擠出處理對糙米的營養(yǎng)特性研究進展

◎汪佳琦 劉靜雪 張 力

糙米由胚、胚乳、米糠層構(gòu)成，是將稻谷去掉谷殼后所得的全谷物米粒。它比精米多了一層米糠層，許多種生物活性物質(zhì)，例如膳食纖維素、生育三烯酚、γ-氨基丁酸等都在這層米糠層中存在，能達到防止肥胖、降血壓、抗炎癥、調(diào)節(jié)激素代謝、抗糖尿病等效果。

擠出處理的生產(chǎn)效率高、成本低，廣泛應(yīng)用在食品加工、發(fā)酵等方面，利用攪拌、混合、加熱、膨化等加工程序生產(chǎn)具有一定形狀或品質(zhì)結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品。擠出處理糙米是將糙米粉或糙米與其它谷物復(fù)配粉加水攪拌均勻，送至螺桿擠壓機中，并根據(jù)需求設(shè)置螺桿轉(zhuǎn)速和溫度參數(shù)擠出物料。

目前使用碾削、浸泡、蒸煮、擠出處理等方法加工糙米以達到改善糙米口感的目的并且最大限度的保留其營養(yǎng)成分。擠出處理經(jīng)常用于生產(chǎn)糙米粉、糙米面條、再制米等休閑食品，加工技術(shù)的運用具有潛在的經(jīng)濟效益，因此，針對擠出處理對糙米營養(yǎng)特性的研究進展進行論述，期望為優(yōu)化糙米產(chǎn)品的加工方法提供理論參考。

一、擠出處理對糙米營養(yǎng)特性的影響

（一）擠出處理對γ-谷維素的影響

γ-谷維素以生物活性化合物混合物的形式存在于糙米米糠層不造化的部分，它的抗氧化活性是維生素E的4倍，具有抗糖尿病、降低膽固醇、抗膽固醇活性、抗炎、抗衰老、神經(jīng)保護等生理功能，在保健品、食品等行業(yè)中被廣泛應(yīng)用[1]。

糙米中γ-谷維素的含量在經(jīng)過擠出處理后會增加，張君等[2]研究發(fā)現(xiàn)蒸煮、米粉加工、擠出處理中，對糙米營養(yǎng)價值影響最小的是擠出處理，擠出處理手段加工糙米產(chǎn)品帶來了良好的效果，γ-谷維素含量能夠增加7%左右。不同的實驗條件對糙米中的γ-谷維素均有影響，其中溫度對γ-谷維素的影響最明顯，王勁松等[3]發(fā)現(xiàn)，擠出處理時，溫度升高，γ-谷維素的含量也會相應(yīng)增加。

（二）擠出處理對膳食纖維的影響

膳食纖維因溶解度不同分為水不溶性膳食纖維（IDF）和水溶性膳食纖維（SDF）兩類，是糙米中含量極高的物質(zhì)。其中SDF通過降低進食后血糖水平和血清膽固醇水平，可以達到減肥的效果，還可以預(yù)防腸胃病、糖尿病等疾病的產(chǎn)生，是近年來人們熱衷的健康食品。

在糙米擠出處理后，水溶性膳食纖維含量增大，且水不溶性膳食纖維與總膳食纖維含量減小。有研究表明，擠出處理可以將糙米中的水溶性膳食纖維提高。膳食纖維是影響糙米產(chǎn)品口感的主要因素之一，采用低溫擠出處理糙米可以達到降低膳食纖維的含量，改善糙米口感的效果[5]，與此同時，糙米中總膳食纖維含量并不會大幅度下降。劉婷婷[6]采用雙螺桿擠出處理米糠，提高了米糠中可溶性膳食纖維得率，并發(fā)現(xiàn)擠出溫度是影響可溶性膳食纖維得率的重要因素，而對實驗結(jié)果影響最小的因素是物料粒度。

（三）擠出處理對淀粉的影響

擠出處理使糙米中所含的淀粉更容易被吸收。淀粉可根據(jù)生物可利用性和消化時間，分為快消化淀粉、慢消化淀粉和抗性淀粉三種營養(yǎng)片段，幾乎所有的實驗參數(shù)都會影響淀粉糊化程度[7]。

擠出處理使糙米的可消化性增加，這是由于糙米中的淀粉大部分糊化，小部分淀粉降解成糊精。糙米中所含有的生淀成分不能被人體直接消化，所以常常需要在食用前進行一系列的加工處理。擠出處理時，脂質(zhì)會像薄膜一樣包裹在淀粉顆粒的表面，淀粉顆粒由不規(guī)則的多角形變得圓潤光滑。通過X-衍射儀發(fā)現(xiàn)重組米中V-型晶體的存在，經(jīng)過雙螺桿擠壓，糙米中的淀粉顆粒與脂質(zhì)形成了穩(wěn)定的復(fù)合物，淀粉顆粒性狀改變[8]。張[9]研究發(fā)現(xiàn)擠出處理對糙米中抗性淀粉的影響僅次于蒸煮的加工方式，損失率為25.09%，部分抗性淀粉由于基礎(chǔ)處理過程中的高溫、高剪切力，轉(zhuǎn)化成可消化淀粉。并且，在擠出處理后，淀粉分子大多呈現(xiàn)無序狀態(tài)。

（四）擠出處理對蛋白質(zhì)的影響

蛋白質(zhì)含量在糙米的米糠層中占12%—18%，蛋白質(zhì)的各個組成比例與精米不同，清蛋白在糙米中的質(zhì)量含量最高，其次為球蛋白，其中質(zhì)量含量最少的是醇溶蛋白。雞蛋常常作為人們?nèi)粘Ｉ钪械牡鞍籽a充被食用，糙米的米糠層中富含的蛋白質(zhì)營養(yǎng)與其相似。

在擠出物處理過程中，擠出物的溫度很高，使得蛋白質(zhì)分子包括疏水鍵、肽鍵、共價鍵、二硫鍵、氫鍵等發(fā)生復(fù)雜的生物化學(xué)反應(yīng)，從而破壞了蛋白質(zhì)分子的自然結(jié)構(gòu)，從而使其熱變性。Kato等[10]研究發(fā)現(xiàn)在300—400MPa壓力范圍的超高壓可消除大量的致敏蛋白。通過更深入的研究Chávez[11]發(fā)現(xiàn)，擠出處理可以使糙米產(chǎn)品擁有更好的質(zhì)構(gòu)特性，這是因為蛋白質(zhì)在擠出過程中發(fā)生變性，形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是淀粉與外源莧菜蛋白間的交互作用。馬永軒[12]等分析擠出處理前后糙米產(chǎn)品營養(yǎng)成分的變化，發(fā)現(xiàn)蛋白質(zhì)含量十分穩(wěn)定，沒有明顯的變化。朱永義[13]等人采用SDS—聚丙烯酰胺凝膠電泳分析方法，分析蛋白質(zhì)組成在加工前后的變化時發(fā)現(xiàn)，擠出處理過程中蛋白質(zhì)亞基聚合在全蛋白中形成高分子亞基。因此，擠出處理后蛋白質(zhì)水解，使蛋白質(zhì)的消化率增加，蛋白質(zhì)含量幾乎不變但是組成成分發(fā)生改變。

（五）擠出處理對γ-氨基丁酸的影響

γ-氨基丁酸(GABA)作為一種蛋白質(zhì)氨基酸，生理活性極高，廣泛存在于植物或動物中，多種代謝活動均有它的參與。γ-氨基丁酸的含量在糙米中約為3.8mg/100g。研究表明雖然與蒸煮和發(fā)酵加工方法相比，擠出處理的加工時間短，對GABA的影響最小，但是高剪切力和瞬時高溫高壓的加工過程會造成GABA的流失。

（六）擠出處理對植酸的影響

植酸貯存在糙米的糊粉層，對營養(yǎng)物質(zhì)有螯合作用，擠出處理使植酸含量減少，提高了糙米的營養(yǎng)價值。資料顯示，物料粒度、溫度、物料含水量、螺桿轉(zhuǎn)速在擠出處理過程中均會影響植酸的降解，物料粒度和溫度對植酸降解的影響最大[14]。

（七）擠出處理對脂肪的影響

脂肪是影響食品成型、口感、質(zhì)構(gòu)等的重要營養(yǎng)成分。擠出處理使糙米中脂肪含量大幅度下降。在加工過程中，高溫顯著降低了不飽和脂肪酸，提高了飽和脂肪酸含量，例如高溫下棕櫚酸、亞油酸和花生酸含量顯著降低，而油酸和硬脂酸的含量顯著上升。

（八）擠出處理對其它營養(yǎng)特性的影響

大約有27種多酚物質(zhì)及其衍生物存在于糙米中，擠出處理有利于米糠總酚、總黃酮等有效成分的釋放,王婷等在較低溫度條件下用糙米粉擠出重組米粒的實驗中證實了這個結(jié)論。高岳發(fā)現(xiàn)糙米中含有的酚類物質(zhì)含量不會因為擠出處理的加工方式而損失[15]。糙米粉在充分糊化的過程中吸收大量水分，同時也吸附了大量的酚類物質(zhì)，說明在擠出處理的加工過程中淀粉對酚類物質(zhì)的吸附作用能在一定程度上降低游離酚的損失甚至起到保護的作用[16]。盡管擠出工藝可以增加糙米中的酚酸排放，但可以減少體外抗氧化能力[17]。

在擠出處理的過程中，溫度會不斷升高，維生素受溫度的影響，含量發(fā)生變化，溫度、螺桿轉(zhuǎn)速的增加或者降低物料濕度、喂料速度以及采用小直徑的模具等均會引起維生素含量的減少。糙米中所含的維生素D3、維生素B1、維生素B2、維生素B6等經(jīng)過擠出處理的加工工序后，損失量小于15%，但維生素A的穩(wěn)定性較差，損失率超過30%，胡蘿卜素受擠出處理的影響最大。在生產(chǎn)糙米產(chǎn)品時，如果更加追求良好的口感，將會嚴重減少產(chǎn)品中維生素的含量。為了使米糠層中的脂肪氧化酶活性降低，可以采取注入CO2擠出處理糙米的方法，該方法并不會影響粗脂肪和粗蛋白含量，但是會使米糠層中α-生育酚和氨基酸含量下降。由上述可知，注入CO2能夠提高米糠的膨化特性，但是會損失部分營養(yǎng)成分。[18]

二、糙米發(fā)芽后擠出處理對其營養(yǎng)特性的影響

發(fā)芽糙米，是具有一定長度的芽體，富含γ-氨基丁酸、植物醇、肌醇等多種生物活性物質(zhì)，由嫩芽和帶種皮的胚乳組成。OHTSUBO等[19]人通過雙螺桿擠壓機擠出處理發(fā)芽糙米，分析擠出產(chǎn)品時發(fā)現(xiàn)膳食纖維、谷維素、肌醇、阿魏酸的含量均比沒有經(jīng)過擠出處理的物料高。發(fā)芽糙米的理化性質(zhì)受擠出處理的影響特別明顯，方勇等[20]的實驗結(jié)果顯示，擠出處理參數(shù)對發(fā)芽糙米產(chǎn)品理化性質(zhì)有很大的影響。史曉媛[21]發(fā)現(xiàn)發(fā)芽糙米可溶糖、水溶指數(shù)和吸水指數(shù)在經(jīng)過擠出處理后都得到了很大程度的提高。

韓永斌等[22]通過擠出處理發(fā)芽糙米實驗，研究發(fā)芽糙米營養(yǎng)成分含量的變化，結(jié)果顯示，經(jīng)過擠出處理發(fā)芽糙米中的淀粉、蛋白質(zhì)和脂肪含量都有少量損失，而還原糖的含量增加。但是對氨基酸含量和組成的影響并不明顯。另外，方勇[20]發(fā)現(xiàn)當擠出溫度升高，發(fā)芽糙米中的GABA含量將大幅度下降，而在增加螺桿速度的情況下，GABA含量會增大，而在一定速度下，GABA含量會逐漸下降。同時，隨著溫度升高、螺桿轉(zhuǎn)速升高，可溶性膳食纖維及可溶性蛋白質(zhì)的含量均呈遞升的實驗結(jié)果?？扇苄陨攀忱w維和可溶性蛋白的含量均會隨著擠出溫度和螺桿轉(zhuǎn)速的升高呈現(xiàn)先升高后降低的實驗結(jié)果。金針菇復(fù)配發(fā)芽糙米膨化產(chǎn)品的氨基酸總量較未經(jīng)過處理的物料有些許增加，擠出處理可以很好地優(yōu)化復(fù)配發(fā)芽糙米的口感、味道以及保留并提高糙米產(chǎn)品的營養(yǎng)價值。

總結(jié)與展望

綜上所述，擠出處理能夠提高蛋白和淀粉的消化率，增加水溶性膳食纖維和γ-谷維素含量，減少植酸含量。但也會使糙米中維生素、胡蘿卜素的含量降低，高溫的加工條件使不飽和脂肪酸含量減少。稻谷未經(jīng)深加工所得的糙米產(chǎn)品富含營養(yǎng)物質(zhì)，但蒸煮性和口感較差，由于脂肪含量高，貯藏期短，而糙米經(jīng)過一系列加工得到精米的過程會使大部分營養(yǎng)成分流失。糙米的加工手段是谷物開發(fā)與利用中的重要環(huán)節(jié)，對其的研究和探索將成為谷物主要發(fā)展方向之一。

有關(guān)擠出處理對糙米營養(yǎng)特性的影響，還有許多方面需要進一步研究，如擠出處理對糙米中礦物質(zhì)元素的影響等。糙米產(chǎn)品作為一種新型谷物食品不僅可以增加谷物的附加值還可以提高谷物的利用率，滿足人們對食品健康及口感的要求。糙米產(chǎn)品的開發(fā)、加工方法的改良還有巨大的發(fā)展空間。