大米胚中γ—氨基丁酸富集与利用

大米胚中氨基丁酸的富集及利用中文摘要：大米胚芽营养成分高，营养价值好，且我国有丰富的大米胚芽资源，从这一实际出发，本文阐述了大米胚芽的加工技术。着重研究了米胚芽中富集氨基丁酸（GABA）的工艺，通过正交实验得到富集的最佳工艺条件，使GABA产量提高了约14倍，并研究了不同溶剂脱脂对GABA富集的影响。同时对米胚的利用及发展前景作了分析。Abstract: The plumule of rice is with high content in nourishment component and good value in nutrition. Moreover, there are abundant of rice resources in our country. According to this fact, this thesis elaborates on the technology of processing the plumule of rice. The emphasis is laid on how to enrich GAMMA-AMINO-N-BUTYRIC-ACID CRYSTALLINE (GABA) in the plumule of rice. By a series of experiments, the best conditions are found out for enrichment, and as a result, the yield of GABA is raised 14 times or so. At the same time, the research studies on the effects on enrichment of GABA by degreasing in different kinds of solvents. The paper also analyzes the utilization and foreground of the plumule of rice in industry. 关键词：米胚芽，氨基丁酸，富集，利用一 前言稻米是我们的传统主食，其营养与在膳食中的地位举足轻重。由于大米的生产工艺已经基本定型，所以国外一些技术力量雄厚的公司开始把工艺研究的重点放在了稻米的综合利用上。稻米的综合利用主要是对稻米加工的主副产品进一步充分利用，使稻米资源得到有效的利用和极大的增值。我国医学古籍对米糠的保健功效称之为“味甘平、无毒具有通肠、开胃、下气、磨积块”功能。米胚是有生命的物质，被营养学家誉为长寿因子、长青素。大米胚芽是稻谷籽粒的重要组成部分之一，以重量计占稻谷的2%2.2%，占糙米的2.6%2.9%。尽管米胚的重量仅占一颗米粒的3%左右，但一颗米粒一半以上的营养成分却存在于米胚中。米胚芽中富含多种生理活性物质及重要营养元素，是一种得天独厚的天然营养源。尤其是所含的氨基丁酸（GABA），具有降低血压等多种医疗保健功能，已经引起了人们的关注。加速大米胚芽开发利用的综合研究，对促进我国营养保健食品的发展，无疑有着十分重要的意义。1. 大米胚芽的营养成分大米胚芽的营养非常丰富，其中蛋白质和脂肪的含量都在20%以上，蛋白质中氨基酸的组成比较平衡，其中人体必须氨基酸的比例符合FAOWHO建议的营养合理模式。因此，大米胚芽蛋白是一种全价的优质蛋白质。大米胚芽脂类中维生素E含量高达200300mg100g，70%以上的脂肪酸是不饱和脂肪酸。大量的研究表明，大米胚芽中的脂肪能够抑制胆固醇合成，防止血管胆固醇沉积和预防糖尿病，其中较为丰富的维生素E可以防止皮肤色素沉积和延缓皮肤衰老。此外，大米胚芽中还含有丰富的微量元素和矿物质。1.1 米胚的一般营养成分米粒中蛋白质和脂肪的含量以米胚中的含量为最大，分别含有22%25%左右的蛋白质和25%左右的脂肪。表1为米胚及大豆、米面、玉米的一般营养成分表。表1 米胚及大豆、米面、玉米的一般营养成分1，2品种水分%蛋白质%脂肪%糖分%灰分%粗纤维%钙磷铁VB1VB2尼克酸 （mg/100g）米胚12.3622.2526.4427.318.413.2237.4142111.44.490.687.75大豆12.535.319.023.75.04.702404499.400.830.30-标米13.06.201.9078.20.60.1321435.50.110.021.4富强粉13.79.100.975.60.60.124696.50.130.051.8玉米粉13.47.705.469.21.81.8383673.50.350.092.5表1的数据表明，米胚的蛋白质含量分别是标米、富强粉和玉米粉的3.6倍、2.4倍和2.8倍且是大豆蛋白质含量的63%。可见米胚含有丰富的蛋白质。众所周知，蛋白质是生命的构成物质，无论机体的生命、组织的更新和新陈代谢活动都离不开蛋白质。缺乏蛋白质则会引起营养不良，易于感染各种疾病。此外，米胚中的脂肪高于大豆、标一米、富强粉和玉米粉，仅次于花生(39.2%)和芝麻(53.6%)。1.2 米胚蛋白质的氨基酸组成米胚不仅含有丰富的蛋白质，而且其蛋白质的质量和营养价值可与举世公认的优质植物蛋白大豆蛋白施美。表2列出了大米胚芽与大豆、大米、面粉和玉米蛋白质的氨基酸构成比例。 表2 大米胚芽与大豆、大米、面粉和玉米蛋白质氨基酸的构成比例1氨基酸FAD/WHD大米胚芽大豆大米面粉玉米赖氨酸5.56.65.83.52.4色氨酸1.01.31.21.71.1苏氨酸4.04.34.03.93.1蛋氨酸3.52.02.01.71.4胱氨酸3.51.81.9-1.8苯丙氨酸6.06.85.74.84.56.8酪氨酸6.03.44.1-3.4亮氨酸7.05.46.68.47.15.4异亮氨酸4.03.44.73.53.63.4颉氨酸5.06.14.25.44.26.1从表2可知，大米胚芽的蛋白质氨基酸构成比例与FAD/WHD的理想模式基本一致，且远高于大米、面粉和玉米的蛋白质。由此可见，大米胚芽蛋白质含量高、质量好，是优质的植物蛋白资源。此外，大米的第一限性氨基酸赖氨酸和第二限性氨基酸苏氨酸在米胚中含量丰富。尤其值得重视的是，米胚中还含有一般食物罕见的长寿因子谷胱甘肽。谷胱甘肽是一种活性三肽。在人体内，谷胱甘肽通过谷胱甘肽过氧化酶的催化，可与过氧化物发生反应，还原过氧化物，避免它对人体造成危害，具有保护大脑功能及有助于体质健康的作用。谷胱甘肽在体内还有传递氨基酸的作用，这有助于促进婴幼儿的生长发育。据报道，孕妇缺乏蛋白质，主要是缺乏谷胱甘肽。因此，将大米胚芽开发为保健食品和婴幼儿代乳品，有着潜在的优势。1.3 米胚脂肪酸的组成大米胚芽除了含有丰富而优质的蛋白质外，还含有丰富而优质的脂肪。表3列出了大米胚芽和其他几种油脂的组成。 表3 几种油脂脂肪酸组成和维生素E的含量1，2油脂名称油酸（%）亚油酸（%）亚麻酸（%）维生素E mg/100g大米胚芽油3240394012150170大豆油20.453547.4120280花生油373834350.2-菜子油22231518710-猪油45.61314-0.22.7牛油4222.20.81.5奶油24.614150.82.12.3从表1可知，大米胚芽含有26.44%的油脂，其含量高于大豆(17.3%)，而仅次于花生(39.2%)、芝麻（53.6%）等油料作物。从表3可以看出，大米胚芽的脂肪酸组成中，必需脂肪酸的配比含量均高于一般植物油，同时也胜于动物油脂。亚油酸约占不饱和脂肪酸的一半。亚油酸对于维持人体正常生长、保持血液动脉血管及神经和大脑的健康有重要作用。同时亚油酸可以防止人体水代谢功能紊乱而产生的皮肤病变，可保护皮肤和其他组织的青春健康。日本学者还发现，亚油酸可使胆固酸呈流动态而不沉积在血管壁上，因而能预防动脉硬化。1.4 米胚中的维生素米胚不仅含有丰富而优质的蛋白质和脂肪，还含有丰富的维生素。表3的数据表明，大米胚芽油含有丰富的维生素E。维生素E是一种天然抗氧化剂。可促进细胞分裂、延缓细胞衰老、维持人体细胞膜和心脏等器官活力、维持血液正常循环、防止胆固醇氧化成过氧化酯、预防动脉硬化、滋润皮肤使人焕发青春活力。最近还发现维生素E具有抗癌功效。表1的数据表明，大米胚芽含丰富的VB1和VB2。VB1是人体内糖代谢的重要物质，对于增进食欲、促进生长有重要作用。缺乏时易引起新陈代谢紊乱，从而影响神经组织的正常功能，发展成多发性神经炎，即脚气病。VB2是构成呼吸黄酶和其他许多脱氢酶的辅酶所必需的物质，能促进糖、脂肪及蛋白质的代谢。缺乏时呼吸能力减弱，整个新陈代谢受阻碍，儿童最易出现生长停止，成人则出现口腔炎、皮肤炎等病症。1.5 米胚中的矿物质从表1知道，米胚中灰分含量占8.41%。表4列出了米胚和其他部分的矿物质含量。表4 米胚和稻米各部分矿物质元素组成（g/g干重）2矿物质元素米胚糙米白米米糠米糠粉Al-0.737.2353.5369-Ca2750(102)400(102)460(102)1310(102)910(102)Cl1520203275163239510970-I13026461.813.6190280P21002520383011101850148002440Mg15270379117023937497701230056807590K38502402470577117017700227009500Si56019002801900140370170044005601200Na2403169225123065Zn100152212218050表6数据表明，米胚中锌含量十分丰富。锌是人体十分重要而又容易缺乏的必需微量元素之一，具有重要的生理功能，是人体生长发育、智力发育必不可少的矿物质元素。缺锌易引起基础代谢率下降、组织脂质过氧化能力增强，引起氨基酸氧化加强出现蛋白质合成障碍。糖尿病患者胰腺的含锌量仅为常人的一半，米胚对增加糖尿病病人胰腺的含锌量有明显作用。孕妇、乳母是胎儿和婴幼儿锌的直接来源，对锌的需求量也比成人高出两倍。此外，米胚中钙、镁等矿物质元素也很丰富。 总之，米胚富含各种营养成分，其营养价值高，不亚于一个小型营养库。它既可以作为各种营养、保健食品的理想基料，又可以作为天然营养活加剂，还可以用来制取富含维生素E的大米胚芽油。 2. 大米胚芽的分离提纯方法大米胚芽的大小、比重等物理性质与米糠相似，碾米时大米胚芽常常与米糠混在一起。因此就目前而言，大米胚芽的分离提纯主要是从碾米副产品糠粞混合物中分离的，大致可分为两种方法：一种是湿法分离；另一种是干法分离。2.1 湿法分离经过一定处理的粞置于水中漂洗，除去糠片和碎米，然后把得到的大米胚芽进行烘干处理。2.2 干法分离干法分离又可以分为两种。其一是根据粞中主要组成物即糠片、谷嘴、碎米及胚芽的比重、受风面积的不同先进行风选除去糠片，然后把胚芽和碎米的混合物进行碾压。由于含油量的不同，碎米被压成粉状，而胚芽将压成片状，再用筛子筛选，可得纯净的大米胚芽片。其二是根据大米胚芽和碎米等的比重，悬浮速度的差异，用风选和筛选相结合的办法来提取粒状大米胚芽。由于湿法需要消耗大量能源而导致原料成本提高，因此不宜采用。而压片的办法又使保存的难度增加。目前国内尚无酶钝化设备，压成片状的大米胚芽将使酶氧化加剧而酸败。故浙江省粮科所采用了干法分离中的第二种方法，即采用风选和振动筛相结合的办法，直接从米粞中提取粒状大米胚芽原料。并据此研制出了MPFX42大米胚芽分离机。工艺流程如图1所示。糠 片出 口胚 芽出 口米粞原料 风选 出 口碎 米混合物振动筛混合物 图1 米胚分离纯化工艺流程13. 大米胚芽特性和保鲜3.1 大米胚芽特性1大米胚芽是谷粒的初生组织和分生组织，它除含丰富的营养物质外，还含有多种活性酶。一旦大米胚芽从谷粒中脱落后，酶的活性迅速提高，其中解脂酶迅速将脂肪分解成脂肪酸，从而引起酸败。此外，胚易吸湿，在贮藏过程中易受虫害和微生物的污染，所以不易保存。一般脱脂米胚保存期可达6个月；未脱脂仅经酶抑制处理的只能保存3个月以下；未经任何处理的保存期更短。这些都给大米胚芽的开发利用带来了极其不利的影响。大米胚芽还有一种令人的厌恶的腥味或青草味。存放时间越长这种气味越浓，尤其是在高温季节。因此被分离提纯的米胚芽必须尽快地(最好在24小时内)进行保鲜。3.2 大米胚芽保鲜21大米胚芽的保鲜技术已有不少报道，其中最常用的办法是加热。由于酶对温度比较敏感，加热可以抑制酶的活性，甚至达到灭酶。同时可降低米胚水分，以去掉酶活力复苏的一个重要条件。大米胚芽经过加热烘烤，腥味也大大减弱。由此得到的胚芽制品是一种全脂米胚。若用先压榨后浸出或完全用溶剂浸出处理脱去油脂，经加热烘烤后得以脱脂米胚。脱脂米胚保存性能良好。在热处理的同时，大米胚芽产生香味，羰基化合物明显增多，并且消化率也大大提高。加热的方法大致有以下几种：（1）焙炒法 将大米胚芽在炒锅内焙炒5分钟，控制物料温度为110。焙炒后胚芽水分为1.5%左右。这种方法只要焙炒均匀，就能达到有效地灭酶钝化的效果。实验证明料炒后的大米胚芽在室温放置7天保持酸价不变。不过这种方法操作要求较高，物料温度控制较严。温度低，达不到灭酶钝化的目的；温度过高则使米胚芽焦化、营养物质遭受破坏。（2）蒸煮法 将大米胚芽隔水常压干蒸15分钟，能均匀有效地达到保鲜目的。蒸煮法较焙炒法的灭酶更彻底，处理后的胚芽在室温下能安全贮藏710天。（3）远红外法 将大米胚芽用微波炉照射加热75分钟，微波频率450兆赫，波长0.1225米。处理后的米胚芽色泽基本不变，不会损坏营养成分，在室温下能安全贮藏3天以上。（4）振动流化床或流化床干燥法 将大米胚芽置于振动流化床或流化床干燥20分钟，介质温度为110125。干燥后胚芽水分可降到4%5%左右，并保持胚芽色泽不变，在室温下可安全贮藏23个周。根据国外的资料来看，热处理是一种经济有效的办法。日本大量研究的结果是：用150以下温度进行干操灭酶，将大米胚芽水分控制在5%以下，最好能达到2%3%。热处理时将胚芽的温度控制在120130为最好。这样不仅能达到灭菌去腥的目的，而且大米胚芽的风味最好。如热处理温度超过150，则大米胚芽会产生大量的过氧化物。最近又有报道，大米胚芽用双层袋真空包装或单层袋辐射处理，对防止其酸败均有明显效果。4. 氨基丁酸（GABA）的概述植物来源的功能性成分己越来越引起人们的关注，人们试图从各种植物中寻找生理活性物质，以防治呈上升趋势的一些疾病。在这些研究中，氨基丁酸(GABA)作为一种神经传递物质，其对高血压的预防和缓解具有很好作用，已逐步引起人们的重视，有望可广泛应用于各种保健食品中。 GABA是一种广泛存在于自然界的非蛋白质氨基酸。是中枢神经系统主要的抑制性神经递质，介导了40%以上抑制性神经传导。在人体内，GABA贮存于神经未梢囊泡，神经冲动导致的末梢Ca离子内流能促其释放。与GABA相互作用的受体亚型有三种，GABAa、GABAb和GABAc，其中GABAa受体除了GABA结合位点外，还有抗惊厥剂、抗焦虑剂的结合位点，具有重要的药理学意义3。目前人们对氨基丁酸的关注主要集中于此。4.1 GABA 形成机理 4 高等植物中的GABA主要是由L谷氨酸脱羧而来。Streeter和Tompson5用14C谷氨酸处理萝卜叶子，结果有大量14C的GABA形成，这表明GABA来源于谷氨酸的脱羧反应。和其他生物一样，植物中GABA首先在GABA转氨酶的作用下与-酮戊二酸发生转氨作用，形成谷氨酸和琥珀酸半醛，琥珀酸半醛经脱氢氧化形成琥珀酸，进入三羧酸循环。这些反应和-酮戊二酸氧化成琥珀酸的反应一起构成GABA支路。GABA支路中的3种酶分别为谷氨酸脱羧酶、氨基丁酸转氨酶和琥珀酸半醛脱氢酶。从植物组织中提取的谷氨酸脱羧酶是磷酸吡哆醛和蛋白质的复合体。萝卜叶中谷氨酸脱羧酶的最适pH为5.95，氰化物对该酶有抑制作用。对茶叶中提取的谷氨酸脱羧酶特性研究表明，谷氨酸脱羧酶以谷氨酸为底物，Km为8.3 x 10-3mol/L，最适pH为5.8，加入磷酸吡哆醛可使谷氨酸脱羧酶活性增加，琉基乙醇、二硫苏糖醇、半胱氨酸和对氯高汞苯甲酸等抑制谷氨酸脱羧酶活性，金属离子不能激活该酶。氨基丁酸转氨酶是以氨基丁酸-丙酮酸转氨酶和氨基丁酸- -酮戊二酸转氨酶2种形式存在的5，最适pH均为8.9,但前者的活性高于后者。琥珀酸半醛脱氢酶是GABA支路最后一步反应的酶，它以NAD+为辅酶，将琥珀酸半醛氧化为琥珀酸，最适pH在9.09.5之间。该酶以NAD+为辅助因子，NADH对酶有抑制性作用。NADH/NAD+比值为1时，琥珀酸半醛脱氢酶的活性下降10%;两者比值为2时，酶的活性则完全被抑制。4.2 GABA代谢机制氨基丁酸衍生于三羧酸循环的产物，最后由谷氨酸脱羧酶产生。氨基丁酸为谷氨酸的三羧酸循环提供了另外一种途径。这种途径被首先发现作用于脑部，其意义在于有利于动吻大脑的能量代谢，促进脑部血液流通;对植物来说则提供了骨痂细胞生长时呼吸作用所需的能量6。4.3 GABA生理功能(1) 健脑作用：由于GABA为谷氨酸三羧循环提供另一种途径，能有效活化脑血液，增加氧供给量；同时，GABA能提高葡萄糖磷酸脂酶活性，使脑细胞活动旺盛，促进脑组织新陈代谢和恢复脑细胞功能，改善神经机能，从而达到健脑、增强记忆的作用 7，13。（2） 降压作用：通过作用于延髓血管运动中枢，抑制具有抗利尿效果的加压素分泌，导致血管扩张从而降血压，镇定神经7，8，13。（3） 改善脂质代谢，防止动脉硬化：在临床上可以作为改善脑动脉硬化引起的各种症状的药物使用7。（4） 醒酒功能：促进乙醇代谢，降低血中乙醇含量7，8。(5) 预防肥胖8。（6） 活化肾功能8。（7） 改善肝功能：在体内可大幅下降ALP和CPT值，能抑制谷氨酸的脱羧反应，与-酮戊二酸反应生成谷氨酸，使血氨降低。使更多的谷氨酸与氨结合成尿素排出体外，以解氨毒，从而增强肝功能7。（8） 体美容作用：可防止皮肤老化 9，13。（9） 消臭作用：GABA具有类似于谷氨酸的甜味，能增强食品风味8，10。（10） 调节心律失常的作用：GABA能系统参与哺乳动物(包括人类)心血管功能调节，可抑制心律失常的发生。阻断中枢GABA能系统则产生心律失常，说明中枢GABA能系统在心律失常发生中起着重要的作用。有研究发现外源性的GABA具有抗心律失常活性，可对抗多种实验性心律失常。进一步研究认为，GABA主要通过对心脏的直接作用而抗乌头碱性心律失常，与神经调节无关11。（11） 调节激素的分泌：近年来发现，GABA参与了对垂体促性激素分泌的调节，并有实验证实是通过下丘脑LHRH细胞近旁GABA激导性传递的减少来实现的。GABA是脑内抑制性通路的重要物质，对内分泌功能尤其对腺垂体激素分泌功能有重要的调节作用。研究表明，GABA能促进腺量体分泌黄体生成素，并具有促进甲状腺素释放激素的功能 11。（12） 其它功能：有文献报道，GABA能神经元在胃酸分泌的中枢调节中起重要作用。在脑内注射GABA能增加胃酸的分泌，GABA不仅能刺激胃酸的分泌，还能刺激胃蛋白酶的分泌，并能抗大鼠实验性胃溃疡，这可能是因为GABA能提高胃组织内部ATP、DNA量，促进胃组织蛋白合成，增加胃壁粘液蛋白量，从而增加了胃粘膜屏障机能11。4.4 大米中GABA的分布 GABA在大米中分布如表5所示，米糠占糙米重量5%；F1定义为去除米糠后，谷粒最外部的5%10%(重量)；以下依次为F2：10%14%；F3：14%18%；F4：18%23%；F5：23%27%；F6：27%100%；胚芽另行制得，占糙米重量3.2%。从下表可以看出从外到内大米谷粒的GABA含量依次减少，而大米胚芽中含有最多的GABA，这样的结果也支持了GABA在植物分生组织中含量较高的说法12。 表5 GABA在大米中的分布13F1F2F3F4F5F6碎米糙米米糠胚芽GABA含量mg/100g12.99.87.14.33.30.83.03.810.924.54.5 增加GABA的方法（1） 无氧发酵方法:植物中GABA主要通过谷氨酸的脱羧基来产生。无氧的环境可以增加谷氨酸脱羧酶的活性，抑制GABA-丙酮酸转氨酶的活性，从而使GABA能大量的产生并积累。（2） 机械的方法:由于在被破坏的细胞组织上GABA会大量产生，挤压或碾磨使植物组织分离，可以有效提高GABA的含量。（3） 迅速降温的方法:温度的迅速降低导致植物组织细胞内的隔室化，同时谷氨酸脱羧酶与GABA-丙酮酸转氨酶的活性比也会变大，从而会引起GABA量的增加13。 国外制备GABA生物技术途径7：接种微生物（酵母菌或乳酸菌）添加C源、N源等配制培养基米胚芽提取物GABA成品干 燥过 滤发 酵 图2 制备GABA生物技术途径米胚芽脱 脂GABA富集（内源酶作用）提 取干 燥浓缩灭菌分离精制GABA精粉 图3 制备GABA生物技术途径 据专利报导，用水浸泡加工富化GABA米胚芽，其含量大幅增加到350mg一400mg100g，已超过用发酵方法产生的富含GABA绿茶，显示米胚芽可作为GABA优质源。4.6 富含GABA米胚芽的主要营养成分 维生素和矿物质相互结合才能发挥重要的生理活性功能，平衡摄取十分重要。富含GABA米胚芽中含有大量维生素B1、维生素B2、维生素B6、肌醇等B族维生素，特别是维生素B1的含量很高，100g米胚芽中含有9.69mg。维生素B1对于促进碳水化合物的代谢具有重要作用，一旦缺乏，热量代谢降低，出现全身倦怠感，心跳气喘，食欲不振等症状，容易陷入心肌梗塞，心绞痛等。米胚芽中含有的矿物质成分中以锌和镁的含量最高。米胚芽中的镁作为植酸的螯和盐存在。因为疾病而限制膳食的人或者因为保健而改变膳食习惯的人很容易发生锌、镁的缺乏。锌与蛋白质代谢和胰岛素生成、免疫功能都有不容忽视的关系，缺乏时很容易发生发育不良、糖尿病、感染症等。镁是对糖代谢有重要影响的矿物质，与糖尿病的发生有很大关系。GADA富化米胚芽对于这些容易发生缺乏的维生素和矿物质的补充具有非常重要的价值。 此外，GABA富化米胚芽中还含有约13%的食物纤维，这种食物纤维主要由半纤维素、纤维素、木质素钩成。其中半纤维素与胆汁酸的排泄、肠内细菌的代谢、抑制血清胆固醇浓度上升等有重要关系，并且具有抑制肠道中腐败菌异常繁殖的作用和抑制大肠癌的效果。(参见表6、表7)8，14 表6 GABA米胚芽的成分14分析项目结果分析项目结果分析项目结果水分5.8%维生素B19.69mg/100g食物纤维5.8%蛋白质23.4%维生素B20.40mg/100g水溶性难消化多糖23.4%脂肪1.4%维生素B62.30mg/100g半纤维素1.4%纤维9.3%植酸4.43%纤维素9.3%灰分9.4%肌醇1.72%木质素9.4% 表7 GABA米胚芽中的矿物质成分14分析项目结果分析项目结果分析项目结果锌163ppm铁114mg/100g钾2.14%硒0.13ppm钙56.0mg/100g镁807mg/100g磷0.13ppm钠7.46mg/100g铜10.5ppm5. 国内外大米胚芽食品开发利用现状及展望5.1 米胚芽食品的开发利用现状综合国内外的资料，大米胚芽食品的开发利用主要有以下几个方面：（1） 胚芽米：胚芽米又叫留胚米，是指胚芽保留在80%以上且符合大米等级标准的精米，其食味与普通大米相同，且易被消化吸收。胚芽米米胚损失不大，营养成分丰富，是一种具有强化意义的大米。在日本，加工胚芽米的主要设备是胚芽米机17。目前佐竹制造公司试制了能保留胚芽80%以上的新型胚芽米机，有REM7A和REB两种型号。图4是日本千叶县南总精米工厂日加工5t胚芽米的工艺过程2：磁选机去石机糙米箱精 选接料斗贮米箱胚芽碾米机糙米分级机谷糙分离机计量器混米装置贮米仓色选机胚芽米分级机擦米机计量包装成品仓 图4 胚芽米生产工艺流程（2） 大米胚芽油中提取维生素E：大米胚芽通常加工成三种制品，即全脂胚芽、脱脂胚芽和胚芽油。全脂和脱脂胚芽主要基于其高含量的亚油酸和维生素E，如作为高级食用油、抗氧化剂、化妆品的添加剂、治疗高血压等。从胚芽油中提取维生素E则属于高技术、高价值、高效能研究18。日本在这方面已有成熬工艺并生产出大米胚芽油维生素E胶丸，每丸中维生素E含量为280毫克，其中-生育酚190毫克。 嘉善县粮油食品科学研究所米胚芽油生产工艺流程如图5所示15：真空气提蒸 发浸 出预榨（不出油）烘 干胚 芽溶 剂粕脱 色脱 水水 洗脱 酸脱 胶毛 油包装储存精炼油脱 脂 图5 胚芽油生产工艺流程（3） 作为食品基料和强加剂：这是大米胚芽开发利用的最主要途径，已引起国内外研究者的高度重视。在食品中添加少许，就有良好的效果：爽口酥脆食感好；香味独特风味好；色泽好；营养价值高等。面包类：面包制作中添加面粉重515的大米还芽粉可增加面团产率，赋予面包瓤和面包皮黄褐色泽，同时不干扰发酵。产品新鲜水分足，增加了丰富优质的氨基酸、矿物质和维生素，营养丰富。米糕类：将脱脂大米胚芽粉碎后得到的脱脂胚芽粉加到米糕等特品中，添加量可达米粉的20%。日本生产的“益母糕”原料主要是从米粒上碾下来的米胚和米粞的混合物，特别适用于孕妇，对糖尿病患者也很适用19。 饮料类：印度蒂鲁凡卢尔水稻加工研究中心用大米胚芽粉试制出一种新型“牛奶”：将50克大米胚芽米与200毫升的水相混合后，可形成一种稳定的“乳”。PH值约为6.0，固形物含量为9.67%，脂肪酸为3.95%，蛋白质为2.99%。这种有大米特有风味，可舔加到有关食品中。若将其舔加到咖啡中，则可使咖啡产生一种大米的风味。糖果类：大米胚芽粉作为一种风味赋予剂可以与熬过的糖汁及别的风味物质同时添加到各种糖果食品中去，改善糖果食品的风味和结构。图6为高浓度GABA米胚芽（500mg/100g800mg/100g）的制作过程16：白 米精 米米 糠糙 米 抽 出GABA富集米胚芽去 杂喷雾干燥浓缩杀菌分离精制 图6 高浓度米胚芽加工流程大米胚芽食品开发利用的途径日益增多，同时也引出一些制约影响因素。由于大米胚芽本身的特性，在应用于食品之前，必须经过酶的钝化和脱腥处理，在进行这些处理时，不可避免地会引起营养损耗、加热过程中发生美拉德反应。此外，大米胚芽中还含有影响人体对矿物质元素吸收利用的植酸，含量达3%4%左右。直接将大米胚芽用于营养、保健食品中，会增加食品中植酸的含量，影响人体对矿物质元素的吸收，为此，大米胚芽的开发利用还应注意植酸的提取或降解。许多学者都利用生物生化工程技术，将大米胚芽发酵，同时引入外源性植酸酶或其他磷酸酶，不仅腥味消除而且植酸的降解也大幅度提高，最高达100%。5.2 展望稻米是我国主要农产品资源，作为副产品的米胚芽，日本称之为完全营养食品，这一得天独厚的天然营养源，一直未能得到充分的利用，甚为可惜。80年代，我国曾掀起开发米胚芽的热潮，然而二十年过去了，米胚芽至今未能形成蔚然可观的产业，当年的产品大多已悄无声息，米胚芽产品未能走红市场，此中的原因很多，现在就当时的开发与技术而言，存在不足之处：(1)米胚芽利用开发的思路未能将米胚芽产品的开发、企业的利润、市场的消费三者很好地结合；(2)对米胚芽的深入研究及对米胚芽开发宣传二者的力度均显不够。做好米胚芽的利用开发，除米胚芽产品宣传和市场开拓外，根基还在必须提高米胚芽利用的经济价值，米胚芽产品必须要有赢利，一靠降低产品成本，二靠提高产品附加值。有赢利的产品才会有生命力，才能争市场。如何提高米胚芽利用的经济性，可从以下方面着手：(1)研究提高从碾米副产物提取胚芽的分离效率，进一步提高胚芽纯度和得率，以降低生产成本。(2)研究改进米胚芽酶钝化效果，以延长胚芽贮存期。(3)米胚芽应有两类，即全脂胚芽与低脂胚芽，以适应不同的用途。(4)米胚芽应作综合开发，物尽其用。产品应具多样性，这样在产品市场与产品经济性上可兼容互补。(5)要使米胚芽利用大幅增值，提取胚芽油是条捷径，米胚芽油可与小麦胚芽油媲美，其具有三大特色：富含维生素E，总维生素E含量190mg100g，其中生育酚与生育三烯酚基本各半。富含谷维素，谷维素含量在0.5%以上。富含植物淄醇，含量在2.5%以上。提油所余的胚芽饼粕尚含有25%蛋白，可继续加工作食用蛋白原料，这是合理、高效的利用途径。此外，值得一提的是我们一方面想方设法从糠粞中分离出脱落的胚芽，用以加工各种营养食品和胚芽油，另一方面又在积极研究保胚技术，即在稻米加工过程中，尽量使米胚芽保留在米粒上，即称之胚芽米。看似二者有矛盾，细想之，即使要求胚芽保留8090%，在实际生产中重量份计算，其中无胚米在20%左右，小粒胚芽为6575%，整粒胚芽米在525%间，胚芽实际留存率在65%，胚的脱落率在35%以上，因此脱落胚芽的利用依然存在2。我国是世界最大的稻谷生产和消费国，年产稻谷约2亿吨，约占世界稻谷产量的1/3。全国约有8亿人口以稻谷为主食，每年直接食用稻谷及其制品约1.2亿吨。稻谷及其制品的消费市场是我国目前最大、最稳定、而且最具有持续性的消费市场之一。只要我们重视对米胚芽利用新技术的研究，一定会使米胚芽得到充分的利用，从而有效提高国家农业科技水平，提升国家经济增长速度。二.实验通过前面的介绍，我们可以知道大米胚芽中含有GABA，有很高的利用价值，但关于米胚芽富集GABA的工艺没有详细的报道，我们即在这方面进行了研究。1. 材料与方法1.1 原料与设备1.1.1原料：新鲜米糠 四川省粮食公司提供。1.1.2药品：混合磷酸盐，苯酚，次氯酸钠（分析纯），无水乙醇，柠檬酸，硼酸，氯化钾，氢氧化钠，邻苯二甲酸氢钾，乙醚，正己烷，丁酮，氨基丁酸（GABA）标准品（美国sigma公司） 。1.1.3仪器：容量瓶，烧杯，锥形瓶，试剂瓶，移液管，洗耳球，玻璃棒，试管，试管夹，试管架，橡胶塞，洗瓶，抽滤漏斗，铁架台，铁圈，药匙，量筒，滤纸，橡皮管，胶头滴管，铝筛，称量瓶，干燥器。1.1.4设备：102型电热鼓风干燥箱（天津市实验仪器厂）；PHS-25型PH计（上海雷磁仪器厂）；新飞牌转换型冷藏冷冻箱（河南新飞电器有限公司）；Haier.BCD-175K冰箱；DHG-9075A型电热恒温鼓风干燥箱（上海一恒科技有限公司，上海益恒实验仪器有限公司）；DZF-6020型真空干燥箱（上海一恒科技有限公司，上海益恒实验仪器有限公司）；SHB-3循环水多用真空泵（郑州杜甫仪器厂）；HH-S数显恒温水浴锅（江苏省金坛市医疗仪器厂）；ACS-0.3T型计重秤（中山市金利电子衡器有限公司）；SHA-B水浴恒温振荡器（荣华）；722光栅分光光度计（上海精密科学仪器有限公司）；国家统一标准分样筛0.45孔径、40目，0.9孔径、20目（浙江上虞市道墟化验仪器设备厂）；FA1004型电子分析天平（上海精科天平）；XA-I型粉碎机（江苏姜堰市分析仪器厂）。1.2 实验方法1.2.1 原料的筛选： 为防止米胚芽酸败，新鲜的米糠必须在6小时内完成筛选、进行脱脂。首先用孔径0.9mm和0.45mm的铜筛进行粗筛，取留在中间的混合物用孔径1.2mm和1.0mm的铝筛进行二次筛选，取中间混合物用毛刷进行手工精筛，把混合物里的碎米和糠皮去除。一般10斤米糠精选后可以得到50克左右的米胚芽，取3g精选后的米胚芽再次进行精筛，称量剩余的米胚芽重量，算出大米胚芽纯度。 1.2.2 试剂配制： PH计缓冲液：标定PH6.86（25）剪开塑料袋将混合磷酸盐样品粉末倒入250ml容量瓶中以少量无CO2蒸馏水冲洗塑料袋内壁后倒入容量瓶，定容到刻度线，摇匀备用。标定PH4.003（25）剪开塑料袋将邻苯二甲酸氢钾样品粉末倒入250ml容量瓶中以少量无CO2蒸馏水冲洗塑料袋内壁后倒入容量瓶，定容到刻度线，摇匀备用。 PH值为10.0的0.2mol/L硼酸盐缓冲液：H3BO3的分子量为61.84，所以称6.184g硼酸定容到500ml容量瓶，得0.2mol/L硼酸溶液；然后称7.45g氯化钾定容到500ml容量瓶，得0.2mol/L氯化钾溶液；再称7.994g氢氧化钠定容到1000ml容量瓶，得0.2mol/L氢氧化钠溶液；最后分别取0.2mol/L硼酸溶液25ml，0.2mol/L氯化钾溶液25ml,0.2mol/L氢氧化钠溶液43.90ml和蒸馏水106.10ml混合均匀备用。 6%重蒸酚：称取15g苯酚，定容到250ml容量瓶，摇匀备用。 5%次氯酸钠溶液：量取5ml次氯酸钠溶液（分析纯），定容到100ml容量瓶，摇匀备用。 60%乙醇溶液：量取60ml无水乙醇，定容到100ml容量瓶，摇匀备用。 柠檬酸溶液：称取2.1014g柠檬酸，定容到100ml容量瓶，摇匀得浓度为0.1mol/L，PH值为2.2的柠檬酸溶液。GABA标准溶液的配制：从相关资料得知，大米胚芽GABA一般能富集到400mg/100g左右，同时我们打算以3g脱脂后的米胚芽为一个实验单位进行GABA富集，因此为了准确测定不同富集条件下的GABA含量，我们先称取GABA标准品1g，定容到100ml的容量瓶中，摇匀；分别用移液管吸取0.3ml,0.4ml,0.5ml,0.6ml,0.7ml,0.8ml,0.9ml,1.0ml,1.1ml,1.2ml再次分别定容到100ml的容量瓶，摇匀备用。1.2.3 GABA标准曲线的绘制20：用1ml移液管从配好的10个100ml容量瓶中按顺序吸取0.3ml标准液移入2到11号试管，1号加0.3ml蒸馏水作为空白样，然后吸取0.2mol/L PH值10.0的硼酸盐缓冲液0.2ml；6%重蒸酚0.1ml分别加入1到11号试管，混匀后再将0.8ml 5%的次氯酸钠溶液分别加入1到11号试管，塞上橡胶塞，振荡。于沸水浴中加热10min后置冰浴5min，待溶液出现绿色后，加入2.0ml 60%乙醇溶液，用722型光栅分光光度计于波长645nm处比色，记录下1到11号溶液的吸光度如表8所示。表8 GABA标准溶液吸光度/含量实验号1234567891011含量0mg3mg4mg5mg6mg7mg8mg9mg10mg11mg12mg吸光度0.0640.0950.1030.1180.1240.1370.1410.1550.1620.1730.186表8中已经将溶液浓度换算成GABA浓度，即以溶液中所含GABA的质量M为横坐标，以吸光度A为纵坐标，来绘制GABA的标准曲线，如图7即为所绘制的GABA的标准曲线。由此标准曲线图得出线性方程y=0.0099x+0.0648，有了这个线性就可以同过测量吸光度A（A=y）很快的换算出GABA含量。（注：样液必须先全部定容到100ml容量瓶，摇匀；再从100ml容量瓶中吸取0.3ml样液，加0.2mol/L PH值10.0的硼酸盐缓冲液0.2ml；6%重蒸酚0.1ml，混匀后再加0.8ml 5%的次氯酸钠溶液，振荡。于沸水浴中加热10min后置冰浴5min，待溶液出现绿色后，加入2.0ml 60%乙醇溶液，用722型光栅分光光度计于波长645nm处进行测量。）1.2.4 样液中GABA含量的测定：比色法，按Tsushida中的方法略加改进：取样液0.3ml加0.2mol/L PH值10.0的硼酸盐缓冲液0.2ml；6%重蒸酚0.1ml，混匀后再加0.8ml 5%的次氯酸钠溶液，塞上橡胶塞，振荡。于沸水浴中加热10min后置冰浴5min，待溶液出现绿色后，加入2.0ml 60%乙醇溶液，用722型光栅分光光度计于波长645nm处进行测量，记录下吸光度A，通过GABA标准曲线得出的线性方程计算出相对应的x的数值，即为样品中的GABA含量。1.1.5 米胚脱脂： 为了得到高GABA含量的米胚芽，同时避免新鲜胚芽在富集GABA过程中因脂肪酸败而引起的米胚质量变劣，最好先将米胚芽脱脂后再富集GABA。为了不破坏米胚芽中的蛋白酶和谷氨酸脱羧酶，必须采用低温脱脂的方法，具体操作步骤是：用正己烷等溶剂在室温下对大米胚芽进行两次脱脂，第一次料液比为1：3，时间为3小时；第二次料液比为1：2，时间为1.5小时，脱脂后的胚芽置于40的恒温干燥箱中烘2小时，再置于真空干燥箱中25减压干燥10小时（真空度0.070.08）。 以5g米胚芽为一个实验单位，因为正交实验需要做9组，所以取45g大米胚芽，由于正己烷密度是0.67g/ml，可以算出料液比1：3的时候取正己烷201.49ml，料液比1；2的时候取正己烷134.33ml。为研究不同溶剂脱脂对富集的影响，取20g米胚芽四等份，料液比1：3的时候分别加入乙醇（密度是0.79g/ml）18.99 ml,乙醚（密度是0.715g/ml）20.98ml，正己烷22.39ml，丁酮（密度是0.8035g/ml）18.67ml；料液比1：2的时候分别加入乙醇12.66ml，乙醚13.99ml，正己烷14.93ml，丁酮12.45ml。1.1.6 脱脂大米胚芽中GABA的富集：称取3g脱脂大米胚芽为一个实验单位，加入若干倍的蒸馏水，在一定的PH和温度下振荡，使米胚中的蛋白酶分解蛋白质生成谷氨酸，谷氨酸再在谷氨酸脱羧酶的作用下生成GABA，待反应一段时间后抽滤，将滤液定容到100ml容量瓶中，摇匀备用。（此时容量瓶中的溶液即为样液）1.2.7 正交实验的设计：在文献资料报道的基础上，得知PH5.6的时候谷氨酸脱羧酶的活性最强，浸泡时间一般不宜过长，温度不得高于50，蒸馏水的用量要适当。（经过我们的测量料液比1：4时刚好能浸没米胚芽）选取温度分别为30、40、50；PH值分别为5.0、5.6、6.2；料液比分别为1：4、1：7、1：10；富集时间分别为1小时、2小时、3小时进行L9（34）的正交实验，以确定大米胚芽中富集GABA的最佳工艺条件。取3g脱脂米胚芽分别放入1到9号锥形瓶中，按照正交表加入一定量的蒸馏水，料液比1：4的时候加入12ml，1：7的时候加入21ml，1：10的时候加入30ml。将PHS-25型PH计用两种PH计缓冲液分别标定到PH6.86和PH4，然后用柠檬酸将1到9号锥形瓶内的PH值调到要求的值。分别将1到9号锥