富硒高GABA發(fā)芽糙米低溫干燥工藝的研究

袁 建 李 倩 何 榮 朱貞映 鞠興榮

富硒高GABA發(fā)芽糙米低溫干燥工藝的研究

袁 建 李 倩 何 榮 朱貞映 鞠興榮

（南京財(cái)經(jīng)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院／江蘇省現(xiàn)代糧食流通與安全協(xié)同創(chuàng)新中心／江蘇高校糧油質(zhì)量安全控制及深加工重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，南京 210023）

以富硒高γ－氨基丁酸（GABA）發(fā)芽糙米為原料，對發(fā)芽糙米低溫干燥工藝進(jìn)行研究，并探討了低溫微波干燥和熱風(fēng)干燥對發(fā)芽糙米食用品質(zhì)及營養(yǎng)品質(zhì)的影響。結(jié)果表明：發(fā)芽糙米的食用品質(zhì)及營養(yǎng)品質(zhì)隨干燥溫度的升高而下降，且干燥溫度越低越有利于發(fā)芽糙米品質(zhì)的保持。干燥溫度由40℃升至60℃，褐變反應(yīng)加劇，發(fā)芽糙米色澤變暗；發(fā)芽糙米飯硬度、咀嚼性等值增大，口感變差；發(fā)芽糙米粉糊的黏度增大，品質(zhì)下降；微波和熱風(fēng)干燥后發(fā)芽糙米中GABA含量分別降低約25%和27%，硒含量分別降低了約30%和7%。因此，熱風(fēng)干燥最佳條件為45℃下干燥270 min，微波干燥最佳條件為45℃下干燥75 min，干燥后發(fā)芽糙米中硒和GABA含量高且食用品質(zhì)良好。

低溫 熱風(fēng)干燥 微波干燥 發(fā)芽糙米 品質(zhì)

發(fā)芽糙米是在一定條件下，糙米內(nèi)部相關(guān)生物酶被激活促使糙米發(fā)芽得到的，糙米發(fā)芽后營養(yǎng)素更加豐富，不但富集了大量的γ－氨基丁酸（GABA），同時(shí)還軟化糙米糠層纖維［1］，使糙米的口感得到改善?，F(xiàn)有工藝條件下糙米發(fā)芽后，含水量高，需要進(jìn)一步干燥至安全水分，才宜長時(shí)間存放［2］。目前，用于發(fā)芽糙米干燥的方法主要有：日光干燥［3］、熱風(fēng)干燥［4］、微波干燥［5］和真空冷凍干燥［6］等。研究表明，真空冷凍干燥對發(fā)芽糙米品質(zhì)影響最小，其次是微波干燥和熱風(fēng)干燥［3］。另一方面，真空冷凍干燥成本較高，不適于商業(yè)化生產(chǎn)；日光干燥速度較慢，并且難以控制外界環(huán)境［7］；熱風(fēng)干燥和微波干燥是比較常用的2種干燥方式，應(yīng)用廣泛且經(jīng)濟(jì)合理，但是高溫干燥也會(huì)降低發(fā)芽糙米的食用品質(zhì)和營養(yǎng)品質(zhì)［4］。

因此，本研究探討低溫?zé)犸L(fēng)干燥和微波干燥對富硒高GABA發(fā)芽糙米品質(zhì)的影響，開發(fā)發(fā)芽糙米低溫保質(zhì)干燥工藝，為發(fā)芽糙米商業(yè)化生產(chǎn)提供參考。

1 材料和方法

1.1 材料與試劑

武運(yùn)粳：南京遠(yuǎn)望富硒農(nóng)產(chǎn)品有限公司；GABA標(biāo)準(zhǔn)品、4－氯－3，5－二硝基三氟甲苯（CBNF）：Sigma公司；硒標(biāo)準(zhǔn)溶液：國家有色金屬及電子材料分析測試中心；Waters XBridge C18反相柱：Waters公司；乙腈、甲醇為色譜純，硝酸、鹽酸為優(yōu)級純：國藥化學(xué)試劑公司。

1.2 試驗(yàn)儀器

MCR－3微波化學(xué)反應(yīng)器：西安予輝儀器有限公司；RVA快速黏度分析儀：澳大利亞Newport Scientific儀器公司；CM－5美能達(dá)分光測色儀：柯尼卡美能達(dá)辦公系統(tǒng)（中國）有限公司；TA.XT2i型質(zhì)構(gòu)分析儀：英國Stable Micro System公司；Dionex Ultimate 3000高效液相色譜儀：美國Thermo Fisher公司；EXCEL微波消解儀：上海屹堯有限公司；AFS－933原子熒光光度計(jì)：北京吉天儀器有限公司。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 富硒高GABA發(fā)芽糙米的制備

稻谷經(jīng)脫殼、篩選（去除碎米、雜色米、未成熟米等）得到試驗(yàn)用糙米，清洗消毒后于30℃浸泡13 h（浸泡液組成：pH 5.5，L － 谷氨酸鈉0.5 mg／mL，氯化鈣3.5 mmol／L，維生素B60.7 mg／mL，亞硒酸鈉10 mg／L）、30℃發(fā)芽24 h，結(jié)束后將發(fā)芽糙米取出干燥，于4℃冰箱存放備用。

1.3.2 發(fā)芽糙米的干燥

采用熱風(fēng)和微波2種方式干燥發(fā)芽糙米，干燥溫度為40、45、50、55、60 ℃。熱風(fēng)干燥開始1 h后第1次取樣，之后每隔30 min取樣；微波干燥開始10 min后第1次取樣，之后每隔5 min取樣，其中40℃條件下每隔20 min取樣。測定發(fā)芽糙米水分變化情況，繪制不同溫度下2種干燥方式的干燥速率曲線。

1.3.3 色澤參數(shù)的測定

采用CM－5美能達(dá)分光測色儀測量發(fā)芽糙米色澤的變化，記錄L*，a*，b*，ΔE值。L*為明度（黑～白，0～100），a*為紅綠色相（綠～紅，－a*～ ＋a*），b*為黃藍(lán)色相（藍(lán)～黃，－b*～ ＋b*），ΔE為總色差值。

1.3.4 質(zhì)構(gòu)特性的測定

采用TA－XT2i型質(zhì)構(gòu)分析儀測定發(fā)芽糙米的質(zhì)構(gòu)特性［8］。儀器參數(shù)：探頭P／36R，測前速度1.0 mm／s，測試速度0.5 mm／s，測后速度1.0 mm／s，下壓間隔5 s，測試壓力10 g，測試樣品形變75%。以硬度、黏著性、彈性和咀嚼性評價(jià)發(fā)芽糙米的質(zhì)構(gòu)特性。

1.3.5 糊化特性的測定

參照GB／T 24852—2010 快速黏度儀法［9］測定發(fā)芽糙米的糊化特性，獲得發(fā)芽糙米粉黏度變化曲線，記錄糊化溫度、峰值黏度、衰減值、回生值。

1.3.6 硒的測定

參照GB 5009.93—2010［10］和DB 3301／T 117—2007［11］測定發(fā)芽糙米中總硒和有機(jī)硒含量。

1.3.7 GABA的測定

參照蔣旭玲等［12］測定氨基酸的方法，并略作改進(jìn)。色譜柱：Waters XBridge C18，4.6 mm ×250 mm，5 μm。流動(dòng)相∶A，乙腈：水（1∶1）；B，0.05 mol／L 的醋酸鹽緩沖液（pH 6.8）。洗脫梯度（以流動(dòng)相A計(jì)）：0 ～10 min，50% ～80%；10 ～15 min，95% ～95%；15 ～17 min，95% ～50%；17 ～20 min，50% ～50%。流速：1 mL／min。檢測波長：238 nm。柱溫：30℃。進(jìn)樣量：20μL。

1.3.8 數(shù)據(jù)分析

采用SAS對數(shù)據(jù)進(jìn)行單因素方差分析（ANOVA）、Duncan多重比較，顯著差異選用P＜0.05。每組試驗(yàn)重復(fù)3次，結(jié)果均采用平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 低溫干燥對發(fā)芽糙米水分的影響

以安全水分（14 ±0.5）% 為標(biāo)準(zhǔn)［2］，探討不同溫度下熱風(fēng)干燥和微波干燥對發(fā)芽糙米中含水量的影響，結(jié)果如圖1所示。可見，隨著干燥溫度的升高，發(fā)芽糙米失水速率增加，干燥至目標(biāo)水分所需時(shí)間縮短；干燥前期失水較快，后期逐漸減慢。熱風(fēng)干燥所需時(shí)間遠(yuǎn)大于微波干燥，并且干燥速率低于微波干燥。40、45、50、55、60 ℃ 條件下，熱風(fēng)干燥至目標(biāo)水分所需時(shí)間分別為330、270、210、150、120 min，微波干燥需時(shí)分別為205、75、55、40、30 min。40℃時(shí)微波干燥較熱風(fēng)干燥縮短了125 min，60℃時(shí)微波干燥所需時(shí)間僅是熱風(fēng)干燥的25%。因此，相同溫度下，微波干燥具有明顯節(jié)時(shí)優(yōu)勢。

圖1 不同干燥方式對發(fā)芽糙米水分的影響

2.2 低溫干燥對發(fā)芽糙米色澤的影響

干燥過程中食品會(huì)發(fā)生褐變反應(yīng)，褐變程度可用色差值衡量，ΔE值越大，表明其褐變程度越大，品質(zhì)越差［13］。由表1可知，干燥后發(fā)芽糙米的L*、a、b*值均大于糙米（60.37±0.28，4.75±0.12，22.94±0.17），且ΔE值基本隨干燥溫度的升高而增大，表明發(fā)芽糙米干燥后明度、紅色度及黃色度增加，褐變加劇，品質(zhì)變差。Wang等［14］研究指出糙米發(fā)芽后自身結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，導(dǎo)致透明度降低、明度值增加，而褐變反應(yīng)導(dǎo)致ΔE的增大。微波干燥后發(fā)芽糙米的L*及ΔE值變化顯著（P＜0.05），且隨干燥溫度的升高而增大。此外，同一干燥溫度下，微波干燥后發(fā)芽糙米的L*及ΔE值大于熱風(fēng)干燥（如40℃時(shí)，L*值分別為61.81±0.13、61.42±0.25，ΔE 值分別為2.21±0.11、1.94±0.17），a*值小于熱風(fēng)干燥（如40℃時(shí)分別為5.97±0.07、6.27±0.16），b*值無明顯差異（P ＞0.05），可能是微波干燥時(shí)間短、干燥速率大所致［15］。結(jié)果表明，微波干燥后發(fā)芽糙米褐變程度略大于熱風(fēng)干燥，且干燥溫度越高色澤越暗、品質(zhì)越差，40℃時(shí)對發(fā)芽糙米色澤品質(zhì)的影響最小。

表1 低溫干燥對發(fā)芽糙米色澤的影響

2.3 低溫干燥對發(fā)芽糙米質(zhì)構(gòu)特性的影響

米飯的質(zhì)構(gòu)特性是稻米食用品質(zhì)的重要評價(jià)指標(biāo)。由表2可知，糙米經(jīng)發(fā)芽、干燥后，硬度和咀嚼性有所降低，黏著性（絕對值越大，黏著性越強(qiáng)）增強(qiáng)，彈性變化不大。這是糙米在發(fā)芽過程中內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，干燥失水，導(dǎo)致芽體裂紋增多，蒸煮后吸水量增加所致［16］。干燥后發(fā)芽糙米的硬度和咀嚼性隨干燥溫度的升高呈增加趨勢，黏著性呈降低趨勢，原因可能是溫度升高，淀粉酶活性增強(qiáng)，淀粉結(jié)構(gòu)變得緊致、芽體裂紋減少，蒸煮后吸水量降低所致［17］。同一干燥溫度，微波干燥后發(fā)芽糙米的黏著性和咀嚼性略高于熱風(fēng)干燥，硬度和彈性無顯著性差異（P ＜0.05），如45℃下2種方式干燥發(fā)芽糙米的黏著性分別為（－87.844±12.907）gs和（－60.337±17.717）gs，40℃下發(fā)芽糙米的咀嚼性分別為（474.383±52.177）g.mm 和（306.799±52.833）g.mm，可能是因?yàn)榘l(fā)芽糙米在微波環(huán)境中受熱均勻，結(jié)構(gòu)相對緊致，蒸煮時(shí)吸水量較少所致［18］。因此，研究認(rèn)為，低溫（40～45℃）干燥能改善發(fā)芽糙米的質(zhì)構(gòu)特性，且微波干燥后發(fā)芽糙米的質(zhì)構(gòu)品質(zhì)優(yōu)于熱風(fēng)干燥，而較高溫（55～60℃）干燥會(huì)增加發(fā)芽糙米的硬度和咀嚼性，降低其食用品質(zhì)。

2.4 低溫干燥對發(fā)芽糙米糊化特性的影響

糊化是淀粉固有的特性，糙米發(fā)芽后淀粉結(jié)構(gòu)及含量發(fā)生變化從而導(dǎo)致其糊化特性的改變［19］。由表3可知，糙米粉糊的峰值黏度、糊化溫度等值明顯高于發(fā)芽糙米粉糊（P＜0.05），說明發(fā)芽能夠改善糙米的糊化特性。

干燥后發(fā)芽糙米粉糊的峰值黏度、衰減值等隨干燥溫度的升高而增大，糊化溫度無明顯差異。楊麗英等［20］研究也得到相似結(jié)果，說明干燥溫度升高，發(fā)芽糙米粉糊的黏度增大，使其食用性能降低。同一溫度下，微波干燥后發(fā)芽糙米粉糊的峰值黏度、衰減值及回生值高于熱風(fēng)干燥，糊化溫度無顯著性差異可能是因?yàn)槲⒉ǜ稍飼r(shí)發(fā)芽糙米受熱均勻，淀粉粒晶體結(jié)構(gòu)破壞程度較大，與水共熱時(shí)更易膨脹，從而導(dǎo)致黏度上升［18］。因此，研究認(rèn)為低溫干燥能改善發(fā)芽糙米粉的糊化特性，且熱風(fēng)干燥后發(fā)芽糙米粉的糊化特性優(yōu)于微波干燥。

表2 低溫干燥對發(fā)芽糙米質(zhì)構(gòu)特性的影響

表3 低溫干燥對發(fā)芽糙米糊化特性的影響

2.5 低溫干燥對發(fā)芽糙米中硒和GABA含量的影響

干燥時(shí)由于受到溫度、時(shí)間等因素影響會(huì)導(dǎo)致GABA的損失，如圖2所示，GABA含量隨干燥溫度的升高呈現(xiàn)降低趨勢，且溫度越高損失越多。干燥溫度由40℃升至60℃，微波和熱風(fēng)干燥后發(fā)芽糙米中GABA含量分別由（449.7±10.4）mg／kg和（436.2±5.2）mg／kg下降至（334.3 ±5.6）mg／kg和（319.1±12.6）mg／kg，原因是溫度升高導(dǎo)致GABA發(fā)生降解或與還原糖發(fā)生美拉德反應(yīng)造成［3］。另外，某些溫度下，微波干燥后發(fā)芽糙米中GABA含量略高于熱風(fēng)干燥，如40℃時(shí)2種方式干燥后GABA含量分別為（449.7±10.4）mg／kg和（436.2±5.2）mg／kg，55 ℃ 時(shí)GABA 含量分別為（377.8 ±10.2）mg／kg和（363.9 ±4.3）mg／kg，可能是因?yàn)闊犸L(fēng)干燥時(shí)間較長，導(dǎo)致GABA損失增多［21］。

圖2 低溫干燥對發(fā)芽糙米中GABA含量的影響

干燥也導(dǎo)致了發(fā)芽糙米中硒含量的下降，由表4可知，隨著干燥溫度的升高，發(fā)芽糙米中總硒及有機(jī)硒含量呈現(xiàn)降低趨勢（P ＜0.05），且兩者變化基本一致。40℃時(shí)，2種方式干燥后發(fā)芽糙米中的硒含量相差不大（P＜0.05），升至60℃，熱風(fēng)干燥后硒含量降低了約7%，遠(yuǎn)小于微波干燥后硒含量30%的損失。可能因?yàn)橥瑫r(shí)受到微波和溫度的雙重影響，導(dǎo)致含硒化合物分解、蒸發(fā)或發(fā)生褐變反應(yīng)［22－23］。

表4 低溫干燥對發(fā)芽糙米中硒含量的影響

微波干燥對硒影響較大，而熱風(fēng)干燥對GABA影響較大，且干燥溫度越低越有利于發(fā)芽糙米中硒和GABA的保持。因此，研究認(rèn)為40～45℃的低溫干燥有利于保持發(fā)芽糙米的營養(yǎng)品質(zhì)，而實(shí)際生產(chǎn)中可參考采用45℃的微波和熱風(fēng)干燥工藝（干燥時(shí)間相對較短，并且發(fā)芽糙米營養(yǎng)損失較少）。

3 結(jié)論

本研究探討了發(fā)芽糙米的低溫干燥工藝，以及干燥對發(fā)芽糙米食用品質(zhì)及營養(yǎng)品質(zhì)的影響。研究發(fā)現(xiàn)，發(fā)芽糙米的食用品質(zhì)及營養(yǎng)品質(zhì)隨干燥溫度的升高而下降，且溫度越低越有利于發(fā)芽糙米品質(zhì)的保持。干燥溫度由40℃升至60℃，褐變反應(yīng)加劇，發(fā)芽糙米色澤變暗；發(fā)芽糙米飯的硬度、咀嚼性等值增大，口感變差；發(fā)芽糙米粉糊的黏度增大，品質(zhì)下降；微波和熱風(fēng)干燥后發(fā)芽糙米中GABA含量分別降低了約25%和27%，硒含量分別降低了約30%和7%。綜上所述，從節(jié)能、省時(shí)及實(shí)際生產(chǎn)等多方面考慮，得到基于本研究試驗(yàn)材料的最佳干燥工藝：熱風(fēng)干燥最佳條件為45℃干燥270 min，微波干燥最佳條件為45℃干燥75 min，干燥時(shí)間相對較短，食用品質(zhì)較好，且干燥后發(fā)芽糙米中硒和GABA含量較高，總硒分別為（1 538.27±13.64）μg／kg和（1 323.53 ±14.92）μg／kg；有機(jī)硒分別為（1 425.95 ±37.26）μg／kg 和（1 209.71 ±19.85）μg／kg，GABA 分別為（432.97 ± 7.74）mg／kg 和（424.99 ±16.73）mg／kg。

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Low Temperature Drying Process of Germinated Brown Rice Enriched in Selenium and GABA

Yuan Jian Li Qian He Rong Zhu Zhenying Ju Xingrong
（College of Food Science and Engineering／Collaborative Innovation Center for Modern Grain Circulation and Safety／Key Laboratory of Grains and Oils Quality Control and Processing，Nanjing University of Finance and Economics，Nanjing 210023）

With the germinated brown rice enriched in selenium and GABA as the raw material，the study discussed the low temperature drying process of germinated brown rice，and the effects of low temperature hot air drying and microwave drying on edible quality and nutritional quality of germinated brown rice.Results showed that the edible quality and nutritional quality of germinated brown rice decreased with the rises of drying temperature，and it was helpful to keep the quality of germinated brown rice with lower drying temperature.When drying temperature rose to 60℃ from 40℃，browning reaction has caused the color of germinated brown rice became dinginess；hardness and chewiness of germinated brown rice increased so that it has poor mouth feel；the viscosity of germinated brown rice power paste increased and its quality declined；after microwave drying and hot air drying ，the GABA content decreased by 25%and 27%and the selenium content decreased by 30%and 7%，respectively.So the best drying conditions were hot air drying at 45℃for 270 min and microwave drying at 45℃for 75 min.Under these conditions，the contents of selenium and GABA in germinated brown rice were higher and with good edible quality.

low temperature，hot air drying，microwave drying，germinated brown rice，quality

TS210.1

A

1003－0174（2016）07－0126－06

江蘇省產(chǎn)學(xué)研聯(lián)合創(chuàng)新資金—前瞻性聯(lián)合研究項(xiàng)目（BY2012037），江蘇省技術(shù)創(chuàng)新項(xiàng)目（CX（12）3086），國家科技支撐計(jì)劃（2014BAD04B10）

2014－11－25

袁建，男，1965年出生，教授，食品質(zhì)量與安全