灰菜γ-氨基丁酸提取工艺研究

高瑞广

灰菜在我国各地均可见，其生命力极强，在田间地头、房前屋后、山坡荒野都有生长。灰菜可以作为食材、药材使用，有较高的经济价值。在夏季采摘灰菜，将其切成段后直接食用，也可以制成菜干。灰菜性凉，味甘、苦，有祛湿、解毒之功效，是治疗疮疡、肿毒、疥癣、风瘙等病症的药材之一。灰菜富含粗纤维、脂肪、蛋白质、碳水化合物、胡萝卜素、维生素B1、B2、维生素C以及钙、铁等多种营养物质和矿物质。除此之外，灰菜还包含了挥发油和生物碱等物质[1]。

γ-氨基丁酸（γ－Aminobutyric Acid，GABA）主要存在植物体内，是一种四碳非蛋白质天然氨基酸，与其他非蛋白质氨基酸有较大的区别。生物学家最早在土豆中发现了GABA，一般植物中GABA含量约为0.03～2 μmol/g，如果对植物进行特别处理，例如采取机械刺激、热胁迫、冷却处理、低氧等措施，可提高植物体内GABA的质量分数[2-3]。它有助于抗衰老、降低血压、缓解焦虑情绪，有良好的溶水性，微溶于热乙醇，采用纯净水作为γ-氨基丁酸溶剂，优化GABA提取工艺，可以有效压缩成本、提高产品品质[4-6]。学者对从红茶、绿茶中提取GABA方法已做了大量研究，但是截至目前尚未有学者研究如何从灰菜中提取GABA。本实验研究灰菜γ-氨基丁酸的提取工艺，具有一定的意义。

1 材料及方法

1.1 原料与试剂

灰菜：购买于农贸市场。

乙醇、乙腈、醋酸钠溶液、甲醇等，实验室提供。

1.2 实验仪器与设备

HZX-JA100电子天平（郑州万博仪器设备有限公司），KQ116超声波清洗器（上海姚氏仪器设备厂），DK-8D电热恒温水槽（华立设备公司），LC-01液相色谱仪（岛津公司）。

1.3 灰菜γ-氨基丁酸提取试验方法

1.3.1 提取工艺流程

灰菜→粉碎→乙醇→超声波辅助提取→浓缩→醇沉→定容→膜过滤→灰菜γ-氨基丁酸[7]。

1.3.2 灰菜γ-氨基丁酸测定

灰菜γ-氨基丁酸测定：OPA柱前自动衍生-紫外检测[8]。

2 结果与分析

2.1 不同乙醇质量分数的提取效果

设定灰菜γ-氨基丁酸提取其他各因素条件，选取6个水平的乙醇质量分数进行灰菜γ-氨基丁酸提取，分别为：40%、50%、60%、70%、80%、90%。观察灰菜γ-氨基丁酸提取效果变化[9]。不同乙醇质量分数的提取效果如图1所示，可以看出，乙醇质量分数为70% 时，灰菜γ-氨基丁酸提取率较高，此条件下灰菜中γ-氨基丁酸提取率达到120.2 mg/（100 g），此时随着乙醇质量分数增加，在灰菜γ-氨基丁酸提取率反而有所下降。因此，灰菜γ-氨基丁酸的提取过程中，乙醇质量分数为70%较为适宜。

图1 不同乙醇质量分数的提取效果

2.2 不同超声波功率的提取效果

设定灰菜γ-氨基丁酸提取其他各因素条件，选取150 W、200 W、250 W、300 W、350 W、400 W 6个水平的超声波功率进行灰菜γ-氨基丁酸提取，观察灰菜γ-氨基丁酸提取效果变化[10]。不同超声波功率的提取效果如图2所示，可以看出，超声波功率为300 W时，灰菜γ-氨基丁酸提取率较高，此条件下灰菜中γ-氨基丁酸提取率达到121.1 mg/（100 g），此时随着超声波功率增加，灰菜γ-氨基丁酸提取率反而有所下降。因此，灰菜γ-氨基丁酸提取过程中，超声波功率为300 W较为适宜。

图2 不同超声波功率的提取效果

2.3 不同超声波时间的提取效果

设定灰菜γ-氨基丁酸提取其他各因素条件，选取10 min、15 min、20 min、25 min、30 min、35 min 6个水平的超声波时间进行灰菜γ-氨基丁酸提取，观察灰菜γ-氨基丁酸提取效果变化[11]。不同超声波时间的提取效果如图3所示，可以看出，超声波时间为25 min时，灰菜γ-氨基丁酸提取率较高，此条件下灰菜中γ-氨基丁酸提取率达到122.2 mg/（100 g），此时随着超声波时间增加，灰菜γ-氨基丁酸提取率反而有所下降。因此，灰菜γ-氨基丁酸提取过程中，超声波时间为25 min较为适宜。

图3 不同超声波时间的提取效果

2.4 不同液料比的提取效果

设定灰菜γ-氨基丁酸提取其他各因素条件，选取4、8、12、16、20、24等6个水平的液料比进行灰菜γ-氨基丁酸提取，观察灰菜γ-氨基丁酸提取效果变化[12]。不同液料比的提取效果如图4所示，可以看出，液料比为12时，灰菜γ-氨基丁酸提取效果较好，此条件下灰菜中γ-氨基丁酸提取率达到123.0 mg/（100 g），此时随着液料比增加，灰菜γ-氨基丁酸提取率反而有所下降。因此，灰菜γ-氨基丁酸提取过程中，液料比为12较为适宜。

2.5 灰菜γ-氨基丁酸提取条件优化试验

灰菜γ-氨基丁酸提取试验因素和水平如表1所示。正交试验结果与分析如表2所示。

图4 不同液料比的提取效果

表1 灰菜γ-氨基丁酸提取试验因素和水平

表2 正交试验结果与分析

续表2

由表2可以看出，灰菜中γ-氨基丁酸提取工艺的各因素主次顺序为B ＞A ＞C ＞D，即：超声波功率＞乙醇质量分数＞超声波时间＞液料比。灰菜中γ-氨基丁酸提取工艺条件最优组合为A2B2C3D1，即：乙醇质量分数为70%，超声波功率为300 W，超声波时间为30 min，液料比为8。

3 结语

灰菜中γ-氨基丁酸提取工艺条件为乙醇质量分数为70%，超声波功率为300 W，超声波时间为30 min，液料比为8。此条件下，灰菜中γ-氨基丁酸的提取率达到123.1 mg/（100 g）。

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