淹水逆境輔以高壓處理對提升毛豆γ-胺基丁酸含量之研究

Abstract

γ-胺基丁酸 (γ-aminobutyric acid, GABA) 是一種非蛋白質胺基酸，普遍存在於生物體。在動物中，GABA是重要的抑制性神經傳導物質，具有降血壓、緩解憂鬱、調節腎功能等功效，因此備受關注，如何增加食物中的GABA含量成了熱門議題。毛豆是臺灣重要的外銷綠金產業，2017年外銷產量約3.8萬公噸，總金額超過新臺幣25億，含有豐富的營養價值，也是常見豆類中GABA含量較高者。本研究欲探討採收前1~4天之淹水逆境和200、300 MPa的高壓處理對毛豆‘高雄9號’中GABA含量之富化效果及其機轉。以兩階段震盪萃取法萃取GABA有94.05%回收率，且在異日操作間無顯著差異，而管柱前異硫氰酸苯酯 (phenylisothiocyanate, PITC) 衍生化之平均回收率為94.33%，精密度試驗RSD值分別為4.13%、1.80%和2.12%，標準曲線R²值為0.9999，顯示本試驗GABA檢測方式之良好回收率、精密度和穩定性。毛豆‘高雄9號’在不同生長階段中各部位的GABA含量約有50~450 mg/100 g，顯示毛豆的GABA含量確實較一般植物高，其中以毛豆仁的GABA含量最多，根和莖較少。淹水處理可以在不影響顏色、大小、合格莢率、豆仁飽滿度、豆仁硬度及消費者接受度的前提下，使毛豆仁GABA含量顯著增加，淹水1天可達到456.9± 43.4 mg/100g，約提升了90%；而淹水3天後於4℃儲藏3天可以增加153%，GABA含量達576.1± 53.8 mg/100g。高壓的部分，在200、300 MPa高壓處理下可以顯著提升毛豆‘高雄9號’的GABA含量，尤其是200 MPa效果更顯著，可使完整毛豆、毛豆莢、毛豆仁之GABA含量分別提升127%、208%和100%，毛豆仁含量最高，可達到 454.2± 42.4 mg/100g。結合淹水逆境、高壓處理及儲藏處理可得到本研究之最佳GABA富化條件，為毛豆仁淹水逆境3天輔以200 MPa高壓處理後儲藏3天，其富化含量可達696.6 ± 65.7 mg/100 g。機制部分是透過GABA相關酵素之mRNA電泳膠片分析和麩胺酸脫羧酶 (glutamate decarboxylase, GAD) 活性檢測，分別從基因調控和蛋白質活性兩層面去做探討。毛豆仁之GAD5、胺基醛脫氫酶 (aminoaldehyde dehydrogenase, AMADH)、GABA轉胺酶 (GABA transaminase, GABA-T)、琥珀酸半醛脫氫酶 (succinic semialdehyde dehydrogenase, SSADH) 酵素之mRNA表現量較其餘酵素高，而淹水1天會使毛豆仁GAD5、AMADH、GABA-T mRNA表現量提高，並使GAD3和SSADH表現量下降，顯示淹水1天可能透過改變GAD5、AMADH和SSADH基因表現量來使GABA含量提高。高壓處理後的GAD酵素活性顯著高於未高壓組，且300 MPa高壓處理提升之幅度顯著優於200 MPa。最佳的GAD酵素活性為300 MPa高壓處理後的完整毛豆，達84.62±0.75 U/mg protein，比對照組和200 MPa高壓處理組分別提升了和207.3% 和145.6%；而毛豆仁的部分，其300 MPa高壓處理組的GAD酵素活性為32.48±0.90 U/mg protein，比200 MPa高壓處理組多了32.9%，顯示高壓處理可透過增加GAD酵素活性來使GABA含量增加。總結而言，毛豆‘高雄9號’經過淹水逆境和高壓處理可以提高其內GABA含量，增加其機能性價值。