本發(fā)明涉及γ-氨基丁酸的制備方法，尤其涉及一種利用花粉作為天然催化劑制備的γ-氨基丁酸及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

γ-氨基丁酸(γ-Aminobutanoicacid，簡稱GAGB)又名4-氨基丁酸、γ-氨酪酸，其化學結(jié)構(gòu)如下：

γ-氨基丁酸是一種廣泛分布于動物、植物和微生物中的非蛋白氨基酸，是哺乳動物中樞神經(jīng)系統(tǒng)重要的抑制性神經(jīng)遞質(zhì)，具有增強腦細胞代謝、降血壓、活化腎功能、改善肝功能、防止肥胖、促進乙醇代謝等生理功能。隨著對其生理功能研究的深入，γ-氨基丁酸已發(fā)展成為一種新型的活性功能因子，被廣泛應(yīng)用于食品工業(yè)、醫(yī)藥、食品保健、化工及農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域。

γ-氨基丁酸制備方法主要有提取、化學合成法和生物合成法三種。由于生物體內(nèi)的γ-氨基丁酸含量很少，所以通過提取方法制備γ-氨基丁酸的產(chǎn)率很低，且提取過程繁雜，能耗大，同時產(chǎn)生大量的副產(chǎn)物?；瘜W合成方法主要是以鄰苯二甲酰亞氨鉀和γ-氯丁氰在強烈條件下(180℃)反應(yīng)，產(chǎn)物與濃硫酸回流水解，再經(jīng)過結(jié)晶提純而得到。化學合成γ-氨基丁酸雖然反應(yīng)迅速，但是具有反應(yīng)條件苛刻、能耗大、成本高、副反應(yīng)多以、環(huán)境污染嚴重和有害物質(zhì)殘留等缺點，由于安全性考慮，化學合成的γ-氨基丁酸不允許作為食品添加劑。生物合成法主要是利用生物體的谷氨酸脫羧酶(Glutamatedecarboxylase，GAD)催化L-谷氨酸或L-谷氨酸鹽的α-羧基發(fā)生脫羧反應(yīng)，從而生成Γ-氨基丁酸，其生物合成途徑如下：

具有較高GAD活性的微生物，如大腸桿菌、曲霉、酵母、乳酸菌等都作為γ-氨基丁酸的制備菌株，隨著綠色食品的不斷開發(fā)，酵母、乳酸菌等食品安全菌株逐漸替代了大腸桿菌用于制備γ-氨基丁酸。但發(fā)酵液是一個極其復雜的多相體系，包括菌體、蛋白質(zhì)、殘?zhí)?、色素等多種雜質(zhì)，造成γ-氨基丁酸的分離提取的困難。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

發(fā)明目的：針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供一種利用花粉作為天然催化劑制備的γ-氨基丁酸，該γ-氨基丁酸利用花粉作為天然催化劑催化谷氨酸或谷氨酸鈉制備得到，原料來源廣泛，價格低廉，且所用花粉破壁或不破壁均可，大大降低了制備成本；并且制備的γ-氨基丁酸效率高、含量高。

本發(fā)明還提供了一種利用花粉作為天然催化劑制備的γ-氨基丁酸的制備方法，該方法解決了提取、化學合成和微生物合成等技術(shù)中工藝繁雜、制備效率低、制備成本高、有害物質(zhì)殘留等問題。

本發(fā)明最后還提供了一種利用花粉作為天然催化劑制備的γ-氨基丁酸在作為食品添加劑中的應(yīng)用。

技術(shù)方案:為了實現(xiàn)上述目的，如本發(fā)明所述的一種利用花粉作為天然催化劑制備的γ-氨基丁酸，主要由濃度(重量體積比)為0.5％-20％g/ml谷氨酸或谷氨酸鈉溶液中加入與溶液重量體積比為0.5％-15％g/ml的花粉制備而成。

其中，所述花粉為破壁花粉或未破壁花粉荷花蜂花粉、玫瑰蜂花粉、益母草蜂花粉、五味子蜂花粉、油菜蜂花粉、玉米蜂花粉、茶花蜂花粉或者蕎麥蜂花粉。

作為優(yōu)選，所述花粉為荷花蜂花粉或玫瑰蜂花粉。

本發(fā)明所述的一種利用花粉作為天然催化劑制備的γ-氨基丁酸的制備方法，包括如下步驟：

(1)將谷氨酸或是谷氨酸鈉溶于水中形成谷氨酸或谷氨酸鈉溶液；

(2)將花粉加入到谷氨酸或谷氨酸鈉的溶液中得反應(yīng)液A；

(3)將反應(yīng)液A(自然pH值)在20-50℃條件下進行反應(yīng)0.5-10h，離心取上清，將上清液經(jīng)過濃縮，得到γ-氨基丁酸濃縮液，γ-氨基丁酸含量占上清濃縮液混合物干重的60-85％。

其中，步驟(1)所述谷氨酸或谷氨酸鈉溶液中谷氨酸或谷氨酸鈉與溶液重量體積比為0.5％-20％g/ml。

步驟(2)所述反應(yīng)液A中花粉與溶液重量體積比為0.5％-15％g/ml。

作為優(yōu)選，步驟(3)所述反應(yīng)0.5-10h后，在80-100℃放置10-20min終止反應(yīng)。

作為優(yōu)選，步驟(3)所述離心取上清為在3000-5000rpm離心5-15min。

其中，步驟(3)所述離心的花可重復使用5-15次。

本發(fā)明所述一種利用花粉作為天然催化劑制備的γ-氨基丁酸在作為食品添加劑中的應(yīng)用。

本發(fā)明中的花粉以及谷氨酸或谷氨酸鈉等材料都市售可得。

有益效果：與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點：

1、本發(fā)明利用花粉作為天然催化劑催化谷氨酸或谷氨酸鈉制備γ-氨基丁酸，原料來源廣泛，價格低廉，且所用花粉破壁或不破壁均可，大大降低了制備成本，制備γ-氨基丁酸的產(chǎn)量高、含量高。

2、本發(fā)明的制備方法利用花粉制備γ-氨基丁酸，生產(chǎn)效率高、原材料種類單一、工藝簡單、操作方便，同時可有效解決提取、化學合成、微生物合成法生產(chǎn)γ-氨基丁酸中工藝繁雜、有害物質(zhì)殘留、高能耗、高成本、高副產(chǎn)物、低利用率等問題；是一種綠色、健康、高效的γ-氨基丁酸制備方法，可以用大規(guī)模工廠化生產(chǎn)，在γ-氨基丁酸生產(chǎn)領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。

3、本發(fā)明所用花粉經(jīng)離心后可重復使用5-15次，可大大降低生產(chǎn)成本和廢物的排放。

4、本發(fā)明制備的γ-氨基丁酸可以作為食品添加劑安全性高，不需要提取分離就可以直接應(yīng)用于功能性食品中。

具體實施方式

以下結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步說明。

實施例中γ-氨基丁酸含量測定：采用改良HPLC法測量反應(yīng)體系中的γ-氨基丁酸含量。

標準曲線的繪制：

準確稱取γ-氨基丁酸標準樣品0.100g，用蒸餾水溶解定容至10ml，配制10g/L的γ-氨基丁酸標準溶液，分別稀釋至0.1，0.5，1，2，3g/L等濃度。

γ-氨基丁酸衍生法：500ul0.4M硼酸緩沖液(pH10.4)，100ulOPA衍生劑，100ulΓ-氨基丁酸標準溶液置于1.5ml離心管，旋渦震蕩10秒后，靜止5分鐘。反應(yīng)液經(jīng)0.22um有機濾器過濾處理后，進樣檢測。

HPLC條件如下：流動相A：pH7.3的20mMNaAc溶液，流動相B：乙睛。洗脫條件：0—12min：20％B，12—15min：100％B,15—20min:20％B；流速：0.7ml/min；波長：334nm；柱溫：25℃；進樣量：20ul。以γ-氨基丁酸的色譜峰面積為縱坐標，以濃度為橫坐標，繪制標準曲線，計算實施例中γ-氨基丁酸含量。

實施例1

(1)將谷氨酸按重量體積比2％溶于水中形成谷氨酸溶液；

(2)準確稱量破壁荷花蜂花粉，將花粉按重量體積比為5％加入到谷氨酸溶液中得反應(yīng)液A；

(3)將反應(yīng)液A置于40℃恒溫水浴鍋中進行反應(yīng)4h，在90℃放置15min終止反應(yīng)，將反應(yīng)液3000rpm離心15min，取上清，進行常壓濃縮，得到γ-氨基丁酸濃縮液。

花粉經(jīng)離心后可重復使用5-15次；采用HPLC法對γ-氨基丁酸含量進行測量，最后測得γ-氨基丁酸含量達到119.68mg/g。

實施例2

(1)將谷氨酸鈉按重量體積比0.5％溶于水中形成谷氨酸溶液；

(2)準確稱量未破壁荷花蜂花粉，將花粉按重量體積比為5％加入到谷氨酸溶液中得反應(yīng)液A；

(3)將反應(yīng)液A置于40℃恒溫水浴鍋中進行反應(yīng)10h，在80℃放置20min終止反應(yīng)，將反應(yīng)液5000rpm離心5min，取上清，進行薄膜濃縮，得到γ-氨基丁酸濃縮液。

花粉經(jīng)離心后可重復使用5-15次；采用HPLC法對γ-氨基丁酸含量進行測量，最后測得γ-氨基丁酸含量達到650mg/g。

實施例3

(1)將谷氨酸鈉按重量體積比10％溶于水中形成谷氨酸溶液；

(2)準確稱量破壁玫瑰花蜂花粉，將花粉按重量體積比為10％加入到谷氨酸溶液中得反應(yīng)液A；

(3)將反應(yīng)液A置于45℃恒溫水浴鍋中進行反應(yīng)1.5h，在100℃放置10min終止反應(yīng)，將反應(yīng)液4000rpm離心10min，取上清，進行常壓濃縮，得到γ-氨基丁酸濃縮液。

花粉經(jīng)離心后可重復使用5-15次；采用HPLC法對γ-氨基丁酸含量進行測量，最后測得破壁和未破壁花粉中Γ-氨基丁酸含量分別達到512.78mg/g。

實施例4

采用實施例1的制備方法，不同之處在于谷氨酸按重量體積比20％溶于水中形成谷氨酸溶液；五味子蜂花粉按重量體積比為15％加入到谷氨酸溶液中；反應(yīng)液A置于50℃恒溫水浴鍋中進行反應(yīng)0.5h。

實施例5

采用實施例1的制備方法，不同之處在于谷氨酸按重量體積比5％溶于水中形成谷氨酸溶液；油菜蜂花粉按重量體積比為0.5％加入到谷氨酸溶液中；反應(yīng)液A置于20℃恒溫水浴鍋中進行反應(yīng)10h。

實施例6

實施例1至3利用花粉作為天然催化劑制備的γ-氨基丁酸濃縮液在作為功能性飲料，功能食品的食品添加劑，安全性高，不需要提取分離就可以直接應(yīng)用于功能性食品中。

按照實施例1以破壁荷花蜂花粉為催化劑制備γ-氨基丁酸濃縮液，將該濃縮液直接添加的豆奶，牛奶或是鷹嘴豆奶制成富含γ-氨基丁酸的功能性飲料，具有良好的感官品質(zhì)和促進睡眠、降血壓等功能。與發(fā)酵方法制備相比較，該方法γ-氨基丁酸含量高，分別是2500mg/100mL和500-1000mg/100mL，與豆類發(fā)芽方法相比較，該方法不僅γ-氨基丁酸含量高，而且具有良好的口感。此外，剩余花粉渣添加輔形劑(菊粉、麥芽糊精、玉米淀粉等)制備成花粉糕、花粉含片等食品。

按照實施例2以未破壁荷花蜂花粉制備γ-氨基丁酸濃縮液，將濃縮液制備γ-氨基丁酸花粉混合液，將混合液真空或是冷凍干燥后得到γ-氨基丁酸花粉混合物，加入輔形劑(菊粉、麥芽糊精、玉米淀粉等)，手工或是用造粒機造粒，得到速溶花粉。與傳統(tǒng)蜂花粉相比較，該方法制備的花粉，速溶性好，方便沖泡，顆粒均勻，而且γ-氨基丁酸含量是傳統(tǒng)蜂花粉的10-100倍，功能性更加明確。

按照實施例3以破壁玫瑰花蜂花粉制備γ-氨基丁酸濃縮液，該γ-氨基丁酸濃縮液，具有玫瑰花的清香味，該濃縮液直接添加的豆奶，牛奶或是鷹嘴豆奶制成富含γ-氨基丁酸的功能性飲料，特別適合添加的玫瑰花茶中，使其具有良好的感官品質(zhì)和促進睡眠、降血壓等功能。