富氫水發(fā)芽糙米加工工藝及其品質(zhì)研究

楊 麗，肖 斌，肖登榮，丁信文，曾 輝，宋立華,

(1.上海交通大學(xué)農(nóng)業(yè)與生物學(xué)院，上海 200240；2.上海瀛豐五斗生態(tài)農(nóng)業(yè)發(fā)展有限公司，上海 202179)

我國(guó)約有2/3的人口以加工精度較高的白米為主食。研究表明，長(zhǎng)期食用精白米會(huì)增加患糖尿病的風(fēng)險(xiǎn)[1]。糙米是包含米糠、胚芽和胚乳的全谷物，較好地保留了聚集在糠層及胚芽中的各種植物化學(xué)物質(zhì)，具有較好的營(yíng)養(yǎng)特性，但糙米口感差，蒸煮費(fèi)時(shí)，作為主食可接受度低[2]。將糙米加工成發(fā)芽糙米，不但可保留糙米原有的部分維生素、礦物質(zhì)、膳食纖維等基本營(yíng)養(yǎng)成分，還可通過(guò)生物轉(zhuǎn)化作用有效富集γ-氨基丁酸(GABA)等活性成分，既可使糙米獲得良好的功能特性，還可改善口感[3]。但不同的加工工藝條件對(duì)發(fā)芽糙米的功能活性成分影響有所不同。

目前，關(guān)于發(fā)芽糙米加工工藝的研究大多以富集GABA為主要目的[4-8]：肖君榮等[9]研究不同鈣離子濃度、pH、谷氨酸鈉濃度及發(fā)芽時(shí)間對(duì)發(fā)芽糙米中GABA產(chǎn)生量的影響；鄭藝梅[10]研究了蒸餾水、殼聚糖和氯化鈣溶液三種浸泡劑在不同時(shí)間、溫度和pH條件下對(duì)GABA富集效果的影響。但現(xiàn)有可有效富集發(fā)芽糙米中GABA等活性成分的加工工藝大多較復(fù)雜，成本高，不易實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)；此外，發(fā)芽糙米中除主要活性成分GABA外，黃酮也是其中的活性成分，具有清除自由基、防止細(xì)胞衰老[11]、降低膽固醇[12]、預(yù)防癌癥[13-14]等作用。如何進(jìn)一步富集黃酮等活性成分的含量，以增強(qiáng)發(fā)芽糙米的生物學(xué)活性值得進(jìn)一步研究。

富氫水(Hydrogen-rich Water，HRW)是利用納米氣泡混合等技術(shù)將氫氣溶解在水中得到的富含分子氫(H2)的水，近年來(lái)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用研究較多[15-18]，但在食品加工中應(yīng)用較少。本課題組前期利用富氫水加工發(fā)芽黑大麥，發(fā)現(xiàn)其不但可顯著提高黑大麥發(fā)芽效率，還可改變其他功能活性成分的分布及含量，提高發(fā)芽谷物的抗氧化活性，顯著增加發(fā)芽黑大麥中植物酚酸的含量[19]。因此，本研究進(jìn)一步將富氫水應(yīng)用于發(fā)芽糙米的加工，在明確其最佳工藝條件的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步研究富氫水對(duì)發(fā)芽糙米總黃酮含量、米糠結(jié)構(gòu)及糊化特性等品質(zhì)的影響。富氫水制備簡(jiǎn)單，成本低，本研究可為功能性發(fā)芽糙米的加工提供新的思路和轉(zhuǎn)化應(yīng)用技術(shù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

糙米(南粳9108) 上海光明集團(tuán)瀛豐五斗生態(tài)農(nóng)業(yè)有限公司提供；次氯酸鈉、乙醇、三氯化鋁、乙酸甲(均為分析純) 國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；蘆丁 薩恩化學(xué)技術(shù)(上海)有限公司。

LRH-150型培養(yǎng)箱 上海一恒科學(xué)儀器有限公司；NNBB-L01型氫水機(jī) 上海芮諾巴伯納米科技有限公司；PL20型電子天平 梅特勒-托利多儀器有限公司；THC型數(shù)控超聲波提取機(jī) 濟(jì)寧天華超聲電子儀器有限公司；TA2910型差式掃描量熱儀 美國(guó)威爾明頓TA儀器公司；VFD-2000型冷凍干燥機(jī) 上海比郎儀器制造有限公司；高真空鍍膜儀 英國(guó)Quorum公司；低真空超高分辨場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡 美國(guó)FEI公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 糙米發(fā)芽工藝 糙米去除雜質(zhì)后用自來(lái)水沖洗3次，加入0.1%的次氯酸鈉溶液消毒15 s，消毒后清水沖洗數(shù)次，糙米放于燒杯中，加入糙米體積1.5倍的富氫水或普通純水浸泡，浸泡期間每隔1～2 h更換一次水以保持有效氫濃度，浸泡結(jié)束放入恒溫培養(yǎng)箱中萌發(fā)，待糙米長(zhǎng)出1 mm左右芽長(zhǎng)后取出。發(fā)芽糙米加工工藝單因素實(shí)驗(yàn)以糙米浸泡時(shí)間、發(fā)芽溫度和富氫水濃度為關(guān)鍵影響因素，通過(guò)探究其對(duì)糙米發(fā)芽率的影響，明確上述影響因素的作用范圍。

1.2.2 單因素實(shí)驗(yàn)

1.2.2.1 浸泡時(shí)間的確定 設(shè)定發(fā)芽溫度為25 ℃，富氫水濃度為1 mg/L，分別浸泡8、10、12、14、16 h，萌發(fā)24 h，獲得不同浸泡時(shí)間下糙米的發(fā)芽率。

1.2.2.2 發(fā)芽溫度的確定 設(shè)定浸泡時(shí)間為12 h，富氫水濃度為1 mg/L，發(fā)芽溫度分別為20、25、30、35、40 ℃，萌發(fā)24 h，獲得不同發(fā)芽溫度下糙米的發(fā)芽率。

1.2.2.3 富氫水濃度的確定 設(shè)定浸泡時(shí)間為12 h，發(fā)芽溫度為25 ℃，富氫水濃度分別為0、0.5、1、1.5、2 mg/L，萌發(fā)24 h，獲得不同富氫水濃度下糙米的發(fā)芽率。

1.2.3 響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn) 在單因素實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，采用Box-Behnken(Design-Expert8.0.6)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，以浸泡時(shí)間、發(fā)芽溫度和富氫水濃度為三因素，糙米發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率和總黃酮的含量為響應(yīng)值，設(shè)計(jì)三因素三水平響應(yīng)面試驗(yàn)，因素和水平如表1所示。

表1 試驗(yàn)因素及水平Table 1 Experimental factors and levels

1.2.4 富氫水對(duì)發(fā)芽糙米理化特性的影響 在響應(yīng)面優(yōu)化的工藝參數(shù)條件下，進(jìn)一步研究未發(fā)芽糙米、普通純水發(fā)芽糙米和富氫水發(fā)芽糙米組的發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率、總黃酮含量、米糠表皮超微結(jié)構(gòu)及發(fā)芽糙米熱物性的變化。

1.2.5 測(cè)定指標(biāo)

1.2.5.1 發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽率計(jì)算 待糙米萌發(fā)至出現(xiàn)露白時(shí)(萌發(fā)約12 h后)取出，按如下公式計(jì)算糙米發(fā)芽勢(shì)。

式中：j-露白種子數(shù)；N-實(shí)驗(yàn)種子總數(shù)。

待糙米萌發(fā)至芽長(zhǎng)1 mm左右(萌發(fā)約24 h后)取出，按如下公式計(jì)算糙米發(fā)芽率。

式中：i-芽長(zhǎng)1 mm左右種子數(shù)；N-實(shí)驗(yàn)種子總數(shù)。

1.2.5.2 總黃酮檢測(cè)[20]將發(fā)芽糙米烘干磨粉后過(guò)80目篩，利用直接干燥法(GB5009.3-2016)檢測(cè)未發(fā)芽糙米、普通純水發(fā)芽糙米及富氫水發(fā)芽糙米的含水量分別為14.10%、16.72%和16.89%。稱取0.2 g糙米粉末，置于50 mL離心管中，加入50%乙醇溶液4 mL超聲浴(280 W，45 ℃)提取40 min，4000 r/min離心10 min取上清液，重復(fù)三次提取后合并上清液。取1 mL上清液于10 mL容量瓶中，加入2 mL三氯化鋁溶液(0.1 mol/L)，3 mL乙酸甲溶液(1 mol/L)定容搖勻，室溫下放置30 min，于420 nm處測(cè)定吸光度值，各樣品平行重復(fù)3次。以標(biāo)準(zhǔn)曲線求樣品的總黃酮含量，總黃酮含量以蘆丁當(dāng)量表示(mg/100 g)。

1.2.5.3 掃描電鏡觀察糙米米糠超微結(jié)構(gòu) 取未發(fā)芽糙米和發(fā)芽12 h后的糙米冷凍干燥，用導(dǎo)電膠將干燥后的糙米固定在載物臺(tái)上，高真空鍍膜儀噴金30 s，用低真空超高分辨場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡掃描樣品并拍照。

1.2.5.4 糙米糊化特性檢測(cè)[21]稱取2 mg各處理組糙米粉置于鋁坩堝中，加入4 μL去離子水，4 ℃冰箱過(guò)夜平衡，采用差式掃描熱量?jī)x(Differential Scanning Calorimeter，DSC)分析糙米熱物性。掃描溫度為20～100 ℃，掃描速率為10 ℃/min，載氣體為氮?dú)?，氮?dú)饬魉贋?0 mL/min，測(cè)定時(shí)以空坩堝作為對(duì)照。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用IBM SPSS Statistics 20進(jìn)行單因素方差分析，Graphpad Prism 6.01軟件作圖，Design-Expert 8.0.6進(jìn)行Box-Behnken實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)均是三次以上的重復(fù)，結(jié)果用“平均值±標(biāo)準(zhǔn)差”表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素實(shí)驗(yàn)

2.1.1 浸泡時(shí)間對(duì)糙米發(fā)芽率的影響 由圖1結(jié)果可知在本實(shí)驗(yàn)時(shí)間段內(nèi)(8～16 h)，糙米發(fā)芽率隨浸泡時(shí)間延長(zhǎng)先上升后下降，浸泡時(shí)間為12 h糙米的發(fā)芽率達(dá)到最大值80.0%±0.8%。這可能是因?yàn)椴诿装l(fā)芽需要通過(guò)一定浸泡時(shí)間以獲得發(fā)芽所需的水分條件，在此過(guò)程中內(nèi)部酶被有效激活，使得糙米的發(fā)芽率隨浸泡時(shí)間延長(zhǎng)而增加[22-23]；但當(dāng)水分條件已滿足發(fā)芽所需時(shí)，繼續(xù)浸泡會(huì)導(dǎo)致糙米組織結(jié)構(gòu)變得松散，發(fā)芽所需物質(zhì)從細(xì)胞內(nèi)溶出，反而不利于糙米發(fā)芽，從而使發(fā)芽率降低[24]。綜合考慮，浸泡時(shí)間選擇12 h左右，后續(xù)試驗(yàn)考察的浸泡時(shí)間為11～15 h。

圖1 浸泡時(shí)間對(duì)糙米發(fā)芽率的影響Fig.1 Effect of soaking time on germination rate of brown rice

2.1.2 發(fā)芽溫度對(duì)糙米發(fā)芽率的影響 由于植物萌芽過(guò)程中參與代謝的酶活性受溫度影響較大，因此發(fā)芽溫度對(duì)糙米發(fā)芽率影響較大。圖2結(jié)果顯示，在20～30 ℃之間，糙米發(fā)芽率隨溫度升高顯著增加，溫度為30 ℃時(shí)發(fā)芽率達(dá)到最大84.8%±0.7%。繼續(xù)增加溫度，糙米的發(fā)芽率下降，且易霉變，因此，本實(shí)驗(yàn)中利用富氫水加工發(fā)芽糙米，選擇溫度范圍在25～35 ℃之間。

圖2 發(fā)芽溫度對(duì)糙米發(fā)芽率的影響Fig.2 Effect of germination temperature on germination rate of brown rice

2.1.3 富氫水濃度對(duì)糙米發(fā)芽率的影響 圖3結(jié)果顯示，隨著富氫水濃度的增加，糙米發(fā)芽率呈上升趨勢(shì)，當(dāng)富氫水濃度達(dá)到飽和濃度2 mg/L時(shí)，糙米發(fā)芽率達(dá)到最大79.4%±1.8%。由于氫氣在水中的飽和度范圍為1.6～2 mg/L，濃度保持時(shí)間約2 h。如果繼續(xù)加壓增加氫氣溶解度，不但提高成本且安全性要求增加。因此考慮實(shí)際生產(chǎn)需求，本實(shí)驗(yàn)未繼續(xù)增加富氫水濃度。氫氣作為一種氣體信號(hào)分子，在不同應(yīng)用范圍和條件下，其所需要的最佳作用濃度不同[25]。楊瑞怡等[26]利用400和800 ppb的富氫水栽培網(wǎng)室葉菜；劉豐嬌等[27]研究0.9 mg/L的富氫水對(duì)黃瓜幼苗光合碳同化及氮代謝的影響。此外，Zhu等[28]研究發(fā)現(xiàn)50%的富氫水通過(guò)提高與根發(fā)芽相關(guān)酶(過(guò)氧化物酶、多酚氧化酶和吲哚乙酸氧化酶)的活性，顯著增加萬(wàn)壽菊根的長(zhǎng)度和數(shù)量。本研究中富氫水濃度對(duì)糙米發(fā)芽率的影響機(jī)制尚值得進(jìn)一步研究。綜合考慮，后續(xù)考察的富氫水濃度為0.5～2 mg/L。

圖3 富氫水濃度對(duì)糙米發(fā)芽率的影響Fig.3 Effect of hydrogen-rich water concentration on germination rate of brown rice

2.2 響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果

本研究利用單因素實(shí)驗(yàn)考察了浸泡時(shí)間、發(fā)芽溫度和富氫水濃度對(duì)糙米發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽率的影響，二者隨自變量變化趨勢(shì)相同，因此考慮到實(shí)際生產(chǎn)需求，首先以發(fā)芽率為主要因變量，建立高效的發(fā)芽條件參數(shù)范圍，以此為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)響應(yīng)面試驗(yàn)，進(jìn)一步探討高效發(fā)芽工藝條件下富氫水發(fā)芽糙米總黃酮含量的變化。因此，研究選擇浸泡時(shí)間、發(fā)芽溫度與富氫水濃度3個(gè)因素，以發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率和總黃酮含量為指標(biāo)進(jìn)行響應(yīng)面優(yōu)化分析。響應(yīng)面Box-Behnken試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果如表2所示。

表2 Box-Behnken試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果Table 2 Results of Box-Behnken experimental design

2.2.1 模型建立與分析 利用Design-Expert8.0.6對(duì)表2實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行二次多項(xiàng)式回歸擬合，得到糙米發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率、總黃酮含量對(duì)浸泡時(shí)間(A)、發(fā)芽溫度(B)、富氫水濃度(C)的回歸方程分別為：

發(fā)芽勢(shì)(%)=72.16+1.30A+2.14B+1.10C+0.13AB+0.74AC+0.18BC-16.85A2-16.86B2-8.12C2

發(fā)芽率(%)=80.74+1.33A+2.38B+1.05C-0.71AB+0.13AC+0.13BC-21.20A2-4.90B2-0.66C2

總黃酮含量(mg/100 g)=159.09+26.24A-45.23B+11.04C+5.48AB-3.18AC-38.03BC-46.49A2+12.83B2-11.94C2

表3結(jié)果顯示，模型中P<0.0001，表明該模型具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，失擬項(xiàng)P=0.0671>0.05，不顯著，說(shuō)明回歸方程擬合較好，模型穩(wěn)定。回歸模型的校正決定系數(shù)R2為0.9889，說(shuō)明該模型能解釋98.89%響應(yīng)值的變化，實(shí)驗(yàn)值與預(yù)測(cè)值擬合較好，據(jù)有良好的代表性，表明該回歸模型預(yù)測(cè)未知條件下浸泡時(shí)間、發(fā)芽溫度及富氫水濃度對(duì)糙米發(fā)芽勢(shì)的影響可行?；貧w模型的顯著性分析結(jié)果可知，一次項(xiàng)B(發(fā)芽溫度)對(duì)糙米發(fā)芽勢(shì)有顯著影響(P<0.05)；平方項(xiàng)A2、B2、C2對(duì)糙米發(fā)芽勢(shì)有極顯著影響(P<0.01)；F值表明，發(fā)芽溫度對(duì)糙米發(fā)芽勢(shì)的影響最大，其次為浸泡時(shí)間和富氫水濃度。

表3 發(fā)芽勢(shì)回歸模型方差分析Table 3 Analysis of variance of regression model for the germination potential

表4結(jié)果顯示，模型P<0.0001，表明該模型具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，失擬項(xiàng)P=0.6548>0.05，不顯著，說(shuō)明回歸方程擬合較好，模型穩(wěn)定。回歸模型的校正決定系數(shù)R2為0.9859，說(shuō)明該模型能解釋98.59%響應(yīng)值的變化，實(shí)驗(yàn)值與預(yù)測(cè)值擬合較好，據(jù)有良好的代表性，表明該回歸模型預(yù)測(cè)未知條件下浸泡時(shí)間、發(fā)芽溫度及富氫水濃度對(duì)糙米發(fā)芽率的影響可行。F值顯示，三因素對(duì)糙米發(fā)芽率影響大小的順序依次為發(fā)芽溫度、浸泡時(shí)間、富氫水濃度。回歸模型的顯著性分析結(jié)果可知，一次項(xiàng)B(發(fā)芽溫度)對(duì)糙米發(fā)芽率有顯著影響(P<0.05)；平方項(xiàng)A2、B2對(duì)糙米發(fā)芽勢(shì)有極顯著影響(P<0.01)；F值表明，發(fā)芽溫度對(duì)糙米發(fā)芽率影響最大，其次為浸泡時(shí)間和富氫水濃度。

表4 發(fā)芽率回歸模型的方差分析Table 4 Analysis of variance of regression model for the germination rate

表5所示為發(fā)芽糙米中總黃酮含量回歸方程的方差分析，模型P=0.0384<0.05，表明該模型具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，失擬項(xiàng)P=0.1040>0.05，不顯著，說(shuō)明回歸方程擬合較好，模型穩(wěn)定；回歸模型的校正決定系數(shù)R2為0.8402，說(shuō)明該模型能解釋84.02%響應(yīng)值的變化，實(shí)驗(yàn)值與預(yù)測(cè)值擬合較好，據(jù)有良好的代表性，表明該回歸模型預(yù)測(cè)未知條件下浸泡時(shí)間、發(fā)芽溫度及富氫水濃度對(duì)發(fā)芽糙米總黃酮含量的影響可行；A、BC、A2項(xiàng)對(duì)糙米總黃酮含量的影響顯著(P<0.05)，B影響極顯著(P<0.01)。實(shí)驗(yàn)范圍內(nèi)，三因素對(duì)糙米總黃酮含量的影響順序?yàn)榘l(fā)芽溫度>浸泡時(shí)間>富氫水濃度。

表5 總黃酮含量回歸模型的方差分析表Table 5 Analysis of variance of regression model for the total flavonoid content

2.2.2 響應(yīng)面交互作用結(jié)果分析 響應(yīng)面圖可以直觀的看出浸泡時(shí)間、發(fā)芽溫度和富氫水濃度的交互作用對(duì)糙米的發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率和總黃酮含量的影響。

由圖4結(jié)果顯示，浸泡時(shí)間與富氫水濃度對(duì)糙米發(fā)芽勢(shì)影響的響應(yīng)面坡度較為陡峭，等高線偏橢圓形且曲線較為密集，表明各交互項(xiàng)中浸泡時(shí)間與富氫水濃度對(duì)糙米發(fā)芽勢(shì)的交互作用最大，而其他兩組的交互作用曲線較平滑，這與方差分析結(jié)果相符。

圖4 各因素交互作用對(duì)糙米發(fā)芽勢(shì)影響的響應(yīng)面和等高線圖Fig.4 Response surface and contour plots showing the effect of interactions among various factors on the germination potential

圖5結(jié)果顯示，浸泡時(shí)間與發(fā)芽溫度對(duì)糙米發(fā)芽率影響的響應(yīng)面坡度較為陡峭，表明浸泡時(shí)間與 發(fā)芽溫度交互作用對(duì)糙米發(fā)芽率的影響最大，這與表4結(jié)果相符。糙米發(fā)芽率隨浸泡時(shí)間和發(fā)芽溫度的增加呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)。

圖5 各因素交互作用對(duì)糙米發(fā)芽率影響的響應(yīng)面和等高線圖Fig.5 Response surface and contour plots showing the effect of interactions among various factors on the germination rate

圖6所示，發(fā)芽溫度與富氫水濃度對(duì)糙米總黃酮含量的交互作用最顯著，其次為發(fā)芽溫度與浸泡時(shí)間，最后為浸泡時(shí)間與富氫水濃度，整體上，糙米總黃酮的含量隨富氫水濃度的增加而增加。已有研究表明，富氫水中的氫氣作為信號(hào)分子可以增加苜蓿中查爾酮合酶(CHS)、總黃酮醇合酶(FLS)和異總黃酮6-甲基轉(zhuǎn)移酶(6IOMT)的轉(zhuǎn)錄水平，提高總黃酮類生物合成相關(guān)基因的轉(zhuǎn)錄水平，使總黃酮含量增加[29]。富氫水對(duì)發(fā)芽糙米總黃酮含量影響的分子機(jī)制還需進(jìn)一步研究。

圖6 各因素交互作用對(duì)糙米總黃酮含量影響的響應(yīng)面和等高線圖Fig.6 Response surface and contour plots showing the effect of interactions among various factors on the total flavonoid content

2.2.3 回歸模型的驗(yàn)證結(jié)果 根據(jù)模型優(yōu)化結(jié)果和實(shí)際實(shí)驗(yàn)條件，在軟件中設(shè)置三組指標(biāo)權(quán)重相同，同時(shí)數(shù)值取最大值，獲得利用富氫水加工發(fā)芽糙米的最佳參數(shù)條件為：浸泡時(shí)間13.18 h、發(fā)芽溫度28.56 ℃、富氫水濃度1.51 mg/L，回歸模型結(jié)果顯示在此條件下糙米發(fā)芽勢(shì)為69.51%、發(fā)芽率為79.87%、黃酮含量為181.31 mg/100 g。實(shí)際實(shí)驗(yàn)操作稍作條件修改為浸泡時(shí)間13 h、發(fā)芽溫度29 ℃、富氫水濃度1.5 mg/L。對(duì)優(yōu)化結(jié)果重復(fù)驗(yàn)證三次，該參數(shù)條件下糙米發(fā)芽勢(shì)為67%±1%、發(fā)芽率為84%±2%，總黃酮含量為(186.5±7.1)mg/100 g。實(shí)驗(yàn)值與理論值擬合度高達(dá)95.6%以上，說(shuō)明優(yōu)化模型可靠。

2.3 富氫水對(duì)發(fā)芽糙米理化特性的影響

2.3.1 富氫水對(duì)糙米發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率和總黃酮含量的影響 圖7結(jié)果顯示，未發(fā)芽糙米總黃酮含量為37.8 mg/100 g。在浸泡時(shí)間和發(fā)芽溫度相同的情況下，普通純水處理組糙米的發(fā)芽勢(shì)為46%±3%、發(fā)芽率為70%±2%，總黃酮含量為130.3±4.2 mg/100 g，富氫水處理組糙米的發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率和總黃酮含量極顯著高于普通純水處理組(P<0.01)。從圖8普通純水和富氫水處理糙米發(fā)芽24 h的實(shí)際發(fā)芽情況對(duì)比也可明顯看出富氫水處理組糙米發(fā)芽率和芽長(zhǎng)均顯著優(yōu)于普通純水處理組。

圖8 普通純水與富氫水糙米發(fā)芽24 h情況對(duì)比Fig.8 Comparison of pure water and hydrogen-rich water on the germination rate of brown rice after 24 h

2.3.2 富氫水對(duì)糙米米糠超微結(jié)構(gòu)的影響 利用掃描電鏡觀察未發(fā)芽糙米和各處理組發(fā)芽12 h糙米米糠超微結(jié)構(gòu)，結(jié)果如圖9所示?？煽闯觯c普通純水處理組相比，富氫水處理組糙米米糠更松散多孔。

2.3.3 富氫水對(duì)發(fā)芽糙米糊化特性的影響 圖10為利用差式掃描量熱儀分析糙米糊化特性的部分檢測(cè)結(jié)果，具體數(shù)據(jù)如表6所示，從表中數(shù)據(jù)可看出利用富氫水加工發(fā)芽糙米，其糊化起始溫度To、峰值溫度Tp和終止溫度Tc均低于未發(fā)芽糙米和普通純水發(fā)芽糙米；富氫水發(fā)芽糙米的熱焓值顯著低于未發(fā)芽糙米和普通純水發(fā)芽糙米(P<0.05)。這可能是因?yàn)楦粴渌幚斫M糙米米糠皮層較普通純水處理組更松散，使得糊化時(shí)水分更容易進(jìn)入籽粒內(nèi)部[30]，從而使其蒸煮特性得到改善。這與掃描電鏡結(jié)果一致(如圖9所示)。隨著溫度的升高，富氫水發(fā)芽糙米中的淀粉顆粒膨脹更明顯[31]，淀粉分子間的氫鍵作用減弱，較易糊化，這進(jìn)一步表明利用富氫水加工發(fā)芽糙米可使其加工特性得到一定程度的改善。

圖9 富氫水對(duì)糙米米糠超微結(jié)構(gòu)的影響(2000×)Fig.9 Effect of hydrogen-rich water on the ultrastructure of brown rice bran(2000×)

圖10 糙米DSC分析曲線Fig.10 DSC analysis curve ofbrown rice

表6 糙米DSC分析檢測(cè)結(jié)果Table 6 DSC analysis results of brown rice

3 結(jié)論

本研究利用單因素實(shí)驗(yàn)和響應(yīng)面試驗(yàn)，首先建立富氫水加工發(fā)芽糙米的優(yōu)化參數(shù)條件為：浸泡時(shí)間13 h、發(fā)芽溫度29 ℃、富氫水濃度1.5 mg/L，在此工藝條件下糙米發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率及功能活性成分總黃酮含量均明顯提高；此工藝條件下富氫水還可較普通純水更有效改善發(fā)芽糙米米糠層的松散程度及糊化特性，但產(chǎn)生上述變化的具體生物學(xué)機(jī)制尚有待進(jìn)一步的研究。此外，富氫水是富含氫分子的活性

水，其制備工藝簡(jiǎn)單，成本低，具有抗氧化、抗炎等功能，在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域有較多的研究和應(yīng)用，但目前在食品加工中的應(yīng)用較少。本研究為功能性發(fā)芽糙米的加工及技術(shù)轉(zhuǎn)化應(yīng)用提供了新思路。