發(fā)芽糙米面包的研究進(jìn)展

趙芷萱，孫瑩，關(guān)麗娜，石長(zhǎng)波

（哈爾濱商業(yè)大學(xué)旅游烹飪學(xué)院，黑龍江哈爾濱150076）

糙米是稻谷脫殼后的產(chǎn)品，由糠層、胚芽和胚乳構(gòu)成。稻谷的64%營(yíng)養(yǎng)元素集中在糠層和胚芽中，由于米糠層的纖維素及其復(fù)合物難以咀嚼，不容易被人體消化而使糙米的食用受到局限。許多學(xué)者為提高人們對(duì)糙米食品的接受度，對(duì)糙米進(jìn)行碾削、浸泡、發(fā)芽、干燥、輻射、酶解、超高壓、擠壓膨化等多種處理方法來(lái)改善糙米的食用品質(zhì)，以期生產(chǎn)出能滿足人們消費(fèi)需求的糙米食品。其中的發(fā)芽糙米是指將傳統(tǒng)糙米在一定溫度和濕度下進(jìn)行培養(yǎng)的帶糠層胚乳和幼芽的糙米制品。發(fā)芽糙米不僅保留了糙米豐富的營(yíng)養(yǎng)成分，而且產(chǎn)生了多種具有促進(jìn)人體健康的成分，如：抗活性氧植酸、γ-氨基丁酸（γ-aminobutyric acid，GABA）等，GABA 是哺乳動(dòng)物體中樞神經(jīng)系統(tǒng)中重要的抑制性神經(jīng)遞質(zhì)，對(duì)機(jī)體的多種功能具有調(diào)節(jié)作用[1]。因此發(fā)芽糙米還具有改善血液循環(huán)，預(yù)防老年癡呆等功能。

糙米蛋白屬于非面筋蛋白，具有降低面團(tuán)黏彈性，提高產(chǎn)品的酥松性的性質(zhì)，同時(shí)焙烤中的美拉德反應(yīng)會(huì)使產(chǎn)品產(chǎn)生米香味，改善了產(chǎn)品風(fēng)味。焙烤糙米食品具有較好的發(fā)展前景。還有研究報(bào)道[2]，發(fā)芽糙米粉的加入使面包的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值得到提升。但發(fā)芽糙米面包仍然存在保質(zhì)期短、市場(chǎng)飽和度高、口感以及消費(fèi)觀念等問(wèn)題限制。目前，日本已經(jīng)研發(fā)了很多以發(fā)芽糙米為原料的發(fā)酵食品并已推廣食用，比如：糙米酵素、發(fā)芽糙米酒等。在國(guó)內(nèi)，這些研究還停留于試驗(yàn)階段，上市的產(chǎn)品還不多。本文對(duì)發(fā)芽糙米面包的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值、生物活性物質(zhì)和抗氧化性的相關(guān)研究進(jìn)行綜述，旨在為發(fā)芽糙米食品的進(jìn)一步研發(fā)及推廣提供參考。

1 發(fā)芽糙米面包的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀

Yevtushenko D P 等[3]以發(fā)芽糙米米粉及小麥粉當(dāng)作原料發(fā)酵制作面包，并在正交試驗(yàn)及單因素試驗(yàn)下確定工藝參數(shù)為：水55%，發(fā)芽糙米米粉22%，谷朊粉12%，轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶0.15%，發(fā)酵2.5 h，醒發(fā)60 min，烘烤 22 min，溫度 220 ℃（底火 180 ℃）。李雨露等[4]以發(fā)芽糙米粉為原料，研制了出一種口感松軟、易于消化、香甜味美、具有豐富營(yíng)養(yǎng)的面包。以糙米粉為基數(shù)，其最佳配方為水95%、白砂糖15%、黃原膠3%、酵母2%，其他配料的適合用量食鹽1%、起酥油6%、奶粉5%、雞蛋液10%、面包改良劑0.3%。研究發(fā)現(xiàn)發(fā)芽糙米粉的加入能夠改善面包品質(zhì)[5]。Fabiola 等[6]將糙米在28 ℃和100%相對(duì)濕度下進(jìn)行發(fā)芽，發(fā)芽時(shí)間分別為12、24、48 h；發(fā)現(xiàn)發(fā)芽過(guò)程中糙米粉的水化和糊化特性發(fā)生了顯著變化。當(dāng)發(fā)芽時(shí)間增加時(shí)，發(fā)現(xiàn)發(fā)芽糙米面包的比容，濕度和水分活度沒(méi)有顯著變化，但面包屑的柔軟度顯著提高。Renzetti 等[7]對(duì)糙米面糊進(jìn)行蛋白酶處理，制作的糙米面包比容顯著增加，面包質(zhì)量得到改善，同時(shí)面包屑硬度和咀嚼性降低。Charoenthaikij 等[8]在以下浸泡條件（35℃下的pH 6.8的蒸餾水、pH 3 的緩沖溶液，發(fā)芽24 h 或48 h）制備發(fā)芽糙米粉用來(lái)制作發(fā)芽糙米面包，發(fā)現(xiàn)含有30%的發(fā)芽糙米粉制作的面包與小麥面包相比具有更小的體積和更高的硬度，但是含有30%的發(fā)芽糙米粉制作的面包（pH 6.8 和24 h 除外）的硬度顯著低于含有30%非發(fā)芽糙米粉的面包的硬度。用或不用含有30%的發(fā)芽糙米粉制作面包，面包的香氣、味道和風(fēng)味的可接受性得分沒(méi)有顯著差異。在含有發(fā)芽糙米粉的面包制劑中，在pH 3 條件下浸泡24 h 后制備的發(fā)芽糙米面包具有更高的感官評(píng)分。所以，在面包配方中替代高達(dá)30%發(fā)芽糙米粉的小麥粉是可行的，而不會(huì)對(duì)面包感官接受產(chǎn)生負(fù)面影響。

2 發(fā)芽糙米面包的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值

2.1 營(yíng)養(yǎng)成分

Komatsuzaki 等[9]發(fā)現(xiàn)糙米發(fā)芽 24 h 后，游離氨基酸除天冬氨酸（Asp）、絲氨酸（Ser）和谷氨酸（Glu）3 種氨基酸的含量有所降低外，其余游離氨基酸含量均有不同程度的增加。Ohtsubo 等[10]將糙米發(fā)芽72 h 發(fā)現(xiàn)：谷氨酸（Glu）、丙氨酸（Ala）、甘氨酸（Gly）和天冬氨酸（Asp）含量增加，這些呈味氨基酸含量的增加有可能改善發(fā)芽糙米面包的風(fēng)味。高麗紅等[11]比較糙米和發(fā)芽糙米的營(yíng)養(yǎng)成分，發(fā)現(xiàn)二者氨基酸含量無(wú)明顯變化，但發(fā)芽糙米的礦物質(zhì)減少了約15%，粗脂肪增加了約12%。由糙米（brown rice，BR）、預(yù)發(fā)芽糙米（pregerminated brown rice，Pre-GBR） 和發(fā)芽糙米（germinated brown rice，GBR）所制作的面包的營(yíng)養(yǎng)成分、能量，游離葡萄糖含量和植酸含量如表1[1]。

由表1 可以看出，發(fā)芽增加了糙米蛋白質(zhì)含量并降低了碳水化合物的量，灰分含量隨發(fā)芽時(shí)間增加而逐漸減少可能是由于洗滌過(guò)程中礦物質(zhì)的損失；脂肪含量，在發(fā)芽24 h 時(shí)觀察到逐漸減少，繼續(xù)延長(zhǎng)發(fā)芽時(shí)間，觀察到脂肪含量顯著增加。隨著糙米發(fā)芽的進(jìn)行，游離葡萄糖含量顯著增加，這是由于萌發(fā)期間糖的釋放。發(fā)芽期間由于酶活性增加使淀粉降解，淀粉含量降低和還原糖含量增加，同時(shí)小狀糊精和可發(fā)酵糖的量也有所增加[12]。研究發(fā)現(xiàn)，在萌發(fā)48 h，α-淀粉酶的強(qiáng)烈作用可導(dǎo)致淀粉過(guò)度液化和糊精化，導(dǎo)致面包品質(zhì)較差?？傮w而言，發(fā)芽糙米粉適合用作無(wú)麩質(zhì)面包的制作原料。

表1 糙米（BR）、預(yù)發(fā)芽糙米（Pre-GBR）和發(fā)芽不同時(shí)間的發(fā)芽糙米（GBR）制作的面包的營(yíng)養(yǎng)成分、能量、游離葡萄糖和植酸含量Table 1 Approximate composition，energy，free glucose and phytic acid content of gluten-free bread made from raw brown rice（BR），pregerminated brown rice（Pre-GBR）and germinated brown rice（GBR）at different germination times

使用分光光度法測(cè)量30%取代的發(fā)芽糙米粉（胚芽：0.5 mm～1.0 mm）面團(tuán)和面包樣品中的植酸量[13]。Albarracín 等[14]用浸泡和發(fā)芽過(guò)的糙米制作面包，觀察到植酸含量的降低。這是因?yàn)榻葸^(guò)程使植酸浸出到浸泡水中和在萌發(fā)期間內(nèi)源植酸酶的活化。植酸具有螯合礦物質(zhì)（鐵、鋅、鎂和鈣）的能力，并對(duì)氨基酸、蛋白質(zhì)和淀粉的吸收產(chǎn)生負(fù)面影響。研究表明，通過(guò)浸泡和發(fā)芽處理實(shí)現(xiàn)植酸含量的降低可以提高水稻蛋白質(zhì)的消化率和礦物質(zhì)的耐堿性。因此，基于發(fā)芽糙米其植酸含量的降低以供面包更好的營(yíng)養(yǎng)質(zhì)量。Morita等[15]將小麥粉的30%用經(jīng)過(guò)植酸酶浸泡處理得到的發(fā)芽糙米粉替代來(lái)制作面包，發(fā)現(xiàn)面包中植酸的含量（0.15 %）與用小麥粉制作的面包中的植酸含量（0.16%）接近。實(shí)際上，添加發(fā)芽糙米粉會(huì)使烘焙性能差，被認(rèn)為不能應(yīng)用于面包制作。然而由于植酸酶和半纖維素酶能水解發(fā)芽糙米中的植酸鹽和半纖維素，面團(tuán)的成熟度和延展性由形成的磷酸鹽和分解的麩皮而活化的酵母而改善。此外，越來(lái)越多的研究表明植酸可能對(duì)人類(lèi)健康有益，因?yàn)樗山档吞悄虿K小鼠的膽固醇水平[16]，并發(fā)揮抗氧化和抗癌作用[17]。

2.2 體外蛋白質(zhì)消化率

鄭藝梅等[18]研究發(fā)現(xiàn)，糙米發(fā)芽時(shí)貯藏蛋白首先被降解，增加的蛋白質(zhì)主要是谷蛋白，谷蛋白屬于PB-Ⅱ類(lèi)蛋白質(zhì)，氨基酸較平衡，易被消化和吸收，提高了蛋白質(zhì)的生物利用率。此外，發(fā)芽增加了游離氨基酸的量，尤其是GABA 含量[19]。通過(guò) Hsu 等[20]的改進(jìn)方法測(cè)定糙米面包樣品的體外蛋白質(zhì)消化率，結(jié)果發(fā)現(xiàn)發(fā)芽影響糙米面包體外蛋白質(zhì)消化率，發(fā)芽12 h 的糙米與未發(fā)芽糙米所制作的面包相比體外蛋白質(zhì)消化率顯著增加，但進(jìn)一步發(fā)芽導(dǎo)致蛋白質(zhì)消化率顯著降低[1]。這是由于含有賴氨酸的蛋白質(zhì)在烘焙過(guò)程中發(fā)生了非酶促褐變（美拉德反應(yīng)），Cornejo 等[6]研究發(fā)現(xiàn)這種作用在發(fā)芽時(shí)間較長(zhǎng)的糙米磨成粉所制作的面包中表現(xiàn)更為突出。此外，烘焙過(guò)程中的高溫會(huì)在氨基酸之間產(chǎn)生交聯(lián)作用，形成更加硬性的結(jié)構(gòu)，從而降低蛋白質(zhì)的消化率。

2.3 體外淀粉消化率

通過(guò)對(duì)Dura 等[21]的方法進(jìn)行少量修改，從干燥樣品中測(cè)定面包的淀粉消化率，研究發(fā)現(xiàn)浸泡和發(fā)芽影響糙米面包的淀粉水解，隨著發(fā)芽時(shí)間的延長(zhǎng)，面包的總淀粉水解率呈降低趨勢(shì)。這是由于發(fā)芽后淀粉結(jié)構(gòu)發(fā)生再結(jié)晶，而酶首先水解更容易消化的非結(jié)晶區(qū)域。此外，Cho 等[22]認(rèn)為烘烤也是一種熱處理方式，研究證明糙米在一定溫度和濕度發(fā)芽后其淀粉消化率降低，這是因?yàn)榘l(fā)芽過(guò)程引起糙米內(nèi)部結(jié)構(gòu)變化，使得淀粉顆粒和分子之間硬性結(jié)構(gòu)增加，所以淀粉顆粒和分子不易受消化酶的影響，淀粉水解率降低。在發(fā)芽12 h 和24 h 的糙米所制作的面包中沒(méi)有觀察到顯著差異，但是在發(fā)芽48 h 后，這種效果顯著突出，從而減緩了淀粉的水解。觀察發(fā)芽糙米制作的面包在180 min 后水解淀粉的平衡濃度顯著降低，反映了淀粉消化率的降低，表明發(fā)芽導(dǎo)致淀粉顆粒更具抵抗力。鮑會(huì)梅[23]研究發(fā)現(xiàn)：與未發(fā)芽糙米相比，隨著發(fā)芽糙米中α-淀粉酶活力的升高，淀粉含量呈下降的趨勢(shì)；還原糖的含量增加了6.46 倍，淀粉含量下降28.8%。這與Nazia Nissar 等[24]的研究結(jié)果一致，由于淀粉酶分解導(dǎo)致發(fā)芽糙米淀粉含量降低，單糖濃度增加。徐杰[25]對(duì)發(fā)芽糙米中淀粉和蛋白質(zhì)的性質(zhì)及發(fā)芽前后的變化進(jìn)行了研究，發(fā)芽前后，淀粉性質(zhì)改變較大，總淀粉含量和直鏈淀粉含量下降；淀粉的糊化性質(zhì)，熱力學(xué)性質(zhì)和老化趨勢(shì)減?。粧呙桦婄R結(jié)果表明，發(fā)芽后淀粉顆粒略有變小，且大小不均；體外消化試驗(yàn)表明，發(fā)芽后慢消化淀粉含量增加，快消化淀粉含量下降。

2.4 血糖指數(shù)

Matos 等[26]認(rèn)為面包屬于淀粉類(lèi)食品，因此預(yù)計(jì)大米無(wú)麩質(zhì)面包具有更高的血糖生成指數(shù)（glycemic index，GI）（＞70）。事實(shí)上，發(fā)芽使糙米面包具有中等至低的GI[1]。發(fā)芽糙米引起糙米面包血糖指數(shù)的顯著降低可能與發(fā)芽過(guò)程中淀粉顆粒的內(nèi)部變化有關(guān)。低GI值被認(rèn)為有利于健康，特別是作為預(yù)防血糖控制起重要作用的疾病的工具，例如肥胖，糖尿病和高脂血癥。李飛等[27]綜述了發(fā)芽糙米中GABA、抗脂質(zhì)氧化物質(zhì)和膳食纖維的降糖作用。Charoenthaiki 等[28]發(fā)現(xiàn)利用混合了發(fā)芽糙米粉含量達(dá)50%的面粉制作的面包，與普通面包相比其食用品質(zhì)變化不大，且因?yàn)楸Ａ舻纳锘钚远哂幸欢ǖ慕堤切Ч?。Panlasigui 研究發(fā)現(xiàn)食用低血糖指數(shù)的發(fā)芽糙米與食用大米的相比，健康的受試者與患糖尿病的受試者患Ⅱ型糖尿病的比率分別下降了12%和35.6%[29]。

3 發(fā)芽糙米面包的生物活性物質(zhì)

3.1 GABA

GABA 即γ-氨基丁酸，又稱γ-酪氨酸，它是一種非蛋白質(zhì)氨基酸，具有較高的生理活性。糙米在發(fā)芽過(guò)程中，內(nèi)源的谷氨酸脫羧酶 （glutamate decarboxylase，GAD）被活化，將糙米中的谷氨酸轉(zhuǎn)化為GABA，從而顯著的提高GABA 的含量。來(lái)自預(yù)發(fā)芽糙米面包與糙米面包的GABA 含量相似。發(fā)芽顯著改善了面包中的GABA 含量，這種效果隨著發(fā)芽時(shí)間的延長(zhǎng)而顯著增加。來(lái)自糙米發(fā)芽48 h 的面包顯示出比糙米面包高6 倍的GABA 含量，糙米萌發(fā)時(shí)間決定了GABA 的積累量。如Lamberts 等[30]報(bào)道，面包制作過(guò)程中GABA的損失歸因于其在酵母發(fā)酵過(guò)程中的消耗或美拉德褐變反應(yīng)期間的氨基酸降解。攝入GABA 可以提高葡萄糖磷酸酯酶的活性，使腦細(xì)胞活動(dòng)旺盛，促進(jìn)腦組織的新陳代謝、和恢復(fù)腦細(xì)胞功能、改善神經(jīng)機(jī)能，GABA 還具有降血壓、促進(jìn)乙醇代謝、抑制肥胖等作用。人體干預(yù)研究表明，每天攝入10 mg～20 mg 的GABA能夠預(yù)防高血壓前期，因此，每天食用100 g 糙米發(fā)芽48 h 的面包，含37.5 mg GABA 將提供足夠的GABA以顯示先前研究中觀察到的健康益處[31]。

3.2 γ-谷維素

Fabiola 等[6]研究發(fā)現(xiàn)來(lái)自預(yù)發(fā)芽糙米和發(fā)芽糙米的面包顯示出低于糙米面包的γ-谷維素含量。此外，延長(zhǎng)的發(fā)芽時(shí)間（24 h 和48 h）使面包中的谷維素含量增加，盡管還是低于糙米面包中的谷維素水平。這與Kiing 等[32]得到的在預(yù)發(fā)芽糙米面包和發(fā)芽糙米面包中谷維素含量降低的結(jié)果一致。另外也有研究顯示預(yù)發(fā)芽48 h 會(huì)使糙米中γ-谷維素含量增加[33]。這種差異表明浸泡和發(fā)芽對(duì)谷維素含量的影響取決于許多因素，如糙米品種和加工條件（時(shí)間、溫度、水、pH 值）。烘焙過(guò)程會(huì)明顯地導(dǎo)致谷維素的損失，這可能是由于來(lái)自酵母（saccharomyces cerevisiae）的阿魏酸酯酶在面團(tuán)發(fā)酵過(guò)程中的熱降解和水解，其釋放出阿魏酸[34]。γ-谷維素也會(huì)通過(guò)膽固醇酯酶在胃腸道消化后水解成游離甾醇和阿魏酸[35]。據(jù)報(bào)道，γ-谷維素的生物活性可能是由于消化過(guò)程中釋放的游離阿魏酸。目前，很少有臨床研究支持阿魏酸對(duì)人體的有益作用，然而，這些研究的結(jié)果證實(shí)了阿魏酸在自由基引起的疾病中的潛在重要作用（阿爾茨海默病、癌癥、心血管疾病，在臨床前研究中觀察到的糖尿病和皮膚?。36]。

3.3 酚類(lèi)物質(zhì)

Tian 等[37]發(fā)現(xiàn)發(fā)芽糙米中游離阿魏酸、對(duì)香豆酸和芥子酸以及酚類(lèi)化合物的含量顯著增加。先前有關(guān)于谷物萌發(fā)的研究得到來(lái)自發(fā)芽糙米和預(yù)發(fā)芽糙米的面包中的總酚含量高于糙米面包[38]。發(fā)芽糙米面包中的總酚含量隨發(fā)芽時(shí)間延長(zhǎng)而增加，發(fā)芽48 h 時(shí)發(fā)芽糙米面包的總酚含量比糙米面包高1.5 倍。這可以解釋為與苯丙烷途徑中涉及的酶的誘導(dǎo)以及引起結(jié)合酚類(lèi)釋放的細(xì)胞壁多糖和蛋白質(zhì)的降解直接相關(guān)[39]。

4 抗氧化能力

范軍等[40]通過(guò)測(cè)定發(fā)芽糙米水提取液清除超氧陰離子活性，研究了發(fā)芽糙米在發(fā)芽過(guò)程及干燥過(guò)程中抗氧化活性的變化規(guī)律。結(jié)果表明，發(fā)芽后，抗氧化活性顯著增強(qiáng)，在6 h～18 h，抗氧化活性增加速度很快；但是發(fā)芽糙米在干燥過(guò)程中其抗氧化活性降低，65 ℃干燥1.5 h 或微波干燥對(duì)發(fā)芽糙米抗氧化活性破壞較小。

Caceres 等[41]所述使用自動(dòng)多板讀數(shù)器（BioTek Instruments）在 λexc485 nm 和 λem 520 nm 處通過(guò)熒光的氧自由基吸收能力（oxygen free radical absorption capacity，ORAC）的方法測(cè)定抗氧化活性。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，發(fā)芽12 h 的糙米所制作的面包其ORAC 值略微升高，盡管與糙米面包相比，抗氧化活性沒(méi)有提高。但是，當(dāng)糙米發(fā)芽較長(zhǎng)時(shí)間（24 h 和48 h）時(shí)，與糙米面包相比，在面包中觀察到抗氧化活性增加。這可能是具有抗氧化活性的化合物的生物合成，以維持發(fā)芽期間氧化還原穩(wěn)態(tài)的平衡和由于多糖細(xì)胞壁降解而結(jié)合的酚類(lèi)物質(zhì)的水解[39]?？偡宇?lèi)物質(zhì)含量和谷維素含量與ORAC呈正相關(guān)（相關(guān)系數(shù)分別為r2=0.861 4 和0.762 7），除了清除自由基活性外，酚類(lèi)化合物和順式谷維素也可以作為氫和電子供體發(fā)揮其抗氧化作用，并通過(guò)間接抗氧化機(jī)制，如抗氧化基因的上調(diào)和氧化應(yīng)激基因標(biāo)記的下調(diào)[42]。建議使用發(fā)芽48 h 的糙米粉作為制作發(fā)芽糙米面包的原料，由于其能夠提供更高的抗氧化活性，以更好地防止氧化應(yīng)激。

5 展望

近年來(lái)，人們的飲食結(jié)構(gòu)多以細(xì)糧為主，而對(duì)粗雜糧的攝入較少，這就容易導(dǎo)致由營(yíng)養(yǎng)失衡而引發(fā)的糖尿病、心血管病、腳氣病等慢性病。糙米的萌發(fā)是一種自然的方式用來(lái)提高無(wú)麩質(zhì)面包的營(yíng)養(yǎng)質(zhì)量。由于發(fā)芽糙米面包的蛋白質(zhì)、脂類(lèi)和生物活性化合物（GABA、γ-谷維素和多酚）含量較高，其抗氧化活性增加，植酸含量和血糖指數(shù)降低。在功能性食品開(kāi)發(fā)日益高漲的今天，發(fā)芽糙米面包具有一定優(yōu)勢(shì)，同時(shí)越來(lái)越多的研究者致力于開(kāi)發(fā)其作為藥食同源的新型功能性食品。此外，發(fā)展發(fā)芽糙米類(lèi)食品也可以減少糧食資源浪費(fèi)，有利于糧食安全保障。盡管發(fā)芽糙米食品還需要一個(gè)逐步引導(dǎo)與科普認(rèn)識(shí)的過(guò)程，但隨著糙米加工技術(shù)研究的深入，發(fā)芽糙米及其制品將具有很大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>