抗老化劑抑制發(fā)芽糙米粉老化的研究

吳曉娟 從競(jìng)遠(yuǎn) 吳 躍 吳 偉

(1. 中南林業(yè)科技大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410004；2. 稻谷及副產(chǎn)物深加工國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室，湖南 長(zhǎng)沙 410004)

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抗老化劑抑制發(fā)芽糙米粉老化的研究

吳曉娟1,2從競(jìng)遠(yuǎn)1,2吳 躍1,2吳 偉1,2

(1. 中南林業(yè)科技大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410004；2. 稻谷及副產(chǎn)物深加工國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室，湖南 長(zhǎng)沙 410004)

通過(guò)在發(fā)芽糙米粉中添加不同比例的抗老化劑，模擬熟化糙米食品的老化過(guò)程，研究抗老化劑對(duì)抑制發(fā)芽糙米粉老化作用的影響。在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上應(yīng)用響應(yīng)面分析不同抗老化劑抑制發(fā)芽糙米粉老化的交互作用，結(jié)果表明，谷朊粉添加量6.3%、瓜爾豆膠添加量0.4%、單甘酯添加量0.7%時(shí)，協(xié)同抗老化效果最佳，此時(shí)硬度值最低為3 312 g，感官評(píng)分為89分。相比于單一抗老化劑，復(fù)合抗老化劑能更有效地抑制發(fā)芽糙米粉的老化回生。

發(fā)芽糙米粉；抗老化劑；硬度；感官品質(zhì)

發(fā)芽糙米是糙米在適當(dāng)溫度和濕度條件下，經(jīng)發(fā)芽、干燥等工序所得制品[1]。發(fā)芽過(guò)程中，由于糙米中內(nèi)源酶的激活，部分蛋白質(zhì)、淀粉、粗纖維、植酸等營(yíng)養(yǎng)素被降解，γ-氨基丁酸、γ-谷維素、肌醇六磷酸、谷胱甘肽、煙酸吡哆素等生理活性成分顯著增加，使得糙米的營(yíng)養(yǎng)組成和感官品質(zhì)都得以改善[2-3]。發(fā)芽糙米具有比糙米和精白米更多的營(yíng)養(yǎng)成分，因而發(fā)芽糙米及其深度開(kāi)發(fā)制品在未來(lái)主食和保健食品領(lǐng)域具有更大的市場(chǎng)潛力，如生產(chǎn)發(fā)芽糙米粉(粥)、米飯、米糕、面包、煎餅等[4-5]。然而，以稻米為主要原料的熟化食品隨著貯存時(shí)間的延長(zhǎng)會(huì)出現(xiàn)老化現(xiàn)象，這在糙米及發(fā)芽糙米制品中也不可避免[6]。試驗(yàn)[7]表明，谷物食品的老化主要是由淀粉老化引起的，在商業(yè)化生產(chǎn)中，常使用各種抗老化劑以改善其品質(zhì)和提高貨架期。目前，谷物食品的抗老化研究多集中在大米及其制品方面[8-9]，還未見(jiàn)關(guān)于發(fā)芽糙米及其制品的抗老化研究報(bào)道。本研究擬通過(guò)在發(fā)芽糙米粉中添加不同比例的谷朊粉、親水性膠體和乳化劑等常用抗老化劑，模擬熟化糙米食品的老化過(guò)程，以質(zhì)構(gòu)特性硬度和感官評(píng)分為考察指標(biāo)，通過(guò)單因素試驗(yàn)和響應(yīng)面分析，研究不同抗老化劑對(duì)抑制發(fā)芽糙米粉老化作用的影響，以期為發(fā)芽糙米粉及其制品的抗老化劑選擇提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

1.1.1 材料與試劑

糙米：優(yōu)質(zhì)晚秈稻(星2號(hào))，金健米業(yè)股份有限公司；

單甘酯、瓜爾膠、蔗糖脂肪酸酯、海藻酸鈉、黃原膠：食品級(jí)，無(wú)錫市百瑞多化工有限公司；

谷朊粉：食品級(jí)，范縣黃河實(shí)業(yè)有限公司；

碘化鉀、碘：分析純，西隴化工股份有限公司；

氫氧化鈉、鹽酸、正庚烷、硝酸、無(wú)水乙醇、石油醚：分析純，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

1.1.2 儀器設(shè)備

分析天平：AUY220型，日本UIBLOC公司；

發(fā)芽罐：CR-50型，南京珵儒機(jī)械科技有限公司；

烘箱：202-2AB型，天津泰斯特儀器有限公司；

質(zhì)構(gòu)儀：TA.XT.plus型，美國(guó)TA儀器有限公司；

萬(wàn)能粉碎機(jī)：QE-200型，浙江屹立工貿(mào)有限公司；

分光光度計(jì)：722s型，上海精密科學(xué)儀器有限公司；

微生物培養(yǎng)箱：MIR-250A型，上海三騰儀器有限公司；

電磁爐：C21-ST2016型，廣州美的生活電器制造公司。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 發(fā)芽糙米粉制備 將糙米放入發(fā)芽罐中，在27 ℃下浸泡2 h，然后在32 ℃下發(fā)芽24 h，換水間隔設(shè)置為2 h，換氣間隔設(shè)置為20 min，并通入臭氧進(jìn)行滅菌。發(fā)芽結(jié)束后，根據(jù)鄭向華等[10]方法測(cè)定糙米發(fā)芽率，然后將發(fā)芽糙米在40 ℃下烘干至水分含量13%左右，粉碎過(guò)60目篩，即得發(fā)芽糙米粉。

1.2.2 發(fā)芽糙米粉主要營(yíng)養(yǎng)成分測(cè)定

(1) 水分測(cè)定：按GB 5009.3—2010的直接干燥法執(zhí)行。

(2) 蛋白質(zhì)測(cè)定：按GB 5009.5—2010的凱氏定氮法執(zhí)行。

(3) 直鏈淀粉測(cè)定，按GB/T 15683—2008執(zhí)行。

(4) 脂肪測(cè)定：按GB 5009.6—2003的索氏抽提法執(zhí)行。

(5) 纖維素測(cè)定：硝酸乙醇法[11]。

(6)γ-氨基丁酸測(cè)定：Berthelot比色法[12]。

1.2.3 模擬熟化糙米食品老化試驗(yàn) 取發(fā)芽糙米粉5 g置于鋁盒中，加入5 mL蒸餾水和一定比例的抗老化劑攪拌均勻，加蓋蒸煮25 min后，取出冷卻至室溫，然后放入2～4 ℃冰箱冷藏48 h，得到加速老化的熟化糙米食品。

(1) 分別添加1.0%，2.0%，3.0%，4.0%，5.0%，6.0%，7.0%谷朊粉到發(fā)芽糙米粉中，按上述方法制備得到加速老化的熟化糙米食品，考察不同比例的谷朊粉對(duì)抑制發(fā)芽糙米粉老化的影響。

(2) 分別添加0.2%，0.4%，0.6%，0.8%，1.0%，1.2%的瓜爾膠、海藻酸鈉、黃原膠到發(fā)芽糙米粉中，按上述方法制備得到加速老化的熟化糙米食品，考察不同種類(lèi)和比例的親水膠體對(duì)抑制發(fā)芽糙米粉老化的影響。

(3) 分別添加0.2%，0.4%，0.6%，0.8%，1.0%，1.2%的蔗糖脂肪酸酯和單甘酯到發(fā)芽糙米粉中，按上述方法制備得到加速老化的熟化糙米食品，考察不同種類(lèi)和比例的乳化劑對(duì)抑制發(fā)芽糙米粉老化的影響。

1.2.4 硬度測(cè)定 采用質(zhì)構(gòu)儀測(cè)定加速老化的熟化糙米食品的硬度，測(cè)定模式為T(mén)PA，探頭型號(hào)P/36R，測(cè)前速度2.00 mm/s，測(cè)后速度2.00 mm/s，測(cè)中速度1.00 mm/s，觸發(fā)力為20 g，壓縮程度60%，時(shí)間間隔為5 s，獲取率為500 pps，每個(gè)樣品測(cè)5次。

1.2.5 感官評(píng)定 根據(jù)GB/T 15682—2008制定評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)(見(jiàn)表1)。參照曾丹等[13]的方法，對(duì)熟化糙米食品進(jìn)行感官評(píng)定。感官評(píng)定總分為100分，感官評(píng)價(jià)指標(biāo)包括色澤、氣味、滋味、質(zhì)構(gòu)和口感。

表1 感官評(píng)價(jià)指標(biāo)

2 結(jié)果與分析

2.1 發(fā)芽糙米粉的主要營(yíng)養(yǎng)成分

發(fā)芽糙米粉的主要營(yíng)養(yǎng)成分因糙米品種、發(fā)芽條件的不同而有所差異。本研究所用的糙米為湖南主栽?xún)?yōu)質(zhì)晚秈稻品種星二號(hào)，糙米發(fā)芽率為90.2%，所得發(fā)芽糙米粉的主要營(yíng)養(yǎng)成分見(jiàn)表2，影響老化的重要組分直鏈淀粉和蛋白質(zhì)含量分別為14.56%和5.71%。

2.2 單因素對(duì)抑制發(fā)芽糙米粉老化的影響

以發(fā)芽糙米粉為原料，在相同工藝條件下模擬熟化狀態(tài)的糙米食品并進(jìn)行加速老化，考察添加不同比例的谷朊粉、親水性膠體(瓜爾膠、海藻酸鈉、黃原膠)和乳化劑(蔗糖脂肪酸酯、單甘酯)抑制發(fā)芽糙米粉老化的效果。熟化糙米食品在老化過(guò)程中，其硬度是隨著冷凍儲(chǔ)藏時(shí)間的延長(zhǎng)而增大的，硬度越大則表明其老化程度越高。老化程度越高，則感官質(zhì)量越差，即感官評(píng)分越低[14]。

表2 發(fā)芽糙米粉的主要營(yíng)養(yǎng)成分

2.2.1 谷阮粉對(duì)抑制發(fā)芽糙米粉老化的影響 由圖1可知，隨著谷朊粉添加量增大，樣品硬度總體呈下降趨勢(shì)，這可能是由于谷朊粉能夠形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)包裹淀粉，從而抑制淀粉溶脹，使硬度降低[15]。當(dāng)谷朊粉添加量為6.0%時(shí)，硬度最小為4 778 g，相比于不添加任何抗老化劑的硬度8 317 g，降幅達(dá)42.55%，此時(shí)感官評(píng)分最高達(dá)83分。之后隨著谷朊粉添加量的增加，硬度反而有所上升，這可能是由于過(guò)多的谷朊粉會(huì)使網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)更加緊密，吸水性受到抑制。此外，研究發(fā)現(xiàn)，與在面制品中添加過(guò)多的谷朊粉會(huì)使產(chǎn)品發(fā)黃、感官品質(zhì)降低不同，在發(fā)芽糙米粉中加入谷朊粉會(huì)使發(fā)芽糙米粉的色澤更加明亮，但是由于質(zhì)構(gòu)和口感等權(quán)重較大的指標(biāo)評(píng)分下降，因而，當(dāng)谷朊粉添加量大于6.0%時(shí)，綜合評(píng)分隨谷朊粉添加量的增加呈下降趨勢(shì)。

圖1 谷朊粉添加量對(duì)發(fā)芽糙米粉硬度和感官評(píng)分的影響

Figure 1 Effect of wheat gluten addition on the hardness and sensory score of germinated brown rice powder

2.2.2 親水膠體對(duì)抑制發(fā)芽糙米粉老化的影響 由圖2可知，分別添加瓜爾膠、海藻酸鈉、黃原膠3種親水性膠體到樣品中，樣品硬度都呈現(xiàn)先減后增的趨勢(shì)，感官評(píng)分則呈現(xiàn)先增后減的趨勢(shì)，并且都是在添加量0.6%時(shí)硬度最低，分別為4 889，5 289，6 295 g，感官評(píng)分最高，分別為82，81，76分。因此，選擇瓜爾膠作為后續(xù)響應(yīng)面試驗(yàn)的抗老化劑之一。瓜爾豆膠的強(qiáng)抗老化作用可能是其分子中的羥基與淀粉鏈上的羥基及周?chē)肿有纬纱罅繗滏I，從而達(dá)到抗老化效果[8]。

圖2 親水性膠體添加量對(duì)發(fā)芽糙米粉硬度和感官評(píng)分的影響Figure 2 Effect of hydrophilic colloid addition on the hardness and sensory score of germinated brown rice powder

2.2.3 乳化劑對(duì)抑制發(fā)芽糙米粉老化的影響 由圖3可知，分別添加兩種不同乳化劑到樣品中，樣品硬度都呈現(xiàn)先減后增的趨勢(shì)。當(dāng)蔗糖脂肪酸酯添加量為0.1%時(shí)，硬度最小為6 834 g，降幅為17.83%，此時(shí)相應(yīng)的感官評(píng)分相對(duì)較高，為69分；當(dāng)單甘酯添加量為0.8%時(shí)，硬度最小為6 270 g，降幅達(dá)24.61%，此時(shí)感官評(píng)分也達(dá)到最高(75分)。這可能是由于乳化劑的疏水基團(tuán)脂肪酸長(zhǎng)鏈進(jìn)入大米直鏈淀粉的α-螺旋結(jié)構(gòu)空腔，形成穩(wěn)定的復(fù)合物，從而降低直鏈淀粉的遷移性，延緩晶核形成，達(dá)到延緩老化的效果；但當(dāng)過(guò)量添加時(shí)，乳化劑與樣品中脂類(lèi)、蛋白質(zhì)的氫鍵作用能夠強(qiáng)化米制品的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，硬度反而增加，感官評(píng)分隨之下降[16]。鑒于單甘酯的抗老化效果優(yōu)于蔗糖脂肪酸酯，且屬于GB 2760—2004《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品添加劑使用標(biāo)準(zhǔn)》中可在各類(lèi)食品中按生產(chǎn)需要適量使用的食品添加劑，盡管其最適添加量比蔗糖脂肪酸酯高，仍選作后續(xù)響應(yīng)面試驗(yàn)的抗老化劑之一。

圖3 乳化劑添加量對(duì)發(fā)芽糙米粉硬度和感官評(píng)分的影響

Figure 3 Effect of emulsifier addition on the hardness and sensory score of germinated brown rice powder

2.3 響應(yīng)面分析法優(yōu)化復(fù)合抗老化劑組成

2.3.1 響應(yīng)面因素及水平的選取 采用SPSS 18.0對(duì)發(fā)芽糙米粉的硬度和感官評(píng)分進(jìn)行相關(guān)性分析，結(jié)果表明，其硬度和感官評(píng)分呈極顯著的負(fù)相關(guān)(P=0.000 47)。根據(jù)Box-Benhnken試驗(yàn)設(shè)計(jì)原理，綜合單因素試驗(yàn)結(jié)果，選取硬度為考察指標(biāo)，谷朊粉、瓜爾豆膠、單甘酯作為響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)因素，研究不同抗老化劑抑制發(fā)芽糙米粉老化的交互作用。試驗(yàn)因素和水平見(jiàn)表3。

2.3.2 響應(yīng)面試驗(yàn)方案及結(jié)果 運(yùn)用Design expert 8.0對(duì)表4的試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，得到硬度(以Y表示)對(duì)谷朊粉、瓜兒豆膠、單甘酯的二次多項(xiàng)回歸方程：

Y=3.52-0.074A+0.014B+0.44C+0.31AB+0.34AC-0.13BC+0.81A2+0.084B2+0.67C2。

(1)

該回歸方程中一次項(xiàng)系數(shù)絕對(duì)值的大小，可以判斷3個(gè)影響因子的主次順序?yàn)椋簡(jiǎn)胃手?谷朊粉>瓜爾豆膠。

表3 響應(yīng)面試驗(yàn)因素和水平

表4 響應(yīng)面試驗(yàn)結(jié)果

表5 回歸模型方差分析?

2.3.3 響應(yīng)曲面的分析 為了更直觀地反映各因素之間的交互作用對(duì)發(fā)芽糙米粉老化的影響，將1個(gè)因素固定在0水平，可以得到另外2個(gè)因素及其交互作用的三維響應(yīng)面圖，詳見(jiàn)圖4～6。由圖4可知，當(dāng)瓜兒豆膠添加量一定時(shí)，樣品硬度隨著谷朊粉添加量的增加呈現(xiàn)先降低后增大的趨勢(shì)；當(dāng)谷朊粉添加量保持不變時(shí)，樣品硬度隨著瓜兒豆膠添加量的增加，同樣呈現(xiàn)先降低后增大的趨勢(shì)。這同樣說(shuō)明，谷朊粉和瓜爾豆膠的交互作用對(duì)發(fā)芽糙米粉老化的影響較顯著。

圖4 瓜兒豆膠與谷朊粉對(duì)發(fā)芽糙米粉硬度的影響

Figure 4 Effect of interaction of guar gum and wheat gluten on the hardness of germinated brown rice powder

由圖5可知，當(dāng)單甘酯添加量一定時(shí)，樣品硬度隨著谷朊粉添加量的增加呈現(xiàn)先降低后增大的趨勢(shì)；當(dāng)谷朊粉添加量保持不變時(shí)，樣品硬度隨著單甘酯添加量的增加，同樣呈現(xiàn)先降低后增大的趨勢(shì)。而且圖5比圖4的變化幅度更為明顯，這表明，相比于谷朊粉和瓜爾豆膠的交互作用，谷朊粉與單甘酯的交互作用對(duì)發(fā)芽糙米粉老化的影響更加顯著。

由圖6可知，當(dāng)單甘酯添加量一定時(shí)，樣品硬度隨瓜兒豆膠添加量增加，變化趨勢(shì)不明顯；當(dāng)瓜兒豆膠添加量一定時(shí)，硬度隨著單甘酯添加量的增加也呈現(xiàn)同樣不明顯的效果，這表明二者的交互作用對(duì)硬度的影響不顯著。

圖5 谷朊粉與單甘酯相互作用對(duì)發(fā)芽糙米粉硬度的影響

Figure 5 Effect of interaction of wheat gluten and monoglyceride on the hardness of germinated brown rice powder

圖6 單甘酯與瓜兒豆膠對(duì)發(fā)芽糙米粉硬度的影響

Figure 6 Effect of interaction of monoglyceride and guar gum on the hardness of germinated brown rice powder

通過(guò)對(duì)回歸方程求解，可得3種抗老化劑的最佳添加量：谷朊粉6.3%，瓜爾豆膠0.4%，單甘酯0.7%，理論預(yù)測(cè)硬度為3 376 g。根據(jù)預(yù)測(cè)添加量進(jìn)行驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，樣品硬度為3 312 g，感官評(píng)分為89分，與預(yù)測(cè)值相差1.89%，誤差在試驗(yàn)允許范圍內(nèi)，說(shuō)明該模型可以用來(lái)進(jìn)行抗老化劑的篩選。

3 結(jié)論

本研究在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上應(yīng)用響應(yīng)面分析，研究了不同抗老化劑抑制發(fā)芽糙米粉老化的交互作用，結(jié)果表明，谷朊粉添加量6.3%、瓜爾豆膠添加量0.4%、單甘酯添加量0.7%時(shí)，協(xié)同抗老化效果最佳，此時(shí)硬度值最低為3 312 g，感官評(píng)分為89分。相比于未添加抗老化劑的熟化糙米食品，添加了單一抗老化劑的硬度最大降幅為42.55%，添加了復(fù)合抗老化劑的硬度降幅為60.18%，這表明相比于單一抗老化劑，復(fù)合抗老化劑可以更有效地抑制發(fā)芽糙米粉的老化回生。

本研究?jī)H考察了抗老化劑對(duì)抑制發(fā)芽糙米粉老化作用的影響，對(duì)其它發(fā)芽糙米制品(如：發(fā)芽糙米方便米粥、方便米飯、米糕等)老化作用的影響還需進(jìn)一步研究。

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Study on anti-retrogradation of germinated brown rice powder by different anti-aging agents

WUXiao-juan1,2CONGJing-yuan1,2WUYue1,2WUWei1,2

(1.CollegeofFoodScienceandEngineering,CenterSouthUniversityofForestryandTechnology,Changsha,Hunan410004,China; 2.NationalEngineeringLaboratoryforRiceandBy-productDeepProcessing,Changsha,Hunan410004,China)

Germinated brown rice powder and different proportion of anti-aging agent were mixed to simulate the aging condition of cooked brown rice food, and the effect of anti-aging agent addition on the anti-retrogradation of germinated brown rice powder was studied. On the basis of single factor experiment, the interaction of anti-aging agent on the anti-retrogradation of germinated brown rice powder were studied by response surface experiment, and the results indicated that the optimal additions of wheat gluten, guar gum, and monoglyceride were 6.3%, 0.4%, and 0.7%, respectively. The hardness value and sensory score at optimal condition were 3 312 g and 89 points, respectively. Compared with the single anti-aging agent, the composite anti-aging agents can more effectively inhibit the aging of the germinated brown rice flour.

germinated brown rice powder; anti-aging agent; hardness; sensory quality

公益性行業(yè)(農(nóng)業(yè))科研專(zhuān)項(xiàng)(編號(hào)：201303071)

吳曉娟，女，中南林業(yè)科技大學(xué)工程師，碩士。

吳偉(1981—)，男，中南林業(yè)科技大學(xué)副教授，博士。

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2016—07—04

10.13652/j.issn.1003-5788.2016.10.007