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发芽大豆γ-氨基丁酸富集与调控技术研究

冯晓云  
【摘要】:高等植物通过GABA支路及多胺降解途径合成γ-氨基丁酸(γ-aminobutyric,GABA),其中谷氨酸脱羧酶(GAD,EC 4.1.1.15)、二胺氧化酶(DAO,EC 1.4.3.6)及氨基酸脱氢酶(AMADH,EC 1.2.1.19)为GABA合成途径中的关键酶。本研究以发芽大豆为原料,筛选多胺降解途径中AMADH抑制剂种类及浓度范围,探明多胺降解途径和GABA支路对发芽大豆GABA富集的贡献率;采用NaCl-CaCl2、超声、冷冻等方式处理,优化发芽大豆GABA富集条件,主要结果如下:1、研究了氮-乙基马来酰亚胺(N-Ethylmaleimide,NEE)、碘代乙酰胺(Iodoacetamid,IAM)、1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺(1-(3-Dimethylaminopropyl)-3-ethylcarbodiimide,EDC)三种化合物对发芽大豆GABA含量及AMADH活力的影响,确定了 EDC浓度对发芽大豆GABA含量及AMADH活力的影响,优化了发芽大豆AMADH抑制剂使用浓度。结果表明,三种抑制剂处理均能显著降低发芽大豆中GABA含量,同时AMADH活力皆被显著抑制;使用1 mmol·L-1 EDC处理发芽大豆,丙二醛含量较对照增加3.9%,AMADH活力抑制率为87.9%,GABA含量降低34.1%。2、研究了 NaCl、CaCl2对发芽大豆GABA富集的影响,优化了两者联合处理的浓度,探明了 EDC在NaCl、CaCl2、NaCl-CaCl2处理下对GABA合成途径关键酶活力及关键底物含量的影响。结果表明,使用蒸馏水喷淋2d、再用60 mmol·L-1 NaCl溶液喷淋2 d后,发芽大豆芽长较仅用蒸馏水喷淋4 d的对照短26.5%,GABA含量达3.85 mg·g-1 DW,较对照高30.5%;CaCl2能显著促进发芽大豆芽长,0.2 mmol/L CaCl2处理下,发芽大豆芽长较对照长79.8%,在0.05~1.6 mmol.L-1范围内对发芽大豆生长及GABA富集皆有促进作用。NaCl-CaCl2联合处理发芽大豆富集GABA最佳条件为NaCl 浓度 52.62 mmol·L-1、CaCl2 浓度为 0.35 mmol·L-1,此时 GABA 含量最高,为 4.09 mg·g-1 DW。以优化的NaCl、CaCl2、NaCl-CaCl2浓度处理发芽大豆,添加1 mmol·L-1EDC后,各处理的GABA含量、AMADH活性较对照皆显著下降。NaCl、CaCl2和NaCl-CaCl2处理下GABA含量分别比对照下降36.1%、31.8%和35.5%。3、研究了超声温度、超声功率、超声时间对发芽大豆匀浆液GABA富集的影响,优化了三者的处理条件,分析了 EDC联合超声处理对发芽大豆匀浆液GABA的影响。结果表明,经NaCl-CaCl2联合喷淋发芽4d的大豆胚芽,超声温度、超声功率、超声时间均对发芽大豆GABA富集有显著影响。超声处理富集发芽大豆GABA最佳条件为超声温度42.5℃、超声功率384W、超声时间11 min,在此条件下,GABA最大富集量为8.71 mg·g-1 DW。向超声匀浆液中添加1 mmol·L-1 EDC后,发芽大豆匀浆液中AMADH活性被显著抑制,GABA含量显著下降,下降率27.8%。超声处理可减弱EDC对发芽大豆GABA匀浆液GABA富集的抑制作用。4、研究了冷冻-回温处理对发芽大豆GABA含量的影响,分析了回温过程中GABA合成关键酶活性的动力学变化,观察了回温过程中大豆子叶细胞结构的变化。结果表明:NaCl-CaCl2联合喷淋发芽4d的大豆经-20 ℃、-80 ℃、-196℃冷冻12h后回温皆可显著富集发芽大豆GABA含量,在液氮速冻后在-80℃放置12h的发芽大豆回温6 h后GABA最大富集量为6.03 mg·g-1 DW。冷冻对发芽大豆GABA富集影响主要在回温过程中发生。回温过程中大豆子叶细胞完整性被破坏,蛋白体结构变小、脂质无序分布于细胞中,GABA代谢进入三羧酸循环的路径被阻断;同时GABA合成底物与合成酶充分接触,实现GABA的累积。


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