對(duì)功能糙米酵素的研制及其食用安全性控制分析

張小歡，劉恒興

（新鄉(xiāng)醫(yī)學(xué)院，河南新鄉(xiāng) 453003）

糙米具有較為緊密的質(zhì)地和較粗的口感，同時(shí)存在較為嚴(yán)重的重金屬污染問題。為使糙米具備良好風(fēng)味、較高營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和食用安全性，發(fā)酵糙米生產(chǎn)糙米酵素的實(shí)踐探索大量涌現(xiàn)。為保證功能糙米酵素更好進(jìn)入市場(chǎng)，本文圍繞該課題開展了具體研究。

1 營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和功效

保留全谷粒而僅除去外殼的糙米具備較高保健價(jià)值和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，但同時(shí)存在較粗的口感，無法滿足現(xiàn)代人飲食需要，在將糙米加工為精白米的過程中，存在15%左右的浪費(fèi)問題。在糙米中加入麥芽、蜂蜜等物質(zhì)并進(jìn)行發(fā)酵，可生成糙米酵素，能夠?qū)崿F(xiàn)改善口感和提升營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的目標(biāo)。在對(duì)功能糙米酵素開展的研究中，糙米酵素的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和功效屬于學(xué)界關(guān)注重點(diǎn)。結(jié)合現(xiàn)有研究可以了解到，發(fā)酵后的糙米B族維生素和γ-氨基丁酸含量顯著提升，蛋白質(zhì)氨基酸總量減少，可溶性糖和淀粉、谷氨酸含量也會(huì)出現(xiàn)下降。在發(fā)酵時(shí)，微生物需要消耗能源物質(zhì)，即糙米中的碳水化合物，同時(shí)會(huì)轉(zhuǎn)化蛋白質(zhì)氨基酸，得到非蛋白質(zhì)氨基酸。相較于糙米，糙米酵素的維生素含量大幅提升，如維生素E含量提升2.5倍，維生素B1和B2均提升9倍。結(jié)合戴凌燕等[1]圍繞發(fā)酵糙米提取物開展的研究可以了解到，對(duì)于高血脂大鼠血清和肝臟的血脂水平，發(fā)酵糙米提取物能夠發(fā)揮一定調(diào)節(jié)作用，在降低總膽固醇方面表現(xiàn)突出，同時(shí)可以減輕動(dòng)脈硬化指數(shù)、甘油三酯、低密度脂蛋白濃度等指標(biāo)，提高超氧化物歧化酶和谷胱甘肽過氧化物酶濃度，高密度脂蛋白濃度也能夠同時(shí)提升；在姜忠麗等[2]圍繞糙米酵素紅曲酒開展的研究中，研究主要聚焦該功能性飲料具備的作用，研究發(fā)現(xiàn)小鼠生活狀態(tài)基本不會(huì)受到糙米酵素飲料影響，這種影響在脾臟、腎臟、肝臟臟器指數(shù)方面均無發(fā)現(xiàn)，同時(shí)存在正常的血清生化檢測(cè)結(jié)果，但小鼠的爬桿時(shí)間和負(fù)重游泳時(shí)間能夠顯著延長(zhǎng)。同時(shí)，該研究還發(fā)現(xiàn)糙米酵素飲料在抗氧化方面表現(xiàn)突出，能夠?qū)崿F(xiàn)12.68%的氧自由基清除，在抗疲勞方面具備較高實(shí)用性；袁周率[3]主要圍繞抗細(xì)胞凋亡作用展開研 究，該研究以海馬神經(jīng)元細(xì)胞為對(duì)象，通過糙米酵素液處理研究其具體功能，結(jié)果發(fā)現(xiàn)糙米酵素在抑制凋亡方面表現(xiàn)突出，主要發(fā)揮作用的成分為γ-氨基丁酸，該成分可以有效保護(hù)海馬神經(jīng)元細(xì)胞。對(duì)于抗氧化性突出的糙米酵素來說，研究發(fā)現(xiàn)其質(zhì)量濃度為 0.64 mg/mL時(shí)，糙米酵素與有機(jī)化合物BHT具備相同的DPPH自由基清除能力，總的來說二者在清除超氧陰離子和羥自由基的能力基本相同。

2 發(fā)酵工藝

近年來糙米酵素研究在國(guó)內(nèi)外大量涌現(xiàn)，除營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和功效外，發(fā)酵工藝同樣屬于研究熱點(diǎn)，很多糙米酵素產(chǎn)品已經(jīng)在市場(chǎng)上銷售。為保證功能糙米酵素順利生產(chǎn)，相關(guān)發(fā)酵工藝研究近年來大量涌現(xiàn)。在圍繞糙米酵素發(fā)酵工藝開展的研究中，陳庶來等[4]聚焦于研究糙米酵素發(fā)酵時(shí)間、酵母添加量及活化時(shí)間優(yōu)化，具體優(yōu)化指標(biāo)選擇還原糖消耗量，研究過程中的發(fā)酵底物為少量蜂蜜和保鮮米糠，具體試驗(yàn)使用活性面包干酵母，最終確定發(fā)酵時(shí)間、酵母活化時(shí)間最優(yōu)值分別為11 h、1 h，最優(yōu)的米糠和酵母比例為10∶0.6；在李志江等[5]的研究中，研究聚焦谷胱甘肽和γ-氨基丁酸含量受到糙米酵素發(fā)酵工藝的影響，具體關(guān)注發(fā)酵時(shí)間、發(fā)酵溫度、接種量等因素，最終確定了最佳工藝參數(shù)，最佳發(fā)酵時(shí)間、發(fā)酵溫度、接種量分別為6 h、30 ℃、4%；在張麗萍等[6]的研究中，研究聚焦糙米酵素發(fā)酵工藝及配方改進(jìn)，改進(jìn)過程結(jié)合感官評(píng)定和酸度指標(biāo)，具體研究使用自然發(fā)酵面團(tuán)中分離的乳酸菌和酵母菌，最終篩選出的菌種在產(chǎn)酸特性和菌落特性方面表現(xiàn)優(yōu)秀，能夠較好用于糙米酵素生產(chǎn)。

結(jié)合上述研究進(jìn)行分析可以發(fā)現(xiàn)，以往的糙米酵素發(fā)酵工藝尚未發(fā)展成熟，很多問題頻繁出現(xiàn)，主要涉及原料滅菌、糖化處理、發(fā)酵參數(shù)控制等。以原料滅菌為例，由于忽視相關(guān)處理，糙米酵素發(fā)酵單純依靠?jī)?yōu)勢(shì)菌種，這對(duì)于發(fā)酵控制極為不利，且容易出現(xiàn)污染問題。糖化處理問題會(huì)導(dǎo)致糙米碳源無法充分利用，這是由于存在無法產(chǎn)生淀粉酶的菌株，進(jìn)而導(dǎo)致不完全發(fā)酵問題出現(xiàn)。發(fā)酵參數(shù)控制問題源于固態(tài)及半固態(tài)發(fā)酵影響，糙米酵素發(fā)酵效果很容易受到參數(shù)控制不當(dāng)影響。為解決相關(guān)問題，近年來國(guó)內(nèi)學(xué)界針對(duì)性開展了相關(guān)研究，如在張旭普等[7]的研究中，研究聚焦糙米酵素發(fā)酵培養(yǎng)基，結(jié)合活菌數(shù)對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化，研究發(fā)現(xiàn)氯化鈉、蜂蜜、糙米均會(huì)直接影響發(fā)酵效果，最終得到混菌最佳發(fā)酵培養(yǎng)基。該培養(yǎng)基由茶葉粉、硫酸銨、大麥芽、小麥芽、氯化鈉、糙米和蜂蜜組成，在多菌種發(fā)酵、酵素生產(chǎn)配方升級(jí)等方面具備顯著優(yōu)勢(shì)。在李飛等[8]的研究中，研究主要聚焦糙米酵素活性成分受到的影響，以此為依據(jù)優(yōu)化發(fā)酵條件，具體研究圍繞淀粉酶、γ-氨基丁酸、谷胱甘肽含量變化情況展開，最終確定了最優(yōu)發(fā)酵條件，對(duì)應(yīng)的酵母活化液添加量、發(fā)酵時(shí)間、發(fā)酵溫度和蜂蜜添加量分別為13%、3.9 h、 30 ℃和8%，該發(fā)酵條件能夠?qū)?yīng)得到0.80 mg/mL的γ-氨基丁酸。

3 產(chǎn)品研發(fā)

在飲食中直接加入糙米酵素屬于最為常見的食用方法，將大米和糙米酵素混合用于生產(chǎn)紅曲酒，也屬于常見的糙米酵素產(chǎn)品，具體生產(chǎn)過程涉及紅曲霉發(fā)酵。在加工乳制品、肉制品、焙烤食品等方面，糙米酵素也有著一定應(yīng)用，這是由于其本身存在較高酶活性等大量功能成分，在生產(chǎn)食品方面存在較高應(yīng)用價(jià)值。糙米酵素產(chǎn)品研發(fā)同樣屬于學(xué)界研究熱點(diǎn)，王俊偉等[9]的研究主要針對(duì)功能糙米酵素展開，提出使用高活性干酵母、玉米胚芽油、紫云英蜂蜜和糙米生產(chǎn)功能糙米酵素，研究發(fā)現(xiàn)通過加入適量高活性干酵母、玉米胚芽油、紫云英蜂蜜，可以有效改善糙米口感，同時(shí)提升其功能特性和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。在脫穎等[10]的研究中，研究主要聚焦糙米酵素乳飲料，該飲料由磨成粉狀的發(fā)芽后糙米制成，發(fā)酵過程需要加入玉米胚芽油和蜂蜜，最后還需要添加酸乳，糙米酵素乳飲料的營(yíng)養(yǎng)極為豐富，糙米中酶活性通過發(fā)芽實(shí)現(xiàn)激活和釋放，進(jìn)一步發(fā)酵能夠生成多種酵素，在促進(jìn)新陳代謝、活化細(xì)胞等方面表現(xiàn)突出，同時(shí)具備適口性和功能特性優(yōu)勢(shì)。在馬青雯等[11]的研究中，研究主要圍繞玫瑰花發(fā)芽糙米酵素展開，該研究同時(shí)使用玫瑰花和糙米進(jìn)行酵素產(chǎn)品生產(chǎn)，具體使用發(fā)芽糙米和具備較高藥用價(jià)值的玫瑰花，發(fā)酵后的發(fā)芽糙米存在含量更高的礦物質(zhì)、維生素、γ-氨基丁酸等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，發(fā)酵后的玫瑰花則存在更少的澀味和更多的香甜味，同時(shí)含有大量氨基酸、不飽和脂肪酸、原花色素、微量元素。研究發(fā)現(xiàn)，玫瑰花發(fā)芽糙米酵素能夠保持發(fā)芽糙米高活性物質(zhì)含量和軟糯口感，同時(shí)具備一定玫瑰風(fēng)味，同時(shí)具備美味、美觀、安全特點(diǎn)。在趙雪萌[12]的研究中，研究聚焦糙米和枸杞復(fù)配發(fā)酵，菌種選擇安琪酵母和乳酸菌，進(jìn)而開發(fā)出一種兼具營(yíng)養(yǎng)和特殊風(fēng)味的酵素產(chǎn)品。為保證復(fù)配發(fā)酵效果，研究重點(diǎn)關(guān)注糙米與枸杞配比、酵素裝液量、酵素料液比以及發(fā)酵時(shí)間，通過正交試驗(yàn)和電子鼻測(cè)定，最終確定了最佳生產(chǎn)配方，即糙米和枸杞比例為2∶1，料液比、裝液量分別為1∶7、55%，安琪葡萄酒酵母、植物乳桿菌接種量分別控制為1%、2%，酵母菌、乳酸菌發(fā)酵溫度分別為28 ℃、37 ℃，發(fā)酵時(shí)間分別為2.5 d、3 d。

4 食用安全性控制

為保證功能糙米酵素更好投入市場(chǎng)，圍繞功能糙米酵素開展的相關(guān)研究也受到廣泛關(guān)注。在糙米酵素安全的相關(guān)研究中，研究主要圍繞便利、營(yíng)養(yǎng)、安全等方面展開，同時(shí)關(guān)注其附加值和生物利用率。如在上文提到的王俊偉等[9]研究中，研究主要聚焦微生物衛(wèi)生指標(biāo)和理化衛(wèi)生指標(biāo)，同時(shí)關(guān)注有害重金屬控制，具體涉及原料重金屬測(cè)定、無菌化作業(yè)等內(nèi)容，通過選擇有害重金屬含量較低的糙米，保證生產(chǎn)環(huán)節(jié)衛(wèi)生，使糙米酵素食用安全性得到較好保障；在趙雪萌[12]開展的枸杞糙米酵素研究中，研究通過胃消化實(shí)驗(yàn)判斷食用安全性。該實(shí)驗(yàn)通過對(duì)胃消化過程中產(chǎn)品γ-氨基丁酸、蛋白酶及多酚釋放量進(jìn)行研究，并開展微生物檢測(cè)，確定產(chǎn)品具備較高安全性和保健功能，不含大腸桿菌，滿足國(guó)家對(duì)食品安全的要求。趙依洋等[13]的研究主要關(guān)注糙米酵素糖化液制備工藝，聚焦如何生產(chǎn)更為安全且能夠滿足糙米酵素生產(chǎn)需要的添加劑，為保證食品安全性，該研究科學(xué)確定了最佳糖化時(shí)間、糖化溫度、糖化酶添加量，分別為4 h、65 ℃、160 U/g，此時(shí)糖化液能夠更好地保證糙米酵素生產(chǎn)的食用安全性。晁魯平[14]研究開發(fā)了一種發(fā)芽糙米乳飲料，該飲料使用粉碎的發(fā)芽糙米，在糊化和液化處理后進(jìn)行發(fā)酵，將發(fā)酵產(chǎn)物與純牛乳混合并加入發(fā)酵劑，可得到凝乳，最后添加乳酸和糖類用于調(diào)節(jié)酸甜度。為保證飲料食品安全性，重點(diǎn)圍繞殺菌帶來的影響開展研究，研究發(fā)現(xiàn)殺菌時(shí)間和溫度直接影響食品安全性，如殺菌溫度達(dá)到100 ℃以上，殺菌后產(chǎn)品出現(xiàn)蛋白質(zhì)變性，影響產(chǎn)品穩(wěn)定性和安全性。為保證食品安全性且同時(shí)降低γ-氨基丁酸損失，晁魯平建議將殺菌溫度控制為85 ℃，同時(shí)按照1 min控制殺菌時(shí)間，為延長(zhǎng)保質(zhì)期，還需要輔以其他保鮮技術(shù)。

周雪瑞等[15]為保證糙米酵素食用安全性，研究主要聚焦糙米儲(chǔ)藏溫度帶來的影響，具體關(guān)注新制備糙米、25 ℃環(huán)境下存儲(chǔ)的糙米、40 ℃環(huán)境下存儲(chǔ)的糙米，通過對(duì)比黏度和水分含量、脂肪酸值、丙二醛含量等指標(biāo)的變化情況，確定了儲(chǔ)藏時(shí)間增加會(huì)直接影響糙米酵素食用安全性，如使用達(dá)到150 d儲(chǔ)藏時(shí)間的糙米，糙米酵素產(chǎn)品的安全性將出現(xiàn)顯著降低，但仍滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求。此外，高溫儲(chǔ)藏糙米酵素也會(huì)直接威脅糙米酵素產(chǎn)品的安全性，糙米酵素產(chǎn)品中的有害成分會(huì)因此顯著提升。在上文提到的馬青雯等[11]研究中，研究不僅涉及玫瑰花發(fā)芽糙米酵素工藝，同時(shí)包括多因素影響、理化成分、微生物指標(biāo)等內(nèi)容，如該糙米酵素的微生物指標(biāo)包括大腸菌群、乳酸菌、霉菌、沙門氏菌和金黃色葡萄球菌，其中乳酸菌含量高于限量要求，各類有害菌含量均為0，能夠直觀證明糙米酵素的食用安全性。姜忠麗等[16]的研究主要圍繞糙米酵素紅曲酒展開，為驗(yàn)證其食用安全性，具體選擇小鼠口服毒理學(xué)安全性評(píng)價(jià)的研究方法，通過開展小鼠骨髓細(xì)胞微核實(shí)驗(yàn)、急性毒性實(shí)驗(yàn)、Ames實(shí)驗(yàn)、小鼠精子畸形實(shí)驗(yàn)及30 d喂養(yǎng)實(shí)驗(yàn)，可確定研究對(duì)象糙米酵素紅曲酒屬于實(shí)際無毒級(jí)，且實(shí)驗(yàn)條件下該產(chǎn)品不存在遺傳毒性，同時(shí)不會(huì)影響小鼠血清生化、體質(zhì)量、臟體比指標(biāo)，因此可以確定長(zhǎng)期飲用無害，不會(huì)威脅人體健康，具備較高的利用和開發(fā)價(jià)值。

5 討論

隨著經(jīng)濟(jì)與社會(huì)的快速發(fā)展，近年來人們生活水平持續(xù)提升，生活節(jié)奏也日益加快，快速消費(fèi)食品因此受到人們的廣泛青睞，食品的生理保健功能和營(yíng)養(yǎng)搭配均衡情況也成為人們關(guān)注熱點(diǎn)。結(jié)合上述研究及相關(guān)調(diào)查可以確定，在對(duì)食品的要求方面，以往的相關(guān)要求更多偏向普通、溫飽和可口，現(xiàn)階段則更多關(guān)注精致、均衡及健康，這使得食物本身無法完全滿足人們的要求，必須設(shè)法挖掘食物所具備的特殊生理效果和功能。在關(guān)注糧食安全問題的過程中，食品研發(fā)還需要積極創(chuàng)新，聚焦新原料發(fā)掘，進(jìn)而更好地開發(fā)滿足新時(shí)代要求的新型健康食品，本文研究的糙米酵素便屬于其中代表。糙米酵素屬于典型的新型發(fā)酵食品，在口感和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值方面表現(xiàn)突出，能夠較好滿足民眾對(duì)健康食品的需要，糙米本身存在的不足通過發(fā)酵得以解決，糙米酵素含有大量維生素、微量物質(zhì)。從市場(chǎng)角度進(jìn)行分析可以發(fā)現(xiàn)，糙米酵素不僅屬于代表性的健康食品，具備基本營(yíng)養(yǎng)功能和特殊保健功能，還屬于能夠快速深加工的食品。該食品能夠滿足消費(fèi)者需求，符合時(shí)代特征，因此具有較高的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力。近年來國(guó)內(nèi)外圍繞功能糙米酵素研發(fā)投入了大量精力和資源，相關(guān)理論研究和實(shí)踐探索具備較高現(xiàn)實(shí)意義。但值得注意的是，現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)圍繞糙米酵素開展的相關(guān)研究也存在一定不足，在研究深度方面也存在欠缺，亟待解決。總的來說，現(xiàn)階段功能糙米酵素研究在混菌發(fā)酵方面存在欠缺，在原料滅菌、糖化處理、營(yíng)養(yǎng)成分優(yōu)化等方面也存在不足。混菌發(fā)酵方面的欠缺使得相關(guān)研究更多使用活性面包干釀酒酵母；原料滅菌方面的不足使得發(fā)酵控制難度較高且可能出現(xiàn)食品安全問題；糖化處理方面的不足使得糙米碳源在一些時(shí)候無法得到充分應(yīng)用并可能引發(fā)不完全發(fā)酵問題；營(yíng)養(yǎng)成分優(yōu)化方面問題主要是由于相關(guān)研究多關(guān)注γ-氨基丁酸等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)；此外，現(xiàn)有研究在直投式發(fā)酵劑開發(fā)、成品風(fēng)味優(yōu)化、系統(tǒng)性發(fā)酵過程研究等方面也存在不足，這類不足必須設(shè)法彌補(bǔ)，以更好地推動(dòng)功能糙米酵素研發(fā)。

6 結(jié)語

綜上所述，功能糙米酵素研發(fā)近年來受到廣泛關(guān)注。在此基礎(chǔ)上，本文涉及的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和功效、發(fā)酵工藝、產(chǎn)品研發(fā)、食用安全性控制等內(nèi)容，則直觀展示了相關(guān)研究現(xiàn)狀。為更好推動(dòng)功能糙米酵素發(fā)展，新型配方研究、糙米酵素風(fēng)味改善、滅菌工藝優(yōu)化等方面同樣需要得到重視。