米糠貯藏時間對米糠可溶性膳食纖維抗氧化性質(zhì)的影響

付旭恒，吳 偉，吳曉娟，王小瑜

(中南林業(yè)科技大學(xué) 食品科學(xué)與工程學(xué)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可溶性膳食纖維抗氧化性質(zhì)的影響

付旭恒，吳 偉，吳曉娟，王小瑜

(中南林業(yè)科技大學(xué) 食品科學(xué)與工程學(xué)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；米糠可溶性膳食纖維；抗氧化性

米糠是糙米碾白過程中產(chǎn)生的副產(chǎn)物，我國米糠年產(chǎn)量在1 000萬t以上，位居世界第一[1-2]。米糠含有稻谷64%以上的重要營養(yǎng)物質(zhì)，被譽為“天賜營養(yǎng)源”，米糠的綜合利用和深度開發(fā)已成為國內(nèi)外糧食深加工領(lǐng)域的研究熱點[3]。在米糠貯藏過程中，米糠內(nèi)源脂肪水解酶催化脂質(zhì)水解，快速形成游離脂肪酸，導(dǎo)致米糠水解酸敗；形成的游離多不飽和脂肪酸在內(nèi)源脂肪氧化酶的作用下氧化，導(dǎo)致米糠氧化酸敗，降低米糠營養(yǎng)品質(zhì)和加工性能，因此米糠在綜合利用和深度開發(fā)之前需要得到及時有效的穩(wěn)定化處理[4]。目前我國一般采用集中穩(wěn)定化模式處理米糠，從而導(dǎo)致米糠在穩(wěn)定化處理之前已經(jīng)發(fā)生了一定程度的酸敗[5]。

目前國內(nèi)外對于米糠的綜合利用首先是制備米糠油，制油后的脫脂米糠中含有20%～40%膳食纖維。膳食纖維包括可溶性膳食纖維和不溶性膳食纖維，可溶性膳食纖維主要包括葡聚糖、果膠、瓊脂和羥甲基纖維素等，可溶性膳食纖維不僅功能性質(zhì)優(yōu)于不溶性膳食纖維，而且其抗氧化活性遠(yuǎn)超不溶性膳食纖維[6]。近年來關(guān)于谷物膳食纖維抗氧化性質(zhì)的研究越來越多，如小麥麩皮[7]、苦蕎麩皮[8]等，然而對于米糠可溶性膳食纖維抗氧化性質(zhì)方面的研究相對較少，尤其是米糠貯藏時間對米糠可溶性膳食纖維抗氧化性質(zhì)影響的研究更是未見報道。本文以新鮮米糠為原料，在室溫條件下貯藏不同時間得到不同酸敗程度的米糠，經(jīng)過穩(wěn)定化和脫脂處理后制備米糠可溶性膳食纖維，研究米糠貯藏時間對米糠可溶性膳食纖維抗氧化性質(zhì)的影響，為進(jìn)一步開發(fā)米糠膳食纖維提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

新鮮米糠：湖南糧食集團(tuán)有限責(zé)任公司；2,2-聯(lián)氮-二(3-乙基-苯并噻唑-6-磺酸)二銨鹽(ABTS)、高硫酸鉀、1,1-二苯基-2-苦肼基(DPPH)：美國 Sigma-Aldrich公司；其他試劑均為分析純。

Sorvall LYNX 6000高速落地離心機(jī)：美國Thermo Fisher公司；FMHE36-24雙螺桿擠壓機(jī)；BlueStar紫外可見分光光度計。

1.2 實驗方法

1.2.1 米糠預(yù)處理

參考吳偉等[5]米糠預(yù)處理方法。新鮮米糠過40目篩，調(diào)整水分含量為12%，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(jī)穩(wěn)定化，穩(wěn)定化條件：喂料量為15 kg/h，水分含量為16%，雙螺桿擠壓機(jī)二區(qū)至六區(qū)溫度依次為70、120、120、70℃和60℃。干燥、粉碎過40目篩，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(fù)脫脂3次。最后將濾餅置于通風(fēng)櫥中風(fēng)干后得脫脂米糠。

1.2.2 米糠可溶性膳食纖維的制備

參考錢海峰等[6]方法制備米糠可溶性膳食纖維。將脫脂米糠以料液比1∶10與去離子水混合，40℃條件下用2 mol/L 氫氧化鈉調(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，取上清液，調(diào)節(jié)pH至4.0，靜置40 min，然后在4℃條件下8 000 r/min離心15 min，在上清液中加入4倍體積95%乙醇，靜置過夜，抽濾并洗滌沉淀，所得沉淀真空干燥12 h，即為米糠可溶性膳食纖維。

1.2.3 米糠可溶性膳食纖維抗氧化物質(zhì)的提取

參考錢海峰等[6]方法提取米糠可溶性膳食纖維抗氧化物質(zhì)。將米糠可溶性膳食纖維樣品磨碎后全部通過60目篩。準(zhǔn)確稱量3.000 g米糠可溶性膳食纖維于燒杯中，加入15 mL正己烷，25℃條件下磁力攪拌1 h，過濾，濾渣在通風(fēng)櫥中風(fēng)干。將干燥的濾渣重新轉(zhuǎn)入燒杯中，加入30 mL 80%的甲醇，25℃條件下磁力攪拌提取2 h，過濾后將濾液定容至50 mL得到米糠可溶性膳食纖維抗氧化物質(zhì)的提取液，錫箔紙包裹后貯于4℃冰箱中備用。

1.2.4 米糠可溶性膳食纖維還原能力測定

參考錢海峰等[6]方法。取0.4 mL米糠可溶性膳食纖維抗氧化物質(zhì)的提取液于試管中，加入2.5 mL 0.2 mol/L pH 6.6的磷酸鹽緩沖液，再加入2.5 mL 1%鐵氰化鉀溶液，混合均勻后置于50℃水浴中反應(yīng)20 min，再加入2.5 mL 10%三氯乙酸，混勻后6 000 r/min離心10 min。取上清液2.5 mL，加2.5 mL超純水和0.5 mL 0.1% 三氯化鐵，混合均勻后靜置10 min，測定700 nm處吸光度OD700。

1.2.5 米糠可溶性膳食纖維金屬離子螯合能力測定

參考錢海峰等[6]方法。取3 mL米糠可溶性膳食纖維抗氧化物質(zhì)的提取液于10 mL試管中，加入0.2 mL 2 mol/L的硫酸亞鐵溶液，再加入0.4 mL 5 mmol/L 菲啰嗪溶液，混合均勻，室溫條件下靜置10 min，測定其在562 nm的吸光度A1，對照組以80%甲醇代替樣液，在562 nm下測定對照組的吸光度A0。金屬離子螯合率計算公式如下：

1.2.6 米糠可溶性膳食纖維清除ABTS+·能力測定

參考陶顏娟[7]方法制備ABTS+·儲備液。取5 mL 7 mmol/L ABTS和88 μL的140 mmol/L過硫酸鉀混合均勻，錫箔紙包裹后置于4℃冰箱中過夜，形成ABTS+·儲備液。使用前用0.05 mol/L pH 7.4磷酸鹽緩沖液稀釋成工作液，要求其在30℃、734 nm波長下的吸光度為0.70±0.02。取40 μL的米糠可溶性膳食纖維抗氧化物質(zhì)的提取液，加入3 mL的ABTS+·工作液，25℃條件下反應(yīng)6 min，測定734 nm處吸光度，記為A1；用等體積無水乙醇作空白，測定734 nm處的吸光度，記為A0。ABTS+·清除率計算公式如下：

1.2.7 米糠可溶性膳食纖維清除DPPH·能力測定

參考錢海峰等[6]方法。準(zhǔn)確稱取DPPH標(biāo)準(zhǔn)品2.56 mg，用無水甲醇溶解后定容至100 mL，使用前將其稀釋至6.5×10-5mol/L。取0.2 mL米糠可溶性膳食纖維抗氧化物質(zhì)的提取液于試管中，加入3.8 mL DPPH溶液，25℃下避光反應(yīng)30 min，測定517 nm的吸光度Ai，同時測定3.8 mL DPPH溶液與0.2 mL無水甲醇混合液的吸光度Ac，以及0.2 mL米糠可溶性膳食纖維抗氧化物質(zhì)的提取液與3.8 mL無水甲醇混合液的吸光度Aj。根據(jù)下式計算DPPH·清除率：

1.2.8 米糠可溶性膳食纖維清除·OH能力測定

參考趙憲略[9]方法。準(zhǔn)確稱取米糠可溶性膳食纖維0.100 g，用蒸餾水溶解后定容至50 mL。取1.0 mL可溶性膳食纖維抗氧化物質(zhì)的提取液于試管中，按順序分別加入0.5 mL 9 mmol/L 水楊酸-乙醇溶液、0.5 mL 9 mmol/L 硫酸鐵溶液和 5.0 mL 0.5% 雙氧水，25℃條件下反應(yīng)20 min，在 510 nm 處測定吸光度，記為A1，以不加可溶性膳食纖維抗氧化物質(zhì)的提取液作為空白，記錄吸光度A0。根據(jù)以下公式計算·OH清除率：

2 結(jié)果與討論

2.1 米糠貯藏時間對米糠可溶性膳食纖維還原能力的影響

米糠貯藏時間對米糠可溶性膳食纖維還原能力的影響如圖1所示。

注：圖中不同字母表示在P<0.05水平上有顯著差異，下同。

圖1米糠貯藏時間對米糠可溶性膳食纖維還原能力的影響

由圖1可知，隨著米糠貯藏時間的延長，米糠可溶性膳食纖維的還原能力先上升后下降，并且在米糠貯藏5 d時OD700值達(dá)到最大，為0.943。還原能力反映了抗氧化物質(zhì)提供電子的能力，還原能力大的樣品是良好的電子供體，可以通過提供電子使自由基變?yōu)榉€(wěn)定的物質(zhì)，以中斷自由基連鎖反應(yīng)[6]。可溶性膳食纖維是一類低聚糖化合物，其分子結(jié)構(gòu)中含有醇羥基，具有給出電子的能力，因而具有還原能力[10]。蔡勇建[11]在與本實驗相同的米糠貯藏條件下研究了米糠酸值和過氧化值的變化，發(fā)現(xiàn)新鮮米糠貯藏0、1、3、5、10 d酸值(KOH)分別為4.31、16.28、26.55、33.63、38.72 mg/g，過氧化值分別為1.42、1.80、2.12、3.27、7.79 mmol/kg，新鮮米糠貯藏10 d后酸值和過氧化值分別增加了8.0倍和4.5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(yīng)。米糠酸敗導(dǎo)致米糠可溶性膳食纖維還原能力的變化原因可能是在新鮮米糠貯藏初期，米糠酸敗產(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，暴露出更多的羥基等基團(tuán)，使其還原能力提高；隨著米糠貯藏時間的進(jìn)一步延長，米糠酸敗程度加劇，產(chǎn)生更多的脂質(zhì)氧化產(chǎn)物作用于暴露出的羥基等解離基團(tuán)，導(dǎo)致米糠可溶性膳食纖維的還原能力變小。

2.2 米糠貯藏時間對米糠可溶性膳食纖維金屬離子螯合能力的影響

亞鐵離子能催化加速Haber-Weiss反應(yīng)，該反應(yīng)能夠利用由酶產(chǎn)生的活性較小的過氧化物和過氧化氫等，產(chǎn)生活性更強的自由基[7]，因此鐵離子螯合能力可以反映重要的抗氧化信息。米糠貯藏時間對米糠可溶性膳食纖維金屬離子螯合能力的影響如圖2所示。

圖2 米糠貯藏時間對米糠可溶性膳食纖維金屬離子螯合能力的影響

由圖2可知，隨著米糠貯藏時間的延長，米糠可溶性膳食纖維的金屬離子螯合能力先上升后下降，并且在米糠貯藏5 d時螯合率達(dá)到最大值，為35.16%。米糠酸敗導(dǎo)致米糠可溶性膳食纖維金屬離子螯合能力變化的原因可能是在新鮮米糠貯藏初期，米糠酸敗產(chǎn)生的脂質(zhì)氧化物作用于米糠可溶性膳食纖維，使米糠可溶性膳食纖維的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)展開，增加了比表面積，有利于米糠可溶性膳食纖維對金屬離子的螯合作用；隨著貯藏時間的延長，不斷暴露的疏水基團(tuán)會聚集形成大分子聚集體，限制了米糠膳食纖維與金屬離子的螯合作用，導(dǎo)致米糠可溶性膳食纖維金屬離子螯合能力下降。

2.3 米糠貯藏時間對米糠可溶性膳食纖維清除ABTS+·能力的影響

米糠貯藏時間對米糠可溶性膳食纖維清除ABTS+·能力的影響如圖3所示。

圖3 米糠貯藏時間對米糠可溶性膳食纖維清除ABTS+·能力的影響

由圖3可知，隨著米糠貯藏時間的延長，米糠可溶性膳食纖維清除ABTS+·能力先上升后下降，并且在米糠貯藏5 d時清除率達(dá)到最大值，為32.28%。ABTS+·為穩(wěn)定的有機(jī)自由基，樣品提供電子的能力越強，則其與該自由基的反應(yīng)越容易發(fā)生，樣品的抗氧化能力也就越強[7]。米糠酸敗導(dǎo)致米糠可溶性膳食纖維清除ABTS+·能力變化的原因可能是在新鮮米糠貯藏初期，米糠酸敗產(chǎn)生的脂質(zhì)氧化物作用于米糠可溶性膳食纖維，使米糠可溶性膳食纖維的結(jié)構(gòu)展開，暴露出更多的供氫體或電子供體，使得米糠可溶性膳食纖維清除ABTS+·的能力上升；隨著貯藏時間的延長，米糠酸敗加劇，產(chǎn)生更多的脂質(zhì)氧化產(chǎn)物作用于暴露出的供氫體或電子供體，使米糠可溶性膳食纖維清除ABTS+·的能力下降。

2.4 米糠貯藏時間對米糠可溶性膳食纖維清除DPPH·能力的影響

米糠貯藏時間對米糠可溶性膳食纖維清除DPPH·能力的影響如圖4所示。

圖4 米糠貯藏時間對米糠可溶性膳食纖維清除DPPH·能力的影響

由圖4可知，隨著米糠貯藏時間的延長，米糠可溶性膳食纖維清除DPPH·能力先上升后下降，并且在米糠貯藏5 d時清除率達(dá)到最大值，為73.51%。DPPH·是一種很穩(wěn)定的以氮為中心的自由基，反應(yīng)活性較強而壽命短暫，當(dāng)抗氧化劑或供氫體出現(xiàn)時，穩(wěn)定的自由基會變成DPPH-H[7]，米糠酸敗導(dǎo)致米糠可溶性膳食纖維清除DPPH·能力變化的原因可能是在新鮮米糠貯藏初期，米糠酸敗產(chǎn)生的脂質(zhì)氧化物作用于米糠可溶性膳食纖維，使米糠可溶性膳食纖維的結(jié)構(gòu)展開，暴露出更多的供氫體，使米糠可溶性膳食纖維清除DPPH·的能力上升；隨著貯藏時間的延長，米糠酸敗加劇，產(chǎn)生更多的脂質(zhì)氧化產(chǎn)物作用于暴露出的供氫體，使米糠可溶性膳食纖維清除DPPH·的能力下降。

2.5 米糠貯藏時間對米糠可溶性膳食纖維清除·OH能力的影響

米糠貯藏時間對米糠可溶性膳食纖維清除·OH能力的影響如圖5所示。

圖5 米糠貯藏時間對米糠可溶性膳食纖維清除·OH能力的影響

由圖5可知，隨著米糠貯藏時間的延長，米糠可溶性膳食纖維清除·OH能力先上升后下降，并且在米糠貯藏5 d時清除率達(dá)到最大值，為13.83%。錢海峰等[6]利用纖維素酶水解米糠膳食纖維，制備米糠可溶性膳食纖維，測得所制備的米糠可溶性膳食纖維·OH清除率為14.12%。有研究[12]發(fā)現(xiàn)，抗氧化劑對·OH的抗氧化效果除了與其供氫或供電子能力有關(guān)，還與抗氧化劑自身的螯合金屬離子能力有關(guān)，這是因為抗氧化劑通過螯合亞鐵離子等金屬離子，能抑制Fenton反應(yīng)的發(fā)生，從而抑制了·OH的生成。米糠酸敗導(dǎo)致米糠可溶性膳食纖維清除·OH能力變化的原因可能是在新鮮米糠貯藏初期，米糠酸敗產(chǎn)生的脂質(zhì)氧化物作用于米糠可溶性膳食纖維，使米糠可溶性膳食纖維的結(jié)構(gòu)展開，金屬離子螯合能力提高且暴露出更多的供氫體或電子供體，導(dǎo)致米糠可溶性膳食纖維清除·OH能力上升；隨著貯藏時間的延長，米糠酸敗加劇，米糠可溶性膳食纖維的金屬離子螯合能力下降，并且產(chǎn)生的脂質(zhì)氧化產(chǎn)物作用于暴露出的供氫體或電子供體，使米糠可溶性膳食纖維清除·OH能力下降，這與前面米糠酸敗對米糠可溶性膳食纖維金屬離子螯合能力的影響結(jié)果一致。

圖6 米糠貯藏時間對米糠可溶性膳食纖維清除能力的影響

3 結(jié) 論

[1] NENADIS N, KYRIAKOUDI A, TSIMIDOU M Z. Impact of alkaline or acid digestion to antioxidant activity, phenolic content and composition of rice hull extracts[J]. LWT-Food Sci Technol, 2013, 54(1): 207-215.

[2] 王榮, 林親錄, 蔣鵬, 等. 米糠油谷維素提取方法研究進(jìn)展[J]. 食品工業(yè)科技, 2016, 37(12): 361-364, 370.

[3] GUL K, YOUSUF B, SINGH A K, et al. Rice bran: nutritional values and its emerging potential for development of functional food—a review[J]. Bioact Carbohydr Diet Fiber, 2015, 6(1): 24-30.

[4] 楊祎晨, 肖志剛, 劉海飛, 等. 擠壓法鈍化米糠脂肪水解酶效果研究[J]. 中國食品學(xué)報, 2014, 14(9): 90-99.

[5] 吳偉, 蔡勇建, 林親錄, 等. 米糠貯藏時間對米糠清蛋白功能性質(zhì)的影響[J]. 中國油脂, 2015, 40(10): 15-19.

[6] 錢海峰, 黃冬云, 苑華寧, 等. 纖維素酶對米糠可溶性膳食纖維含量及抗氧化性的影響[J]. 食品工業(yè)科技, 2014, 35(15): 112-115.

[7] 陶顏娟. 小麥麩皮膳食纖維的改性及應(yīng)用研究[D]. 江蘇 無錫: 江南大學(xué), 2008.

[8] 周小理, 錢韻芳, 周一鳴, 等. 不同處理工藝對苦蕎麩皮膳食纖維體外抗氧化活性的影響[J]. 食品科學(xué), 2011, 32(8): 1-4.

[9] 趙憲略. 米糠膳食纖維的制備及其性能研究[D]. 陜西 楊凌: 西北農(nóng)林科技大學(xué), 2015.

[10] 黃愛妮, 許楊帆, 劉凌子. 香蕉皮中水溶性膳食纖維的提取及其抗氧化性研究[J]. 糧食與食品工業(yè), 2014, 21(2): 31-35.

[11] 蔡勇建. 米糠貯藏和穩(wěn)定化過程中米糠蛋白結(jié)構(gòu)和功能性質(zhì)變化的研究[D]. 長沙: 中南林業(yè)科技大學(xué), 2016.

[12] LIN C L, WANG C C, CHANG S C, et al. Antioxidative activity of polysaccharide fractions isolated fromLyciumbarbarumLinnaeus[J]. Int J Biol Macromol, 2009, 45(2): 146-151.

Effectsofricebranstoragetimeontheantioxidantactivityofricebransolubledietaryfiber

FU Xuheng,WU Wei, WU Xiaojuan, WANG Xiaoyu

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

rice bran; storage time; rice bran soluble dietary fiber; antioxidant activity

2016-12-20

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，研究方向為糧油加工(E-mail)Fxuheng@163.com。

吳 偉，副教授，博士(E-mail)foodwuwei@126.com。

TS229;TS213

：A

1003-7969(2017)08-0032-05

油脂化學(xué)