专利名称:用于提高大豆种子中γ－氨基丁酸含量的方法
技术领域：
本发明涉及一种提高大豆种子中γ-氨基丁酸含量的方法以及利用该方法制备的富含γ-氨基丁酸的大豆种子。
背景技术：
γ-氨基丁酸(GABA)是一种在植物中普遍存在的非蛋白质氨基酸。GABA是谷氨酸通过谷氨酸脱羧酶(GAD)酶解这一生化方法合成的产物。像大多数氨基酸一样，谷氨酸分解成α-酮戊二酸，其随后通过植物中的TCA循环变成琥珀酰-CoA和琥珀酸。已知当植物在物理或化学应激下，GAD被激活以对该应激产生应答，从而促使谷氨酸合成GABA，这样就增加了植物中GABA的含量。
在动物中，GABA作为一种抑制性神经传递素在中枢神经系统中扮演着重要的角色。已知GABA涉及控制多种生理机制。在动物中，GABA通过增加大脑血液流量和氧气供应而提高脑细胞的代谢功能。同时，据报道，异常的GABA、GABA受体或GAD会导致它们在大脑中的含量降低，这可能会引起酒精所致脑疾病。另外，GABA还具有药物学上的重要性，这是由于它已经显示出与泌乳刺激素和生长激素的分泌有关并在体内显示多种功能，包括兴奋抑制、抗痉挛、提高金属浓度和记忆力、降血压活性、胰岛素增效、抗抑郁活性等。
然而在植物中，GABA准确的角色还没有被确定。最近研究显示与GABA相关的基因同样在植物中被发现(Zik等，Plant Mol Biol.1998Aug；37(6)967-75和Turano等，PlantPhysiol.1998Aug；117(4)1411-21)，并且在抗植物病原体的防御机制中GABA扮演着重要角色(Zimmerli等，Proc Natl Acad Sci U S A.2000 Nov 7；97(23)12920-5)，这些都意味着植物中GABA的增加会引起植物产量的增加，而且GABA含量升高的植物经适当的加工获得的品种可以提供多种对于人类和动物有益的药物学功效。
已经发现植物在遭受应激时GABA的含量会增加。各种物理应激(水分、温度、辐射、光、厌氧条件等)以及化学应激会引起植物中GABA的积聚。除上述发现外，有关于在植物中由各种环境因素(机械刺激、温度、缺氧、水份应激等)诱导的植物中GABA合成的报道，因此，认为植物具有一种产生GABA的机制作为抵御环境应激的对策。例如，随着环境条件的改变植物中GABA含量会增加，这些环境条件包括强酸性、机械应激、低温、亚氧化(hypooxygenaton)、加热、干旱、高盐度、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)。迄今为止的研究和探索的结果都强有力的暗示了在GABA的积聚和应激作用后的应激减轻之间有密切的关系，即使各种应激之间并没有什么关系。就是说，GABA作为一个信号分子具有一个信号转换途径。另外，当植物被昆虫侵蚀时，GABA会合成，使植物能够显示出对昆虫的耐受力。
随着越来越多的揭示GABA的生理学活性，近来人们对于将GABA利用在功能食品和药物供应品中兴趣也随之增加。因此，这就需要开发具有高GABA含量的食品，这对于预防和治疗相关疾病是有利的。通过将相关的基因导入植物可以控制GABA的合成，据报道在烟草植物中引进谷氨酸脱羧酶或钙调素基因会增加GABA。然而，由于转基因农作物和食物招致了剧烈的争议，因此基因修饰是很难被实现的。
大豆是一种可以做成豆酱、发酵大豆糊、豆腐(大豆凝结物)、豆油等的原料，并用于制备各种食物。目前商业上可利用的大豆其中的GABA含量很低，因此，对于食用它们的人们来说，由大豆制备的食物不能提供足够的GABA。美国专利公开号为2003-161910的申请公开了一种富含GABA的发酵大豆食品，该食品是通过将大豆在Tempe模型下根霉发酵而成。根据日本未审查专利，公布号为JP11-151072的记载，通过将大豆种子浸泡在40℃弱酸性水中并搅动4小时，可以在每100g大豆中得到116mg的GABA.。韩国专利申请号2002-36295公开了通过同时应用物理应激(低温15℃厌氧条件)和化学应激(盐处理)而使大豆中的GABA增加。
然而，目前仍然需要有一种增加大豆中天然GABA以及获得具有经济优势的大量GABA的方法。
发明内容
本发明深入研究了大豆中GABA的增加，通过本申请发明人的实验，结果表明冷冻和解冻处理结合浸泡处理会异常增加大豆种子中的GABA。
因此，本发明的目的是提供一种富集大豆种子中GABA的方法。
本发明的另一个目的是提供一种富含GABA的大豆种子。
实施本发明的最佳模式本发明涉及大豆种子中γ-氨基丁酸(GABA)的富集。
在本发明的一个实施例中，提供了一种在大豆种子中富集GABA的方法，该方法包括浸泡大豆种子，冷冻该浸泡过的大豆种子，以及将冷冻后的大豆种子解冻。
此处所使用的术语“大豆种子”是指大豆的种子，其不受植物品种或形态的限制。例如，所有可用在本发明中使用的大豆不论它们的产区，如韩国、北美、南美、中国、日本等；也不论它们的品质，如高蛋白质含量的品种Keumkang daerib，Keumkang sorib，Jeonju jae-re，Jang-dan-bag-doo，和高水份含量的品种Scott，Manjutae，Oial bean，黄豆等。完整的种子、剥皮的种子和未发育胚轴的种子都可以用。大豆作为优选的GABA源不仅由于它们可以用于各种容易利用的加工形式，包括豆酱、发酵大豆糊、豆奶、豆腐等，还因为它们是廉价的。
通常，大豆中GABA的富集是通过简单的方法完成的，如将大豆浸泡在零摄氏度以上的水中，在酸性条件下处理大豆，或用微生物发酵大豆，或同时在零摄氏度以上(15℃)的低温、厌氧和盐条件下处理。
在本发明中，通过一系列的过程即浸泡、冷冻和解冻，可使得干燥大豆中的GABA富集到1914.4μg/g。通过本发明的方法处理可使大豆中GABA的含量与不经处理的大豆相比增加27倍(70μg/g，干燥重量)，与仅单独浸泡的大豆相比增加3倍(实施例2)。根据本发明处理的大豆含有的GABA量比根据日本未审查专利申请11-151072制备的大豆GABA量增加1.7倍。
用于浸泡大豆种子的水是各种形式的，如自来水、蒸馏水、矿泉水等都是可以使用的。浸泡可以持续5个小时或更久，并优选6-14小时，水的用量是大豆重量的大约10倍。对于浸泡的温度，在零摄氏度或更高是合适的，并优选0-40℃。大豆中GABA的含量随温度增加，在30-40℃达到顶点。在是大豆加工食品如豆腐、豆奶、豆油等的情况下，浸泡温度是大致10-25℃，且当需要考虑计算价格和GABA含量时，常规的为10-15℃。
接下来，在除去过多的水份之后，将大豆种子于零摄氏度下冷冻。冷冻温度在低于零摄氏度时是有效的，并优选大致-40～0℃，更优选大致-32～-5℃，最优选大致-32～-19℃。冷冻处理时间维持6小时或更久，优选6-24小时，更优选12-24小时，最优选18-24小时。
最后，冷冻的大豆种子在高于零摄氏度解冻，优选10-40℃，更优选15-35℃，最优选20-30℃。随着冷冻温度的降低和/或解冻时间的增加，GABA的含量增加。
在一个优选实施例中，本发明提供一种富集大豆种子中GABA的方法，包括在0-40℃的水中浸泡大豆种子，在-40～0℃下冷冻大豆种子，以及在10-40℃下解冻大豆种子。
在一个更优选的实施例中，本发明提供一种富集大豆种子中GABA的方法，包括在10-25℃的水中浸泡大豆种子，在-32～-20℃下冷冻大豆种子，以及在20-30℃下解冻大豆种子。
在一个进一步优选的实施例中，本发明提供一种富集大豆种子中GABA的方法，包括在15℃的水中浸泡大豆种子，在-32℃下冷冻大豆种子，以及在20℃下解冻大豆种子。
通过常规的方法，例如，冷冻-干燥方法可以定量分析大豆种子GABA的含量。一个具体的实例就是由日本公共健康和环境协会提出的。
根据本发明，大豆种子中的GABA的富集可以通过附加的物理、化学、生物和/或机械处理与本发明的方法相结合来完成，上述附加的处理如亚氧化(hypo-oxygeneration)、超声波降解、辐射、盐或壳聚糖或谷氨酸的溶液处理、微生物发酵等。
在本发明的另一个实施例中，提供一种富含GABA的大豆种子，该大豆种子是通过一种包括在水中浸泡大豆种子、冷冻大豆种子和解冻经冷冻的大豆种子的方法制备而成的。
根据本发明的大豆种子中的GABA含量为每克干燥大豆种子重量中含有1900μg或更多，并可以应用在多种功能食品中。例如，富含GABA的大豆种子可以用来制备豆奶、豆油、豆腐、豆渣、豆粉、豆酱、发酵大豆糊、混合了红辣椒的稠豆糊、酸奶、冰淇淋、豆芽等，所有这些都可以作为健康食品显示出多种体内功能，如兴奋抑制、抗痉挛、提高金属浓度和记忆力、降血压活性、胰岛素增效、抗抑郁活性等。另外，新的健康食品可以通过将本发明的大豆种子与其他生物活性材料混合而制备。
对于本发明一个更好的理解可以通过以下的举例说明的实施例获得，但并不作为对本发明的限制。
实施例1浸泡温度引起GABA含量的改变在每个容器(JEIO TECH，BI-500MP Low TEMP.)中，将500g大豆种子(USA生产)分别在10℃，15℃，20℃，25℃，30℃，35℃，和40℃下浸泡在5000ml水中，浸泡6-14小时，其中100g大豆种子分别在不同温度下每2小时的规定时间间隔内被取样。样品大豆种子用一台冷冻干燥机(Virtis company，Gardiner12525)冷冻干燥，然后根据日本健康和环境协会公开的方法进行预处理。即，匀浆1g样品，并在80℃下用30ml 75％的酒精回流20分钟，3次。将通过对酒精抽提物过滤得到的20ml滤液浓缩到5ml，然后将其通过一个0.45μm的过滤器，与邻苯二甲醛反应。在以下条件下(根据日本健康和环境协会公开的分析方法)用HPLC柱分析结果，并用标准曲线分析GABA含量，将未浸泡的大豆种子作为对照组。
分析条件1)仪器Agilent HPLC1100，荧光检测器2)柱ZORBAX Eclipse(150mm×4.5mm，Agilent)3)柱温35℃4)溶剂40mM Na2HPO3(A)，ACN/MeOH/D.W.＝45∶45∶10(B)5)流速2.0mL/min6)洗脱量20μL7)泵程序(Pump program)(梯度)
8)检测器荧光检测器(峰宽＞0.5min)
表1(GABAμg/干燥质量(g))
由表1的数据可知，与对照组(70μg/g干燥质量)相比，经浸泡的大豆种子增加了GABA含量，在浸泡时峰值出现在30-40℃的高温情况下。短期的浸泡也是有效的，这是因为随着浸泡时间的延长，GABA的含量并不会成比例的增加。
实施例2冷冻和解冻温度引起GABA含量的改变除去水后，将实施例1中100g在15℃下浸泡8小时后的大豆种子置于一个冷冻机(ILSHIN DEEP FREEZER，GUDERO)中12或24小时，设置温度-4℃，-20℃或-32℃。然后，将大豆种子转移进一个20℃或30℃的空心装置中，静置12或24小时，随后分析GABA含量。结果(根据冷冻和解冻温度引起GABA含量的改变)显示在如下表2中。
表2
*对照组70μg/干燥重量(g)*在15℃浸泡8小时的大豆种子GABA含量643.7μg/干燥质量(g)由表2可知，与未处理的大豆种子相比，一系列的浸泡、冷冻和解冻处理使得大豆种子的GABA含量增加了27.3倍，与仅仅浸泡的大豆种子相比，增加了3倍。同时，表2的数据显示出降低冷冻温度和升高解冻温度会增加GABA的含量。
工业应用如上所述，根据本发明可以使得大豆种子中的GABA含量富集，并可应用于加工健康食品方面。
权利要求
1.一种提高大豆种子中γ-氨基丁酸含量的方法，包括将大豆种子浸泡在水中；冷冻大豆种子；以及将冷冻的大豆种子解冻。
2.根据权利要求
1所述的方法，其中所述浸泡步骤在维持在0～40℃的水中进行。
3.根据权利要求
1所述的方法，其中所述冷冻步骤在-40～0℃的温度下进行。
4.据权利要求
1所述的方法，其中所述解冻步骤在10～40℃的温度下进行。
5.根据权利要求
1到4中的任一项权利要求
所述的方法制备的富含γ-氨基丁酸的大豆种子。
6.根据权利要求
5所述的大豆种子制备的加工食品。
专利摘要
本发明公开了一种通过浸泡，冷冻和解冻过程增加大豆种子中γ－氨基丁酸含量的方法，以及利用上述方法制备的一种富含γ－氨基丁酸的大豆种子。同时，富含GABA的大豆种子可以被用来加工成功能食品。
文档编号A23L1/20GKCN1988812SQ200580024259
公开日2007年6月27日 申请日期2005年7月19日
发明者权纯熙, 朴弘郁, 孙京铉, 金吉浩 申请人:希杰株式会社导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan