardiner12525)冷凍乾燥，然後根據日本健康和環境協會公開的方法進行預處理。即，勻漿1g樣品，並在80℃下用30ml 75％的酒精回流20分鐘，3次。將通過對酒精抽提物過濾得到的20ml濾液濃縮到5ml，然後將其通過一個0.45μm的過濾器，與鄰苯二甲醛反應。在以下條件下(根據日本健康和環境協會公開的分析方法)用HPLC柱分析結果，並用標準曲線分析GABA含量，將未浸泡的大豆種子作為對照組。
分析條件1)儀器Agilent HPLC1100，螢光檢測器2)柱ZORBAX Eclipse(150mm×4.5mm，Agilent)3)柱溫35℃4)溶劑40mM Na2HPO3(A)，ACN/MeOH/D.W.＝45∶45∶10(B)5)流速2.0mL/min6)洗脫量20μL7)泵程序(Pump program)(梯度)
8)檢測器螢光檢測器(峰寬＞0.5min)
表1(GABAμg/乾燥質量(g))
由表1的數據可知，與對照組(70μg/g乾燥質量)相比，經浸泡的大豆種子增加了GABA含量，在浸泡時峰值出現在30-40℃的高溫情況下。短期的浸泡也是有效的，這是因為隨著浸泡時間的延長，GABA的含量並不會成比例的增加。
實施例2冷凍和解凍溫度引起GABA含量的改變除去水後，將實施例1中100g在15℃下浸泡8小時後的大豆種子置於一個冷凍機(ILSHIN DEEP FREEZER，GUDERO)中12或24小時，設置溫度-4℃，-20℃或-32℃。然後，將大豆種子轉移進一個20℃或30℃的空心裝置中，靜置12或24小時，隨後分析GABA含量。結果(根據冷凍和解凍溫度引起GABA含量的改變)顯示在如下表2中。
表2
*對照組70μg/乾燥重量(g)*在15℃浸泡8小時的大豆種子GABA含量643.7μg/乾燥質量(g)由表2可知，與未處理的大豆種子相比，一系列的浸泡、冷凍和解凍處理使得大豆種子的GABA含量增加了27.3倍，與僅僅浸泡的大豆種子相比，增加了3倍。同時，表2的數據顯示出降低冷凍溫度和升高解凍溫度會增加GABA的含量。
工業應用如上所述，根據本發明可以使得大豆種子中的GABA含量富集，並可應用於加工健康食品方面。
權利要求
1.一種提高大豆種子中γ-氨基丁酸含量的方法，包括將大豆種子浸泡在水中；冷凍大豆種子；以及將冷凍的大豆種子解凍。
2.根據權利要求
1所述的方法，其中所述浸泡步驟在維持在0～40℃的水中進行。
3.根據權利要求
1所述的方法，其中所述冷凍步驟在-40～0℃的溫度下進行。
4.據權利要求
1所述的方法，其中所述解凍步驟在10～40℃的溫度下進行。
5.根據權利要求
1到4中的任一項權利要求
所述的方法製備的富含γ-氨基丁酸的大豆種子。
6.根據權利要求
5所述的大豆種子製備的加工食品。
專利摘要
本發明公開了一種通過浸泡，冷凍和解凍過程增加大豆種子中γ－氨基丁酸含量的方法，以及利用上述方法製備的一種富含γ－氨基丁酸的大豆種子。同時，富含GABA的大豆種子可以被用來加工成功能食品。
文檔編號A23L1/20GKCN1988812SQ200580024259
公開日2007年6月27日 申請日期2005年7月19日
發明者權純熙, 樸弘鬱, 孫京鉉, 金吉浩 申請人:希傑株式會社導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan