本发明涉及γ-氨基丁酸的制备方法，尤其涉及一种利用花粉作为天然催化剂制备的γ-氨基丁酸及其制备方法和应用。
背景技术：
γ-氨基丁酸(γ-Aminobutanoicacid，简称GAGB)又名4-氨基丁酸、γ-氨酪酸，其化学结构如下：
γ-氨基丁酸是一种广泛分布于动物、植物和微生物中的非蛋白氨基酸，是哺乳动物中枢神经系统重要的抑制性神经递质，具有增强脑细胞代谢、降血压、活化肾功能、改善肝功能、防止肥胖、促进乙醇代谢等生理功能。随着对其生理功能研究的深入，γ-氨基丁酸已发展成为一种新型的活性功能因子，被广泛应用于食品工业、医药、食品保健、化工及农业等领域。
γ-氨基丁酸制备方法主要有提取、化学合成法和生物合成法三种。由于生物体内的γ-氨基丁酸含量很少，所以通过提取方法制备γ-氨基丁酸的产率很低，且提取过程繁杂，能耗大，同时产生大量的副产物。化学合成方法主要是以邻苯二甲酰亚氨钾和γ-氯丁氰在强烈条件下(180℃)反应，产物与浓硫酸回流水解，再经过结晶提纯而得到。化学合成γ-氨基丁酸虽然反应迅速，但是具有反应条件苛刻、能耗大、成本高、副反应多以、环境污染严重和有害物质残留等缺点，由于安全性考虑，化学合成的γ-氨基丁酸不允许作为食品添加剂。生物合成法主要是利用生物体的谷氨酸脱羧酶(Glutamatedecarboxylase，GAD)催化L-谷氨酸或L-谷氨酸盐的α-羧基发生脱羧反应，从而生成Γ-氨基丁酸，其生物合成途径如下：
具有较高GAD活性的微生物，如大肠杆菌、曲霉、酵母、乳酸菌等都作为γ-氨基丁酸的制备菌株，随着绿色食品的不断开发，酵母、乳酸菌等食品安全菌株逐渐替代了大肠杆菌用于制备γ-氨基丁酸。但发酵液是一个极其复杂的多相体系，包括菌体、蛋白质、残糖、色素等多种杂质，造成γ-氨基丁酸的分离提取的困难。
技术实现要素：
发明目的：针对现有技术存在的问题，本发明提供一种利用花粉作为天然催化剂制备的γ-氨基丁酸，该γ-氨基丁酸利用花粉作为天然催化剂催化谷氨酸或谷氨酸钠制备得到，原料来源广泛，价格低廉，且所用花粉破壁或不破壁均可，大大降低了制备成本；并且制备的γ-氨基丁酸效率高、含量高。
本发明还提供了一种利用花粉作为天然催化剂制备的γ-氨基丁酸的制备方法，该方法解决了提取、化学合成和微生物合成等技术中工艺繁杂、制备效率低、制备成本高、有害物质残留等问题。
本发明最后还提供了一种利用花粉作为天然催化剂制备的γ-氨基丁酸在作为食品添加剂中的应用。
技术方案:为了实现上述目的，如本发明所述的一种利用花粉作为天然催化剂制备的γ-氨基丁酸，主要由浓度(重量体积比)为0.5％-20％g/ml谷氨酸或谷氨酸钠溶液中加入与溶液重量体积比为0.5％-15％g/ml的花粉制备而成。
其中，所述花粉为破壁花粉或未破壁花粉荷花蜂花粉、玫瑰蜂花粉、益母草蜂花粉、五味子蜂花粉、油菜蜂花粉、玉米蜂花粉、茶花蜂花粉或者荞麦蜂花粉。
作为优选，所述花粉为荷花蜂花粉或玫瑰蜂花粉。
本发明所述的一种利用花粉作为天然催化剂制备的γ-氨基丁酸的制备方法，包括如下步骤：
(1)将谷氨酸或是谷氨酸钠溶于水中形成谷氨酸或谷氨酸钠溶液；
(2)将花粉加入到谷氨酸或谷氨酸钠的溶液中得反应液A；
(3)将反应液A(自然pH值)在20-50℃条件下进行反应0.5-10h，离心取上清，将上清液经过浓缩，得到γ-氨基丁酸浓缩液，γ-氨基丁酸含量占上清浓缩液混合物干重的60-85％。
其中，步骤(1)所述谷氨酸或谷氨酸钠溶液中谷氨酸或谷氨酸钠与溶液重量体积比为0.5％-20％g/ml。
步骤(2)所述反应液A中花粉与溶液重量体积比为0.5％-15％g/ml。
作为优选，步骤(3)所述反应0.5-10h后，在80-100℃放置10-20min终止反应。
作为优选，步骤(3)所述离心取上清为在3000-5000rpm离心5-15min。
其中，步骤(3)所述离心的花可重复使用5-15次。
本发明所述一种利用花粉作为天然催化剂制备的γ-氨基丁酸在作为食品添加剂中的应用。
本发明中的花粉以及谷氨酸或谷氨酸钠等材料都市售可得。
有益效果：与现有技术相比，本发明具有如下优点：
1、本发明利用花粉作为天然催化剂催化谷氨酸或谷氨酸钠制备γ-氨基丁酸，原料来源广泛，价格低廉，且所用花粉破壁或不破壁均可，大大降低了制备成本，制备γ-氨基丁酸的产量高、含量高。
2、本发明的制备方法利用花粉制备γ-氨基丁酸，生产效率高、原材料种类单一、工艺简单、操作方便，同时可有效解决提取、化学合成、微生物合成法生产γ-氨基丁酸中工艺繁杂、有害物质残留、高能耗、高成本、高副产物、低利用率等问题；是一种绿色、健康、高效的γ-氨基丁酸制备方法，可以用大规模工厂化生产，在γ-氨基丁酸生产领域具有广阔的应用前景。
3、本发明所用花粉经离心后可重复使用5-15次，可大大降低生产成本和废物的排放。
4、本发明制备的γ-氨基丁酸可以作为食品添加剂安全性高，不需要提取分离就可以直接应用于功能性食品中。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步说明。
实施例中γ-氨基丁酸含量测定：采用改良HPLC法测量反应体系中的γ-氨基丁酸含量。
标准曲线的绘制：
准确称取γ-氨基丁酸标准样品0.100g，用蒸馏水溶解定容至10ml，配制10g/L的γ-氨基丁酸标准溶液，分别稀释至0.1，0.5，1，2，3g/L等浓度。
γ-氨基丁酸衍生法：500ul0.4M硼酸缓冲液(pH10.4)，100ulOPA衍生剂，100ulΓ-氨基丁酸标准溶液置于1.5ml离心管，旋涡震荡10秒后，静止5分钟。反应液经0.22um有机滤器过滤处理后，进样检测。
HPLC条件如下：流动相A：pH7.3的20mMNaAc溶液，流动相B：乙睛。洗脱条件：0—12min：20％B，12—15min：100％B,15—20min:20％B；流速：0.7ml/min；波长：334nm；柱温：25℃；进样量：20ul。以γ-氨基丁酸的色谱峰面积为纵坐标，以浓度为横坐标，绘制标准曲线，计算实施例中γ-氨基丁酸含量。
实施例1
(1)将谷氨酸按重量体积比2％溶于水中形成谷氨酸溶液；
(2)准确称量破壁荷花蜂花粉，将花粉按重量体积比为5％加入到谷氨酸溶液中得反应液A；
(3)将反应液A置于40℃恒温水浴锅中进行反应4h，在90℃放置15min终止反应，将反应液3000rpm离心15min，取上清，进行常压浓缩，得到γ-氨基丁酸浓缩液。
花粉经离心后可重复使用5-15次；采用HPLC法对γ-氨基丁酸含量进行测量，最后测得γ-氨基丁酸含量达到119.68mg/g。
实施例2
(1)将谷氨酸钠按重量体积比0.5％溶于水中形成谷氨酸溶液；
(2)准确称量未破壁荷花蜂花粉，将花粉按重量体积比为5％加入到谷氨酸溶液中得反应液A；
(3)将反应液A置于40℃恒温水浴锅中进行反应10h，在80℃放置20min终止反应，将反应液5000rpm离心5min，取上清，进行薄膜浓缩，得到γ-氨基丁酸浓缩液。
花粉经离心后可重复使用5-15次；采用HPLC法对γ-氨基丁酸含量进行测量，最后测得γ-氨基丁酸含量达到650mg/g。
实施例3
(1)将谷氨酸钠按重量体积比10％溶于水中形成谷氨酸溶液；
(2)准确称量破壁玫瑰花蜂花粉，将花粉按重量体积比为10％加入到谷氨酸溶液中得反应液A；
(3)将反应液A置于45℃恒温水浴锅中进行反应1.5h，在100℃放置10min终止反应，将反应液4000rpm离心10min，取上清，进行常压浓缩，得到γ-氨基丁酸浓缩液。
花粉经离心后可重复使用5-15次；采用HPLC法对γ-氨基丁酸含量进行测量，最后测得破壁和未破壁花粉中Γ-氨基丁酸含量分别达到512.78mg/g。
实施例4
采用实施例1的制备方法，不同之处在于谷氨酸按重量体积比20％溶于水中形成谷氨酸溶液；五味子蜂花粉按重量体积比为15％加入到谷氨酸溶液中；反应液A置于50℃恒温水浴锅中进行反应0.5h。
实施例5
采用实施例1的制备方法，不同之处在于谷氨酸按重量体积比5％溶于水中形成谷氨酸溶液；油菜蜂花粉按重量体积比为0.5％加入到谷氨酸溶液中；反应液A置于20℃恒温水浴锅中进行反应10h。
实施例6
实施例1至3利用花粉作为天然催化剂制备的γ-氨基丁酸浓缩液在作为功能性饮料，功能食品的食品添加剂，安全性高，不需要提取分离就可以直接应用于功能性食品中。
按照实施例1以破壁荷花蜂花粉为催化剂制备γ-氨基丁酸浓缩液，将该浓缩液直接添加的豆奶，牛奶或是鹰嘴豆奶制成富含γ-氨基丁酸的功能性饮料，具有良好的感官品质和促进睡眠、降血压等功能。与发酵方法制备相比较，该方法γ-氨基丁酸含量高，分别是2500mg/100mL和500-1000mg/100mL，与豆类发芽方法相比较，该方法不仅γ-氨基丁酸含量高，而且具有良好的口感。此外，剩余花粉渣添加辅形剂(菊粉、麦芽糊精、玉米淀粉等)制备成花粉糕、花粉含片等食品。
按照实施例2以未破壁荷花蜂花粉制备γ-氨基丁酸浓缩液，将浓缩液制备γ-氨基丁酸花粉混合液，将混合液真空或是冷冻干燥后得到γ-氨基丁酸花粉混合物，加入辅形剂(菊粉、麦芽糊精、玉米淀粉等)，手工或是用造粒机造粒，得到速溶花粉。与传统蜂花粉相比较，该方法制备的花粉，速溶性好，方便冲泡，颗粒均匀，而且γ-氨基丁酸含量是传统蜂花粉的10-100倍，功能性更加明确。
按照实施例3以破壁玫瑰花蜂花粉制备γ-氨基丁酸浓缩液，该γ-氨基丁酸浓缩液，具有玫瑰花的清香味，该浓缩液直接添加的豆奶，牛奶或是鹰嘴豆奶制成富含γ-氨基丁酸的功能性饮料，特别适合添加的玫瑰花茶中，使其具有良好的感官品质和促进睡眠、降血压等功能。