專利名稱:用于提高大豆種子中γ－氨基丁酸含量的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)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制備的富含γ-氨基丁酸的大豆種子。
背景技術(shù)：
γ-氨基丁酸(GABA)是一種在植物中普遍存在的非蛋白質(zhì)氨基酸。GABA是谷氨酸通過谷氨酸脫羧酶(GAD)酶解這一生化方法合成的產(chǎn)物。像大多數(shù)氨基酸一樣，谷氨酸分解成α-酮戊二酸，其隨后通過植物中的TCA循環(huán)變成琥珀酰-CoA和琥珀酸。已知當(dāng)植物在物理或化學(xué)應(yīng)激下，GAD被激活以對(duì)該應(yīng)激產(chǎn)生應(yīng)答，從而促使谷氨酸合成GABA，這樣就增加了植物中GABA的含量。
在動(dòng)物中，GABA作為一種抑制性神經(jīng)傳遞素在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中扮演著重要的角色。已知GABA涉及控制多種生理機(jī)制。在動(dòng)物中，GABA通過增加大腦血液流量和氧氣供應(yīng)而提高腦細(xì)胞的代謝功能。同時(shí)，據(jù)報(bào)道，異常的GABA、GABA受體或GAD會(huì)導(dǎo)致它們?cè)诖竽X中的含量降低，這可能會(huì)引起酒精所致腦疾病。另外，GABA還具有藥物學(xué)上的重要性，這是由于它已經(jīng)顯示出與泌乳刺激素和生長(zhǎng)激素的分泌有關(guān)并在體內(nèi)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、抗抑郁活性等。
然而在植物中，GABA準(zhǔn)確的角色還沒有被確定。最近研究顯示與GABA相關(guān)的基因同樣在植物中被發(fā)現(xiàn)(Zik等，Plant Mol Biol.1998Aug；37(6)967-75和Turano等，PlantPhysiol.1998Aug；117(4)1411-21)，并且在抗植物病原體的防御機(jī)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(huì)引起植物產(chǎn)量的增加，而且GABA含量升高的植物經(jīng)適當(dāng)?shù)募庸か@得的品種可以提供多種對(duì)于人類和動(dòng)物有益的藥物學(xué)功效。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)植物在遭受應(yīng)激時(shí)GABA的含量會(huì)增加。各種物理應(yīng)激(水分、溫度、輻射、光、厭氧條件等)以及化學(xué)應(yīng)激會(huì)引起植物中GABA的積聚。除上述發(fā)現(xiàn)外，有關(guān)于在植物中由各種環(huán)境因素(機(jī)械刺激、溫度、缺氧、水份應(yīng)激等)誘導(dǎo)的植物中GABA合成的報(bào)道，因此，認(rèn)為植物具有一種產(chǎn)生GABA的機(jī)制作為抵御環(huán)境應(yīng)激的對(duì)策。例如，隨著環(huán)境條件的改變植物中GABA含量會(huì)增加，這些環(huán)境條件包括強(qiáng)酸性、機(jī)械應(yīng)激、低溫、亞氧化(hypooxygenaton)、加熱、干旱、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(jié)果都強(qiáng)有力的暗示了在GABA的積聚和應(yīng)激作用后的應(yīng)激減輕之間有密切的關(guān)系，即使各種應(yīng)激之間并沒有什么關(guān)系。就是說，GABA作為一個(gè)信號(hào)分子具有一個(gè)信號(hào)轉(zhuǎn)換途徑。另外，當(dāng)植物被昆蟲侵蝕時(shí)，GABA會(huì)合成，使植物能夠顯示出對(duì)昆蟲的耐受力。
隨著越來(lái)越多的揭示GABA的生理學(xué)活性，近來(lái)人們對(duì)于將GABA利用在功能食品和藥物供應(yīng)品中興趣也隨之增加。因此，這就需要開發(fā)具有高GABA含量的食品，這對(duì)于預(yù)防和治療相關(guān)疾病是有利的。通過將相關(guān)的基因?qū)胫参锟梢钥刂艷ABA的合成，據(jù)報(bào)道在煙草植物中引進(jìn)谷氨酸脫羧酶或鈣調(diào)素基因會(huì)增加GABA。然而，由于轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物和食物招致了劇烈的爭(zhēng)議，因此基因修飾是很難被實(shí)現(xiàn)的。
大豆是一種可以做成豆醬、發(fā)酵大豆糊、豆腐(大豆凝結(jié)物)、豆油等的原料，并用于制備各種食物。目前商業(yè)上可利用的大豆其中的GABA含量很低，因此，對(duì)于食用它們的人們來(lái)說，由大豆制備的食物不能提供足夠的GABA。美國(guó)專利公開號(hào)為2003-161910的申請(qǐng)公開了一種富含GABA的發(fā)酵大豆食品，該食品是通過將大豆在Tempe模型下根霉發(fā)酵而成。根據(jù)日本未審查專利，公布號(hào)為JP11-151072的記載，通過將大豆種子浸泡在40℃弱酸性水中并攪動(dòng)4小時(shí)，可以在每100g大豆中得到116mg的GABA.。韓國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?002-36295公開了通過同時(shí)應(yīng)用物理應(yīng)激(低溫15℃厭氧條件)和化學(xué)應(yīng)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(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)的大量GABA的方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明深入研究了大豆中GABA的增加，通過本申請(qǐng)發(fā)明人的實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明冷凍和解凍處理結(jié)合浸泡處理會(huì)異常增加大豆種子中的GABA。
因此，本發(fā)明的目的是提供一種富集大豆種子中GABA的方法。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種富含GABA的大豆種子。
實(shí)施本發(fā)明的最佳模式本發(fā)明涉及大豆種子中γ-氨基丁酸(GABA)的富集。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)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，以及將冷凍后的大豆種子解凍。
此處所使用的術(shù)語(yǔ)“大豆種子”是指大豆的種子，其不受植物品種或形態(tài)的限制。例如，所有可用在本發(fā)明中使用的大豆不論它們的產(chǎn)區(qū)，如韓國(guó)、北美、南美、中國(guó)、日本等；也不論它們的品質(zhì)，如高蛋白質(zhì)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(fā)育胚軸的種子都可以用。大豆作為優(yōu)選的GABA源不僅由于它們可以用于各種容易利用的加工形式，包括豆醬、發(fā)酵大豆糊、豆奶、豆腐等，還因?yàn)樗鼈兪橇畠r(jià)的。
通常，大豆中GABA的富集是通過簡(jiǎn)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(fā)酵大豆，或同時(shí)在零攝氏度以上(15℃)的低溫、厭氧和鹽條件下處理。
在本發(fā)明中，通過一系列的過程即浸泡、冷凍和解凍，可使得干燥大豆中的GABA富集到1914.4μg/g。通過本發(fā)明的方法處理可使大豆中GABA的含量與不經(jīng)處理的大豆相比增加27倍(70μg/g，干燥重量)，與僅單獨(dú)浸泡的大豆相比增加3倍(實(shí)施例2)。根據(jù)本發(fā)明處理的大豆含有的GABA量比根據(jù)日本未審查專利申請(qǐng)11-151072制備的大豆GABA量增加1.7倍。
用于浸泡大豆種子的水是各種形式的，如自來(lái)水、蒸餾水、礦泉水等都是可以使用的。浸泡可以持續(xù)5個(gè)小時(shí)或更久，并優(yōu)選6-14小時(shí)，水的用量是大豆重量的大約10倍。對(duì)于浸泡的溫度，在零攝氏度或更高是合適的，并優(yōu)選0-40℃。大豆中GABA的含量隨溫度增加，在30-40℃達(dá)到頂點(diǎn)。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(dāng)需要考慮計(jì)算價(jià)格和GABA含量時(shí)，常規(guī)的為10-15℃。
接下來(lái)，在除去過多的水份之后，將大豆種子于零攝氏度下冷凍。冷凍溫度在低于零攝氏度時(shí)是有效的，并優(yōu)選大致-40～0℃，更優(yōu)選大致-32～-5℃，最優(yōu)選大致-32～-19℃。冷凍處理時(shí)間維持6小時(shí)或更久，優(yōu)選6-24小時(shí)，更優(yōu)選12-24小時(shí)，最優(yōu)選18-24小時(shí)。
最后，冷凍的大豆種子在高于零攝氏度解凍，優(yōu)選10-40℃，更優(yōu)選15-35℃，最優(yōu)選20-30℃。隨著冷凍溫度的降低和/或解凍時(shí)間的增加，GABA的含量增加。
在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，本發(fā)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(gè)更優(yōu)選的實(shí)施例中，本發(fā)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(gè)進(jìn)一步優(yōu)選的實(shí)施例中，本發(fā)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(guī)的方法，例如，冷凍-干燥方法可以定量分析大豆種子GABA的含量。一個(gè)具體的實(shí)例就是由日本公共健康和環(huán)境協(xié)會(huì)提出的。
根據(jù)本發(fā)明，大豆種子中的GABA的富集可以通過附加的物理、化學(xué)、生物和/或機(jī)械處理與本發(fā)明的方法相結(jié)合來(lái)完成，上述附加的處理如亞氧化(hypo-oxygeneration)、超聲波降解、輻射、鹽或殼聚糖或谷氨酸的溶液處理、微生物發(fā)酵等。
在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)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(jīng)冷凍的大豆種子的方法制備而成的。
根據(jù)本發(fā)明的大豆種子中的GABA含量為每克干燥大豆種子重量中含有1900μg或更多，并可以應(yīng)用在多種功能食品中。例如，富含GABA的大豆種子可以用來(lái)制備豆奶、豆油、豆腐、豆渣、豆粉、豆醬、發(fā)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(nèi)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、抗抑郁活性等。另外，新的健康食品可以通過將本發(fā)明的大豆種子與其他生物活性材料混合而制備。
對(duì)于本發(fā)明一個(gè)更好的理解可以通過以下的舉例說明的實(shí)施例獲得，但并不作為對(duì)本發(fā)明的限制。
實(shí)施例1浸泡溫度引起GABA含量的改變?cè)诿總€(gè)容器(JEIO TECH，BI-500MP Low TEMP.)中，將500g大豆種子(USA生產(chǎn))分別在10℃，15℃，20℃，25℃，30℃，35℃，和40℃下浸泡在5000ml水中，浸泡6-14小時(shí)，其中100g大豆種子分別在不同溫度下每2小時(shí)的規(guī)定時(shí)間間隔內(nèi)被取樣。樣品大豆種子用一臺(tái)冷凍干燥機(jī)(Virtis company，Gardiner12525)冷凍干燥，然后根據(jù)日本健康和環(huán)境協(xié)會(huì)公開的方法進(jìn)行預(yù)處理。即，勻漿1g樣品，并在80℃下用30ml 75％的酒精回流20分鐘，3次。將通過對(duì)酒精抽提物過濾得到的20ml濾液濃縮到5ml，然后將其通過一個(gè)0.45μm的過濾器，與鄰苯二甲醛反應(yīng)。在以下條件下(根據(jù)日本健康和環(huán)境協(xié)會(huì)公開的分析方法)用HPLC柱分析結(jié)果，并用標(biāo)準(zhǔn)曲線分析GABA含量，將未浸泡的大豆種子作為對(duì)照組。
分析條件1)儀器Agilent HPLC1100，熒光檢測(cè)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(cè)器熒光檢測(cè)器(峰寬＞0.5min)


表1(GABAμg/干燥質(zhì)量(g))


由表1的數(shù)據(jù)可知，與對(duì)照組(70μg/g干燥質(zhì)量)相比，經(jīng)浸泡的大豆種子增加了GABA含量，在浸泡時(shí)峰值出現(xiàn)在30-40℃的高溫情況下。短期的浸泡也是有效的，這是因?yàn)殡S著浸泡時(shí)間的延長(zhǎng)，GABA的含量并不會(huì)成比例的增加。
實(shí)施例2冷凍和解凍溫度引起GABA含量的改變除去水后，將實(shí)施例1中100g在15℃下浸泡8小時(shí)后的大豆種子置于一個(gè)冷凍機(jī)(ILSHIN DEEP FREEZER，GUDERO)中12或24小時(shí)，設(shè)置溫度-4℃，-20℃或-32℃。然后，將大豆種子轉(zhuǎn)移進(jìn)一個(gè)20℃或30℃的空心裝置中，靜置12或24小時(shí)，隨后分析GABA含量。結(jié)果(根據(jù)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(duì)照組70μg/干燥重量(g)*在15℃浸泡8小時(shí)的大豆種子GABA含量643.7μg/干燥質(zhì)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(shí)，表2的數(shù)據(jù)顯示出降低冷凍溫度和升高解凍溫度會(huì)增加GABA的含量。
工業(yè)應(yīng)用如上所述，根據(jù)本發(fā)明可以使得大豆種子中的GABA含量富集，并可應(yīng)用于加工健康食品方面。
權(quán)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(jù)權(quán)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(jìn)行。
3.根據(jù)權(quán)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(jìn)行。
4.據(jù)權(quán)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(jìn)行。
5.根據(jù)權(quán)利要求
1到4中的任一項(xiàng)權(quán)利要求
所述的方法制備的富含γ-氨基丁酸的大豆種子。
6.根據(jù)權(quán)利要求
5所述的大豆種子制備的加工食品。
專利摘要
本發(fā)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，以及利用上述方法制備的一種富含γ－氨基丁酸的大豆種子。同時(shí)，富含GABA的大豆種子可以被用來(lái)加工成功能食品。
文檔編號(hào)A23L1/20GKCN1988812SQ200580024259
公開日2007年6月27日 申請(qǐng)日期2005年7月19日
發(fā)明者權(quán)純熙, 樸弘郁, 孫京鉉, 金吉浩 申請(qǐng)人:希杰株式會(huì)社導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan