糙米不同方式發(fā)芽過程中主要營養(yǎng)變化

蹇偉 謝丹 宗平 馮宇童 姜秋水

摘要：以嘉豐優(yōu)2號(hào)糙米為供試材料，采用浸泡法和微量浸潤法兩種方式發(fā)芽，比較糙米發(fā)芽過程中營養(yǎng)成分的變化。結(jié)果表明，發(fā)芽過程中，浸泡法發(fā)芽糙米γ-氨基丁酸（GABA）含量在發(fā)芽第48 h時(shí)達(dá)到最大值19.14 mg/100 g，微量浸潤法發(fā)芽糙米GABA含量在發(fā)芽第54 h時(shí)相較發(fā)芽前增加了2.49倍，其含量達(dá)到21.25 mg/100 g；在整個(gè)發(fā)芽（54 h）過程中，浸泡法和微量浸潤法發(fā)芽糙米谷胱甘肽含量由最初的40.83 μg/g分別上升到123.22、140.26 μg/g，多酚含量從44.03 mg/100 g分別增長到64.19、66.22 mg/100 g，α-淀粉酶、β-淀粉酶和總淀粉酶活力活力逐漸增加且微量浸潤法增加更明顯，直鏈淀粉、支鏈淀粉和總淀粉含量均呈持續(xù)降低趨勢；植酸酶活力逐漸增強(qiáng)，植酸含量由起始的7.04 g/kg分別降低至4.42、4.33 g/kg。通過比較兩種發(fā)芽方式對(duì)發(fā)芽糙米營養(yǎng)品質(zhì)的影響，發(fā)現(xiàn)采用微量浸潤法發(fā)芽的糙米產(chǎn)品營養(yǎng)品質(zhì)高，更有利于發(fā)芽糙米的進(jìn)一步開發(fā)。

關(guān)鍵詞：糙米；發(fā)芽；浸泡法；微量浸潤法；營養(yǎng)變化

中圖分類號(hào)：TS213.3 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A DOI：10.16465/j.gste.cn431252ts.20240122

基金項(xiàng)目：浙江省省屬院所專項(xiàng)項(xiàng)目（330000230130304037001）。

Comparative study on the main nutritional changes of brown rice during germinating process in different methods

Jian Wei， Xie Dan， Zong Ping， Feng Yutong， Jiang Qiushui

（Zhejiang Grain Science Research Institute Co.， Ltd.， Hangzhou， Zhejiang 310012）

Abstract： Using Jiafengyou No. 2 brown rice as test material， soaking method and micro-soaking method were used to compare the changes of nutrients in the germination process of brown rice. The results showed that the GABA content of brown rice germinated by soaking method reached the maximum value of 19.14 mg/100 g at the 48th hour of germination， and the GABA content of brown rice germinated by micro-soaking method increased 2.49 times at the 54th hour of germination compared with that before germination， reaching 21.25 mg/100 g. During 54 h of germination， glutathione content of germinated brown rice increased from the initial 40.83 to 123.22 μg/g and 140.26 μg/g， respectively. Polyphenol content increased from 44.03 to 64.19 and 66.22 mg/100 g， respectively. α-amylase， β-amylase and total amylase activities gradually increased， and the increase was more obvious by micro-soaking method. Amylose， amylopectin and total starch contents showed a continuous decreasing trend. The phytase activity increased gradually， and the phytic acid content decreased from 7.04 to 4.42 g/kg and 4.33 g/kg， respectively. By comparing the effects of the two germinating methods on the nutritional quality of germinated brown rice， it was found that the germinated brown rice with micro-soaking method had higher nutritional quality and was more conducive to the further development of germinated brown rice.

Key words： brown rice； germinate； soaking method； micro-soaking method； nutritional change

糙米是稻谷脫去稻殼后余留的部分，它由米糠層、胚芽和胚乳組成[1]。糙米發(fā)芽過程中內(nèi)部會(huì)發(fā)生一系列的變化，多種營養(yǎng)成分增加，這些營養(yǎng)成分能促進(jìn)人體的健康，防治多種疾病[2]。

目前，國內(nèi)外學(xué)者研究發(fā)芽糙米營養(yǎng)成分變化規(guī)律主要基于傳統(tǒng)浸泡工藝[3-5]，但是糙米在浸泡過程中由于迅速吸水導(dǎo)致爆腰率增加，過多的裂紋會(huì)影響發(fā)芽糙米最終的食用品質(zhì)[6]。除此之外，浸泡過程中會(huì)流失一定量的固形物造成發(fā)芽糙米的營養(yǎng)品質(zhì)下降，并且浸泡過程容易滋生微生物以及產(chǎn)生大量廢水排放不利于節(jié)能減排等[7]。Shinmura等[8]曾提出一種緩慢持續(xù)加濕工藝，該工藝有效減少了發(fā)芽糙米裂紋的產(chǎn)生以及固形物的損失。

本研究以嘉豐優(yōu)2號(hào)糙米為原料，比較浸泡法與微量浸潤法兩種發(fā)芽工藝對(duì)發(fā)芽糙米品質(zhì)的影響，研究糙米發(fā)芽過程中主要營養(yǎng)成分的變化，如γ-氨基丁酸（GABA）、谷胱甘肽、多酚、內(nèi)源酶活力、淀粉、植酸等，以期為開發(fā)高品質(zhì)功能性發(fā)芽糙米系列產(chǎn)品提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

糙米：嘉豐優(yōu)2號(hào)，產(chǎn)地浙江；GABA標(biāo)準(zhǔn)品（純度99%），美國sigma公司；四硼酸鈉、苯酚、無水乙醇、次氯酸鈉溶液、甲酸、磷酸二氫鈉、磷酸氫二鈉、福林酚、鹽酸、碳酸鈉等（均為分析純）：上海源葉生物科技有限公司；檢測試劑盒（α-淀粉酶活性、β-淀粉酶活性、植酸酶活性、直鏈淀粉、支鏈淀粉）：北京索萊寶科技有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

MGC-300H型人工氣候箱：上海一恒科技有限公司；JXFM110型錘式旋風(fēng)磨：杭州匯爾儀器設(shè)備有限公司；ME204E型電子太平：梅特勒托利多科技（上海）有限公司；EasyQ-A0.5型實(shí)驗(yàn)室超純水機(jī)：上海技舟化工科技有限公司；VORTEX-5型漩渦混合器：海門其林貝爾儀器制造有限公司；C-QX-10L型超聲波清洗機(jī)：青島聚創(chuàng)環(huán)保集團(tuán)有限公司；TG1650-WS型臺(tái)式高速離心機(jī)：上海盧湘儀離心機(jī)儀器有限公司；UV1900型紫外可見分光光度計(jì)：上海菁華科技儀器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 糙米發(fā)芽及樣品預(yù)處理

（1）浸泡法發(fā)芽：糙米經(jīng)挑選除雜后，用清水洗去表面灰塵，再用1% NaClO浸泡消毒15 min，消毒完成后用純凈水洗掉表面殘余的消毒液，置于30 ℃水中浸泡12 h，期間換水一次，浸泡完成后均勻平攤于鋪有4層濕紗布的籃子中，表面蓋上兩層濕紗布，放入溫度為30 ℃，濕度為90% RH的人工氣候箱中發(fā)芽42 h，發(fā)芽過程中每6 h取一次樣，分別取0、6、12、18、24、30、36、42、48、54 h的發(fā)芽糙米置于45 ℃烘箱中烘干至水分為14%左右，最后用錘式旋風(fēng)磨磨粉，過60目篩裝于密封袋中置于4 ℃冰箱保存?zhèn)溆谩?/p>

（2）微量浸潤法發(fā)芽：糙米經(jīng)挑選除雜后，用清水洗去表面灰塵，再用1% NaClO浸泡消毒15 min，消毒完成后用純凈水洗掉表面殘余的消毒液，均勻平攤于鋪有4層濕紗布的籃子中，表面蓋上兩層濕紗布，放入溫度為30 ℃，濕度為90% RH的人工氣候箱中發(fā)芽54 h，噴水時(shí)間間隔為前8 h間隔1 h，8～16 h間隔2 h，16～54 h間隔4 h，每次噴水量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）為3%，發(fā)芽過程中每6 h取一次樣，分別取0、6、12、18、24、30、36、42、48、54 h的發(fā)芽糙米置于45 ℃烘箱中烘干至水分為14%左右，最后用錘式旋風(fēng)磨磨粉，過60目篩裝于密封袋中置于4 ℃冰箱保存?zhèn)溆谩?/p>

1.3.2 測定方法

GABA含量測定參考謝丹等[9]的方法。谷胱甘肽含量測定采用分光光度法。多酚含量測定采用福林酚比色法[10]。內(nèi)源酶活力（α-淀粉酶、β-淀粉酶、植酸酶）、淀粉含量（直鏈淀粉、支鏈淀粉）測定采用北京索萊寶科技有限公司的檢測試劑盒。植酸含量測定采用GB 5009.153—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中植酸的測定》。

1.4 數(shù)據(jù)處理

所有實(shí)驗(yàn)重復(fù)測定3次，取其平均值，實(shí)驗(yàn)結(jié)果應(yīng)用Excel軟件處理并分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 糙米發(fā)芽過程中GABA含量的變化

GABA是一種重要的抑制性神經(jīng)遞質(zhì)，它參與人體多種代謝活動(dòng)，具有很高的生理活性[11]。由圖1可以看出，在發(fā)芽0～54 h過程中，兩種方式發(fā)芽的糙米中GABA含量均呈上升趨勢，發(fā)芽40 h之前，浸泡法發(fā)芽糙米中GABA含量高于微量浸潤法發(fā)芽糙米，40 h之后，浸泡法發(fā)芽糙米GABA含量增加緩慢，微量浸潤法發(fā)芽糙米GABA含量大于浸泡法，并在48 h后趨于平緩。未發(fā)芽的糙米中含有少量的GABA，但在胚芽萌發(fā)時(shí)，GABA會(huì)增加，發(fā)芽有利于糙米中GABA途徑的激活，并激活谷氨酸脫羧酶（GAD），催化L-谷氨酸生成GABA[12]。浸泡法發(fā)芽糙米GABA含量在發(fā)芽48 h時(shí)達(dá)到19.14 mg/100 g，由于水量充足，糙米迅速吸水達(dá)到飽和，GAD快速被激活，GABA含量增加明顯，但浸泡法會(huì)致使?fàn)I養(yǎng)物質(zhì)部分溶出到浸泡液中，導(dǎo)致總量的減少。微量浸潤法發(fā)芽糙米GABA含量在發(fā)芽54 h時(shí)相比發(fā)芽前增加了2.49倍，其含量達(dá)到21.25 mg/100 g，糙米中的蛋白在蛋白酶作用下分解為小分子氨基酸，為GABA的轉(zhuǎn)化提供了更多的底物，這種變化有利于GABA的富集。

2.2 糙米發(fā)芽過程中谷胱甘肽含量的變化

谷胱甘肽是一種含γ-酰胺鍵和巰基的三肽化合物，由谷氨酸、半胱氨酸及甘氨酸組成，在植物體內(nèi)，谷胱甘肽的生物合成主要由兩種關(guān)鍵酶催化完成，即γ-谷氨酰半胱氨酸合成酶和谷胱甘肽合成酶[13]。由圖2可知，隨著發(fā)芽的進(jìn)行，在酶的催化作用下，糙米中谷胱甘肽含量不斷增加，在28 h之前，浸泡法發(fā)芽糙米谷胱甘肽含量大于微量浸潤法發(fā)芽糙米，28 h以后，微量浸潤法發(fā)芽糙米谷胱甘肽含量超過浸泡法。到發(fā)芽54 h時(shí)，浸泡法和微量浸潤法發(fā)芽糙米谷胱甘肽含量分別由原始的40.83 μg/g上升到123.22 μg/g、140.26 μg/g，含量有了明顯的提高。

2.3 糙米發(fā)芽過程中多酚含量的變化

隨著發(fā)芽時(shí)間的延長，多酚氧化酶活性降低，蒽酰胺合成酶活性增加，促進(jìn)多酚類物質(zhì)大量合成[14]。由圖3可以看出，隨著發(fā)芽時(shí)間的延長，發(fā)芽糙米中多酚含量呈上升趨勢，當(dāng)發(fā)芽時(shí)長達(dá)到48 h后，多酚含量增加趨緩，浸泡法發(fā)芽糙米和微量浸潤法發(fā)芽糙米多酚含量從最初的44.03 mg/100 g分別增長到64.19、66.22 mg/100 g。

2.4 糙米發(fā)芽過程中內(nèi)源酶活力的變化

α-淀粉酶是谷類種子發(fā)芽過程中形成的主要淀粉酶，在干稻谷種子中一般不含或含量甚微，發(fā)芽后由于赤霉素的誘導(dǎo)作用，酶活力逐漸升高[15]；而β-淀粉酶主要位于谷物糊粉層，在發(fā)芽過程中，β-淀粉酶逐漸活化從而使活性先由低變高，到達(dá)最高點(diǎn)后受到底物濃度的影響而降低[16]。糙米發(fā)芽過程中內(nèi)源酶活力變化如表1所示，在發(fā)芽前期，即0～12 h，淀粉酶活力變化緩慢，總淀粉酶和β-淀粉酶活力在發(fā)芽24 h后開始顯著上升（P<0.05），48 h后酶活力達(dá)到最大值，浸泡法發(fā)芽糙米中總淀粉酶和β-淀粉酶活力分別達(dá)4.71、1.89 U/g，微量浸潤法發(fā)芽糙米中總淀粉酶和β-淀粉酶活力分別達(dá)4.72、1.96 U/g，其后酶活力略微降低，54 h酶活力降低不顯著；α-淀粉酶活力相對(duì)于β-淀粉酶活力值較低，但是其在糙米發(fā)芽12 h后顯著增加，并且在隨后的54 h發(fā)芽過程中一直呈現(xiàn)顯著增加的趨勢，浸泡法與微量浸潤法發(fā)芽54 h的糙米α-淀粉酶活力相對(duì)于發(fā)芽前的0.34 U/g分別增加了6.62、7.29倍。

如表1所示，隨著糙米的發(fā)芽，植酸酶活力不斷呈上升的趨勢，浸泡法與微量浸潤法發(fā)芽54 h的糙米中植酸酶活力相較于發(fā)芽前各增加了2.1、2.5倍，分別達(dá)2.11、2.38 U/g。植酸酶能將磷酸殘基從植酸上水解下來，破壞植酸對(duì)礦物元素強(qiáng)烈的親和力，因此植酸酶能增加礦物元素的營養(yǎng)效價(jià)，從而改變了植物性食品的質(zhì)地[17]。

2.5 糙米發(fā)芽過程中淀粉含量的變化

淀粉是糙米的主要成分，主要有直鏈淀粉和支鏈淀粉兩種[18]，二者含量一直作為評(píng)定稻米品質(zhì)的重要指標(biāo)，其比例是決定稻米蒸煮食味品質(zhì)的主要因素之一，影響著稻米的糊化和老化，對(duì)米飯的質(zhì)地和色澤起決定性作用[16]。如表2所示，隨著發(fā)芽的進(jìn)行，糙米中淀粉含量呈顯著降低趨勢，其中直鏈淀粉含量在發(fā)芽24 h時(shí)顯著降低（P<0.05），浸泡法發(fā)芽54 h的糙米中直鏈淀粉含量相對(duì)于發(fā)芽前降低了42.87%，微量浸潤法發(fā)芽54 h的糙米中直鏈淀粉含量相對(duì)于發(fā)芽前降低了39.34%；支鏈淀粉含量在發(fā)芽12 h以后顯著降低，并呈現(xiàn)持續(xù)降低趨勢，浸泡法發(fā)芽54 h的糙米中支鏈淀粉含量比發(fā)芽前降低了38.37%，微量浸潤法發(fā)芽54 h的糙米中支鏈淀粉含量比發(fā)芽前降低了36.27%。

2.6 糙米發(fā)芽過程中植酸含量的變化

植酸屬于抗?fàn)I養(yǎng)因子，植酸與鐵、鋅、鎂、鈣、錳和銅等礦物質(zhì)形成不溶性復(fù)合物，由于缺乏腸道植酸酶，人體無法消化這些復(fù)合物[19]。由圖4可以看出，糙米發(fā)芽期間植酸含量不斷降低，到發(fā)芽54 h時(shí)，浸泡法與微量浸潤法發(fā)芽糙米中植酸含量與發(fā)芽之前相比由原始的7.04 g/kg分別降低至4.42、4.33 g/kg，減少比例分別為37.29%、38.55%。發(fā)芽過程中通過激活和重新合成植酸酶釋放肌醇、磷酸鹽和其他礦物質(zhì)來降低存在的植酸濃度，促進(jìn)植物生長，這也導(dǎo)致發(fā)芽后谷物中植酸的減少[20]。因此，發(fā)芽可使糙米的營養(yǎng)價(jià)值提高。

3 結(jié) 論

糙米經(jīng)浸泡法發(fā)芽會(huì)迅速吸水達(dá)到生理活性水分，雖萌發(fā)時(shí)間較微量浸潤法短，但產(chǎn)生了發(fā)芽糙米的爆腰率高、品質(zhì)較低、營養(yǎng)成分流失且產(chǎn)生較多廢水、能耗大等一系列問題。糙米發(fā)芽48 h后，成分指標(biāo)變化緩慢，且隨著時(shí)間的延長，微生物影響風(fēng)險(xiǎn)增大，水電等資源能耗也增加。綜上分析，糙米采用微量浸潤法發(fā)芽48 h左右時(shí)最為合適，此時(shí)發(fā)芽糙米的營養(yǎng)價(jià)值高且能耗收益率大，有利于發(fā)芽糙米的后續(xù)加工，可進(jìn)一步開發(fā)具有高營養(yǎng)價(jià)值的功能性發(fā)芽糙米產(chǎn)品。

參 考 文 獻(xiàn)

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