Utilization of Barley or Wheat Bran

Utilization of Barley or Wheat Bran to Bioconvert Glutamate to γ -Aminobutyric Acid (GABA)
Wen-Jie Jin, Min-Ju Kim, and Keun-Sung Kim




Introduction
γ -Aminobutyric acid (GABA) is a nonprotein amino acid that is widely distributed in nature (Ueno 2000). GABA is synthe- sized by glutamate decarboxylase (GAD; EC 4.1.1.15), a pyridoxal 5’-phosphate-dependent enzyme, which catalyzes the irreversible α-decarboxylation of L-glutamate to GABA. GABA acts as an inhibitory neurotransmitter in the mammalian central nervous system. However, when GABA is taken orally, GABA levels in the brain do not increase, presumably because the substance itself cannot pass the blood-brain barrier and cannot enter the central nervous system (Inoue and others 2003). Nevertheless, clinical studies have related increased intake of GABA or analogues to several health benefits, including lowering of blood pressure of mildly hypertensive animals (Abe and others 1995; Hayakawa and others 2002) and humans (Inoue and others 2003). Furthermore, dietary GABA would also have an inhibitory effect on cancer cell proliferation, stimulate cancer cell apoptosis (Oh and Oh 2004), and play a role in alcohol-associated diseases and schizophrenia (Oh and Oh 2004; Caputo and others 2009). Therefore, dietary GABA has potential as a bioactive component in foods and phar- maceuticals (Li and Cao 2010).
These various value-added benefits of GABA to human health have recently attracted increased attention, and the food industry

has actively pursued the development of functional foods contain- ing high concentrations of GABA. A previous study attempted to use cereals and plants, such as brown rice, beans, and green tea, in GABA production (Komatsuzaki and others 2007). Several GABA-enriched functional foods, such as anaerobically treated tea leaves, water-soaked rice germ, red mold rice, tempeh-like fer- mented soybeans, and fermented dairy products, have been subse- quently commercialized (Thwe and others 2011). However, vari- ous studies have been conducted to enhance GABA concentrations through the use of several microorganisms and processes, includ- ing bacteria (Smith and others 1992), fungi (Kono and Himeno 2000), and yeasts (Hao and Schmit 1993). In particular, lacto- bacilli with the potential of producing large amounts of GABA were screened from traditional fermented food (Komatsuzaki and others 2005). Most GABA used in the food industry is currently produced by microbiological fermentation processes.
Barley (Hordeum vulgare L.) is one of the major cereal grains consumed worldwide and has the ability to grow in diverse en- vironments. Wheat (Triticum aestivum L.) is a type of grass grown worldwide for its highly nutritious and useful grain. It is one of the top 3 most produced crops in the world, along with corn and rice. A previous study has reported that GABA can be pro- duced in hull-less barley during germination (Hyun and others 2009). However, specific conditions are needed, such as germina-

tion conditions, steeping and anaerobic treatments, a long duration

MS 20130351 Submitted 3/12/2013, Accepted 7/10/2013. Authors are with
Dept. of Food Science and Technology, Chung-Ang Univ., Ansung, South Korea. Direct inquiries to author K.-S. Kim (E-mail: [e-mail]).

of water soaking, and adjustment of pH of the reaction solution. Barley and wheat bran are byproducts produced during the

milling of whole barley or wheat grains. Both are inexpensive


×C 2013 Institute of Food Technologists×R
C1376 Journal of Food Science . Vol. 78, Nr. 9, 2013 doi: 10.1111/1750-3841.12234
Further reproduction without permission is prohibited

and widely used as forage. In addition, both have great nutritional potential due to their high content of fibers and bioactive com- pounds. Many studies have attempted to utilize barley or wheat bran to extract various functional compounds, such as polyphenols and xylose (Tamagawa and others 1998; Cruz and others 2000). However, only a few studies have reported the utilization of barley or wheat bran to produce GABA from glutamate. Therefore, both byproducts are materials of interest for this study because they can be made available inexpensively as a GAD source to produce GABA. The objectives of this study were to examine the optimal reaction conditions to produce GABA from glutamate using bar- ley or wheat bran without microbiological fermentation processes and to compare GABA conversion rates between barley bran and wheat bran.

Materials and Methods
Materials
Barley and wheat bran were prepared from whole barley (Alchan cultivar) or wheat (Olbori cultivar) grains, respectively, harvested in South Korea in 2011, at a local mill. GABA, glutamate, pyridoxal 5’-phosphate (PLP), and O-phthaldialdehyde (OPA) were purchased from Sigma Chemicals Co. (St. Louis, Mo., U.S.A.). Methanol was of high-performance liquid chromatog- raphy (HPLC) grade. Other chemicals and reagents were of an- alytical gra

Kết quả (Việt) 1:

Việc sử dụng của lúa mạch hoặc Cám lúa mì để Bioconvert Glutamate đến γ - Aminobutyric Acid (GABA)Wen Jie Jin, Kim Min-Ju, và Kim Keun-Sung. Giới thiệuΓ - Aminobutyric acid (GABA) là một acid amin nonprotein được phân phối rộng rãi trong tự nhiên (Ueno 2000). GABA là synthe – kích thước by glutamate decarboxylase (GAD; EC 4.1.1.15), một enzyme pyridoxal 5'-phosphate-phụ thuộc vào catalyzes α không thể đảo ngược-decarboxy L-glutamate đến GABA. GABA hoạt động như một kinh ức chế trong hệ thống thần kinh trung ương có vú. Tuy nhiên, khi GABA được dùng bằng đường uống, nồng độ GABA trong não tăng, có lẽ là bởi vì các chất chính nó không thể vượt qua hàng rào máu - não và không thể nhập vào hệ thống thần kinh trung ương (Inoue và những người khác năm 2003). Tuy nhiên, các nghiên cứu lâm sàng có liên quan đến tăng lượng của GABA hoặc analogues đến một số lợi ích sức khỏe, bao gồm cả việc giảm huyết áp nhẹ hypertensive động vật (Abe và những người khác năm 1995; Hayakawa, và những người khác năm 2002) và con người (Inoue và những người khác năm 2003). Hơn nữa, chế độ ăn uống GABA nào cũng có tác dụng ức chế ung thư di động phổ biến, kích thích quá trình chết rụng tế bào ung thư (Oh và Oh 2004), và đóng một vai trò trong các bệnh liên quan đến rượu và tâm thần phân liệt (Oh và Oh 2004; Caputo và những người khác năm 2009). Do đó, chế độ ăn uống GABA có tiềm năng như là một thành phần hoạt tính sinh học trong thực phẩm và phar-maceuticals (Li và Tào 2010).Những lợi ích gia tăng khác nhau của GABA đến sức khỏe con người gần đây đã thu hút tăng sự chú ý, và các ngành công nghiệp thực phẩm đã tích cực theo đuổi sự phát triển của loại thực phẩm chức năng chứa-ing nồng độ cao của GABA. Một nghiên cứu trước đó đã cố gắng sử dụng các loại ngũ cốc và thực vật, chẳng hạn như gạo nâu, hạt cà phê và trà xanh, sản xuất GABA (Komatsuzaki và những người khác năm 2007). Một số làm giàu GABA chức năng thực phẩm, như lá trà anaerobically được điều trị, nước ngâm gạo mầm, nấm mốc đỏ gạo, đậu nành như tempeh fer-mented và sản phẩm sữa lên men, đã là subse-quently thương mại hóa (Thwe và những người khác năm 2011). Tuy nhiên, các nghiên cứu vari tiếng Anh đã được thực hiện để tăng nồng độ GABA bằng cách sử dụng một số vi sinh vật và các quá trình, vi khuẩn bao gồm-ing (Smith và những người khác năm 1992), nấm (Kono và Himeno 2000) và nấm men (Hao và Schmit 1993). Đặc biệt, lacto-trực khuẩn với tiềm năng sản xuất một lượng lớn GABA đã được bảo vệ từ thực phẩm lên men truyền thống (Komatsuzaki và những người khác năm 2005). Hầu hết GABA được sử dụng trong công nghiệp thực phẩm hiện đang được sản xuất bởi quá trình lên men vi sinh.Lúa mạch (Hordeum vulgare L.) là một hạt lớn ngũ cốc được tiêu thụ trên toàn thế giới và có khả năng phát triển đa dạng en-vironments. Lúa mì (Triticum aestivum L.) là một loại cỏ trồng trên toàn thế giới cho hạt rất bổ dưỡng và hữu ích. Nó là một trong 3 cây được đặt sản xuất trên thế giới, cùng với ngô và lúa. Một nghiên cứu trước đó đã thông báo rằng GABA có thể pro-duced ở hull-ít lúa trong thời gian nảy mầm (Hyun và những người khác năm 2009). Tuy nhiên, điều kiện cụ thể là cần thiết, chẳng hạn như germina- tion điều kiện, phương pháp điều trị steeping và kỵ khí, một thời gian dài MS 20130351 gửi 3/12/2013, chấp nhận 10-7-2013. Có tác giảKhoa thực phẩm khoa học và công nghệ, đại học Chung-Ang, Ansung, Hàn Quốc. Các yêu cầu trực tiếp đến tác giả K.-S. Kim (email: [e-mail]). nước ngâm, và điều chỉnh độ pH của dung dịch phản ứng. Cám lúa mạch và lúa mì là sản xuất trong các sản phẩm phụ của nghiền cả lúa mạch hoặc lúa mì hạt. Cả hai đều không tốn kém× C 2013 viện của thực phẩm kỹ sư công nghệ × RC1376 Tạp chí khoa học thực phẩm. Tập 78, Nr. 9, 2013 doi: 10.1111/1750-3841.12234Tiếp tục sao chép mà không được phép là bị Cấm và sử dụng rộng rãi như là thức ăn gia súc. Ngoài ra, cả hai đều có tiềm năng rất lớn về dinh dưỡng do nội dung của họ cao của sợi và hoạt tính sinh học com-Pound. Nhiều nghiên cứu đã cố gắng sử dụng Cám lúa mạch hoặc lúa mì để trích xuất các hợp chất khác nhau, chức năng, chẳng hạn như polyphenols và xylose (Tamagawa và những người khác năm 1998; Cruz và những người khác năm 2000). Tuy nhiên, chỉ có một vài nghiên cứu đã báo cáo việc sử dụng của Cám lúa mạch hoặc lúa mì để sản xuất GABA từ glutamate. Vì vậy, cả hai sản phẩm phụ là vật liệu lãi suất cho nghiên cứu này bởi vì họ có thể được làm sẵn có tiết kiệm chi phí như là một nguồn GAD để sản xuất GABA. Những mục tiêu của nghiên cứu này là để kiểm tra các điều kiện phản ứng tối ưu để sản xuất GABA từ glutamate sử dụng cám bar-ley hoặc lúa mì mà không có quá trình lên men vi sinh và để so sánh tỷ lệ chuyển đổi của GABA giữa Cám lúa mạch và Cám lúa mì.Vật liệu và phương phápVật liệuCám lúa mạch và lúa mì đã chuẩn bị từ cả lúa mạch (Alchan cây trồng) hoặc lúa mì ngũ cốc (Olbori cây trồng), tương ứng, thu hoạch ở Hàn Quốc trong năm 2011, tại nhà máy địa phương. GABA, glutamate, pyridoxal 5'-phosphate (PLP), và O-phthaldialdehyde (OPA) đã được mua từ công ty hóa chất Sigma (St. Louis, MO, Mỹ). Methanol là loại hiệu suất cao lỏng chromatog - raphy (HPLC). Hóa chất và các chất khác là của một alytical gra

Kết quả (Việt) 2:

Sử dụng lúa mạch hoặc lúa mì, cám để Bioconvert Glutamate để g -Aminobutyric Acid (GABA)
Wen-Jie Jin, Min-Ju Kim, và Keun-Sung Kim Giới thiệu γ axit -Aminobutyric (GABA) là một axit amin nonprotein được phân phối rộng rãi trong thiên nhiên (Ueno 2000). GABA là synthe- cỡ bởi glutamate decarboxylase (GAD; EC 4.1.1.15), một enzyme pyridoxal 5'-phosphate phụ thuộc này xúc tác không thể đảo ngược α-phản ứng khử carboxyl của L-glutamate để GABA. GABA đóng vai trò như một chất truyền thần kinh ức chế hệ thần kinh trung ương động vật có vú. Tuy nhiên, khi GABA là thuốc uống, nồng độ GABA trong não không tăng, có lẽ vì chất tự nó không thể vượt qua hàng rào máu não và không thể nhập vào hệ thống thần kinh trung ương (Inoue và những người khác, 2003). Tuy nhiên, các nghiên cứu lâm sàng đã đổi liên quan tăng lượng GABA hoặc tương tự đến một số lợi ích sức khỏe, bao gồm hạ huyết áp của động vật cao huyết áp nhẹ (Abe và những người khác 1995; Hayakawa và những người khác 2002) và con người (Inoue và những người khác, 2003). Hơn nữa, GABA chế độ ăn uống cũng sẽ có tác dụng ức chế tế bào ung thư, kích thích quá trình tự hủy tế bào ung thư (Oh Oh và 2004), và đóng một vai trò trong bệnh rượu liên quan và tâm thần phân liệt (Oh Oh và 2004; Caputo và những người khác 2009). Do đó, chế độ ăn uống GABA có tiềm năng là một thành phần hoạt tính sinh học trong thực phẩm và maceuticals phar- (Li và Cao 2010). Những lợi ích giá trị gia tăng khác nhau của GABA đến sức khỏe con người gần đây đã thu hút sự chú ý gia tăng, và các ngành công nghiệp thực phẩm đã tích cực theo đuổi sự phát triển của thực phẩm chức năng đựng có ing nồng độ cao của GABA. Một nghiên cứu trước đây đã cố gắng sử dụng các loại ngũ cốc và thực vật, chẳng hạn như gạo nâu, đậu, và trà xanh, sản xuất GABA (Komatsuzaki và những người khác 2007). Một số thực phẩm chức năng GABA làm giàu, chẳng hạn như lá xử lý kỵ khí chè, mầm lúa nước ngâm, gạo mốc đỏ, đậu nành mented fer- tempeh giống, và các sản phẩm sữa lên men, đã được thương mại hóa subse- xuyên (Thwe và những người khác 2011). Tuy nhiên, các nghiên cứu vari độc hại đã được thực hiện để tăng cường nồng độ GABA thông qua việc sử dụng một số vi sinh vật và các quá trình, bao gồm môn vi khuẩn (Smith và những người khác 1992), nấm (Kono và Himeno 2000), và nấm men (Hảo và Schmit 1993). Đặc biệt, trực khuẩn lacto- với tiềm năng sản xuất một lượng lớn GABA đã được sàng lọc từ thực phẩm lên men truyền thống (Komatsuzaki và những người khác 2005). Hầu hết GABA được sử dụng trong các ngành công nghiệp thực phẩm hiện đang được sản xuất bằng quá trình lên men vi sinh. Barley (hordeum vulgare L.) là một trong các loại hạt ngũ cốc chủ yếu được tiêu thụ trên toàn thế giới và có khả năng phát triển trong vironments en- đa dạng. Lúa mì (Triticum aestivum L.) là một loại cỏ được trồng trên toàn thế giới cho ngũ cốc dinh dưỡng cao và hữu ích của nó. Nó là một trong top 3 vụ sản xuất nhất trên thế giới, cùng với ngô và gạo. Một nghiên cứu trước đây đã báo cáo rằng GABA có thể được trình duced trong lúa mạch thân-ít hơn trong sự nảy mầm (Hyun và những người khác 2009). Tuy nhiên, điều kiện cụ thể là cần thiết, chẳng hạn như germina- điều kiện tion, ngâm và phương pháp điều trị kỵ khí, một thời gian dài MS 20130351 Đăng 2013/03/12, chấp nhận 2013/07/10. Tác giả là với Dept. Khoa học Thực phẩm và Công nghệ, Chung-Ang Univ., Ansung, Hàn Quốc. Thắc mắc trực tiếp với tác giả K.-S. Kim (E-mail: [e-mail]). Xóc nước, và điều chỉnh độ pH của dung dịch phản ứng. Lúa mạch và cám lúa mì là sản phẩm phụ trong quá trình sản xuất các phay của toàn bộ lúa mạch hoặc lúa mì ngũ cốc. Cả hai đều không tốn kém × C năm 2013 của Viện kỹ thuật viên thực phẩm × R C1376 Journal of Food Science. Vol. 78, Nr. 9 năm 2013 doi: 10,1111 / 1750-3841,12234 Hơn nữa sinh sản mà không có sự cho phép đều bị cấm và được sử dụng rộng rãi như là thức ăn gia súc. Ngoài ra, cả hai đều có tiềm năng dinh dưỡng tuyệt vời do hàm lượng cao của họ về sợi và hợp chất hoạt tính sinh học. Nhiều nghiên cứu đã cố gắng sử dụng lúa mạch hoặc lúa mì cám để trích xuất các hợp chất chức năng khác nhau, chẳng hạn như các chất polyphenols và xylose (Tamagawa và những người khác 1998; Cruz và những người khác 2000). Tuy nhiên, chỉ có một vài nghiên cứu đã báo cáo việc sử dụng lúa mạch hoặc lúa mì cám để sản xuất GABA từ glutamate. Do đó, cả hai sản phẩm phụ là vật liệu quan tâm cho nghiên cứu này vì chúng có thể được làm sẵn có rẻ tiền như một nguồn GAD để sản xuất GABA. Mục tiêu của nghiên cứu này là để kiểm tra các điều kiện phản ứng tối ưu để sản xuất GABA từ glutamate sử dụng bar-ley hoặc cám lúa mì mà không có quá trình lên men vi sinh và để so sánh tỷ lệ chuyển đổi GABA giữa cám lúa mạch và cám lúa mì. Vật liệu và phương pháp Vật liệu lúa mạch và cám lúa mì là chế biến từ toàn bộ lúa mạch (Alchan giống) hoặc lúa mì (Olbori giống) ngũ cốc, tương ứng, thu hoạch tại Hàn Quốc vào năm 2011, tại một nhà máy địa phương. GABA, mỳ chính, pyridoxal 5'-phosphate (PLP), và O-phthaldialdehyde (OPA) được mua từ Sigma ty Hóa chất (St. Louis, Missouri, Hoa Kỳ). Methanol là hiệu suất cao chromatog- Ðại (HPLC) lớp chất lỏng. Hóa chất và thuốc thử khác là của An- gra alytical