超高壓處理對(duì)糙米多酚、黃酮類含量及其抗氧化性的影響

于 勇 潘 芳 吳 劍 朱松明

(1.浙江大學(xué)生物系統(tǒng)工程與食品科學(xué)學(xué)院， 杭州 310058； 2.榮縣正紫鎮(zhèn)農(nóng)業(yè)綜合服務(wù)中心， 自貢 643100)

超高壓處理對(duì)糙米多酚、黃酮類含量及其抗氧化性的影響

于 勇1潘 芳1吳 劍2朱松明1

(1.浙江大學(xué)生物系統(tǒng)工程與食品科學(xué)學(xué)院， 杭州 310058； 2.榮縣正紫鎮(zhèn)農(nóng)業(yè)綜合服務(wù)中心， 自貢 643100)

超高壓處理是一種新型的非熱加工技術(shù)，具有提高食品安全性和貨架期，保持食品原有營(yíng)養(yǎng)成分等特點(diǎn)。以糙米為研究對(duì)象，探究其經(jīng)不同高壓條件處理后，其多酚、黃酮類含量的變化，并分析了上述處理對(duì)糙米DPPH自由基清除率、ABTS+·自由基清除率的影響。本實(shí)驗(yàn)分別采用一步式超高壓(100～400 MPa, 5 min和10 min)與兩步式超高壓(100～400 MPa, 5 min+5 min)處理糙米。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在100～300 MPa壓力范圍內(nèi)，超高壓處理后的糙米酚類、黃酮類含量以及抗氧化活性隨著壓力的增大而增大。兩步式高壓處理組(5 min+5 min)糙米的酚類、黃酮類含量以及抗氧化活性高于一步式高壓處理組。采用300 MPa 兩步式高壓處理糙米后，其酚類、黃酮類物質(zhì)保留率可達(dá)到97%，這說(shuō)明超高壓是一種較有效的保留糙米中抗氧化物質(zhì)的非熱加工方法。

糙米； 多酚； 黃酮； 超高壓； 抗氧化活性

引言

稻米是一種非常重要的糧食，全世界超過(guò)1/2的人口將其作為主食[1]。長(zhǎng)期以來(lái)，人們喜愛食用精制白米，但長(zhǎng)期食用精制白米，由于營(yíng)養(yǎng)來(lái)源過(guò)于單一，往往導(dǎo)致維生素、礦物質(zhì)、膳食纖維等營(yíng)養(yǎng)的缺乏，同時(shí)伴隨著慢性疾病的發(fā)生[2-3]。而糙米因其具有多種生物活性物質(zhì)及有益健康的成分而受到廣泛關(guān)注。隨著食用全谷物食品的消費(fèi)者越來(lái)越多，糙米已經(jīng)被應(yīng)用于多種米制品的生產(chǎn)[4]。

糙米是稻谷脫去外保護(hù)皮層稻殼后的穎果，內(nèi)保護(hù)皮層(果皮、種皮、珠心層)完好的稻米籽粒。與精白米相比，糙米具有更多的蛋白質(zhì)、不飽和脂肪酸、粗纖維、維生素等營(yíng)養(yǎng)成分，還具有米糠脂多糖、γ-谷維醇、γ-氨基丁酸、酚類、黃酮類等生物活性物質(zhì)[5-6]。有研究表明酚類、黃酮類物質(zhì)具有清除自由基、抗氧化、抗動(dòng)脈粥樣硬化、降血壓降血脂等作用[7-8]。因此非常有必要研究糙米的酚類、黃酮類物質(zhì)含量及其抗氧化活性經(jīng)過(guò)加工處理后的變化。但是糙米中多酚、黃酮等生物活性物質(zhì)大部分集中于米糠層，這些活性物質(zhì)在碾磨[9]、熱處理等加工過(guò)程中容易流失，造成稻谷資源的極大浪費(fèi)。因此如何最大限度地保留食品中的營(yíng)養(yǎng)成分是現(xiàn)代食品加工領(lǐng)域中的一個(gè)重要問(wèn)題。

超高壓(High pressure processing，HPP)是指壓力范圍在100～1 000 MPa的新型非熱加工技術(shù)，它以水或其他流體作為媒介傳遞壓力，使樣品在等靜高壓的條件下保持一定時(shí)間，然后將壓力釋放，從而引起細(xì)胞破裂死亡、非共價(jià)鍵(如氫鍵、離子鍵和疏水鍵等)的破壞或者形成、蛋白質(zhì)變性、淀粉改性，從而達(dá)到食品的殺菌、保鮮以及延長(zhǎng)貨架期的目的[10]。超高壓作為一種食品非熱加工技術(shù)應(yīng)用于食品保藏和加工中，其最大的優(yōu)勢(shì)在于保證食品安全的同時(shí)，盡可能降低食品的加工程度，保持食品原有的風(fēng)味[11]。

目前，已有學(xué)者研究了超高壓處理對(duì)獼猴桃漿、豆乳、蕎麥、番茄汁、橙汁等食品原料中多酚含量、類黃酮含量的影響[12-16]。超高壓作用于不同的食品基質(zhì)，效果不同。這就表明了食品的抗氧化活性不僅與加工條件有關(guān)，還與食品的基質(zhì)有關(guān)。因此有必要進(jìn)一步研究超高壓處理對(duì)糙米酚含量、黃酮類含量及其抗氧化活性的影響。

目前，超高壓處理作用于米的研究主要集中于淀粉改性和蛋白改性，還有學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)超高壓處理可以改善米飯的質(zhì)構(gòu)、風(fēng)味等[10,17]。但超高壓處理對(duì)糙米的酚含量、黃酮類含量及其抗氧化活性的影響鮮有報(bào)道。此外相比于連續(xù)式超高壓，循環(huán)式超高壓可以增強(qiáng)殺菌效果[18]以及提高米淀粉的消化性[19]等。但循環(huán)式超高壓處理后糙米中酚含量、黃酮類含量的變化還有待進(jìn)一步的研究。

因此本文以糙米為研究對(duì)象，探究超高壓處理對(duì)糙米中多酚、黃酮類的含量以及其抗氧化活性的影響，并對(duì)比研究循環(huán)式超高壓與連續(xù)式超高壓的處理效果，為進(jìn)一步優(yōu)化糙米的加工工藝提供參考。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料與試劑

豐兩優(yōu)香1號(hào)，由江蘇米之饗食品科技有限公司提供。購(gòu)置后分裝在自封袋(20 cm×28 cm)中，共套3層自封袋，每層放一包干燥劑，包裝后置于4℃的冰箱中保存，備用。在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)之前，預(yù)先將稻谷取出，平衡至室溫(20℃)，再利用一臺(tái)6L-152B3實(shí)驗(yàn)型礱谷機(jī)，將稻谷用礱谷機(jī)2次礱谷實(shí)現(xiàn)稻谷脫殼，得到糙米樣品。糙米樣品用3層自封袋進(jìn)行包裝，每層里面放置一袋干燥劑，置于4℃下保存，備用。

Folin-Ciocalteu試劑、沒(méi)食子酸購(gòu)于美國(guó)Sigma公司；兒茶酸購(gòu)于上海阿拉丁生化科技股份有限公司；DPPH(2，2-聯(lián)苯基-1-苦基肼基)、ABTS (2，2′-聯(lián)氨-雙(3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸)二胺鹽)、過(guò)硫酸鉀購(gòu)于麥克林試劑公司；其他化學(xué)試劑均為分析純，購(gòu)于國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

1.2 儀器設(shè)備

所使用的設(shè)備包括：UHPF-750 型超高壓處理設(shè)備(包頭科發(fā)高壓科技有限責(zé)任公司)；DFY-200型搖擺式高速萬(wàn)能粉碎機(jī)(溫嶺市林大機(jī)械有限公司)；5810R型高速冷凍離心機(jī)(德國(guó)Eppendorf公司)；Cary 60型紫外可見分光光度計(jì)(澳大利亞安捷倫儀器有限公司)；DGX-9073B-2 型鼓風(fēng)干燥箱(上海?，攲?shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司)；HZ-9211KB型恒溫振蕩器(太倉(cāng)市科教器材廠)；WH-861型渦旋振蕩器(太倉(cāng)市華利達(dá)實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司)。

1.3 超高壓處理?xiàng)l件

稱取糙米樣品10 g放置于含有16 g無(wú)菌去離子水的聚乙烯自封袋中，排盡空氣后封裝，然后進(jìn)行相應(yīng)的超高壓處理。連續(xù)式超高壓處理組壓力水平分別為100、200、300、400 MPa，保壓時(shí)間分別為5 min和10 min，對(duì)照組分別為常壓浸泡5 min和10 min的糙米樣品。2次循環(huán)式超高壓處理分為2個(gè)階段，第1階段在特定壓力下保壓5 min后立即泄壓，第2階段升壓至第1階段相同的壓力保壓處理5 min，即保持總的保壓時(shí)間仍為10 min，壓力處理水平分別為100、200、300、400 MPa。超高壓處理結(jié)束后，立即將糙米從自封袋中取出，將其表面的水瀝干，放入干燥的鋁盒中，置于30℃干燥箱中干燥6 h。將處理后的糙米樣品真空包裝，置于4℃下保存，備用。每個(gè)超高壓處理?xiàng)l件重復(fù)實(shí)驗(yàn)操作3次。

1.4 酚類、黃酮類物質(zhì)的提取

用磨粉機(jī)將上述處理后的糙米樣品磨成粉末，過(guò)40目篩后，收集于自封袋(20 mm×80 mm)中，放于干燥器中備用。

稱取3 g粉末加入到15 mL冷卻的酸性甲醇溶液(95%甲醇與1 mol/L HCl體積比為85∶15)，在恒溫振蕩器中振蕩1 h(150 r/min，25℃)。在4℃條件下，4 000 r/min離心10 min，收集上清液，置于4℃條件下保存，備用。

1.5 標(biāo)準(zhǔn)曲線的制定

1.5.1沒(méi)食子酸標(biāo)準(zhǔn)曲線

準(zhǔn)確稱取沒(méi)食子酸0.020 0 g，定容至100 mL，配制成質(zhì)量濃度為0.20 mg/mL的沒(méi)食子酸標(biāo)準(zhǔn)溶液。依次吸取0.5、1.0、2.0、4.0、6.0、8.0、10.0 mL沒(méi)食子酸標(biāo)準(zhǔn)液于10 mL具塞試管中并加蒸餾水定容至10 mL，搖勻備用。

取200 μL不同濃度的標(biāo)準(zhǔn)液加入1 mL福林酚試劑，劇烈振蕩搖勻后加入1 mL 10% 碳酸鈉溶液，最后用蒸餾水定容至5 mL，室溫下靜置90 min后，在765 nm 處測(cè)定吸光度。

1.5.2兒茶酸標(biāo)準(zhǔn)曲線

準(zhǔn)確稱取兒茶酸0.010 0 g，定容至100 mL，配制成質(zhì)量濃度為0.10 mg/mL的兒茶酸標(biāo)準(zhǔn)溶液。依次吸取0.5、1.0、2.0、4.0、6.0、8.0、10.0 mL 沒(méi)食子酸標(biāo)準(zhǔn)液于10 mL 具塞試管中并加蒸餾水定容10 mL，搖勻備用。

取750 μL不同濃度的標(biāo)準(zhǔn)液加入3.75 mL 蒸餾水和225 μL 5% NaNO2溶液，室溫下靜置5 min后，再加入450 μL 10% AlCl3·6H2O溶液，靜置6 min。再加入1.5 mL 1 mol/L NaOH溶液，劇烈振蕩均勻，靜置10 min后，在510 nm 處測(cè)定吸光度[9]。

1.6 酚類含量測(cè)定

總酚含量測(cè)定采用Folin-Ciocalteu測(cè)定法[20]。取200 μL樣品提取液，加入1 mL 福林酚試劑，劇烈振蕩搖勻后加入1 mL 10% 碳酸鈉溶液，最后加入蒸餾水定容至5 mL。室溫下靜置90 min后，在765 nm處測(cè)定吸光度。酚類含量(質(zhì)量比)以每100 g糙米中所含相當(dāng)于沒(méi)食子酸的質(zhì)量表示。

1.7 黃酮類含量測(cè)定

取750 μL樣品提取液，加入3.75 mL蒸餾水和225 μL 5% NaNO2溶液，室溫下靜置5 min。然后再添加450 μL 10% AlCl3·6H2O溶液，靜置6 min。再加入1.5 mL 1 mol/L NaOH溶液，劇烈振蕩均勻，靜置10 min，在510 nm 處測(cè)定吸光度[9]。黃酮含量(質(zhì)量比)以每100 g糙米中所含相當(dāng)于兒茶酸的質(zhì)量表示。

1.8 DPPH自由基清除能力測(cè)定

取0.5 mL樣品提取液，加入3.5 mL甲醇和1 mL 1 mmol/L DPPH 溶液，室溫黑暗條件下靜置30 min后，在517 nm 處測(cè)定吸光度[20]。以甲醇溶液做空白組。DPPH自由基清除率計(jì)算公式為

B=(1-A/A0)×100%

式中B——DPPH自由基清除率，%

A0——空白試劑的吸光度

A——樣品的吸光度

1.9ABTS+·清除能力測(cè)定

將7 mmol/L ABTS+·和4.9 mmol/L過(guò)硫酸鉀溶液等體積混合，在室溫、避光的條件下靜置(12～16 h)，得到ABTS+·原液。使用時(shí)用甲醇稀釋成工作液，調(diào)整工作液在734 nm處的吸光度為0.70±0.02。

取5 mL ABTS+·工作液，加入1 mL樣品提取液，靜置30 min 后，在734 nm 處測(cè)定吸光度[21]。以甲醇溶液做空白組。ABTS+·自由基清除率計(jì)算公式為

C=(1-A/A0)×100%

式中C——ABTS+·自由基清除率，%

1.10 數(shù)據(jù)分析

采用Origin軟件(version 8.0，Origin Lab公司)進(jìn)行制圖和數(shù)據(jù)分析，采用SPSS軟件(version 18.0，SPSS公司)進(jìn)行ANOVA單因素方差分析和Duncan檢驗(yàn)(Plt;0.05)，數(shù)據(jù)結(jié)果均以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示。

2 結(jié)果與討論

2.1 糙米酚類含量

2.1.1壓力及保壓時(shí)間

超高壓處理過(guò)程中最主要的變化因素為壓力以及保壓時(shí)間，本實(shí)驗(yàn)探究了100～400 MPa壓力處理糙米5 min和10 min，探究其酚類物質(zhì)含量的變化，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖1所示，圖中不同字母表示差異顯著(Plt;0.05)。

圖1 壓力及保壓時(shí)間對(duì)糙米酚類含量的影響Fig.1 Effect of pressure and holding times on phenolic content of brown rice

由圖1結(jié)果可知，超高壓處理組與未超高壓處理組對(duì)比，經(jīng)過(guò)100、200、300、400 MPa處理5 min后的糙米樣品多酚物質(zhì)的保留率分別為72.9%、75.7%、85.3%和92.9%，保壓時(shí)間10 min處理后糙米的多酚物質(zhì)保留率分別是80.6%、90.2%、96.7%和71.5%。有學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)糙米經(jīng)膨化、研磨等處理后，其酚類物質(zhì)損失率達(dá)50%以上[1,20]。從本實(shí)驗(yàn)結(jié)果來(lái)看，在一定壓力條件處理下，酚類物質(zhì)保留率可以達(dá)90%以上，這說(shuō)明超高壓是一種較有效的保留糙米中植物多酚物質(zhì)的非熱加工方法。

此外，由圖1可知，當(dāng)保壓時(shí)間均為5 min時(shí)，隨著處理壓力的增大，糙米酚類含量增加，在400 MPa下達(dá)到最大值，為38.8 mg/(100 g)，這可能是由于超高壓處理使糙米中部分結(jié)合態(tài)酚類物質(zhì)釋放[14]。保壓時(shí)間均為10 min處理組，處理壓力從100 MPa增加到300 MPa時(shí)，糙米酚類含量從32.1 mg/(100 g) 增加到38.5 mg/(100 g)，當(dāng)處理壓力繼續(xù)增加到400 MPa時(shí)，糙米酚類含量下降。除400 MPa以外，在同一壓力水平下，保壓時(shí)間為10 min的處理組糙米酚類物質(zhì)含量大于保壓時(shí)間為5 min處理組的糙米酚類物質(zhì)含量。

2.1.2超高壓方式

多次循環(huán)式超高壓相對(duì)于一步式超高壓處理，其反復(fù)多次的升壓降壓過(guò)程能夠產(chǎn)生更強(qiáng)的沖擊、剪切效果，從而導(dǎo)致生物大分子結(jié)構(gòu)被破壞以及微生物的滅活，增強(qiáng)了處理效果節(jié)約資源[19]。因此本文進(jìn)行了兩步式超高壓(即2個(gè)循環(huán)超高壓處理)與一步式超高壓處理的對(duì)比實(shí)驗(yàn)。兩步式超高壓處理在保證總保壓時(shí)間10 min不變的情況下，在保壓進(jìn)行到5 min時(shí)進(jìn)行一次降壓與升壓過(guò)程。

圖2 不同壓力方式對(duì)糙米酚類含量的影響Fig.2 Effect of different HPP models on phenolic content of brown rice

為了探究多次循環(huán)超高壓處理對(duì)糙米中多酚含量的影響，分別采用100、200、300、400 MPa的壓力處理糙米。圖2為一步式超高壓與兩步式超高壓處理后糙米酚類物質(zhì)含量變化的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，圖中不同字母表示差異顯著(Plt;0.05)。從圖中可以看出，糙米經(jīng)兩步式超高壓(5 min+5 min)處理后，其多酚含量隨壓力的變化趨勢(shì)與一步式超高壓(保壓時(shí)間為10 min)處理結(jié)果趨勢(shì)相一致。在100～300 MPa范圍內(nèi)，糙米酚類含量隨著處理壓力的增大而增大，而在400 MPa壓力下，糙米酚類物質(zhì)含量下降至32.1 mg/(100 g)。在相同壓力下，兩步式超高壓處理組糙米酚類含量高于一步式超高壓處理組，但增加效果并不顯著(Pgt;0.05)。兩步式超高壓處理組糙米酚類物質(zhì)的保留率達(dá)80.6%～97.2%。

2.2 糙米黃酮類含量

2.2.1壓力及保壓時(shí)間

除了酚類物質(zhì)以外，黃酮類物質(zhì)也是糙米中抗氧化植物素的重要組成成分[22]。谷物中黃酮類物質(zhì)主要包括黃酮醇、黃烷-3-醇、黃烷酮等[23]。圖3為100、200、300、400 MPa壓力，保壓時(shí)間分別為5 min和10 min處理后糙米中黃酮類含量變化的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，圖中不同字母表示差異顯著(Plt;0.05)。

圖3 壓力及保壓時(shí)間對(duì)糙米黃酮類含量的影響Fig.3 Effect of pressure and holding time on flavonoid content of brown rice

由圖3可知，當(dāng)超高壓保壓時(shí)間均為5 min 時(shí)，在100～300 MPa范圍內(nèi)，隨著處理壓力的增大，糙米中黃酮類含量增加，在300 MPa 處達(dá)到最大值，為10.0 mg/(100 g)，保留率達(dá)到了65.9%。這可能是因?yàn)橐欢ǖ膲毫μ幚硎古c細(xì)胞膜連結(jié)在一起的疏水性基團(tuán)部分暴露出來(lái)，改變了膜的通透性，膜內(nèi)一些類黃酮物質(zhì)容易在后續(xù)過(guò)程中被提取出來(lái)[24]。保壓時(shí)間10 min處理組黃酮類含量隨壓力大小的變化趨勢(shì)與5 min處理組一致，在300 MPa 處達(dá)到最大值，為12.3 mg/(100 g)，但400 MPa處理后黃酮類含量略有下降。在相同處理壓力下，保壓時(shí)間延長(zhǎng)，黃酮類物質(zhì)保留率增加，在300 MPa處理10 min時(shí)黃酮類物質(zhì)保留率為87.4%。

2.2.2超高壓方式

兩步式超高壓處理后糙米黃酮類物質(zhì)含量變化的實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖4所示，圖中不同字母表示差異顯著(Plt;0.05)。從圖4可看出，兩步式超高壓處理組，其黃酮類含量隨壓力的變化與一步式超高壓處理組一致，在300 MPa時(shí)達(dá)最大值，為14.3 mg/(100 g)。總體上，兩步式超高壓處理組黃酮類含量高于一步式超高壓處理組。兩步式超高壓處理組，在100～400 MPa范圍內(nèi)，糙米黃酮類物質(zhì)保留率分別為80%、89%、97.4%、88.9%。另外，從圖中可以發(fā)現(xiàn)，兩步式高壓處理組在200 MPa下黃酮類含量與一步式高壓處理組在300 MPa時(shí)處理結(jié)果無(wú)顯著差異，這說(shuō)明在達(dá)到相同處理效果的情況下，兩步式超高壓所需壓力更小，這為實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中降低處理壓力提供了可能。

圖4 不同壓力方式對(duì)糙米黃酮類含量的影響Fig.4 Effect of different HPP models on flavonoid content of brown rice

2.3 糙米DPPH自由基清除能力

流行病學(xué)研究表明食用全谷物食品可以降低慢性疾病、癌癥的發(fā)生率。這可能是因?yàn)槿任锸称分泻心軌蚯宄杂苫目寡趸参锼爻煞諿25]。因此抗氧化活性是評(píng)價(jià)食品潛在健康益處的重要指標(biāo)。本節(jié)采用DPPH法評(píng)價(jià)不同壓力條件處理后，糙米抗氧化活性的變化，結(jié)果如表1所示。

表1 不同壓力條件下糙米DPPH自由基清除率Tab.1 DPPH radical scavenging activities in brown ricetreated under different HPP conditions %

注：同一列不同的字母表示顯著差異(Plt;0.05)，下同。

從表1可以看出，在相同的保壓時(shí)間5 min條件下，隨著超高壓處理壓力的增大，DPPH自由基清除率增大。當(dāng)保壓時(shí)間為10 min，壓力范圍在100～300 MPa時(shí)，其DPPH自由基清除率隨著壓力的增大而增大，在300 MPa處達(dá)到最大值，但在400 MPa處理后出現(xiàn)了下降的趨勢(shì)。兩步式超高壓組，DPPH自由基清除率先隨著壓力的增大而增大，當(dāng)壓力增加到400 MPa時(shí)出現(xiàn)下降的趨勢(shì)。

兩步式超高壓處理組DPPH自由基清除率高于一步式超高壓處理組。這說(shuō)明超高壓處理過(guò)程中，不僅保壓過(guò)程對(duì)樣品會(huì)產(chǎn)生影響，升壓降壓的過(guò)程也會(huì)產(chǎn)生影響。本實(shí)驗(yàn)中所采用的兩步式超高壓處理比一步式超高壓處理多了一個(gè)降壓升壓的循環(huán)。在對(duì)物料進(jìn)行超高壓處理時(shí)，在壓縮物料時(shí)做功發(fā)生能量的轉(zhuǎn)換，導(dǎo)致物料出現(xiàn)升溫現(xiàn)象，即壓縮升溫[26]。有研究表明物料的溫度上升，其DPPH自由清除能力增強(qiáng)[27]。ZHOU等[14]利用600 MPa壓力處理蕎麥15 min并進(jìn)行兩次循環(huán)，發(fā)現(xiàn)兩步式超高壓處理組蕎麥的DPPH自由清除率高于未處理組。

2.4糙米ABTS+·自由基清除能力

為了更加全面地評(píng)價(jià)不同壓力條件處理后糙米抗氧化活性的變化情況，采用ABTS+·自由基清除率評(píng)價(jià)糙米抗氧化活性。

表2為不同壓力條件處理的糙米ABTS+·自由基清除率變化的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。從表中可以看出ABTS+·自由基清除率隨壓力、保壓時(shí)間的變化趨勢(shì)與DPPH自由基清除率變化趨勢(shì)相似。在一定的壓力范圍內(nèi)，ABTS+·自由基清除率隨著壓力的增大而增大，這可能是因?yàn)橐欢ǖ膲毫μ幚聿诿祝蛊浣M織基質(zhì)發(fā)生了變化，使得一些具有抗氧化作用的化合物容易釋放到細(xì)胞外，增強(qiáng)了其抗氧化活性[13]。此外，兩步式超高壓處理組ABTS+·自由基清除率高于一步式超高壓處理組。兩步式超高壓處理組，ABTS+·自由基清除率為 34%～39%，一步式超高壓處理組ABTS+·自由基清除率為 27%～36%。

表2 不同壓力條件下糙米ABTS+·自由基清除率Tab.2 ABTS+· radical scavenging activities in brown ricetreated under different HPP conditions %

2.5 相關(guān)性分析

為了探究糙米中酚類、黃酮類含量與其抗氧化活性之間的關(guān)系，基于所有處理組的實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了酚類、黃酮類含量與DPPH、ABTS+·自由基清除率的相關(guān)性分析。

由相關(guān)性分析結(jié)果可知，酚類含量與DPPH自由基清除率、ABTS+·自由基清除率在0.01水平極顯著正相關(guān)，且相關(guān)性系數(shù)達(dá)到了0.8以上。本實(shí)驗(yàn)結(jié)論與DU等[28]的研究結(jié)果類似，其研究發(fā)現(xiàn)獼猴桃中的總酚含量與DPPH自由基清除率呈正相關(guān)。糙米中酚類含量與抗氧化活性表現(xiàn)出極顯著的正相關(guān)表明酚類物質(zhì)含量是糙米抗氧化活性的重要因素。已有較多的研究表明酚類物質(zhì)是谷物、蔬菜、水果中主要的抗氧化物質(zhì)[9,29]。此結(jié)果可應(yīng)用于糙米抗氧化活性評(píng)價(jià)工作中，可以通過(guò)已知的多酚含量數(shù)據(jù)來(lái)初步預(yù)測(cè)其抗氧化能力。

黃酮類含量與ABTS+·自由基清除率在0.05水平顯著正相關(guān)。有學(xué)者指出在食品這樣復(fù)雜的混合基質(zhì)中，抗氧化物質(zhì)表現(xiàn)出的抗氧化活性不僅取決于抗氧化物質(zhì)的濃度，還可能與抗氧化物質(zhì)的結(jié)構(gòu)以及其與基質(zhì)間的相互作用有關(guān)[14]。

3 結(jié)論

(1) 對(duì)比同一保壓時(shí)間處理組，糙米中酚類含量在100～300 MPa范圍內(nèi)隨著處理壓力的增大而增大，而經(jīng)400 MPa壓力處理后，糙米酚類物質(zhì)含量有所下降。同一壓力水平處理組比較，兩步式超高壓處理組酚類含量高于一步式超高壓處理組酚類含量。糙米經(jīng)300 MPa兩步式超高壓處理后，酚類物質(zhì)保留率達(dá)到最大，為97.2%。

(2) 保壓時(shí)間5 min和10 min處理組，黃酮類含量在100～300 MPa范圍內(nèi)隨著處理壓力的增大而增大，最大黃酮類物質(zhì)保留率分別為65.9%、87.4%。糙米經(jīng)兩步式超高壓處理，黃酮類物質(zhì)保留率最大為97.4%。

(3)各處理組DPPH自由基清除率、ABTS+·自由基清除率變化趨勢(shì)與酚類物質(zhì)含量變化趨勢(shì)一致。兩步式高壓處理組糙米抗氧化活性高于一步式高壓處理組。

(4)相關(guān)性分析顯示酚類物質(zhì)含量與DPPH自由基清除率、ABTS+·自由基清除率呈極顯著正相關(guān)，黃酮類物質(zhì)含量與ABTS+·的自由基清除率呈顯著正相關(guān)。

1 LIU L, GUO J, ZHANG R, et al. Effect of degree of milling on phenolic profiles and cellular antioxidant activity of whole brown rice[J]. Food Chemistry, 2015, 185: 318-325.

2 BOUIS H E, CHASSY B M, OCHANDA J O. Genetically modified food crops and their contribution to human nutrition and food quality[J]. Trends in Food Science amp; Technology, 2004, 14(5): 191-209.

3 RADHIKA G, VAN DAM R M, SUDHA V, et al. Refined grain consumption and the metabolic syndrome in urban Asian Indians (Chennai Urban Rural Epidemiology Study 57)[J]. Metabolism, 2009, 58: 675-681.

4 CHUNG H J, CHO A, LIM S T. Utilization of germinated and heat-moisture treated brown rices in sugar-snap cookies[J]. LWT—Food Science and Technology, 2014, 57(1): 260-266.

5 LAMBERTS L, BIE E, DERYCKE V, et al. Effect of processing conditions on color change of brown and milled parboiled rice[J]. Cereal Chemistry, 2006, 83(1): 80-85.

6 ZHANG X, WANG L, CHENG M, et al. Influence of ultrasonic enzyme treatment on the cooking and eating quality of brown rice[J]. Journal of Cereal Science, 2015, 63: 140-146.

7 GUO H, LING W, WANG Q, et al. Effect of anthocyanin-rich extract from black rice (OryzasativaL. indica) on hyperlipidemia and insulin resistance in fructose-fed rats[J]. Plant Foods for Human Nutrition, 2007, 62(1): 1-6.

8 HIEMORI M, KOH E, MITCHELL A E. Influence of cooking on anthocyanins in black rice (OryzasativaL.japonicavar. SBR)[J]. Journal of Agricultural amp; Food Chemistry, 2009, 57(5): 1908-1914.

9 SHEN Y, JIN L, XIAO P, et al. Total phenolics, flavonoids, antioxidant capacity in rice grain and their relations to grain color, size and weight[J]. Journal of Cereal Science, 2009, 49(1): 106-111.

10 TIAN Y, ZHAO J, XIE Z, et al. Effect of different pressure-soaking treatments on color, texture, morphology and retrogradation properties of cooked rice[J]. LWT-Food Science and Technology, 2014, 55(1): 368-373.

11 GEORGET E, SEVENICH R, REINEKE K, et al. Inactivation of microorganisms by high isostatic pressure processing in complex matrices: a review[J]. Innovative Food Science amp; Emerging Technologies, 2015, 27(4): 1-14.

12 楊小蘭, 袁婭, 郭曉暉,等. 超高壓處理對(duì)不同品種獼猴桃漿多酚含量及其抗氧化活性的影響[J]. 食品科學(xué), 2013, 34(1):73-77.

YANG Xiaolan, YUAN Ya, GUO Xiaohui, et al. Effect of ultra high pressure (UHP) on polyphenol content and antioxidant activity in kiwifruit juice from different cultivars[J]. Food Science, 2013, 34(1): 73-77.(in Chinese)

13 陳凡, 馬善麗, 許穎,等. 超高壓處理對(duì)豆乳總多酚、類黃酮含量及其抗氧化性的影響[J]. 大豆科學(xué), 2011, 30(2):310-313.

CHEN Fan, MA Shanli, XU Ying, et al. Effects of high pressure processing on total phenolic, flavonoid content and antioxidant activity of soymilk [J]. Soybean Science, 2011, 30(2): 310-313. (in Chinese)

14 ZHOU Z, REN X, WANG F, et al. High pressure processing manipulated buckwheat antioxidant activity, anti-adipogenic properties and starch digestibility[J]. Journal of Cereal Science, 2015, 66:31-36.

15 INDRAWATI, VAN L A, HENDRICKX M. Pressure and temperature stability of water-soluble antioxidants in orange and carrot juice: a kinetic study[J]. European Food Research and Technology, 2004, 219(2):161-166.

16 DEDE S, ALPAS H, BAYINDIRLI A. High hydrostatic pressure treatment and storage of carrot and tomato juices: antioxidant activity and microbial safety[J]. Journal of the Science of Food and Agriculture, 2007, 87(5):773-782.

17 BOLUDA-AGUILAR M, TABOADA-RODRGUEZ A, LPEZ-GMEZ A, et al. Quick cooking rice by high hydrostatic pressure processing[J]. Lebensmittel-Wissenschaft und-Technologie, 2013, 51(1):196-204.

18 MORALES P, CALZADA J, AVILA M, et al. Inactivation of Escherichia coli O157:H7 in ground beef by single-cycle and multiple-cycle high-pressure treatments[J]. Journal of Food Protection, 2008, 71(4):811-815.

19 DENG Y, JIN Y, LUO Y, et al. Impact of continuous or cycle high hydrostatic pressure on the ultrastructure and digestibility of rice starch granules[J]. Journal of Cereal Science, 2014, 60(2):302-310.

20 MIR S A, BOSCO S J D, SHAH M A, et al. Effect of puffing on physical and antioxidant properties of brown rice[J]. Food Chemistry, 2016, 191: 139-146.

22 MOHAMEDALI A F, CHANGYONG L. Optimization of phenolics and dietary fibre extraction from date seeds[J]. Food Chemistry, 2008, 108(3):977-985.

23 LIN J Y, TANG C Y. Determination of total phenolic and flavonoid contents in selected fruits and vegetables, as well as their stimulatory effects on mouse splenocyte proliferation[J]. Food Chemistry, 2007, 101(1):140-147.

24 OEY I, LILLE M, AVAN L, et al. Effect of high-pressure processing on colour, texture and flavour of fruit- and vegetable-based food products: a review[J]. Trends in Food Science amp; Technology, 2008, 19(6):320-328.

25 WALTER M, MARCHESAN E, MASSONI P F S, et al. Antioxidant properties of rice grains with light brown, red and black pericarp colors and the effect of processing[J]. Food Research International, 2013, 50(2):698-703.

26 孫偉, 李建平, 都基睿,等. 超高壓加工過(guò)程食品物料絕熱壓縮升溫特性研究[J/OL]. 農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào), 2016, 47(3):200-206. http:∥www.j-csam.org/jcsam/ch/reader/view_abstract.aspx?file_no=20160328amp;flag=1.DOI:10.6041/j.issn.1000-1298.2016.03.028.

SUN Wei, LI Jianping, DU Jirui, et al. Adiabatic compression heating characteristics of selected food materials during high pressure processing[J/OL]. Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery, 2016, 47(3):200-206.(in Chinese)

27 KIM B S, KIM H S, HONG J S, et al. Effects of amylosucrase treatment on molecular structure and digestion resistance of pre-gelatinised rice and barley starches[J]. Food Chemistry, 2013, 138(2-3): 966-975.

28 DU G, LI M, MA F, et al. Antioxidant capacity and the relationship with polyphenol and Vitamin C in Actinidia fruits[J]. Food Chemistry, 2009, 113(2): 557-562.

29 LIU R H. Whole grain phytochemicals and health[J]. Journal of Cereal Science, 2007, 46(3): 207-219.

EffectofHighPressureTreatmentonPhenolics,FlavonoidsandAntioxidantActivityofBrownRice

YU Yong1PAN Fang1WU Jian2ZHU Songming1

(1.CollegeofBiosystemsEngineeringandFoodScience,ZhejiangUniversity,Hangzhou310058,China2.AgriculturalServiceCenterofZhengziTowninRongCounty,Zigong643100,China)

Nowadays, due to changes in consumer life style and health awareness, brown rice is receiving increased interest as a source of healthy attributes. Compared with white rice, brown rice is rich in several health beneficial nutrients such as vitamins, dietary fiber, minerals, antioxidants and essential amino acids. It is necessary to study the influence of processing on nutrients of brown rice, because these nutrients are easily lost during processing. High pressure processing (HPP) is a new non-thermal preservation technology that enhances food safety and retains the food original nutrients. Up to date, the research on the effect of HPP on nutritional property of brown rice is limited. Phenolic, flavonoid content and antioxidant activity of brown rice after HPP (100～400 MPa) by single step (5 min and 10 min of holding time) or two step process (two cycles, 5 min of holding time each) were investigated. The antioxidant activity was evaluated by 1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl (DPPH) radical scavenging and 2,2′-Azino-bis(3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid) diammonium salt (ABTS+·) scavenging assays. Results showed that phenolic, flavonoid contents and antioxidant activity of brown rice were increased with the increase of pressure. Moreover, under the same pressure level, the phenolic, flavonoid contents and antioxidant activity of brown rice under two step HPP were higher than those from single step HPP. Percentage retention of phenolic and flavonoid content in brown rice treated by two step process at 300 MPa was 97%. These findings suggested that the HPP was an effective non-thermal processing to retain antioxidants in brown rice.

brown rice; phenolics; flavonoids; high pressure processing; antioxidant activity

10.6041/j.issn.1000-1298.2017.11.045

TS21

A

1000-1298(2017)11-0368-07

2016-12-20

2017-03-28

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(31171779)和浙江省自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目(LZ14C200002)

于勇(1978—)，男，副教授，主要從事農(nóng)產(chǎn)品非熱加工技術(shù)與裝備研究，E-mail： yyuzju@zju.edu.cn

朱松明(1962—)，男，教授，主要從事農(nóng)產(chǎn)品非熱加工技術(shù)與裝備研究，E-mail： zhusm@zju.edu.cn