亞鐵鹽對(duì)糙米發(fā)芽及其抗氧化活性的影響

符穩(wěn)群++王瑞++鄭俊超++鄭藝梅

摘要：以漳州龍海糙米為材料，經(jīng)0.6 g/L硫酸亞鐵浸泡并發(fā)芽后，探討了硫酸亞鐵對(duì)糙米發(fā)芽率及抗氧化活性的影響。結(jié)果表明，與對(duì)照組相比，硫酸亞鐵處理對(duì)糙米發(fā)芽率無(wú)顯著影響（P>0.05），但顯著增加了發(fā)芽糙米中過(guò)氧化物酶（peroxidase，POD）、過(guò)氧化氫酶（catalase，CAT）和多酚氧化酶（polyphenol oxidase，PPO）活性（P<0.05），降低了超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）活性。以上結(jié)果證實(shí)，鐵鹽處理有利于增強(qiáng)發(fā)芽糙米的抗氧化能力。

關(guān)鍵詞：發(fā)芽糙米；硫酸亞鐵；過(guò)氧化物酶；多酚氧化酶；抗氧化

中圖分類(lèi)號(hào)： TS201.1文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A文章編號(hào)：1002-1302（2017）06-0169-03

發(fā)芽糙米（germinated brown rice，GBR）是在一定溫度、濕度下將糙米進(jìn)行培養(yǎng)，經(jīng)發(fā)芽至一定芽長(zhǎng)，所得到的由幼芽和帶糠層的胚乳組成的糙米制品。糙米在發(fā)芽過(guò)程中，糠層纖維被軟化，使糙米的蒸煮、口感和消化性都大大改善。此外，糙米內(nèi)大量酶也被激活和釋放，產(chǎn)生多種活性物質(zhì)，使得發(fā)芽糙米具有更多生理功能。研究證實(shí)，發(fā)芽糙米營(yíng)養(yǎng)豐富，富含維生素A、B、E和礦物元素鉀、鈉、鐵、鋅等，其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值超過(guò)糙米，更勝于精白米[1-2]。此外，發(fā)芽糙米還含有多種促進(jìn)人體健康和防治疾病的成分，如谷胱甘肽、谷維素、阿魏酸與 γ-氨基丁酸（γ-aminobutyric acid，GABA）[3]。1996年，發(fā)芽糙米最先在日本實(shí)現(xiàn)了商業(yè)化，多種發(fā)芽糙米食品，如發(fā)芽糙米酒、糙米芽醬汁、糙米發(fā)芽飲料、發(fā)芽糙米藥膳、發(fā)芽糙米方便食品、糕點(diǎn)等眾多系列已經(jīng)在日本上市銷(xiāo)售。在美國(guó)、西歐、我國(guó)臺(tái)灣和香港地區(qū)，近年來(lái)也不斷有發(fā)芽糙米及其制品上市。我國(guó)發(fā)芽糙米的研究及應(yīng)用起步相對(duì)較晚，近10年來(lái)發(fā)芽糙米產(chǎn)品的研究與開(kāi)發(fā)迅速升溫，但國(guó)內(nèi)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的糙米產(chǎn)品仍存在數(shù)量相對(duì)較少、品種單一等問(wèn)題[4]。

國(guó)外的研究證實(shí)，發(fā)芽糙米可改善胃腸道環(huán)境，提高營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收效率[5-7]。隨著對(duì)發(fā)芽糙米重視度的提高，富含微量元素的發(fā)芽糙米開(kāi)發(fā)也逐漸興起。目前，富含鈣、硒、鋅、鐵的發(fā)芽糙米已研制出來(lái)[8-13]。其中，富含鐵的發(fā)芽糙米尤其受到重視。鐵是動(dòng)物必需的微量元素之一，是構(gòu)成血紅蛋白、肌紅蛋白、細(xì)胞色素酶體系的輔基和過(guò)氧化氫酶的組成成分，在組織呼吸與生物氧化過(guò)程中起重要作用[14]。鐵也是人體必需的微量營(yíng)養(yǎng)元素，鐵缺乏是全球三大隱性饑餓之首，2002年的《世界健康報(bào)告》指出鐵缺乏被列為全球十大可預(yù)防的健康危險(xiǎn)因素之一[15]。2002年中國(guó)居民營(yíng)養(yǎng)與健康調(diào)查結(jié)果顯示，我國(guó)居民貧血患病率達(dá)20.1%，其中男性為15.8%，女性為23.3%[16]。但目前國(guó)內(nèi)在食品中使用的鐵元素主要以無(wú)機(jī)制劑形態(tài)添加，由于這些制劑在貯存中或消化過(guò)程中會(huì)被酸化，使Fe2+變成難吸收的Fe3+。因此，開(kāi)發(fā)富含鐵等微量元素的發(fā)芽糙米制品，對(duì)我國(guó)稻米加工產(chǎn)業(yè)及保障人民身體健康都具有重要意義。前期的試驗(yàn)已證實(shí)，0.6 g/L 硫酸亞鐵處理發(fā)芽糙米后，糙米米色好，GABA與鐵含量均最高。

研究證實(shí)，植物體內(nèi)的抗氧系統(tǒng)內(nèi)相關(guān)物質(zhì)的活性對(duì)維持細(xì)胞正常代謝、提高植物的抗逆性發(fā)揮著重要作用[17-18]。其中，超氧化物歧化酶（SOD）和過(guò)氧化物酶（POD）是清除活性氧（reactive oxygen species，ROS）最重要的抗氧化酶類(lèi)，在植物抗氧化系統(tǒng)中發(fā)揮著重要作用[19]。多酚氧化酶（PPO）是植物體內(nèi)普遍存在的一種末端氧化還原酶，在有氧條件下，植物中的內(nèi)源性多酚物質(zhì)氧化為醌類(lèi)物質(zhì)，醌類(lèi)物質(zhì)聚合產(chǎn)生黑色素[20]。這類(lèi)反應(yīng)不但影響產(chǎn)品感官性質(zhì)，而且降低了產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。本試驗(yàn)以漳州龍海秈米為材料，采用 0.6 g/L 硫酸亞鐵浸泡并促其發(fā)芽，探討研究硫酸亞鐵對(duì)發(fā)芽糙米在不同時(shí)間內(nèi)抗氧化物酶活性變化的影響，為具有生物活性的發(fā)芽糙米的生產(chǎn)提供理論基礎(chǔ)。

1材料與方法

1.1材料

糙米，漳州龍海秈米（福建漳州）；硫酸亞鐵（食品級(jí)）；恒溫水浴鍋，恒溫恒濕培養(yǎng)箱（國(guó)產(chǎn)），冷凍離心機(jī)，電子天平。磷酸氫二鈉、磷酸二氫鈉、鄰苯二酚、愈創(chuàng)木酚、過(guò)氧化氫、核黃素、氮藍(lán)四唑和無(wú)水乙醇等試劑均為分析純，均購(gòu)自國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

1.2方法

1.2.1糙米發(fā)芽工藝流程（1）原料準(zhǔn)備：除去雜質(zhì)及嫩、瘦等成熟度差的糙米顆粒，選取大小均勻一致的糙米粒。用自來(lái)水洗去糙米表面灰塵，再用蒸餾水清洗，瀝干。（2）浸泡：35 ℃ 恒溫恒濕培養(yǎng)箱中浸泡于0.6 g/L硫酸亞鐵溶液中。（3）發(fā)芽：將吸水脹潤(rùn)的糙米放入35 ℃恒溫恒濕培養(yǎng)箱中進(jìn)行催芽（相對(duì)濕度為95%）。

1.2.2糙米發(fā)芽率的測(cè)定將100 g糙米置于35 ℃、相對(duì)濕度為95%的恒溫培養(yǎng)箱中浸泡并發(fā)芽，分別于6、12、24、36、48、60、72 h測(cè)定糙米發(fā)芽率，觀察不同浸泡時(shí)間發(fā)芽率的變化，每組3個(gè)重復(fù)，每個(gè)重復(fù)6個(gè)平行樣品。發(fā)芽率=發(fā)芽糙米粒數(shù)/總糙米粒數(shù)×100%。

1.2.3硫酸亞鐵對(duì)發(fā)芽糙米過(guò)氧化物酶的影響過(guò)氧化物酶（POD）采用愈創(chuàng)木酚法測(cè)定[21]，以1 min 470 nm處吸光度上升0.01作為1個(gè)酶活單位（U），酶活性以U/（g·min）表示。超氧化物歧化酶（SOD）活性采用氮藍(lán)四唑（NBT）法測(cè)定[15]，利用SOD抑制氮藍(lán)四唑在熒光下的還原作用，酶活性以抑制NBT還原50%為1個(gè)酶活性單位，用U/g表示。過(guò)氧化氫酶（CAT）活性采用紫外分光光度法測(cè)定[14]，以1 min 240 nm 處吸光度變化 0.01 表示1個(gè)酶活力單位，以 U/（g·min） 表示。

1.2.4硫酸亞鐵對(duì)發(fā)芽糙米多酚氧化酶（PPO）活性的影響多酚氧化酶活性測(cè)定參照鄰苯二酚測(cè)定法[21]。測(cè)定 420 nm 處吸光度的變化，以30 s 420 nm處吸光度變化0.001定義為1個(gè)酶活性單位。

1.2.5數(shù)據(jù)處理采用SPSS 17.0軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，數(shù)據(jù)處理間差異顯著性檢驗(yàn)采用Duncans法。采用Excel 2010軟件對(duì)統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)作圖，所有數(shù)據(jù)為3次以上重復(fù)，表示為平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤差。P<0.05表示差異性顯著。

2結(jié)果與分析

2.1硫酸亞鐵溶液對(duì)糙米發(fā)芽率的影響

在35 ℃條件下，糙米經(jīng)硫酸亞鐵溶液浸泡并發(fā)芽，再于35 ℃保濕培養(yǎng)。分別于12、24、36、48、60、72 h檢測(cè)糙米的發(fā)芽率。結(jié)果如圖1所示，培養(yǎng)12 h時(shí)，糙米的發(fā)芽率維持在80%左右。培養(yǎng)24 h檢測(cè)結(jié)果顯示，硫酸亞鐵處理的糙米發(fā)芽率略低于對(duì)照組（未經(jīng)硫酸亞鐵處理組），但差異不顯著（P>0.05）。培養(yǎng)60 h后，糙米發(fā)芽率均大于96%，且隨培養(yǎng)時(shí)間的延長(zhǎng)變化較小?？傮w而言，與對(duì)照組相比，硫酸亞鐵浸泡的糙米發(fā)芽率無(wú)明顯差異。

2.2硫酸亞鐵對(duì)發(fā)芽糙米過(guò)氧化物酶活性的影響

糙米經(jīng)0.6 g/L硫酸亞鐵溶液浸泡并發(fā)芽培養(yǎng)6～72 h后，檢測(cè)過(guò)氧化物酶POD的活性，結(jié)果如圖2所示，發(fā)芽糙米的POD活性隨著培養(yǎng)時(shí)間的延長(zhǎng)迅速增強(qiáng)。培養(yǎng)48 h前，硫酸亞鐵處理組糙米POD活性與對(duì)照組無(wú)顯著差異（P>0.05）。培養(yǎng)48～72 h，硫酸亞鐵處理組糙米POD活性顯著或極顯著高于對(duì)照組。

2.3硫酸亞鐵對(duì)發(fā)芽糙米超氧化物歧化酶活性的影響

由圖3可知，0.6 g/L硫酸亞鐵溶液培養(yǎng)24～72 h后，發(fā)芽糙米的SOD活性隨著培養(yǎng)時(shí)間的延長(zhǎng)逐漸降低。硫酸亞鐵處理6 h后，糙米SOD活性與對(duì)照組無(wú)顯著性差異（P>0.05）。硫酸亞鐵處理12、36、60 h時(shí)， 糙米SOD活性低于對(duì)

照組，但無(wú)顯著性差異（P>0.05）。硫酸亞鐵處理24、48、72 h 時(shí)，糙米SOD活性顯著或極顯著低于對(duì)照組。

2.4硫酸亞鐵對(duì)發(fā)芽糙米過(guò)氧化氫酶活性的影響

由圖4可知，糙米培養(yǎng)6～72 h，硫酸亞鐵處理組與對(duì)照組糙米的CAT活性均隨著培養(yǎng)時(shí)間的延長(zhǎng)而逐漸升高。在培養(yǎng)6、12、48 h后，硫酸亞鐵處理組發(fā)芽糙米的CAT活性顯著低于對(duì)照組（P<0.05）。在培養(yǎng)60、72 h后，硫酸亞鐵處理組發(fā)芽糙米的CAT活性顯著高于對(duì)照組（P<0.05）。

2.5硫酸亞鐵對(duì)發(fā)芽糙米多酚氧化酶活性的影響

由圖5可知，硫酸亞鐵處理組與對(duì)照組PPO活性皆隨著處理時(shí)間的延長(zhǎng)而逐漸升高。培養(yǎng)6、12 h時(shí)，硫酸亞鐵處理組的發(fā)芽糙米PPO活性與對(duì)照組之間差異不顯著（P>0.05）。培養(yǎng)24～72 h，硫酸亞鐵處理組發(fā)芽糙米的PPO活性均顯著高于對(duì)照組（P<0.05）。

3討論

發(fā)芽糙米產(chǎn)品符合我國(guó)食品工業(yè)營(yíng)養(yǎng)、衛(wèi)生、方便的發(fā)展

趨勢(shì)，能提高生物利用度和附加值，具有廣泛的應(yīng)用前景[1-2]。已有研究表明，富集微量元素的發(fā)芽糙米使用硫酸亞鐵進(jìn)行發(fā)芽時(shí)，其濃度不宜超過(guò)1.0 g/L[13]。本研究中使用0.6 g/L硫酸亞鐵浸泡糙米并促其發(fā)芽，發(fā)現(xiàn)糙米發(fā)芽率高達(dá)96%。此外，發(fā)芽糙米少量褐色，感官品質(zhì)良好，與江湖等的研究結(jié)果[9-10]相一致。

抗氧化系統(tǒng)是植物主要的防御體系之一，SOD、POD、CAT是植物體內(nèi)活性氧清除系統(tǒng)的3種關(guān)鍵酶，在維持活性氧產(chǎn)生與清除過(guò)程中起到關(guān)鍵作用。逆境中高酶活性使植物體活性氧保持較低水平，減少其對(duì)膜結(jié)構(gòu)的破壞[22]。SOD是植物體內(nèi)活性氧酶促清除系統(tǒng)中的一種重要的防御酶，可催化超氧陰離子快速歧化成H2O2和O2，在減輕脂質(zhì)過(guò)氧化作用和膜傷害方面起重要作用[23-24]。CAT是以H2O2為底物的酶，分解細(xì)胞內(nèi)的H2O2，是抗氧化酶系統(tǒng)的重要組成部分[25]。POD能清除脅迫因子誘導(dǎo)產(chǎn)生的活性氧，是活性氧脅迫下植物體內(nèi)有毒物質(zhì)H2O2的重要清除劑[26]。國(guó)內(nèi)研究證實(shí)，發(fā)芽糙米液化汁清除羥基自由基、超氧陰離子與亞硝酸根離子的能力，以及還原能力均高于原料糙米液化汁[27]。本試驗(yàn)結(jié)果表明，0.6 g/L硫酸亞鐵浸泡糙米并發(fā)芽，可顯著提高POD的活性，CAT的活性逐漸增強(qiáng)，而SOD活性逐漸降低，它們相互協(xié)作可以控制細(xì)胞內(nèi)活性氧的平衡。在清除活性氧方面POD占有優(yōu)勢(shì)。

PPO是動(dòng)物、植物、真菌體內(nèi)普遍存在的一類(lèi)銅結(jié)合酶。在有氧條件下，果蔬原料中的內(nèi)源性多酚物質(zhì)氧化為醌類(lèi)物質(zhì)，醌類(lèi)物質(zhì)聚合產(chǎn)生黑色素。多酚氧化酶在植物生理方面都有著非常重要的作用[20]。多酚氧化酶是大部分植物中都存在的含Cu元素的氧化還原酶，參與呼吸末端氧化還原反應(yīng)，易催化各種酚類(lèi)（兒茶酚等）使之氧化成醌，從而進(jìn)一步氧化成黑色素[28]。本研究發(fā)現(xiàn)，硫酸亞鐵浸泡的發(fā)芽糙米呈褐色，可能是鐵氧化成鐵銹色，也可能是激活發(fā)芽糙米中多酚氧化酶加快了變褐的速率。

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