低氧通氣處理馬鈴薯富集γ-氨基丁酸的培養(yǎng)條件優(yōu)化

白青云,陳遷遷,嚴(yán)煌倩,吳 佑,趙 立,畢艷紅

(淮陰工學(xué)院生命科學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院,江蘇淮安 223003)

低氧通氣處理馬鈴薯富集γ-氨基丁酸的培養(yǎng)條件優(yōu)化

白青云,陳遷遷,嚴(yán)煌倩,吳 佑,趙 立,畢艷紅

(淮陰工學(xué)院生命科學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院,江蘇淮安 223003)

采用低氧通氣的方法,對(duì)馬鈴薯富集γ-氨基丁酸(γ-aminobutyric acid,GABA)的培養(yǎng)工藝和培養(yǎng)液組分進(jìn)行研究。首先通過正交實(shí)驗(yàn)優(yōu)化了馬鈴薯富集GABA的工藝,接著采用Box-Behnken設(shè)計(jì)對(duì)影響馬鈴薯GABA富集的培養(yǎng)液組分進(jìn)行了優(yōu)化。結(jié)果表明,低氧通氣富集馬鈴薯中GABA的最佳工藝為培養(yǎng)時(shí)間4h、培養(yǎng)溫度20℃、培養(yǎng)液pH5.8。極差分析表明,培養(yǎng)液pH是最主要的影響因素,培養(yǎng)溫度次之,最后是培養(yǎng)時(shí)間。在最適培養(yǎng)工藝下,馬鈴薯中GABA的富集量為0.3160mg/g,是原料中GABA含量的3.45倍;Box-Behnken設(shè)計(jì)優(yōu)化的最優(yōu)培養(yǎng)液組分為谷氨酸鈉(MSG)濃度15.43mg/mL、CaCl2濃度2.81mmol/L和VB6濃度0.03mg/mL,在此條件下馬鈴薯中GABA含量為0.5749mg/g,是原料的6.28倍,說明優(yōu)化后的培養(yǎng)液組分能顯著提高馬鈴薯中GABA含量。方差分析表明,所建的回歸模型顯著,能很好地預(yù)測馬鈴薯中GABA含量的變化。

馬鈴薯,γ-氨基丁酸,富集,低氧通氣,培養(yǎng)條件

馬鈴薯(SolanumtuberosumL)是茄科茄屬一年生草本,又名土豆、山藥、洋芋、洋番薯等,營養(yǎng)價(jià)值十分豐富,具有多種食療保健作用[1]。我國是馬鈴薯生產(chǎn)大國,居世界前列。馬鈴薯塊莖是重要的糧食、蔬菜兼用作物,近二十年來,國內(nèi)外對(duì)馬鈴薯的開發(fā)利用以加工馬鈴薯食品和開發(fā)馬鈴薯淀粉為主,而對(duì)馬鈴薯中蛋白質(zhì)研究較少。馬鈴薯塊莖中蛋白質(zhì)的含量為2.0%,若以干物質(zhì)計(jì)算,則為9.8%,與小麥含量相當(dāng),高于普通玉米和稻米;其氨基酸含量和比例符合人體的需要,非蛋白氮以游離氨基酸和酞胺酸為主,塊莖所含游離氨基酸不少于20種,游離氨基酸和酞胺酸提高了塊莖的營養(yǎng)價(jià)值[2]。

馬鈴薯收獲后仍是一個(gè)活的有機(jī)體,在貯藏過程中不斷進(jìn)行新陳代謝等生物化學(xué)變化[3]。研究表明,利用谷物及茶葉、果蔬中自身存在的谷氨酸脫羧酶,可富集對(duì)人體具有保健作用的γ-氨基丁酸(γ-Aminobutyric acid,GABA)[4]。GABA是生物體內(nèi)廣泛存在的一種非蛋白質(zhì)氨基酸,由谷氨酸(Glu)經(jīng)谷氨酸脫羧酶(GAD EC 4.1.1.15)脫羧產(chǎn)生,是哺乳動(dòng)物大腦抑制性神經(jīng)遞質(zhì)。GABA具有降血壓、利尿、鎮(zhèn)靜神經(jīng)、改善失眠以及腎肝功能活化等作用[5]。植物組織中GABA含量很低,不能滿足人體需要。報(bào)道稱,植物受到低氧、冷激、熱激、干旱、鹽脅迫和機(jī)械傷害等逆境脅迫時(shí)體內(nèi)GABA含量明顯升高[6]。目前,關(guān)于食物富集GABA的方法屢見報(bào)道,如茶葉采用厭氧處理富集GABA[7]、麥胚采用水浴保溫富集GABA[8]等。低氧通氣是植物非生物脅迫的重要手段之一,其在食品加工中的使用也是安全可靠的。利用生物技術(shù)激活植物內(nèi)源酶富集GABA,開發(fā)具有保健功能的食品,不但有利于提高產(chǎn)品的附加值,更有利于消費(fèi)者健康。

本實(shí)驗(yàn)選用種植面廣、糧蔬兼用的馬鈴薯為原料,采用低氧通氣方法研究馬鈴薯富集GABA的關(guān)鍵技術(shù),優(yōu)化技術(shù)參數(shù),為開發(fā)富含GABA的馬鈴薯食品提供技術(shù)參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

馬鈴薯 市售新鮮原料,購買后貯藏于0～4℃密封環(huán)境中,備用;GABA標(biāo)品 購自美國Sigma化學(xué)品公司;其他試劑 購自國藥化學(xué)試劑有限公司,均為分析純。

TDL-40B型離心機(jī) 上海安亭儀器廠;HH-6型數(shù)顯恒溫水浴鍋 常州國華電器有限公司;UV-2802型紫外可見分光光度計(jì) 上海尤尼柯儀器有限公司;DHG-9030A型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱 上海一恒科技有限公司;FK-A組織搗碎勻漿機(jī) 江蘇省金壇市環(huán)宇科學(xué)儀器廠;SB-980型增氧泵 浙江森森實(shí)業(yè)有限公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 低氧通氣富集馬鈴薯中GABA的方法 稱取20g左右的新鮮去皮馬鈴薯塊莖,置于500mL燒杯中,按料液比1∶25加入培養(yǎng)液(檸檬酸-磷酸氫二鈉緩沖溶液),然后在培養(yǎng)液中通入空氣,通氣量由兩個(gè)通氣頭控制,于一定溫度下通氣處理一定時(shí)間,培養(yǎng)結(jié)束后取出樣品,測定其GABA含量。

1.2.2 培養(yǎng)工藝對(duì)馬鈴薯富集GABA的影響 對(duì)影響馬鈴薯富集GABA的培養(yǎng)工藝,先進(jìn)行單因素實(shí)驗(yàn),設(shè)定培養(yǎng)溫度為20～60℃,培養(yǎng)時(shí)間為2～10h,緩沖液pH為4.6～6.4,在單因素實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,采用正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)原理的三因素三水平實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì),優(yōu)化馬鈴薯富集GABA的最適培養(yǎng)工藝。實(shí)驗(yàn)因素水平表見表1。

1.2.3 培養(yǎng)液組分對(duì)馬鈴薯富集GABA的影響 為進(jìn)一步提高馬鈴薯中GABA含量,在最適培養(yǎng)工藝的基礎(chǔ)上,對(duì)影響GABA富集的外源添加物谷氨酸鈉(MSG)、維生素B6(VB6)和CaCl2的最適濃度進(jìn)行研究。分別配制不同濃度的各組分溶液,所有溶液均由10mmol/L的檸檬酸緩沖液配制而成,調(diào)節(jié)初始pH至5.8,MSG濃度設(shè)為6、10、14、18mg/mL;VB6濃度設(shè)為0.01、0.02、0.03、0.04mg/mL;CaCl2濃度設(shè)為1.0、2.0、3.0、4.0mmol/L。

表1 馬鈴薯富集GABA的培養(yǎng)工藝因素水平表

對(duì)影響馬鈴薯GABA富集的培養(yǎng)液組分采用Box-Behnken design實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化,以GABA含量作為考察值,實(shí)驗(yàn)因素水平表見表2。

表2 馬鈴薯富集GABA的培養(yǎng)液組分Box-Behnken實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)因素水平表

1.3 GABA測定方法

將富集GABA后的馬鈴薯樣品用組織搗碎機(jī)磨碎后,精確稱取1g左右樣品于20mL離心管中,加入6mL 7%的乙酸提取1h后于4000r/min離心10min,上清液中再加入4mL無水乙醇沉淀30min,4000r/min離心10min后,上清液經(jīng)旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)濃縮至干,用1mL蒸餾水溶解后于10000r/min離心10min,上清液用于測定GABA含量。GABA含量測定參照楊勝遠(yuǎn)等[9]的方法,采用比色法測定。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

2 結(jié)果與分析

2.1 培養(yǎng)工藝對(duì)馬鈴薯中GABA含量的影響

2.1.1 培養(yǎng)溫度對(duì)馬鈴薯富集GABA的影響 由圖1可見,在20～60℃范圍內(nèi),馬鈴薯低氧通氣處理4h的條件下(培養(yǎng)液pH5.8),溫度對(duì)馬鈴薯中GABA含量有顯著影響,呈先上升后下降的趨勢,30℃時(shí)GABA含量與40℃無顯著差異,均最高,分別為20℃和60℃的1.15和1.48倍。發(fā)芽粟谷隨培養(yǎng)溫度升高GABA得到積累[10],麥胚富集GABA的最適溫度為46℃[8]。本研究中,溫度過高馬鈴薯中GABA含量下降、淀粉析出、馬鈴薯易熟化,因此,馬鈴薯中增加GABA含量的適宜培養(yǎng)溫度為30℃。

2.1.2 培養(yǎng)時(shí)間對(duì)馬鈴薯GABA含量的影響 在溫度30℃、培養(yǎng)液pH5.8的條件下,馬鈴薯中GABA含量隨培養(yǎng)時(shí)間的延長而變化的情況見圖2。從圖2可以看出,隨著培養(yǎng)時(shí)間的延長,馬鈴薯中GABA含量呈先急速增加而后緩慢降低的趨勢,培養(yǎng)8h含量最高,是培養(yǎng)2h的2.76倍;培養(yǎng)6h馬鈴薯中GABA含量與培養(yǎng)8h無顯著差異(p<0.05)。浸泡時(shí)間長,馬鈴薯淀粉析出,因此,選擇培養(yǎng)6h為馬鈴薯富集GABA的適宜時(shí)間。

圖2 培養(yǎng)時(shí)間對(duì)馬鈴薯中GABA含量的影響Fig.2 Effect of culture time on GABA content of potato

2.1.3 培養(yǎng)液pH對(duì)馬鈴薯中GABA含量的影響 在培養(yǎng)溫度30℃、培養(yǎng)時(shí)間4h的條件下,培養(yǎng)液pH對(duì)馬鈴薯中GABA富集的影響結(jié)果見圖3。pH在4.6～6.4之間,GABA含量隨pH的升高先升高后下降。當(dāng)pH為5.2時(shí),GABA含量最高,分別比pH4.6和6.4時(shí)含量提高41.03%和32.45%。酸性環(huán)境下有利于植物GABA的富集[11],因此,馬鈴薯富集GABA的適合pH為5.2。

圖3 培養(yǎng)液pH對(duì)馬鈴薯中GABA含量的影響Fig.3 Effect of culture solution pH on GABA content of potato

2.1.4 正交實(shí)驗(yàn)法優(yōu)化馬鈴薯富集GABA的培養(yǎng)條件 在單因素實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,以培養(yǎng)時(shí)間(A)、培養(yǎng)溫度(B)和培養(yǎng)液pH(C)三因素進(jìn)行正交實(shí)驗(yàn),優(yōu)化馬鈴薯富集GABA的最適培養(yǎng)工藝,實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表3。

正交實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明,馬鈴薯富集GABA的最適培養(yǎng)條件為A1B1C3,即培養(yǎng)時(shí)間4h、培養(yǎng)溫度20℃、培養(yǎng)液pH5.8。極差分析可知,培養(yǎng)液pH是最主要的影響因素,培養(yǎng)溫度次之,最后是培養(yǎng)時(shí)間。在最適培養(yǎng)工藝下,馬鈴薯中GABA含量為0.3160mg/g,是原料的3.45倍。

表3 馬鈴薯富集GABA的培養(yǎng)工藝正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.2 外源添加物對(duì)馬鈴薯富集GABA的影響

2.2.1 MSG對(duì)馬鈴薯中GABA含量的影響 由圖4可知,隨著培養(yǎng)液中MSG濃度的增加,馬鈴薯中GABA含量呈先增長后下降的趨勢。當(dāng)MSG濃度為14mg/mL時(shí),GABA含量最高,比對(duì)照(最優(yōu)培養(yǎng)工藝下)提高14.84%。MSG作為植物GAD的專一底物,可以促進(jìn)GABA的合成[11]。張磊研究表明,米糠中添加MSG可以促進(jìn)GABA的富集[12],本研究結(jié)果與其一致。

圖4 MSG濃度對(duì)馬鈴薯GABA含量的影響Fig.4 Effect of MSG concentration on GABA content in potato

2.2.2 CaCl2對(duì)馬鈴薯中GABA含量的影響 CaCl2對(duì)馬鈴薯中GABA富集的影響見圖5。隨著CaCl2濃度的增加,馬鈴薯GABA含量呈先增長后下降的變化趨勢。當(dāng)CaCl2濃度為2.0mmol/L時(shí),GABA富集量最大,此時(shí)GABA含量為0.3627mg/g,是對(duì)照的1.15倍。植物GAD受Ca2+的調(diào)節(jié),增加的Ca2+刺激GAD活性,促進(jìn)GABA的積累[13]。低氧脅迫下發(fā)芽粟谷中GABA含量由于Ca2+濃度的增加顯著提高[10]。

圖5 CaCl2濃度對(duì)馬鈴薯GABA含量的影響Fig.5 Effect of CaCl2 concentration on GABA content in potato

2.2.3 VB6對(duì)馬鈴薯中GABA含量的影響 培養(yǎng)液中添加VB6顯著促進(jìn)了馬鈴薯中GABA的含量增加(圖6)。GABA含量隨VB6添加量的增加而提高,當(dāng)VB6為0.03mg/mL時(shí),GABA含量最高,是添加0.01mg/mL VB6的1.27倍。研究表明,VB6是GAD的輔基磷酸吡哆醛(PLP)的前體物質(zhì),有激活GAD達(dá)到富集GABA的作用[14]。

圖6 VB6濃度對(duì)馬鈴薯GABA含量的影響Fig.6 Effect of VB6 concentration on GABA content in potato

2.2.4 馬鈴薯富集GABA的培養(yǎng)液組分優(yōu)化 在單因素實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,選用三因素三水平的Box-Behnken實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)對(duì)馬鈴薯富集GABA的培養(yǎng)液組分MSG濃度(X1)、CaCl2濃度(X2)和VB6濃度(X3)進(jìn)行優(yōu)化,實(shí)驗(yàn)方案和相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表4。

利用Design Expert軟件,對(duì)表4數(shù)據(jù)進(jìn)行二次多元逐步回歸擬合,得到馬鈴薯富集GABA預(yù)測值的二次多項(xiàng)逐步回歸方程:

Y=-0.3173+0.0735X1+0.0405X2+13.2038X3+0.0706 X1X3+1.3975X2X3-0.0107X22-250.3750X32

表4 馬鈴薯富集GABA的培養(yǎng)液組分Box-Behnken實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和結(jié)果

對(duì)上述回歸模型進(jìn)行方差分析(表5),結(jié)果表明,回歸模型的F=19.99,p=0.0003,模型顯著,其決定系數(shù)R2=0.9625,說明此模型相關(guān)性良好,模型具有實(shí)踐指導(dǎo)意義。

根據(jù)回歸法分析所得二次方程,在實(shí)驗(yàn)設(shè)定范圍內(nèi),分析任意兩變量之間的交互作用對(duì)響應(yīng)值的影響,得到二次回歸方程的響應(yīng)曲面圖,見圖7、圖8。

圖7 MSG和CaCl2的交互作用對(duì)馬鈴薯GABA含量影響的響應(yīng)曲面圖Fig.7 Response plots for the interaction effects of MSG and CaCl2 on GABA content of potato

表5 回歸模型方差分析

圖8 CaCl2和VB6交互作用對(duì)馬鈴薯GABA含量影響的響應(yīng)曲面圖Fig.8 Response plots for the interaction effect of CaCl2 and VB6 on GABA content of potato

當(dāng)VB6濃度為0.03mg/mL時(shí),MSG和CaCl2對(duì)馬鈴薯中GABA富集的影響見圖7。MSG的一次項(xiàng)和二次項(xiàng)對(duì)馬鈴薯GABA含量有極顯著的影響(p<0.01),CaCl2的一次項(xiàng)對(duì)馬鈴薯GABA含量有顯著影響,兩者的交互作用影響顯著(p<0.05)(表5)。在固定的MSG濃度下,GABA含量隨CaCl2濃度的增加呈先逐漸增加隨后緩慢下降的趨勢。當(dāng)CaCl2濃度為2.81mmol/L時(shí),GABA富集量最大。當(dāng)MSG濃度為15.43mg/mL,GABA含量最高。MSG是GAD作用的底物,添加適量的MSG可以促進(jìn)GABA 合成,形成有效積累[11]。Ca2+是GAD的激活劑,通過與GAD碳末端的Ca2+/CaM調(diào)節(jié)區(qū)域結(jié)合而激活其活性[13],促進(jìn)GABA 富集。研究報(bào)道,MSG與CaCl2的聯(lián)合處理可促進(jìn)米糠GABA含量的提高[12],本研究結(jié)果與此報(bào)道結(jié)果一致。

當(dāng)MSG濃度為14mg/mL時(shí),CaCl2和VB6濃度對(duì)馬鈴薯中GABA含量的影響見圖8。VB6的一次項(xiàng)和二次項(xiàng)對(duì)馬鈴薯GABA含量有極顯著的影響(p<0.01),兩者的交互作用對(duì)GABA含量的影響也顯著(p=0.0321)(表5)。當(dāng)VB6濃度在0.02～0.03mg/mL時(shí),GABA含量呈上升趨勢,超過0.03mg/mL,GABA含量下降。研究表明,一定濃度的VB6處理促進(jìn)了米糠[12]、米胚[15]和豇豆[16]中GABA的積累量。本研究發(fā)現(xiàn),VB6處理有利提高馬鈴薯中GABA含量。

根據(jù)Box-Behnken實(shí)驗(yàn)結(jié)果,馬鈴薯富集GABA的最佳培養(yǎng)液組分濃度分別為MSG濃度15.43mg/mL、CaCl2濃度2.81mmol/L和VB6濃度0.03mg/mL,在此條件下馬鈴薯富集GABA的預(yù)測值為0.6014mg/g,驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)得出實(shí)測值為0.5749mg/g,說明預(yù)測值和實(shí)際值之間存在較高的擬合度,所建立的模型是可靠的,可以用來描述組分濃度與響應(yīng)值之間的關(guān)系。以最適濃度培養(yǎng)液培養(yǎng)的馬鈴薯GABA含量是對(duì)照(未添加各組分,0.3160mg/g)的1.81倍,是原料(0.0916mg/g)的6.28倍,說明優(yōu)化后的培養(yǎng)液能顯著提高馬鈴薯中GABA含量。

3 結(jié)論

采用正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)優(yōu)化了馬鈴薯富集GABA的培養(yǎng)工藝,結(jié)果表明,培養(yǎng)液pH、培養(yǎng)溫度和培養(yǎng)時(shí)間對(duì)馬鈴薯GABA富集有顯著影響,三因素的影響順序依次為培養(yǎng)液pH>培養(yǎng)溫度>培養(yǎng)時(shí)間,最佳的培養(yǎng)工藝為培養(yǎng)時(shí)間4h,培養(yǎng)溫度20℃,培養(yǎng)液pH5.8,此時(shí)馬鈴薯中GABA的富集量為0.3160mg/g,是原料的3.45倍。采用響應(yīng)面的Box-Benhnken法對(duì)馬鈴薯富集GABA的培養(yǎng)液組分濃度進(jìn)行優(yōu)化,馬鈴薯GABA富集的最佳培養(yǎng)液組分是MSG濃度15.43mg/mL、CaCl2濃度2.81mmol/L和VB6濃度0.03mg/mL,在此條件下馬鈴薯中GABA含量為0.5749mg/g,是原料的6.28倍。方差分析可知,CaCl2、MSG、VB6濃度對(duì)馬鈴薯中GABA的富集均有顯著影響,MSG和CaCl2、CaCl2和VB6的交互作用均對(duì)馬鈴薯中GABA富集有顯著影響。

[1]中國預(yù)防醫(yī)學(xué)科學(xué)院營養(yǎng)與食品衛(wèi)生研究所. 食物成分表[M]. 北京:人民衛(wèi)生出版社,1999:34.

[2]楊成. 酶解馬鈴薯蛋白及其飼喂效果研究[D]. 雅安:四川農(nóng)業(yè)大學(xué),2008.

[3]Beukema H P. Introduction to potato production[J]. Plantarum,1990(5):139-154.

[4]Wang H F,Tsai Y S,Lin M L,et al. Comparison of bioactive components in GABA tea and green tea produced in Taiwan[J]. Food Chemistry,2006,96:648-653.

[5]Okada T,Sugishita T,Murakami T,et al. Effect of the defatted rice germ enriched with GABA for sleeplessness,depression,autonomic disorder by oral administration[J]. Nippon Shokuhin Kagaku Kaishi,2000,47:596-603.

[6]Kinnersley A M,Turano F J. Gamma amminobutyric acid(GABA)and plant response to stress[J]. Critical Reviews in Plant Sciences,2000,19:479-509.

[7]林智,林鐘鳴,尹軍峰,等. 厭氧處理對(duì)茶葉中γ-氨基丁酸含量及其品質(zhì)的影響[J].食品科學(xué),2004,25(2):35-39.

[8]聞秀梅,紀(jì)雅慧,楊庭,等.麥胚富集γ-氨基丁酸的培養(yǎng)條件優(yōu)化[J].食品工業(yè)科技,2012,33(11):201-204.

[9]楊勝遠(yuǎn),陸兆新,呂鳳霞,等. 谷氨酸脫羧酶活力測定中GABA比色定量方法研究[J]. 食品科學(xué),2006,27(7):205-209.

[10]Bai Q Y,Fan G J,Gu Z X,et at. Effects of culture conditions onγ-aminobutyric acid accumulation during germination of foxtail millet(Setaria italica L.)[J]. European Food Research and Technology,2008,228:169-175.

[11]Scott-Taggert C P,Cauwenberghe O R V,Mclean MD. Regulation of γ-aminobutyric acid synthesis in situ by glutamate availability[J]. Plant Physiology,1999,106:363-369.

[12]張磊,白青云,曹曉虹,等. 米糠富集γ-氨基丁酸的培養(yǎng)液組分優(yōu)化[J].食品與發(fā)酵工業(yè),2008,34(7):77-81.

[13]Baum G,Chen Y,Arazi T. A plant glutamate decarboxylase containing a calmodulin binding domain:cloning,sequence,and functional analysis[J]. Journal of Biology and Chemistry,1993,268:19610-19617.

[14]Zhang H,Yao H,Chen F,et al. Purification and characterization of glutamate decarboxylase from rice germ[J]. Food Chemistry,2007,101:1670-1676.

[15]張暉.米胚谷氨酸脫羧酶性質(zhì)及其富集γ-氨基丁酸研究[D]. 無錫:江南大學(xué),2004.

[16]申迎賓.萌芽豇豆富集γ-氨基丁酸的特性、工藝及其合成酶酶學(xué)性質(zhì)研究[D]. 南京:南京農(nóng)業(yè)大學(xué),2009.

Optimization of culture conditions for γ-aminobutyric acid accumulation in potato using hypoxia aerating

BAI Qing-yun,CHEN Qian-qian,YAN Huang-qian,WU You,ZHAO Li,BI Yan-hong

(School of Life Science and Chemical Engineering,Huaiyin Institute of Technology,Huai’an 223003,China)

The culture processes and culture solution components of γ-aminobutyric acid(GABA)accumulation in potato using hypoxia aerating method were researched in this paper. Firstly,the culture processes of GABA accumulation in potato was optimized using orthogonal experimental design. Subsequently,the optimal culture solution components on GABA accumulation of potato were investigated using Box-Behnken design. The results showed that the optimum culture processes of GABA accumulation in potato under hypoxia aerating were culture time 4h,temperature 20℃,and pH of culture solutions 5.8. Range analysis indicated that pH of culture solutions was the most important influence factor,followed by culture temperature,and culture time was the last. Under these conditions,the accumulation of GABA in potato was 0.3160mg/g,which was 3.45 times of material. Box-Behnken experimental design results displayed the optimum compositions of culture solution were MSG concentration 15.43mg/mL,CaCl2concentration 2.81mmol/L,and VB6concentration 0.03mg/mL. Under these conditions,the highest GABA content of potato was 0.5749mg/g,6.28-fold of material. It indicated that the optimized culture solution compositions significantly increased GABA content of potato. Analysis of variance indicated that the regression model was significant,could forecast the changes of GABA accumulation in potato excellently.

potato;γ-aminobutyric acid;accumulation;hypoxia aerating;culture conditions

2014-08-05

白青云(1973-),女,博士,副教授,研究方向:農(nóng)產(chǎn)品加工與貯藏。

江蘇省高等學(xué)校大學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目(2013)。

TS201.1

B

1002-0306(2015)07-0241-06

10.13386/j.issn1002-0306.2015.07.043