通过短乳杆菌（Levilactobacillus brevis）发酵，安第斯种子中的γ-氨基丁酸（GABA）产量及可溶性游离氨基酸成分发生变化

《Frontiers in Nutrition》：γ-Aminobutyric acid (GABA) production and soluble free amino acid profile change in Andean seeds by Levilactobacillus brevis fermentation

本研究利用Levilactobacillus brevis DSM 1269对Tarwi、Ca?ihua和Quinoa进行固态发酵，发现室温预处理的Tarwi种子GABA产量最高（4 mg/g），且发酵显著提升必需氨基酸含量及生成短链脂肪酸，为开发功能性发酵食品提供依据。

　　这项研究探讨了通过固态发酵技术提升安第斯种子功能性价值的潜力。研究中使用的种子包括塔尔维（*Lupinus mutabilis*）、卡尼胡亚（*Chenopodium pallidicaule*）和藜麦（*Chenopodium quinoa*），这些种子因其高营养价值和可持续生产条件而受到关注。研究的核心在于利用乳酸菌*Levilactobacillus brevis* DSM 1269进行发酵，以提高种子中的γ-氨基丁酸（GABA）含量，并同时增强其他游离必需氨基酸的水平。该菌株具有将L-谷氨酸转化为GABA的能力，这一过程在发酵过程中得到了验证。

在发酵过程中，研究人员发现不同种子在处理方式和发酵条件下的表现存在显著差异。其中，塔尔维种子在发酵后表现出最高的GABA产量，达到4?mg/g，这与其较高的蛋白质含量有关。相比之下，卡尼胡亚和藜麦种子的GABA产量较低，分别为1?mg/g和0.3?mg/g。此外，种子在室温下的预处理比在4?°C下的预处理更能促进GABA的生成，这一现象在塔尔维种子中尤为明显。然而，值得注意的是，当对种子进行高压灭菌（即在发酵前的处理步骤）时，其对不同种子的影响也不尽相同。例如，塔尔维种子在高压灭菌后，L-谷氨酸的含量明显下降，而卡尼胡亚和藜麦种子则表现出L-谷氨酸含量的上升。

在发酵过程中，除了GABA的生成外，还观察到短链脂肪酸（SCFAs）的增加，包括乳酸和乙酸。这些脂肪酸不仅有助于提高发酵产品的营养价值，还可能对肠道健康和免疫系统产生积极影响。此外，发酵显著提升了多种游离必需氨基酸的含量，如苏氨酸、组氨酸、蛋氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、缬氨酸和赖氨酸。这些氨基酸的增加可能进一步提升发酵产品的健康效益和营养特性。

研究还通过主成分分析（PCA）和热图等方法，对不同预处理条件和发酵后的氨基酸组成进行了系统分析。结果显示，发酵显著改变了种子中氨基酸的分布模式，形成了与对照组（未发酵种子）不同的聚类。例如，在塔尔维种子中，发酵后的样品在PCA图中与对照组明显分开，表明发酵对氨基酸的转化具有重要作用。而卡尼胡亚和藜麦种子在不同预处理条件下表现出不同的氨基酸变化趋势，其中某些氨基酸如丙氨酸和天冬氨酸在冷处理后显著增加，而其他如半胱氨酸则在室温处理后有明显提升。

这项研究的意义在于首次展示了利用*Levilactobacillus brevis*对安第斯种子进行发酵以生成生物活性代谢物的潜力。通过这种生物转化过程，种子不仅能够提高GABA含量，还能增强其他营养成分，为开发新型植物基食品提供了科学依据。GABA作为一种重要的神经递质，具有调节神经系统功能、改善情绪和预防多种疾病（如糖尿病、抑郁症、焦虑症和慢性失眠）的潜力。此外，发酵过程中产生的乳酸和乙酸等短链脂肪酸也被认为是促进肠道健康的重要成分。

在实际应用方面，这项研究为食品工业提供了新的思路，即如何通过微生物发酵技术提升植物性食品的功能性。由于安第斯种子本身具有丰富的蛋白质和多种氨基酸，发酵后的产物可能在营养和健康价值上得到进一步优化。此外，研究还揭示了不同预处理方式对发酵效果的影响，这为未来优化发酵工艺、提高产品品质提供了重要参考。

未来的研究可以进一步探讨大规模发酵的可能性，以及不同发酵条件对GABA和氨基酸生成的影响。此外，对发酵产物的感官特性进行深入研究，有助于开发更符合消费者口味的发酵食品。研究还指出，尽管目前实验仅在小规模进行，但通过优化工艺和增加重复次数，可以提高数据的统计可靠性和应用可行性。这种发酵技术不仅符合可持续发展的理念，还可能为全球食品产业提供新的资源和方法，特别是在提升植物性食品营养价值和功能性方面。

综上所述，这项研究通过固态发酵技术，成功提升了安第斯种子中GABA和多种游离氨基酸的含量，展示了发酵在食品加工中的广泛应用前景。它不仅为食品工业提供了新的思路，也为健康食品的开发提供了科学支持。研究结果表明，利用*Levilactobacillus brevis*进行发酵，可以在不破坏种子原有营养成分的前提下，有效提升其功能性价值，从而为未来开发具有更高营养价值和健康益处的植物基食品奠定基础。