富含γ-氨基丁酸发芽糙米生产工艺的研究.pdf

2 山 西 食 品 工 业 S H AN X1 F OO D I NDU S T R Y 2 0 0 5年第 1 期 3月出版 1 基础研究 l ， oC 岭C 岭C 岭C 岭C 岭 - 富 含y 氨 基 丁 酸 发芽 糙 米生 产 工艺 的 研究 黄建韶 杨 明毅张 洪 ( 湖南文理学院生命科学系，常德 4 1 5 0 0 0 ) 摘 要 以品种为 “ 农大3 0 5 ”粳稻生产的优质糙米为主要原料，研究了发芽糙米生产工艺中的浸泡 温度、浸泡时间、发芽温度、发芽时间等相关参数对糙米发 芽率的影响，通过正交试验对糙米发 芽条件进 行 了优化。优化后的糙米发芽工艺参数为浸泡温度 3 0 、浸泡时间2 0 h 、发芽温度 3 0 、发 芽时间 2 4 h 。 采用优化后 的糙米发 芽工艺条件生产的发 芽糙米的发 芽率大于 8 5 ，并能富积 y一氨基丁酸 ，发 芽糙米 产品中 y一氨基丁酸的平均含量大于5 6 0 mg 1 0 0 g 。 关键词 糙米发 芽糙 米 y 一氨基 丁酸发 芽率 发芽糙米是将糙米经发芽至一定的芽长，所得 到的一种由幼芽和带糠层的胚乳组成的糙米制品。 糙米发芽后 ，一些必需氨基酸含量显著增加，如赖 氨酸 、色氨酸等 ，更为重要的是发芽糙米能富积大 量的 y 一氨基丁酸 ( y a m i n o b u t y r i c a c i d ，G A B A) 。 一 氨基丁酸是哺乳动物脑 、骨髓 中具有抑 制性的神经传导物质，具有活化脑血流，增加氧供 量 ，增强脑细胞的代谢作用；作用于延髓的血管运 动中枢 ，有降低 JfI【 压的作用；能改善脂质代谢 ，减 少中性脂肪 ，缓解动脉硬化；活化肾功能；改善肝 功能 、防止肥胖 、促进乙醇代谢等生理功能。此 外 ，发芽糙米中还含有丰富的抗脂质氧化物质，如 肌醇 、阿魏酸、生育酚 、三烯生育酚 、谷维素 、植 酸等 ；丰富的矿物质元素 和维生素 ，如钙 、镁 、 铁 、锌 、V 、V V 、烟酸 、泛酸等 ；以及较多 的膳食纤维。发芽糙米与糙米相 比，功能性活性成 分更多，含量更丰富。发芽糙米中的 y 一 氨基丁酸 含量是糙米中的数十倍。同时糙米发芽后 ，糙米糠 层 中存在的纤维素、半纤维素酶能水解粗纤维，改 善糙米吸水 、膨胀性差的缺陷，能明显提高糙米的 食用品质；植酸盐被植酸酶水解，大大提高了糙米 中矿物质元素的吸收利用率。因此 ，发芽糙米是一 种食用品质接近精 白米 ，营养成分大大超过精白 米，且具有多种功能性疗效的新一代 “ 医食同源” 的主食产品。 1 材料与方法 1 1 材 料 供试粳稻品种为 “ 农大 3 0 5 ” ，产于北京郊区。 试验前用机器去除稻谷外壳获得糙米。 1 2 仪器 气相色谱仪 G C 一 9 A ：日 本岛津公司； 砂芯过滤器 ：湘潭食品机械总厂； 臭氧发生器 P E M O 0 4 ：武汉剑桥环保设备有 限公 司 ； 恒温恒湿箱 L R S 一 1 5 0 S ：上海谊恒公司； 恒温干燥箱 D G G一9 1 4 0 A：上海森信实验仪器 公司； 电子天平 Y P 1 0 2 N：上海精科天平厂。 1 3发芽糙米的制备 取适量精选糙米置于烧杯 中，用 自来水清洗 3 次，洗去表面灰尘后，再用臭氧处理水清洗 1 次。 将清洗好 的糙米浸入恒温箱中浸泡 ，浸泡过程中 严格控制浸泡温度和时间，浸泡结束后用水轻轻 冲洗糙米并沥干水分 。后将吸水胀润的糙米置于 黄建韶 ， 男 ， 1 9 6 5年出生 ， 1 9 8 4年毕业于郑州轻工业学院食品工程专业， 副教授。 收稿 日期： 2 0 0 4 一 l 1 0 8 维普资讯 2 0 o 5 第 期 黄 建 韶 ，等 ： 富 含 氨 基 丁 酸 发 芽 糙 米 生 产 工 艺 的 研 究 3 月出版 3 L R S 一1 5 0 S型恒温恒湿发芽箱中催芽 ，调节发芽 温度 ，保持相对湿度 9 5以上 ，当糙米发芽至芽 长 0 5 mil l 一1 m m后迅速将发芽糙米 ( 发芽率超过 8 5 )用 7 5 8 0 的热水进行灭酶处理 1 0m i n ， 将灭酶处理后的发芽米沥水后送人低温 ( 5 0 5 5 ) 热风干燥系统干燥 ，干燥完成后控制发芽糙米成品 水 分小于 1 4 5 g1 0 0 g 。 2结果与讨论 2 1 糙 米浸泡 温度和时 间对发芽率 影响 取 4份糙米样 品 ，每份 1 0 0 g ，用细尼龙网包 好 ，分别放人 2 0 c 【 = 、2 5 、3 0 c 【 = 、3 5 c 【 = 的恒温水箱 中浸泡 ( 3次重复 ) ，每隔 4 h ，分别取出 1 0 g 左右 糙米样品 ，置于相对湿度为 9 5 的发芽箱中，设置 发芽温度 3 O ，发芽 2 Ah 后取样计算糙米发芽率。 结果 见图 1 ： 、 镁 撤 4 8 1 2 l 6 2 O 2 4 2 8 3 2 3 6 4 0 浸泡时间 h +2 0 ；1 2 5 C；十3 0 ； 卜 3 5 ( 3 图 1糙米浸泡温度和时间与发芽率的关系 糙米浸泡温度和时间与发芽率有密切的关系 ， 从图 1 可以看出 ，在浸泡过程中前 1 6 h ，浸泡温度 高 ，发芽率高；这是因为浸泡温度高，吸水快 ，糙 米胚萌发早 ，因此发芽快 ，发芽率高。此后 ，随着 浸泡时间的延长 ，糙米发芽率在达到最大发芽率后 出现下降。发芽率下降的原因可能是 ：浸泡时间过 长 ，酶解小分子物质溶人浸泡水中，营养物质损失 过多；也可能是吸水过度 ，糙米膨胀 ，细胞结构受 到损害 ，营养物质传递通道不畅所致。从图 1 的结 果可知，较为适宜的浸泡温度与时间分别是 2 5 3 0 o C、 2 0h一2 4h。 2 2 糙 米发芽温度 和时间对发芽率的影响 取 4份糙米样品 ，每份 1 0 0 g ，用细尼龙 网包 好 ，置于 3 0的恒温水 中浸泡 2 4 h( 3次重复 ) ， 然后将糙米样品置于相对湿度为 9 5的发芽箱中， 设置不同的发芽温度 ( 2 0 3 5 ) ，每 隔 4 h取 样 ，计算糙米的发芽率。结果见图 2 ： 糌 愫 4 8 1 2 1 6 2 0 2 4 2 8 3 2 3 6 4 0 发芽时间 h _ - 2 0 o c；t2 5 o c；十3 0 C； _ - 3 5 C 图 2 发芽温度和时间与发芽率的关系 从图 2的结果可以看 出，糙米在一定的浸泡条 件下浸泡后 ，发芽温度 、发芽时间与糙米发芽率密 切相关 。在 2 0、2 5、3 0温度条件下发芽率 高，且出芽时间集中在发芽过程 中的 1 6 h2 4 h这 一 时间段 ，出芽整齐 。而在 3 5温度条件下 ，虽 然发芽早 ，但发芽率较低 ，出芽时间不集中，出芽 不整齐。其原因可能是发芽温度高，糙米胚芽中酶 的活力高峰提前出现 ，但其峰值以及持续时间不如 3 0以下的温度。而发芽糙米要求芽长为 0 5 m m一 1 m m，出芽整齐发芽率较高。因此试验需控制发芽 温度在 3 0 以下 ，以 2 5 o 【 = 3 0 o ( = 为宜。从发芽时 间来看 ，2 0 h内发芽率增加较快 ，2 4 h达到高峰以 后趋于平稳。发芽时间延长 ，使胚芽生长过长 ，干 燥后胚芽易脱落，因此发芽时间以2 0 h 一2 4 h左右 为宜。 2 ： 3 糙 米发芽工艺条件的优化 根据前面的试验结果得知 ，影响糙米发芽的主 要因素有 ：浸泡温度 、浸泡时间、发芽温度 、发芽 时间，所 以选择这四项为正交试验因子 ，各取 3个 水平 ，以糙米发芽率为考察指标 ，进行 L 9( 3 )正 交试验 ，综合考虑相关因素的交互作用 ，以找出糙 米发芽的最适浸泡温度 、浸泡时间 、发芽温度和发 芽时间，结果见表 l 。表 2 为方差分析结果。 表 2的方差分析结果表明，对发芽率影响大小 的顺序为发芽时间 、发芽温度 、浸泡时间 、浸泡温 度 ；最适宜的发芽技术条件为发芽时间 2 4 h 、发芽 温度 3 0、浸泡时间 2 0h 、浸泡温度 3 0。 舳 加加 0 舳 如 柏 维普资讯 4 山 西 食 品 工 业 2 0 0 5 年第 1 期 3 月出版 2 4 发芽 时间与发芽糙米 中 一 氨基丁 酸含量 的 关系 根据正交试验确定的发芽糙米生产工艺条件， 取 5 0 0 g 糙米样 品，置于温度为 3 0 的恒温水中浸 泡 2 0 h ，然后将糙米样品置于相对湿度为 9 5 的发 芽箱 中，设置发式温度为 3 0，发芽 1 8 h ，开始 取样 ，测定发牙糙米中 一氨基丁酸的含量。结果 见图 3 ： 表 1 正 交试验 结果 浸泡温度 浸泡时间 发芽温度 发芽时间 发芽率 试验号 h h 1 2 0 1 6 2 0 1 6 3 0 2 ( 3 3 3 4 ) 2 2 0 2 0 2 5 2 0 7 8 9 ( 6 2 6 5 ) 3 2 0 2 4 3 0 2 4 9 0 2 ( 7 1 7 6 ) 4 2 5 1 6 2 5 2 4 8 9 3 ( 7 0 9 1 ) 5 2 5 2 0 3 0 1 6 4 7 1 ( 4 3 3 4 ) 6 2 5 2 4 2 0 2 0 6 3 7 ( 5 2 9 5 ) 7 3 0 1 6 3 0 2 0 8 3 5 ( 6 6 0 3 ) 8 3 0 2 0 2 0 2 4 8 8 3 ( 7 0 o o ) 9 3 0 2 4 2 5 1 6 4 0 2 ( 3 9 3 5 ) k I 1 9 9 3( 1 6 7 7 5) 2 0 3 0( 1 7 0 2 8) 1 8 2 2( 1 5 6 2 9) 1 1 7 6( 1 1 6 3) k 1 2 0 0 1 ( 1 6 7 2 0) 2 1 4 2( 1 7 5 9 9) 2 0 8 4 (1 7 2 9 1 ) 2 2 7 9( 1 8 1 6 3) _ k 3 2 1 2 0( 1 7 5 3 8) 1 9 4 1 ( 1 6 4 0 6) 2 2 0 8 ( 1 8 1 1 3) 2 6 7 8( 2 1 2 6 7) k ( 平均 ) 6 6 4( 5 5 9 2) 6 7 7 ( 5 6 7 6) 6 0 7( 5 2 1 0) 3 9 2( 3 8 6 8) k ： ( 平均 ) 6 6 7( 5 5 7 3) 7 0 8 ( 5 8 6 6) 6 9 5 ( 5 7 6 4) 7 5 9( 6 0 5 4) k ， ( 平均 ) 7 0 7( 5 8 4 6) 6 4 7 ( 5 4 6 9) 7 3 6( 6 0 - 3 8) 8 9 3( 7 0 8 9) R 4 3( 2 7 3) 6 1 ( 3 9 7) 1 2 9( 8 2 8) 5 0 1 ( 3 2 2 1) 注： 括号 内为发芽率的反正弦值及其统计结果 表 2 方 差分 析结 果 S 0 V S S D F MS F F n 晒 F o o I 发芽时间 1 6 2 2 9 0 3 5 2 8 1 1 4 5 l 1 6 4 5 1 9 0 0 9 9 0 0 发芽温度 1 0 6 7 5 7 6 2 5 3 38 7 6 6 1 9 0 0 9 9 0 0 浸泡时间 2 3 7 3 5 3 2 1 1 8 7 1 7 0 - 1 9 0 0 9 9 0 0 误 差 1 3 9 3 9 6 2 6 9 7 总 和 1 7 6 7 3 3 8 注 ： 表 示 F 水平 有极显 著 的差异 维普资讯 2 5 爹 期 黄 建 韶 ， 等 ： 富 含 氨 基 丁 酸 发 芽 糙 米 生 产 工 艺 的 研 究 3 月 出 版 5 1 0 0 0 9 O O 8 0 0 堇 7 0 0 首 6 O O 、 5 O 0 盏 4 0 0 舌 3 0 0 2 0 0 发芽时间 ， h 图 3糙米发芽时间与 一氨基丁酸含量的关系 从图 3 结果可知，糙米发芽后 ，糙米中 一 氨 基丁酸的含量倍增 ( 糙米发芽前 一氨基丁酸的含 量为 3 8 mg 1 0 0 g ) ，2 0 h 后 ，发芽糙米 中 一氨 基 丁酸平均含量达 3 5 0 m g 1 0 0 g ，糙米发芽率超 过 8 0；2 4 h 后 ，发芽糙米 中 一氨基丁酸的平 均含量达 5 6 0 mg 1 0 0 g ，糙米发芽率超过 9 0； 2 5 h后 ，发 芽糙米 一氨基 丁酸 的平 均含量 达 7 8 0 m g 1 0 0 g 。发芽糙米 一氨基丁酸的平均含 量达 到或超 过 国外 同类产 品 (日本市 场销售 的 F A N C L公 司 的产 品 一氨基 丁酸 的平 均含量 为 5 8 8 mg 1 0 0 g ，以上检测结果 由湖南省分析中心提 供 ) 。 参考文献 1 金增辉 发芽糙米和糙米发芽叨 粮食与油脂， 2 0 0 1 ， 2 0 ( 1 2) ： 6 7 7 2 2 周惠明， 张民平 糙米中功能性成分的研究【 J 食品科技 ， 2 0 0 2 ， 5 ： 1 7 1 9 3 金增辉 留胚米的碾制 J 粮食与油脂 ， 2 0 0 2 ， 1 ： 41 4 3 4 金增辉 糙米酵素及其产品开发叨 粮食与油脂， 2 0 02 4： 1 4 1 6 5 王定昌， 赖荣婷 糙米酵素的功能与开发O 】 粮 油食品科技 ， 2 0 0 1 ， 9 ( 1 0) ： 2 3 6 王文高， 陈正行， 王立 大米胚芽 一氨基丁酸的 良好来源【 J 】 粮食与油脂， 2 0 0 1 ， 2 ： 3 2 - 3 3 7 王