灰菜γ-氨基丁酸提取工藝研究

高瑞廣

灰菜在我國各地均可見，其生命力極強，在田間地頭、房前屋后、山坡荒野都有生長。灰菜可以作為食材、藥材使用，有較高的經濟價值。在夏季采摘灰菜，將其切成段后直接食用，也可以制成菜干。灰菜性涼，味甘、苦，有祛濕、解毒之功效，是治療瘡瘍、腫毒、疥癬、風瘙等病癥的藥材之一。灰菜富含粗纖維、脂肪、蛋白質、碳水化合物、胡蘿卜素、維生素B1、B2、維生素C以及鈣、鐵等多種營養物質和礦物質。除此之外，灰菜還包含了揮發油和生物堿等物質[1]。

γ-氨基丁酸（γ－Aminobutyric Acid，GABA）主要存在植物體內，是一種四碳非蛋白質天然氨基酸，與其他非蛋白質氨基酸有較大的區別。生物學家最早在土豆中發現了GABA，一般植物中GABA含量約為0.03～2 μmol/g，如果對植物進行特別處理，例如采取機械刺激、熱脅迫、冷卻處理、低氧等措施，可提高植物體內GABA的質量分數[2-3]。它有助于抗衰老、降低血壓、緩解焦慮情緒，有良好的溶水性，微溶于熱乙醇，采用純凈水作為γ-氨基丁酸溶劑，優化GABA提取工藝，可以有效壓縮成本、提高產品品質[4-6]。學者對從紅茶、綠茶中提取GABA方法已做了大量研究，但是截至目前尚未有學者研究如何從灰菜中提取GABA。本實驗研究灰菜γ-氨基丁酸的提取工藝，具有一定的意義。

1 材料及方法

1.1 原料與試劑

灰菜：購買于農貿市場。

乙醇、乙腈、醋酸鈉溶液、甲醇等，實驗室提供。

1.2 實驗儀器與設備

HZX-JA100電子天平（鄭州萬博儀器設備有限公司），KQ116超聲波清洗器（上海姚氏儀器設備廠），DK-8D電熱恒溫水槽（華立設備公司），LC-01液相色譜儀（島津公司）。

1.3 灰菜γ-氨基丁酸提取試驗方法

1.3.1 提取工藝流程

灰菜→粉碎→乙醇→超聲波輔助提取→濃縮→醇沉→定容→膜過濾→灰菜γ-氨基丁酸[7]。

1.3.2 灰菜γ-氨基丁酸測定

灰菜γ-氨基丁酸測定：OPA柱前自動衍生-紫外檢測[8]。

2 結果與分析

2.1 不同乙醇質量分數的提取效果

設定灰菜γ-氨基丁酸提取其他各因素條件，選取6個水平的乙醇質量分數進行灰菜γ-氨基丁酸提取，分別為：40%、50%、60%、70%、80%、90%。觀察灰菜γ-氨基丁酸提取效果變化[9]。不同乙醇質量分數的提取效果如圖1所示，可以看出，乙醇質量分數為70% 時，灰菜γ-氨基丁酸提取率較高，此條件下灰菜中γ-氨基丁酸提取率達到120.2 mg/（100 g），此時隨著乙醇質量分數增加，在灰菜γ-氨基丁酸提取率反而有所下降。因此，灰菜γ-氨基丁酸的提取過程中，乙醇質量分數為70%較為適宜。

圖1 不同乙醇質量分數的提取效果

2.2 不同超聲波功率的提取效果

設定灰菜γ-氨基丁酸提取其他各因素條件，選取150 W、200 W、250 W、300 W、350 W、400 W 6個水平的超聲波功率進行灰菜γ-氨基丁酸提取，觀察灰菜γ-氨基丁酸提取效果變化[10]。不同超聲波功率的提取效果如圖2所示，可以看出，超聲波功率為300 W時，灰菜γ-氨基丁酸提取率較高，此條件下灰菜中γ-氨基丁酸提取率達到121.1 mg/（100 g），此時隨著超聲波功率增加，灰菜γ-氨基丁酸提取率反而有所下降。因此，灰菜γ-氨基丁酸提取過程中，超聲波功率為300 W較為適宜。

圖2 不同超聲波功率的提取效果

2.3 不同超聲波時間的提取效果

設定灰菜γ-氨基丁酸提取其他各因素條件，選取10 min、15 min、20 min、25 min、30 min、35 min 6個水平的超聲波時間進行灰菜γ-氨基丁酸提取，觀察灰菜γ-氨基丁酸提取效果變化[11]。不同超聲波時間的提取效果如圖3所示，可以看出，超聲波時間為25 min時，灰菜γ-氨基丁酸提取率較高，此條件下灰菜中γ-氨基丁酸提取率達到122.2 mg/（100 g），此時隨著超聲波時間增加，灰菜γ-氨基丁酸提取率反而有所下降。因此，灰菜γ-氨基丁酸提取過程中，超聲波時間為25 min較為適宜。

圖3 不同超聲波時間的提取效果

2.4 不同液料比的提取效果

設定灰菜γ-氨基丁酸提取其他各因素條件，選取4、8、12、16、20、24等6個水平的液料比進行灰菜γ-氨基丁酸提取，觀察灰菜γ-氨基丁酸提取效果變化[12]。不同液料比的提取效果如圖4所示，可以看出，液料比為12時，灰菜γ-氨基丁酸提取效果較好，此條件下灰菜中γ-氨基丁酸提取率達到123.0 mg/（100 g），此時隨著液料比增加，灰菜γ-氨基丁酸提取率反而有所下降。因此，灰菜γ-氨基丁酸提取過程中，液料比為12較為適宜。

2.5 灰菜γ-氨基丁酸提取條件優化試驗

灰菜γ-氨基丁酸提取試驗因素和水平如表1所示。正交試驗結果與分析如表2所示。

圖4 不同液料比的提取效果

表1 灰菜γ-氨基丁酸提取試驗因素和水平

表2 正交試驗結果與分析

續表2

由表2可以看出，灰菜中γ-氨基丁酸提取工藝的各因素主次順序為B ＞A ＞C ＞D，即：超聲波功率＞乙醇質量分數＞超聲波時間＞液料比。灰菜中γ-氨基丁酸提取工藝條件最優組合為A2B2C3D1，即：乙醇質量分數為70%，超聲波功率為300 W，超聲波時間為30 min，液料比為8。

3 結語

灰菜中γ-氨基丁酸提取工藝條件為乙醇質量分數為70%，超聲波功率為300 W，超聲波時間為30 min，液料比為8。此條件下，灰菜中γ-氨基丁酸的提取率達到123.1 mg/（100 g）。

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