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(qiáng)，在田間地頭、房前屋后、山坡荒野都有生長(zhǎng)?；也丝梢宰鳛槭巢?、藥材使用，有較高的經(jīng)濟(jì)價(jià)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?；也诵詻觯陡?、苦，有祛濕、解毒之功效，是治療瘡瘍、腫毒、疥癬、風(fēng)瘙等病癥的藥材之一?；也烁缓掷w維、脂肪、蛋白質(zhì)、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(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和礦物質(zhì)。除此之外，灰菜還包含了揮發(fā)油和生物堿等物質(zhì)[1]。

γ-氨基丁酸（γ－Aminobutyric Acid，GABA）主要存在植物體內(nèi)，是一種四碳非蛋白質(zhì)天然氨基酸，與其他非蛋白質(zhì)氨基酸有較大的區(qū)別。生物學(xué)家最早在土豆中發(fā)現(xiàn)了GABA，一般植物中GABA含量約為0.03～2 μmol/g，如果對(duì)植物進(jìn)行特別處理，例如采取機(jī)械刺激、熱脅迫、冷卻處理、低氧等措施，可提高植物體內(nèi)GABA的質(zhì)量分?jǐn)?shù)[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(yōu)化GABA提取工藝，可以有效壓縮成本、提高產(chǎn)品品質(zhì)[4-6]。學(xué)者對(duì)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(xué)者研究如何從灰菜中提取GABA。本實(shí)驗(yàn)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(nóng)貿(mào)市場(chǎng)。

乙醇、乙腈、醋酸鈉溶液、甲醇等，實(shí)驗(yàn)室提供。

1.2 實(shí)驗(yàn)儀器與設(shè)備

HZX-JA100電子天平（鄭州萬博儀器設(shè)備有限公司），KQ116超聲波清洗器（上海姚氏儀器設(shè)備廠），DK-8D電熱恒溫水槽（華立設(shè)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(yàn)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(cè)定

灰菜γ-氨基丁酸測(cè)定：OPA柱前自動(dòng)衍生-紫外檢測(cè)[8]。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同乙醇質(zhì)量分?jǐn)?shù)的提取效果

設(shè)定灰菜γ-氨基丁酸提取其他各因素條件，選取6個(gè)水平的乙醇質(zhì)量分?jǐn)?shù)進(jìn)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(zhì)量分?jǐn)?shù)的提取效果如圖1所示，可以看出，乙醇質(zhì)量分?jǐn)?shù)為70% 時(shí)，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(dá)到120.2 mg/（100 g），此時(shí)隨著乙醇質(zhì)量分?jǐn)?shù)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(zhì)量分?jǐn)?shù)為70%較為適宜。

圖1 不同乙醇質(zhì)量分?jǐn)?shù)的提取效果

2.2 不同超聲波功率的提取效果

設(shè)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(gè)水平的超聲波功率進(jìn)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(shí)，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(dá)到121.1 mg/（100 g），此時(shí)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(shí)間的提取效果

設(shè)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(gè)水平的超聲波時(shí)間進(jìn)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(shí)間的提取效果如圖3所示，可以看出，超聲波時(shí)間為25 min時(shí)，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(dá)到122.2 mg/（100 g），此時(shí)隨著超聲波時(shí)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(shí)間為25 min較為適宜。

圖3 不同超聲波時(shí)間的提取效果

2.4 不同液料比的提取效果

設(shè)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(gè)水平的液料比進(jìn)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(shí)，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(dá)到123.0 mg/（100 g），此時(shí)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(yōu)化試驗(yàn)

灰菜γ-氨基丁酸提取試驗(yàn)因素和水平如表1所示。正交試驗(yàn)結(jié)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(yàn)因素和水平

表2 正交試驗(yàn)結(jié)果與分析

續(xù)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?yàn)锽 ＞A ＞C ＞D，即：超聲波功率＞乙醇質(zhì)量分?jǐn)?shù)＞超聲波時(shí)間＞液料比?；也酥笑?氨基丁酸提取工藝條件最優(yōu)組合為A2B2C3D1，即：乙醇質(zhì)量分?jǐn)?shù)為70%，超聲波功率為300 W，超聲波時(shí)間為30 min，液料比為8。

3 結(jié)語

灰菜中γ-氨基丁酸提取工藝條件為乙醇質(zhì)量分?jǐn)?shù)為70%，超聲波功率為300 W，超聲波時(shí)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(dá)到123.1 mg/（100 g）。

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