米糠貯藏時間對米糠不溶性膳食纖維功能性質(zhì)的影響

付旭恒，吳 偉，吳曉娟，何莉媛，楊 英，吳 躍

(中南林業(yè)科技大學 食品科學與工程學院，稻谷及副產(chǎn)物深加工國家工程實驗室，長沙 410004)

米糠貯藏時間對米糠不溶性膳食纖維功能性質(zhì)的影響

付旭恒，吳 偉，吳曉娟，何莉媛，楊 英，吳 躍

(中南林業(yè)科技大學 食品科學與工程學院，稻谷及副產(chǎn)物深加工國家工程實驗室，長沙 410004)

以新鮮米糠為原料，分別貯藏0、1、3、5、10 d穩(wěn)定化和脫脂后制備米糠不溶性膳食纖維，研究米糠貯藏時間對米糠不溶性膳食纖維功能性質(zhì)的影響。結(jié)果表明：隨著米糠貯藏時間的延長，米糠不溶性膳食纖維的持水性、持油性、陽離子交換能力和吸附膽酸鈉能力先上升后下降，分別在新鮮米糠貯藏1、3、1 d和3 d達到最大值，分別為4.75 g/g、4.10 g/g、0.39 mmol/g和42.54 mg/g。隨新鮮米糠貯藏時間的延長，米糠不溶性膳食纖維的結(jié)合水力逐漸下降，膨脹力無顯著性變化，粉體亮度先上升后下降。研究表明米糠短期貯藏可以改善米糠不溶性膳食纖維的部分功能性質(zhì)，而長期貯藏會引起米糠不溶性膳食纖維功能性質(zhì)的下降。

米糠；貯藏；米糠不溶性膳食纖維；功能性質(zhì)

米糠中含有豐富的蛋白質(zhì)、脂肪、維生素、膳食纖維等營養(yǎng)成分，具有很高的營養(yǎng)價值[1]，但是由于米糠本身的特性所致，大部分米糠都被用作畜禽飼料，只有10%～15%的米糠被用來制油或進一步綜合利用[2-6]。

米糠中含有豐富的膳食纖維，可占米糠干基的35%～50%[1]。米糠膳食纖維具有良好的持水性、持油性、膨脹力和結(jié)合水力等，對糖尿病、心血管疾病和結(jié)腸癌等疾病的發(fā)生有預防作用[7]。目前關(guān)于米糠膳食纖維的研究主要集中在提取和改性等方面[8]，尚未有米糠酸敗影響米糠膳食纖維性質(zhì)的研究。本文以新鮮米糠為原料，在室溫條件下貯藏不同時間獲得不同酸敗程度的米糠，穩(wěn)定化和脫脂后制備米糠不溶性膳食纖維，研究米糠貯藏時間對米糠不溶性膳食纖維功能性質(zhì)的影響，為進一步開發(fā)米糠膳食纖維和提高米糠綜合利用水平提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

新鮮米糠：湖南糧食集團有限責任公司；堿性蛋白酶(200 000 U/g)：北京索萊寶科技有限公司；α-淀粉酶(40 000 U/g)：國藥集團化學試劑有限公司；糠醛：梯希愛(上海)化成工業(yè)發(fā)展有限公司；其他試劑均為分析純，國藥集團化學試劑有限公司。

Sorvall LYNX 6000高速落地離心機：美國Thermo Fisher公司；FMHE36-24雙螺桿擠壓機；DSI Z-300A水浴恒溫振蕩器；202-2AB電熱恒溫干燥箱；SHB-III循環(huán)水式多用真空泵；RV10旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀：德國IKA公司；722S可見光分光光度計；CR-10便攜式色差儀：日本Konica Minolta optics公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 米糠預處理

參考吳偉等[3]的米糠預處理方法。新鮮米糠(水分含量12%)過40目篩，在室溫下分別貯藏0、1、3、5、10 d，得到不同酸敗程度的米糠，采用雙螺桿擠壓機穩(wěn)定化，穩(wěn)定化條件為：喂料量15 kg/h，水分含量16%，雙螺桿擠壓機二區(qū)至六區(qū)溫度依次為70、120、120、70℃和60℃。在40℃條件下干燥、粉碎過40目篩，隨后在室溫條件下與正己烷按料液比1∶4混合脫脂，振蕩30 min后抽濾得到濾餅，濾液旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)回收正己烷，如此重復脫脂3次。最后將濾餅置于通風櫥中風干后得脫脂米糠。

1.2.2 米糠不溶性膳食纖維的制備

參考李倫等[2]的方法制備米糠不溶性膳食纖維。將脫脂后的米糠按照料液比1∶10與去離子水混合，在40℃條件下調(diào)pH至9.0，攪拌4 h后將懸浮液在4℃條件下8 000 r/min離心20 min，將沉淀以料液比1∶12與去離子水混合并攪拌均勻，45℃條件下調(diào)節(jié)pH至10.0，加入堿性蛋白酶(添加量250 U/g)，酶解2 h，升溫至90℃進行預糊化，預糊化時間20～25 min，然后在60℃條件下用2 mol/L HCl調(diào)pH至6.5，加入α-淀粉酶(添加量200 U/g)，酶解30 min，將溫度升高至95℃并保持5 min滅酶，冷卻至室溫后在4℃條件下8 000 r/min離心20 min，水洗沉淀后將沉淀物在45℃條件下鼓風烘干，得到米糠不溶性膳食纖維。

1.2.3 米糠不溶性膳食纖維持水性、持油性、膨脹力的測定

參考李倫等[2]的方法測定米糠不溶性膳食纖維的持水性、持油性、膨脹力。

1.2.4 米糠不溶性膳食纖維陽離子交換能力的測定

參考陶姝穎等[9]的方法測定米糠不溶性膳食纖維的陽離子交換能力。

1.2.5 米糠不溶性膳食纖維吸附膽酸鈉能力的測定

參考陳琬盈等[10]的方法測定米糠不溶性膳食纖維吸附膽酸鈉的能力。分別準確稱取膽酸鈉0、10、20、40、60、80 mg和100 mg置于50 mL容量瓶中，用蒸餾水溶解并定容至刻度。移取樣液1 mL于15 mL帶塞試管中，加入45%濃硫酸6 mL和0.3%糠醛1 mL，混勻，置65℃恒溫水浴中反應30 min，冷卻至室溫后于620 nm處測吸光度，繪制標準曲線。實驗測得標準曲線方程為：y=0.247 6x-0.001 1(x為膽酸鈉質(zhì)量濃度,mg/mL;y為吸光度)，R2=0.992 4。

在100 mL錐形瓶中分別加入含0.100 g膽酸鈉的0.15 mol/L的NaCl溶液50 mL，膽酸鈉的質(zhì)量濃度為2 mg/mL，調(diào)pH為7.0，加入膳食纖維1.0 g，攪拌均勻，37℃振搖2 h，4 000 r/min離心20 min，準確量取1 mL上清液測定殘余膽酸鈉的量，根據(jù)反應前后的質(zhì)量濃度差計算吸附量，同時做空白實驗。

1.2.6 米糠不溶性膳食纖維結(jié)合水力的測定

參考趙憲略[7]的方法測定米糠不溶性膳食纖維的結(jié)合水力。稱取0.500 g樣品于50 mL離心管中，加蒸餾水30 mL，混勻，室溫下靜置18 h，在4℃條件下8 000 r/min離心20 min，棄去上清液，沉淀轉(zhuǎn)移至濾紙上控干水分，再轉(zhuǎn)移至烘干的玻璃皿中，稱重為樣品濕質(zhì)量，干燥至恒重，為樣品干質(zhì)量，重復3次求平均值。結(jié)合水力公式如下：

1.2.7 米糠不溶性膳食纖維色差的測定

參考李倫[11]的方法測定不同貯藏時間米糠不溶性膳食纖維的色差。將一定量膳食纖維樣品放入透明自封袋中，用CR-10便攜式色差儀分別測定樣品的L、a、b值，每個樣品重復測定5次。其中L值表示白度，a值表示色澤紅度，b值表示色澤黃度。

2 結(jié)果與討論

2.1 米糠貯藏時間對米糠不溶性膳食纖維持水性和持油性的影響(見圖1)

注：柱狀圖中不同字母表示在P<0.05水平上差異顯著，下同。

圖1米糠貯藏時間對米糠不溶性膳食纖維持水性和持油性的影響

從圖1可以看出，隨著米糠貯藏時間的延長，米糠不溶性膳食纖維持水性和持油性均呈現(xiàn)出先升高后下降的趨勢，在米糠貯藏1 d時持水性達到最大值，為4.75 g/g，在米糠貯藏3 d時持油性達到最大值，為4.10 g/g。李倫等[2]和趙憲略[7]研究發(fā)現(xiàn)米糠膳食纖維的持水性和持油性與其組織結(jié)構(gòu)、顆粒的比表面積、表面能、孔隙率、親水/疏水基團的暴露程度有關(guān)。蔡勇建[6]研究了相同貯藏條件下米糠酸值和過氧化值的變化，發(fā)現(xiàn)貯藏10 d后新鮮米糠的酸值和過氧化值分別增加了7.5倍和5.5倍，表明新鮮米糠在貯藏過程中脂質(zhì)發(fā)生了顯著的水解和氧化反應。吳偉等[3,12]進一步研究發(fā)現(xiàn)米糠酸敗過程中形成的脂質(zhì)氧化產(chǎn)物可導致米糠蛋白氧化，改變米糠蛋白疏水基團、親水基團的分布以及米糠蛋白的聚集狀態(tài)，進而影響米糠蛋白的持水性和持油性。米糠貯藏初期，米糠酸敗程度較低，產(chǎn)生的脂質(zhì)氧化產(chǎn)物作用于米糠膳食纖維，使得米糠膳食纖維結(jié)構(gòu)逐漸展開，暴露出部分疏水基團，同時使得更多水分子進入膳食纖維內(nèi)部，進而增加了米糠膳食纖維的持水性和持油性；隨著米糠貯藏時間進一步延長，米糠酸敗程度加劇，脂質(zhì)氧化產(chǎn)物使得米糠膳食纖維中越來越多的疏水基團暴露出來，暴露出來的大量疏水基團相互聚集，大大降低了米糠膳食纖維的持水性和持油性。

2.2 米糠貯藏時間對米糠不溶性膳食纖維陽離子交換能力的影響(見圖2)

從圖2可以看出，隨著米糠貯藏時間的延長，米糠不溶性膳食纖維的陽離子交換能力先上升后下降，并且在米糠貯藏1 d時達到最大值，為0.39 mmol/g。膳食纖維側(cè)鏈基團包含有羧基、氨基等解離官能團，這使得膳食纖維具有類似弱酸性陽離子交換樹脂的功能[13]。趙憲略[7]研究發(fā)現(xiàn)米糠膳食纖維的陽離子交換能力與其羧基、羥基等離子型官能團的暴露量有關(guān)。吳偉等[12]研究發(fā)現(xiàn)，米糠酸敗過程中產(chǎn)生的大量自由基和活性氧化產(chǎn)物能夠攻擊和修飾蛋白質(zhì)的主鏈和側(cè)鏈基團，導致蛋白質(zhì)氧化，進而影響其羥基、羧基等親水基團和疏水基團以及極性與非極性氨基的分布狀況。米糠貯藏初期酸敗產(chǎn)生的脂質(zhì)氧化物作用于米糠膳食纖維，引起米糠膳食纖維結(jié)構(gòu)逐漸展開，暴露出羧基、氨基等解離側(cè)鏈基團，使得米糠膳食纖維陽離子交換能力提高；隨著貯藏時間進一步延長，米糠酸敗加劇，產(chǎn)生更多的脂質(zhì)氧化產(chǎn)物作用于暴露出的羧基、氨基等解離基團，改變米糠膳食纖維的帶電性，導致米糠膳食纖維的陽離子交換能力變小。

圖2 米糠貯藏時間對米糠不溶性膳食纖維陽離子交換能力的影響

2.3 米糠貯藏時間對米糠不溶性膳食纖維吸附膽酸鈉能力的影響(見圖3)

圖3 米糠貯藏時間對米糠不溶性膳食纖維吸附膽酸鈉能力的影響

從圖3可以看出，隨著米糠貯藏時間的延長，米糠不溶性膳食纖維吸附膽酸鈉的能力先上升后下降，在米糠貯藏3 d時達到最大值42.54 mg/g，之后顯著減小。李倫等[2]研究發(fā)現(xiàn)米糠膳食纖維對膽酸鈉的吸附能力與其在溶液中的展開結(jié)構(gòu)以及羥基、羧基等側(cè)鏈基團的暴露量有關(guān)。米糠貯藏初期，米糠酸敗產(chǎn)生的脂質(zhì)氧化產(chǎn)物使得膳食纖維結(jié)構(gòu)疏松，暴露出更多的羥基和羧基，增強了膳食纖維對膽酸鈉的束縛能力；隨著米糠貯藏時間的進一步延長，米糠酸敗程度加劇，產(chǎn)生的脂質(zhì)氧化產(chǎn)物氧化修飾之前暴露出來的羥基、羧基等側(cè)鏈基團，使得膳食纖維對膽酸鈉的束縛能力減弱。

2.4 米糠貯藏時間對米糠不溶性膳食纖維結(jié)合水力的影響(見圖4)

圖4 米糠貯藏時間對米糠不溶性膳食纖維結(jié)合水力的影響

從圖4可以看出，隨著米糠貯藏時間的延長，米糠不溶性膳食纖維的結(jié)合水力逐漸下降。藍海軍等[14]研究發(fā)現(xiàn)大豆膳食纖維的結(jié)合水力與其分子中的親水基團的暴露量有關(guān)，親水基團暴露的越多，結(jié)合水力越高。吳偉等[12]研究發(fā)現(xiàn)米糠酸敗過程中產(chǎn)生的脂質(zhì)氧化產(chǎn)物可改變米糠蛋白中親水基團和疏水基團的分布。米糠貯藏期間米糠不溶性膳食纖維結(jié)合水力逐漸下降的原因可能是米糠貯藏期間米糠氧化酸敗產(chǎn)生的脂質(zhì)氧化產(chǎn)物將米糠膳食纖維中的親水基團轉(zhuǎn)化為疏水基團。

2.5 米糠貯藏時間對米糠不溶性膳食纖維膨脹力和色差的影響(見表1)

表1 米糠貯藏時間對米糠不溶性膳食纖維的膨脹力和色差的影響

從表1可以看出，米糠貯藏不同時間制備的不溶性膳食纖維的膨脹力在4.00～4.40 mL/g之間，無顯著差異。隨著貯藏時間的延長，米糠不溶性膳食纖維的L值先上升后下降，在米糠貯藏5 d時達到最大，L值越大說明粉體的亮度越大，顏色越淺，更有利于其在食品中的應用。

3 結(jié) 論

將新鮮米糠在室溫條件下分別貯藏0、1、3、5、10 d，得到不同酸敗程度的米糠，穩(wěn)定化和脫脂后制備米糠不溶性膳食纖維，研究米糠貯藏時間對米糠不溶性膳食纖維功能性質(zhì)的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)隨著新鮮米糠貯藏時間的延長，米糠不溶性膳食纖維的持水性、持油性、陽離子交換能力、吸附膽酸鈉的能力均先上升后下降；隨著貯藏時間的延長，米糠不溶性膳食纖維的結(jié)合水力呈現(xiàn)持續(xù)下降的趨勢，膨脹力無顯著變化，粉體亮度先上升后下降，在米糠貯藏5 d時達到最大。表明米糠短期貯藏可以改善米糠不溶性膳食纖維的部分功能性質(zhì)，而長期貯藏則會引起米糠不溶性膳食纖維功能性質(zhì)的下降。

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Effectofstoragetimeofricebranonfunctionalpropertiesofricebraninsolubledietaryfiber

FU Xuheng, WU Wei, WU Xiaojuan, HE Liyuan, YANG Ying, WU Yue

(National Engineering Laboratory for Rice and By-product Deep Processing, College of Food Science and Engineering, Central South University of Forestry and Technology, Changsha 410004, China)

With fresh rice bran stored for 0, 1, 3, 5 d and 10 d as raw material, rice bran insoluble dietary fiber was prepared after stabilization and defatting, and the effects of storage time of rice bran on the functional properties of rice bran insoluble dietary fiber were investigated. The results showed that with storage time of fresh rice bran prolonging, water holding capacity, oil holding capacity, cation exchange capacity, and adsorption capacity of sodium cholate of rice bran insoluble dietary fiber firstly increased, and then decreased, and achieved the maximum value when the rice bran was stored for 1, 3, 1 d and 3 d, which were 4.75 g/g, 4.10 g/g, 0.39 mmol/g and 42.54 mg/g respectively. With storage time of fresh rice bran prolonging, water binding capacity of rice bran insoluble dietary fiber gradually decreased, no significant change of expansion of rice bran insoluble dietary fiber was observed, and powder brightness of rice bran insoluble dietary fiber firstly increased, and then decreased. The results indicated that short term storage of fresh rice bran could improve part functional properties of rice bran insoluble dietary fiber, while long term storage would cause functional properties of rice bran insoluble dietary fiber to decline.

rice bran; storage; rice bran insoluble dietary fiber; functional property

2016-10-25；

：2017-03-16

公益性行業(yè)(農(nóng)業(yè))科研專項經(jīng)費項目 (201303071)

付旭恒(1991)，男，碩士研究生，研究方向為糧油深加工(E-mail)Fxuheng@163.com。

吳 偉，副教授(E-mail)foodwuwei@126.com。

TS209；TS201.2

：A

：1003-7969(2017)07-0084-04