發芽黑米中γ-氨基丁酸及礦物元素含量變化的研究

傅 維，呂曉玲，孫勇民

(1.天津現代職業技術學院，天津300222;2.天津科技大學，天津300222)

發芽黑米中γ-氨基丁酸及礦物元素含量變化的研究

傅 維1，呂曉玲2，孫勇民1

(1.天津現代職業技術學院，天津300222;2.天津科技大學，天津300222)

以黑米作為原料，研究黑米在發芽的過程中γ－氨基丁酸、礦物元素含量的變化規律。實驗表明，黑米發芽過程中γ－氨基丁酸含量發生較大變化，呈上升趨勢;黑米中的礦物元素也略有增加，本實驗為開發發芽黑米提供了理論基礎和參考依據。

黑米，發芽，γ－氨基丁酸，礦物元素，變化

黑米作為稻谷除去穎果皮后的一種形態，與白米相比，除具有胚乳外，還具有果皮、種皮、糊粉層和胚等組織結構，而且具有生命活力。更重要的是黑米中含有豐富的功能性成分，如 γ－氨基丁酸(GABA)。γ－氨基丁酸(GABA)是廣泛分布于動植物中的一種氨基酸，由谷氨酸經谷氨酸脫羧酶催化轉化而來，是存在于哺乳動物腦、脊髓中的抑制性神經傳遞物質。除腦和脊髓外，已在多種哺乳動物的近30種外周組織中發現GABA的存在，其中大多數組織GABA的濃度僅為1%。已有研究表明，GABA具有降血壓、抗驚厥、鎮痛、改善腦機能、精神安定、促進長期記憶、促進生長激素分泌、腎功能活化、肝功能活化等作用。另外，黑米中還含有豐富的礦物元素，而白米中不含這些功能性成分，或者含量較少，因為這些功能性成分主要分布在皮層和胚中。因此，可利用黑米中豐富的功能性成分，將其作為開發功能食品的原料。

1 材料與方法

1.1 材料與設備

黑米 天津中藥材市場提供;次氯酸鈉 天津南開化工廠，分析純;氯化鈣(CaCl2) 天津市大茂化學試劑廠，分析純;YW03D樹脂 中國滄州威遠化工有限公司，色譜純;冰醋酸 天津市化學試劑三廠，分析純;γ－氨基丁酸 Sigma公司，色譜純;硝酸、高氯酸、鹽酸 分析純，天津市振興化工試劑酸廠;鐵、銅、錳、鋅、鎂標準儲備液 天津市光復精細研究所。

原子吸收分光光度計(WFX－130A) 北京瑞利分析儀器公司;生化培養箱(LRH－250A) 廣東省醫療器械廠;磨粉磨漿機(DM－WZ150A) 濟南市章丘發達機械廠;電熱恒溫水浴鍋(DK－98－1) 天津市泰斯特儀器有限公司;電子天平(FA/JA) 上海精密科學儀器有限公司;0.5、1、2、5、10mL 移液管、容量瓶、培養皿 天津市天玻玻璃儀器有限公司。

1.2 黑米發芽處理方法

黑米經過篩、除雜后，選取大小均勻一致的黑米粒，用0.5%的次氯酸鈉溶液消毒25min，再用去離子水沖洗數次。晾干糙米表面水分后，分別用0.5mmol/L氯化鈣(Ca2+)和去離子水于常溫下浸泡24h，中間斷水2次，每次1h。將黑米放入墊有三層紗布的培養皿(每皿20g)，并且在黑米的表面覆蓋三層紗布，在恒溫培養箱內(22、28℃)、黑暗條件下發芽。每天噴灑一次水，以保持發芽黑米的濕潤。以上實驗均重復2次。

1.3 黑米中γ－氨基丁酸的測定方法

1.3.1 黑米中γ－氨基丁酸的抽提 取發芽黑米10g用0.01mol/L pH5.0的檸檬酸緩沖液研磨，然后浸提1h過濾取濾液。濾液加入YW03D樹脂，吸附色素，過濾取濾液。

1.3.2 γ－氨基丁酸的含量的測定

1.3.2.1 紙層析分離 紙層析是一種微量混合物的快速分離技術，是以層析紙上吸附的水為固定相，沿紙條上行的有機溶劑(叫做展開劑)為流動相，當流動相沿紙條上行時，紙條上的試樣斑點也逐漸向上移動，于是試樣與固定相(水)和流動相(有機溶劑)不斷接觸，由于試樣中各組分在兩相間的分配系數不同，因此各組分隨展開劑移動的速度也不同。

1.3.2.2 γ－氨基丁酸分離步驟 展開劑:正丁醇∶冰醋酸∶水(4∶1∶5);點樣:取一條用展開劑蒸氣飽和過的層析紙(約16cm×3cm)置于一張潔凈的白紙上，在紙條下端約2～3cm處，用鉛筆畫一橫線，并在橫線上作出兩個點樣位置記號1、2。點樣時，用吸有少量樣品的毛細管輕輕地和層析紙接觸一下，使樣品的斑點直徑在2～3cm之間，待樣點風干后，再復點一次;顯色:用0.1%茚三酮乙醇溶液均勻噴布濾紙，烘干，即可顯出紫紅色色斑。

1.3.2.3 γ－氨基丁酸標準曲線的繪制 分別配制不同濃度的γ－氨基丁酸溶液，在層析紙上點樣，點完后置于層析缸內走樣。走樣完后晾干，然后顯色。顯色后剪下紫紅色色帶，然后用0.25mo1/L氨水進行洗脫。洗脫完后用分光光度計在570nm處比色，測出OD值，根據不同濃度的不同OD值作出標準曲線。

1.3.2.4 樣液濃度的測定方法 在層析紙上點樣1號用已知γ－氨基丁酸的濃度點樣，2號用樣液點樣，然后在層析缸內層析后晾干。晾干后顯色，剪下和1號走的色帶高度相同的樣液色帶，然后置于0.25mo1/L氨水中洗脫，洗脫后在570nm處用分光光度計進行比色，測出OD值，然后和標準曲線對照，得出樣液濃度值。

1.4 黑米中礦物元素的測定方法

1.4.1 試劑的配制 混合酸消化液:硝酸+高氯酸(按4∶1混合);0.5mol/L HNO3溶液:取33mL硝酸，加去離子水定容至1000mL;0.12 mol/L HCl;去離子水:電阻率80kΩ以上;鐵、銅、錳、鋅、鎂標準溶液:以上標準溶液溶度均為1000μg/mL;標準中間液:精確吸取鐵標準溶液10mL、銅標準溶液10mL、錳標準溶液10mL、鋅標準溶液10mL及鎂標準溶液5mL，分別移入100mL容量瓶中，然后用稀釋溶液定容至100mL(鐵、銅、錳、鎂用0.5mol/L HNO3溶液稀釋定容，鋅用0.12mol/L HCl稀釋定容)。以上各溶液需放在聚乙烯瓶內，4℃冰箱保存。

1.4.2 黑米中礦物元素的測定

1.4.2.1 樣品消化 實驗操作需在無元素污染的環境中進行。準確稱取黑米樣品1.0g左右，然后將其放入50mL消化管中，加混合酸15mL，過夜。次日，將消化管放入消化爐中，消化開始時可將溫度調低(約130℃左右)，然后逐步將溫度調高(最終調至240℃左右)進行消化，一直消化到樣品冒白煙，液體變成無色或黃綠色為止。消化完后，待涼，加5mL去離子水，繼續加熱，直到消化管中的液體約剩2mL左右，取下，放涼，然后轉移至10mL試管中，再用去離子水沖洗消化管3次，并最終定容至10mL，此為樣品溶液。樣品進行消化時，應同時做樣品空白消化。

1.4.2.2 測定 將標準儲備液分別配制成不同濃度的標準工作液，以供上機使用(表1)。實驗條件及方法:測定鐵、銅、錳、鎂、鋅元素的波長分別為248.3、324.8、279.5、285.2、213.9nm，儀器狹縫分別為 0.2、0.5、0.2、0.5、1.0nm，燈位置、燈電流等均按儀器使用說明調至最佳狀態，然后點火準備測定。首先，應以各標準系列溶液繪制標準曲線，然后逐一測定空白及樣品。

表1 不同濃度系列標準工作液的配制

1.4.2.3 計算 根據儀器測定出的數據，代入下式進行計算:

式中:X－樣品中元素的含量，mg/100g或 mg/100mL;Ρ－試樣溶液中元素的含量，mg/L;Ρ0－空白值，mg/L;V－樣品定容體積，mg;f－稀釋倍數;m－取樣量，固體質量，g。

2 結果與分析

2.1 芽長的測定

從表2可以看出，黑米發芽過程中在溫度較高的情況下，黑米長芽的趨勢要比溫度較低的情況高;并且經過Ca2+處理的黑米要比經過去離子水處理的黑米長芽趨勢高。

表3 黑米中鐵、銅、錳、鎂、鋅的含量(mg/100g)

表2 黑米發芽過程中芽長的變化(mm)

2.2 發芽前處理方法對發芽過程中γ－氨基丁酸含量變化的影響

黑米發芽前分別經過Ca2+和去離子水浸泡，黑暗條件下發芽，恒溫箱的溫度為22℃。

在發芽的期間，用Ca2+浸泡處理的黑米中γ－氨基丁酸的含量在發芽的前4d內逐漸升高，隨后開始下降;而用去離子水處理的黑米中的γ－氨基丁酸的含量在前5d內逐漸升高，隨后開始下降(圖1)。

圖1 發芽過程中黑米γ－氨基丁酸含量的變化

用Ca2+處理的黑米中γ－氨基丁酸的含量最高值是 123.2μg·g－1，用去離子水處理的最高值是117.5μg·g－1。發芽結束時用 Ca2+處理的 γ－氨基丁酸的含量比發芽前增高了125.3%，用去離子水處理的γ－氨基丁酸的含量比發芽前增高了102.6%。

2.3 發芽溫度對發芽過程中γ－氨基丁酸含量變化的影響

黑米發芽前經過Ca2+浸泡，黑暗條件下發芽，恒溫箱的溫度為22℃和28℃。

在發芽期間，在22℃培養的條件下發芽的黑米中γ－氨基丁酸的含量在發芽前4d內逐漸升高，隨后開始下降，而在28℃發芽的黑米中γ－氨基丁酸的含量在前3d內逐漸升高，隨后開始下降。22℃下發芽的黑米中γ－氨基丁酸的含量最高值是123.2μg·g－1，28℃下發芽最高值是 96.2μg·g－1(圖 2)。發芽結束時，22℃條件下發芽的黑米比發芽前的γ－氨基丁酸的含量增高了125.3%，28℃條件下發芽的黑米比發芽前的γ－氨基丁酸的含量增高了95.6%。

2.4 黑米發芽過程中微量元素的變化

根據上述實驗結果，黑米的最適發芽溫度為22℃，黑米發芽前經過Ca2+浸泡，在此溫度及發芽條件下，測定黑米在發芽過程中礦物元素含量的變化。

圖2 發芽過程中黑米γ－氨基丁酸含量的變化

研究表明，黑米中礦物元素的含量隨著發芽的進行均略有增高的趨勢，由于發芽過程中碳水化合物的減少，使灰分含量增加。對于礦物元素來說，由于在發芽過程中形成了新的組織，礦物元素發生轉移，同時由于干物質的損失，其含量也略有增加。

實驗結果表明:鐵、銅、錳、鎂、鋅等微量元素在發芽過程中含量均略有增高(表3)。

3 結論

3.1 黑米最適的發芽溫度為22℃，黑米發芽過程中γ－氨基丁酸等功能性成分的含量發生較大變化，呈上升趨勢。

3.2 采用Ca2+進行前處理比用去離子水進行前處理變化趨勢更為顯著。

3.3 由于發芽過程中碳水化合物的減少，使灰分含量增加。對于礦物元素(鐵、銅、錳、鎂、鋅)來說，由于在發芽過程中形成了新的組織，礦物元素發生轉移，同時由于干物質的損失，其含量也略有增加。

我國作為一個農業大國，有必要而且完全有可能對收獲后的農副產品進行深度開發利用，以滿足消費者對食用安全、價格低廉的功能性食品日益增長的需求。經過研究表明，黑米發芽后GABA的含量呈明顯上升趨勢，而礦物元素的含量也略有提高，將發芽黑米作為原料生產出的功能食品，在我國必將具有廣闊的市場前景。

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Study on content changes of γ－aminobutyric acid and mineral element during the processing of black rice germination

FU Wei1，LV Xiao－ling2，SUN Yong－min1

(1.Tianjin Modern Vocational Technology College，Tianjin 300222，China;2.Tianjin University of Science and Technology，Tianjin 300222，China)

The experiment was based on black rice as raw materials，the content changes of γ －aminobutyric acid and mineral element during the processing of black rice germination were studied.The results showed that the changes of γ－ aminobutyric acid was increased a lot，the changes of mineral element was also a slight increased.The results provided a theoretical basis and reference for the development of black rice germination.

black rice;germination;γ－aminobutyric acid;mineral elements;change

TS201.2+1

A

1002－0306(2011)09－0178－03

2010－09－06

傅維(1982－)，女，碩士，講師，工程師，研究方向:食品衛生、食品營養。