加工方式對(duì)稻米抗氧化性的影響

孫術(shù)國(guó) 楊 濤 林親錄 蔣春燕 唐澤君 蘭 青 羅非君

(1.中南林業(yè)科技大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，湖南長(zhǎng)沙 410004;2.稻谷及副產(chǎn)物深加工國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室，湖南長(zhǎng)沙 410004)

水稻是世界上主要的糧食作物，目前為世界2/3的人口提供口糧［1］。大米蛋白是大米的重要組分，其中賴氨酸含量較高，與其它糧食作物相比，大米具有更好的氨基酸組成和配比，更利于人體消化，因而營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高［2］，因此，大米是人類重要的蛋白來源。然而，稻米經(jīng)不同處理工序獲得的大米，其蒸煮品質(zhì)、食用品質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)也有所差異，譬如稻米經(jīng)發(fā)芽處理，其整體營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)提高，但食用品質(zhì)(主要口感和風(fēng)味)變差，而稻米經(jīng)礱谷、拋光處理獲得精米，其食用品質(zhì)提高，但營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)降低。而且，目前很多研究［3－7］表明食品來源的多肽具有較好的抗氧化活性，能幫助人體清除自由基，減少疾病的產(chǎn)生。也有專家［8］研究了大米多肽的抗氧化活性，然而，其研究對(duì)象僅局限單一加工處理的稻米，缺乏不同加工處理對(duì)大米營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)影響的研究。為了更好地了解稻米經(jīng)不同加工處理獲得大米營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)和生物活性，本試驗(yàn)將大米多肽作為研究對(duì)象，研究不同稻米經(jīng)不同加工處理獲得大米多肽含量，特別是不同大米原料的多肽抗氧化性的差異，從而更加準(zhǔn)確地掌握不同稻米經(jīng)不同加工處理獲得大米的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)和活性功能，為人類合理膳食提供參考。

1 材料與方法

1.1 樣品與試劑

同品種的發(fā)芽糙米、糙米和精米:長(zhǎng)沙尚海農(nóng)業(yè)科技有限公司;

鐵氰酸鉀、三氯化鐵、三氯乙酸(TCA)、雙縮脲試劑、過氧化氫溶液、水楊酸、磷酸氫二鈉、磷酸二氫鈉、硫酸亞鐵、過硫酸鉀等:分析純，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司;

還原型谷胱甘肽標(biāo)準(zhǔn)品:純度＞98%，美國(guó)Sigma公司。

1.2 主要儀器與設(shè)備

高速萬(wàn)能粉碎機(jī):QE-200g型，廣州市大祥電子機(jī)械設(shè)備有限公司;

水浴鍋:DZKW-4型，北京中興偉業(yè)儀器有限公司;

臺(tái)式高速離心機(jī):L530型，湖南湘儀實(shí)驗(yàn)室儀器開發(fā)有限公司;

電子天平:GR-202型，上海匯分電子科技有限公司;可見分光光度計(jì):722s型，上海棱光技術(shù)有限公司。

1.3 方法

1.3.1 大米多肽的提取 準(zhǔn)確稱取20.0 g大米，將其浸泡在100 mL蒸餾水中15 h，然后打漿進(jìn)行酶水解反應(yīng)。酶反應(yīng)條件:加入1萬(wàn)U堿性蛋白酶、酶促反應(yīng)在0.2 mol/L磷酸鹽緩沖液(PBS溶液，pH 9.0;采用pH—slat法使體系pH穩(wěn)定)中，溫度控制50℃，反應(yīng)時(shí)間30 min。酶水解反應(yīng)結(jié)束后，95℃條件下滅酶10 min，冷卻后以5 000 r/min離心15 min，上清液再經(jīng)真空濃縮、冷凍干燥(濃縮多肽溶液經(jīng) －30℃預(yù)冷凍，然后置于真空度0.12 MPa真空冷凍干燥機(jī)內(nèi)，每5 h升溫5℃，升溫5次，然后每2 h升溫5℃，干燥30 h)，最終獲大米多肽凍干粉待用。

1.3.2 多肽標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制 分別取7個(gè)10 mL的容量瓶，用 5%的 TCA 依次配制成 0，0.24，0.32，0.40，0.48，0.56，0.64 mg/mL還原谷胱甘肽標(biāo)準(zhǔn)溶液，然后分別取6.0 mL，加入4.0 mL雙縮脲試劑，混合反應(yīng)10 min，再經(jīng)2 000 r/min離心15 min，結(jié)束后取其上清液，在540 nm下測(cè)定OD值。以多肽的濃度為橫坐標(biāo)X(mg/mL)，OD值為縱坐標(biāo)，制作標(biāo)準(zhǔn)曲線，見圖1。

圖1 多肽測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)曲線Figure 1 Standard curve for measuring polypeptides

1.3.3 多肽抗氧化研究

(1)總還原能力:考察大米多肽對(duì)三價(jià)鐵離子的還原能力。參照文獻(xiàn)［9］，將不同體積的大米多肽樣液加入2.5 mL磷酸鹽緩沖溶液中(0.2 mol/L，pH 6.6)，各管加入2.5 mL鐵氰化鉀(1%，m/V)，混合均勻后在50℃水浴反應(yīng)30 min，最后再加入2.5 mL TCA(10%，m/V)?；旌衔锝?jīng)2 000 r/min離心10 min。將2.5 mL上清液、2.5 mL蒸餾水、0.5 mL氯化鐵溶液(0.1%，m/V)混合反應(yīng)10 min，然后在700 nm下測(cè)定OD值。

(2)羥基自由基(·OH)清除能力:參照文獻(xiàn)［10］，向試管中加入1.00 mL蒸餾水或多肽樣液，2.00 mL FeSO4溶液，1.50 mL水楊酸—乙醇溶液，最后加0.10 mL H2O2(0.03%)啟動(dòng)反應(yīng)，振蕩混合，水浴37℃，保溫30 min，在波長(zhǎng)510 nm處測(cè)定其吸光度值。羥基自由基清除率按式(1)計(jì)算:

式中:

Cr(·OH)——羥基自由基清除率，%;

Ao——空白管的吸光度，0.721;

A樣——加入自由基清除劑后的吸光度，a.u。

(3)ABTS自由基清除活性:參照文獻(xiàn)［11］。配制7 mmol/L ABTS溶液，其中有濃度為2.45 mmol/L的過硫酸鉀，混合溶液室溫避光14 h。將生成ABTS自由基溶液用PBS溶液(0.01 mol/L，pH 7.4)稀釋，控制此時(shí)溶液在 734 nm的OD值為0.70。取不同體積大米多肽樣液置于50 mL容量瓶中，采用蒸餾水定容，再取50 μL樣液與150 μL ABTS自由基溶液混合，搖勻，室溫下放置10 min，在波長(zhǎng)734 nm處測(cè)定其吸光度值。ABTS自由基清除率按式(2)計(jì)算:

式中:

Cr(ABTS)——ABTS自由基清除率，%;

A樣——加入自由基清除劑后的吸光度，a.u。

1.3.4 統(tǒng)計(jì)分析 每個(gè)樣品設(shè)置3個(gè)重復(fù)，試驗(yàn)采用SPSS10.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 3種原料大米酶解提取物中多肽含量

采用本試驗(yàn)建立的多肽測(cè)定方法(圖1)，分析大米酶解后多肽含量，結(jié)果(表1)表明，發(fā)芽糙米多肽含量顯著高于普通糙米和精米(P＜0.05)，其中精米多肽含量最低。由于大米多肽是一種生物活性肽，試驗(yàn)結(jié)果一定程度反映了發(fā)芽糙米的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和生物活性要優(yōu)于普通糙米和精米，原因可能在于糙米在發(fā)芽過程中，一些特異性酶被激活，促使一些蛋白水解產(chǎn)生具有生物活性的多肽，因而營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和生物活性提高，而對(duì)于精米，因加工過程中大米表面一些蛋白的損失，造成相應(yīng)的功能活性肽的減少，因而營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和生物活性較低。

表1 3種大米多肽的含量Table 1 The content of polypeptides from germinated brown rice，brown rice and milled rice

2.2 3種原料大米多肽抗氧化能力分析

2.2.1 總還原力 由圖2可知，發(fā)芽糙米中多肽的總還原力強(qiáng)于普通糙米和精米，精米的總還原力最低，對(duì)于單一一種原料，隨著濃度的增加，大米多肽總還原能力也在不斷提高。這些結(jié)果表明，糙米經(jīng)發(fā)芽處理，可能存在一些具有還原能力的氨基酸(譬如半胱氨酸)展現(xiàn)在多肽的表面或者游離出來［12］，因而發(fā)芽糙米的多肽總還原力最強(qiáng)。

圖2 3種原料大米多肽的總還原力比較Figure 2 Comparison of total reducing capacity of the polypeptides from germinated brown rice，brown rice and milled rice

2.2.2 羥基自由基(·OH)清除能力 由圖3可知，發(fā)芽糙米中多肽的羥自由基清除能力顯著高于普通糙米和精米(P＜0.05)，而精米多肽的羥自由基清除能力最低，造成這種原因可能是:蛋白質(zhì)由多種氨基酸組成，有些氨基酸本身就具有抗氧化特性，對(duì)羥自由基的清除能力也較強(qiáng)，譬如色氨酸、組氨酸和其它芳香氨基酸等等［13］。糙米在發(fā)芽過程中，由于新陳代謝作用，這些具有抗氧化特性的氨基酸，可能以前呈現(xiàn)包囊狀態(tài)，現(xiàn)在經(jīng)酶的作用分解產(chǎn)生多肽，使得這些具有清除羥基自由基的氨基酸暴露在表面，從而使它們的抗氧化特性加強(qiáng)，進(jìn)而提高了羥自由基清除率。而對(duì)于精米，由于本身表面蛋白流失，導(dǎo)致具有清除羥基自由基的多肽也損失，因而羥自由基清除能力較低。

圖3 3種原料大米多肽清除羥基自由基能力比較Figure 3 Comparison of hydroxyl radical scavenging rate of the polypeptides from germinated brown rice，brown rice and milled rice

圖4 3種原料大米多肽清除ABTS能力Figure 4 Comparison of ABTS removal rate of the polypeptides from germinated brown rice，brown rice and milled rice

2.2.3 ABTS清除能力 由圖4可知，發(fā)芽糙米中的多肽的ABTS清除能力顯著強(qiáng)于普通糙米和精米，其中普通精米最低，結(jié)果表明糙米在發(fā)芽過程中，自身的一些營(yíng)養(yǎng)功能特性得到了一定的提高。其原因可能是糙米在發(fā)芽過程中一些酶被釋放和激活，通過酶解，使一些抗氧化多肽從結(jié)合態(tài)轉(zhuǎn)化為游離態(tài)，從而使這些多肽的活性功能得以表現(xiàn)出來，對(duì)ABTS清除率也在一定程度上得到提高，在樣液體積和其它條件一致的情況下，發(fā)芽糙米中多肽的ABTS清除率比普通糙米高出約5% ～7%，比精米高出7% ～12%左右。

3 結(jié)論

發(fā)芽糙米中的多肽含量顯著高于普通糙米和精米，其中精米的多肽含量最低。發(fā)芽糙米中多肽的總還原力、羥自由基清除能力和ABTS清除能力強(qiáng)于普通糙米和精米，其中精米最低，對(duì)于單一一種原料，隨著濃度的增加，大米多肽總還原能力、羥自由基清除能力和ABTS清除能力也在不斷提高。本試驗(yàn)結(jié)果表明糙米經(jīng)發(fā)芽處理，營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)得到提高，生物活性增強(qiáng)，而精米經(jīng)歷深加工處理，營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)和生物活性反而降低。然而，不同處理的大米多肽對(duì)動(dòng)物是否具有抗氧化特性以及它們活性的存在差異，還需進(jìn)一步進(jìn)行體外試驗(yàn)和體內(nèi)試驗(yàn)加以驗(yàn)證，這項(xiàng)工作目前在進(jìn)行中。本試驗(yàn)結(jié)果為大米加工和營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)研究提供了一定的借鑒。

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