蹇偉 謝丹 宗平 馮宇童 姜秋水
摘要：以嘉豐優2號糙米為供試材料，采用浸泡法和微量浸潤法兩種方式發芽，比較糙米發芽過程中營養成分的變化。結果表明，發芽過程中，浸泡法發芽糙米γ-氨基丁酸（GABA）含量在發芽第48 h時達到最大值19.14 mg/100 g，微量浸潤法發芽糙米GABA含量在發芽第54 h時相較發芽前增加了2.49倍，其含量達到21.25 mg/100 g；
在整個發芽（54 h）過程中，浸泡法和微量浸潤法發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降低趨勢；
植酸酶活力逐漸增強，植酸含量由起始的7.04 g/kg分別降低至4.42、4.33 g/kg。通過比較兩種發芽方式對發芽糙米營養品質的影響，發現采用微量浸潤法發芽的糙米產品營養品質高，更有利于發芽糙米的進一步開發。
關鍵詞：糙米；
發芽；
浸泡法；
微量浸潤法；
營養變化
中圖分類號：TS213.3 文獻標志碼：A DOI：10.16465/j.gste.cn431252ts.20240122
基金項目：浙江省省屬院所專項項目（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]。糙米發芽過程中內部會發生一系列的變化，多種營養成分增加，這些營養成分能促進人體的健康，防治多種疾病[2]。
目前，國內外學者研究發芽糙米營養成分變化規律主要基于傳統浸泡工藝[3-5]，但是糙米在浸泡過程中由于迅速吸水導致爆腰率增加，過多的裂紋會影響發芽糙米最終的食用品質[6]。除此之外，浸泡過程中會流失一定量的固形物造成發芽糙米的營養品質下降，并且浸泡過程容易滋生微生物以及產生大量廢水排放不利于節能減排等[7]。Shinmura等[8]曾提出一種緩慢持續加濕工藝，該工藝有效減少了發芽糙米裂紋的產生以及固形物的損失。
本研究以嘉豐優2號糙米為原料，比較浸泡法與微量浸潤法兩種發芽工藝對發芽糙米品質的影響，研究糙米發芽過程中主要營養成分的變化，如γ-氨基丁酸（GABA）、谷胱甘肽、多酚、內源酶活力、淀粉、植酸等，以期為開發高品質功能性發芽糙米系列產品提供參考。
1 材料與方法
1.1 材料與試劑
糙米：嘉豐優2號，產地浙江；
GABA標準品（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型錘式旋風磨：杭州匯爾儀器設備有限公司；
ME204E型電子太平：梅特勒托利多科技（上海）有限公司；
EasyQ-A0.5型實驗室超純水機：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：青島聚創環保集團有限公司；
TG1650-WS型臺式高速離心機：上海盧湘儀離心機儀器有限公司；
UV1900型紫外可見分光光度計：上海菁華科技儀器有限公司。
1.3 方法
1.3.1 糙米發芽及樣品預處理
（1）浸泡法發芽：糙米經挑選除雜后，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的人工氣候箱中發芽42 h，發芽過程中每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，最后用錘式旋風磨磨粉，過60目篩裝于密封袋中置于4 ℃冰箱保存備用。
（2）微量浸潤法發芽：糙米經挑選除雜后，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的人工氣候箱中發芽54 h，噴水時間間隔為前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（質量分數）為3%，發芽過程中每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，最后用錘式旋風磨磨粉，過60目篩裝于密封袋中置于4 ℃冰箱保存備用。
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《食品安全國家標準 食品中植酸的測定》。
1.4 數據處理
所有實驗重復測定3次，取其平均值，實驗結果應用Excel軟件處理并分析。
2 結果與分析
2.1 糙米發芽過程中GABA含量的變化
GABA是一種重要的抑制性神經遞質，它參與人體多種代謝活動，具有很高的生理活性[11]。由圖1可以看出，在發芽0～54 h過程中，兩種方式發芽的糙米中GABA含量均呈上升趨勢，發芽40 h之前，浸泡法發芽糙米中GABA含量高于微量浸潤法發芽糙米，40 h之后，浸泡法發芽糙米GABA含量增加緩慢，微量浸潤法發芽糙米GABA含量大于浸泡法，并在48 h后趨于平緩。未發芽的糙米中含有少量的GABA，但在胚芽萌發時，GABA會增加，發芽有利于糙米中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]。浸泡法發芽糙米GABA含量在發芽48 h時達到19.14 mg/100 g，由于水量充足，糙米迅速吸水達到飽和，GAD快速被激活，GABA含量增加明顯，但浸泡法會致使營養物質部分溶出到浸泡液中，導致總量的減少。微量浸潤法發芽糙米GABA含量在發芽54 h時相比發芽前增加了2.49倍，其含量達到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，谷胱甘肽的生物合成主要由兩種關鍵酶催化完成，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，隨著發芽的進行，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，浸泡法發芽糙米谷胱甘肽含量大于微量浸潤法發芽糙米，28 h以后，微量浸潤法發芽糙米谷胱甘肽含量超過浸泡法。到發芽54 h時，浸泡法和微量浸潤法發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 糙米發芽過程中多酚含量的變化
隨著發芽時間的延長，多酚氧化酶活性降低，蒽酰胺合成酶活性增加，促進多酚類物質大量合成[14]。由圖3可以看出，隨著發芽時間的延長，發芽糙米中多酚含量呈上升趨勢，當發芽時長達到48 h后，多酚含量增加趨緩，浸泡法發芽糙米和微量浸潤法發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 糙米發芽過程中內源酶活力的變化
α-淀粉酶是谷類種子發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，發芽后由于赤霉素的誘導作用，酶活力逐漸升高[15]；
而β-淀粉酶主要位于谷物糊粉層，在發芽過程中，β-淀粉酶逐漸活化從而使活性先由低變高，到達最高點后受到底物濃度的影響而降低[16]。糙米發芽過程中內源酶活力變化如表1所示，在發芽前期，即0～12 h，淀粉酶活力變化緩慢，總淀粉酶和β-淀粉酶活力在發芽24 h后開始顯著上升（P<0.05），48 h后酶活力達到最大值，浸泡法發芽糙米中總淀粉酶和β-淀粉酶活力分別達4.71、1.89 U/g，微量浸潤法發芽糙米中總淀粉酶和β-淀粉酶活力分別達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-淀粉酶活力相對于β-淀粉酶活力值較低，但是其在糙米發芽12 h后顯著增加，并且在隨后的54 h發芽過程中一直呈現顯著增加的趨勢，浸泡法與微量浸潤法發芽54 h的糙米α-淀粉酶活力相對于發芽前的0.34 U/g分別增加了6.62、7.29倍。
如表1所示，隨著糙米的發芽，植酸酶活力不斷呈上升的趨勢，浸泡法與微量浸潤法發芽54 h的糙米中植酸酶活力相較于發芽前各增加了2.1、2.5倍，分別達2.11、2.38 U/g。植酸酶能將磷酸殘基從植酸上水解下來，破壞植酸對礦物元素強烈的親和力，因此植酸酶能增加礦物元素的營養效價，從而改變了植物性食品的質地[17]。
2.5 糙米發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定稻米品質的重要指標，其比例是決定稻米蒸煮食味品質的主要因素之一，影響著稻米的糊化和老化，對米飯的質地和色澤起決定性作用[16]。如表2所示，隨著發芽的進行，糙米中淀粉含量呈顯著降低趨勢，其中直鏈淀粉含量在發芽24 h時顯著降低（P<0.05），浸泡法發芽54 h的糙米中直鏈淀粉含量相對于發芽前降低了42.87%，微量浸潤法發芽54 h的糙米中直鏈淀粉含量相對于發芽前降低了39.34%；
支鏈淀粉含量在發芽12 h以后顯著降低，并呈現持續降低趨勢，浸泡法發芽54 h的糙米中支鏈淀粉含量比發芽前降低了38.37%，微量浸潤法發芽54 h的糙米中支鏈淀粉含量比發芽前降低了36.27%。
2.6 糙米發芽過程中植酸含量的變化
植酸屬于抗營養因子，植酸與鐵、鋅、鎂、鈣、錳和銅等礦物質形成不溶性復合物，由于缺乏腸道植酸酶，人體無法消化這些復合物[19]。由圖4可以看出，糙米發芽期間植酸含量不斷降低，到發芽54 h時，浸泡法與微量浸潤法發芽糙米中植酸含量與發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來降低存在的植酸濃度，促進植物生長，這也導致發芽后谷物中植酸的減少[20]。因此，發芽可使糙米的營養價值提高。
3 結 論
糙米經浸泡法發芽會迅速吸水達到生理活性水分，雖萌發時間較微量浸潤法短，但產生了發芽糙米的爆腰率高、品質較低、營養成分流失且產生較多廢水、能耗大等一系列問題。糙米發芽48 h后，成分指標變化緩慢，且隨著時間的延長，微生物影響風險增大，水電等資源能耗也增加。綜上分析，糙米采用微量浸潤法發芽48 h左右時最為合適，此時發芽糙米的營養價值高且能耗收益率大，有利于發芽糙米的后續加工，可進一步開發具有高營養價值的功能性發芽糙米產品。
參 考 文 獻
[1] 楊翠峰.糙米的營養價值及加工利用現狀[J].糧食科技與經濟，2020，45（6）：130-131.
[2] 陳志剛，顧振新，汪志君，等.糙米的營養成分及其在發芽過程中的變化[J].南京農業大學學報，2003，26（3）：84-87.
[3] 李莉，李華英，何瑞，等.鮮稻谷發芽糙米的蒸煮工藝優化[J].糧食科技與經濟，2022，47（5）：108-113.
[4] 王玉萍，韓永斌，蔣振輝，等.培養溫度對發芽糙米生理活性及GABA等主要物質含量的影響[J].中國糧油學報，2006（3）：19-22.
[5] KOMATSUZAKI N， TSUKAHARA K， TOYOSHIMA H， et al. Effect of soaking and gaseous treatment on GABA content in germinated brown rice[J]. Journal of Food Engineering，2007，78（2）：556-560.
[6] 謝丹，蹇偉，孫逸文，等.糙米浸泡吸水與微量吸水動力學比較研究[J].糧食科技與經濟，2022，47（2）：97-100.
[7] 張強.非浸泡糙米萌芽條件優化研究[J].糧食加工，2014，39（4）：
29-31.
[8] SHINMURA H， NAKAGAWA K， SASAKI C， et al. Germinated brown rice：7.935.369[P].2005-05-11.
[9] 謝丹，金芝蘋，葛志剛.加工精度對大米品質和蒸煮特性的影響[J].糧食與油脂，2021，34（10）：15-18.
[10] SUMCZYNSKI D， BUBELOVA Z， SNEYD J， et al. Total phenolics， flavonoids， antioxidant activity， crude fibre and digestibility in nontraditional wheat flakes and muesli[J]. Food Chemistry，2015，174：319-325.
[11] 陳恩成，張名位，彭超英，等.比色法快速測定糙米中γ-氨基丁酸含量研究[J].中國糧油學報，2006，21（1）：125-128.
[12] 姚森，鄭理，趙思明.發芽條件對發芽糙米中γ-氨基丁酸含量的影響[J].農業工程學報，2006，22（12）：211-215.
[13] 范旭杪，秦麗，王吉秀，等.植物谷胱甘肽代謝與鎘耐性研究進展[J].西部林業科學，2019，48（4）：50-56.
[14] 付曉燕，胡崇琳，田斌強，等.燕麥發芽過程中酚類物質的變化[J].食品科學，2011，32（5）：137-142.
[15] 顧振新，陳志剛，蔣振暉.赤霉素處理對糙米發芽力及其主要成分變化的影響[J].南京農業大學學報，2003，26（1）：74-77.
[16] 陶澍，宋玉，曹磊，等.糙米發芽過程中淀粉酶活力及其相關代謝產物變化研究[J].安徽農業科學，2018，46（6）：151-153.
[17] 王遠孝，王恬.植酸的抗營養作用及植酸酶在動物生產中的應用[J].中國飼料，2010（16）：24-26+33.
[18] 熊善柏，趙思明，張聲華.稻米淀粉的理化特性研究Ⅱ稻米直鏈淀粉和支鏈淀粉的理化特性[J].中國糧油學報，2003，18（2）：5-8+20.
[19] HANNAH E， PATRICK W， BRIAN D， et al. Can sprouting reduce phytate and improve the nutritional composition and nutrient bioaccessibility in cereals and legumes？[J]. Nutrition Bulletin，2022，47（2）：138-156.
[20] 鮑會梅.糙米發芽過程中主要營養成分變化的研究[J].食品研究與開發，2016，37（22）：27-31.
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