纖維素酶處理對有色發(fā)芽糙米營養(yǎng)品質(zhì)的影響

毛光鋒，王 艷，沈圣泉*

(1.浙江勿忘農(nóng)種業(yè)科學(xué)研究院，浙江 杭州 310005； 2.浙江大學(xué) 農(nóng)業(yè)與生物技術(shù)學(xué)院，浙江 杭州 310029)

纖維素酶處理對有色發(fā)芽糙米營養(yǎng)品質(zhì)的影響

毛光鋒1，王 艷2，沈圣泉2*

(1.浙江勿忘農(nóng)種業(yè)科學(xué)研究院，浙江 杭州 310005； 2.浙江大學(xué) 農(nóng)業(yè)與生物技術(shù)學(xué)院，浙江 杭州 310029)

以有色米紅米(BP480)、黑米(BP602)和白米(BP015)為研究對象，探究纖維素酶處理對有色發(fā)芽糙米營養(yǎng)品質(zhì)的影響。結(jié)果表明，經(jīng)纖維素酶處理制作的有色發(fā)芽糙米(紅米、黑米)的總酚含量、抗氧化活性有顯著提高，維生素E各成分均無顯著變化，而大多游離氨基酸含量則明顯降低；其中，γ-氨基丁酸雖有下降趨勢，但變化不顯著。

發(fā)芽糙米； 有色稻米； 纖維素酶； 抗氧化活性； 游離氨基酸

發(fā)芽糙米(germinated brown rice，GBR)是一種受到廣泛關(guān)注的水稻全谷物，由完整留胚糙米，在適當(dāng)溫度、濕度等環(huán)境下發(fā)芽獲得。發(fā)芽過程中，糙米酶系統(tǒng)因吸水作用被開啟，其中大量結(jié)合態(tài)的酶轉(zhuǎn)化為游離態(tài)而被激活、釋放，如α-淀粉酶、β-淀粉酶、β-葡聚糖酶、戊聚糖轉(zhuǎn)化酶、纖維素酶、蛋白酶、脂肪酶、核酸酶、植酸酶、磷脂酶等。因此，稻谷中許多大分子在酶的作用下進(jìn)行分解與再加工反應(yīng)，使可溶性蛋白、還原糖、游離氨基酸(特別是γ-氨基丁酸，GABA)、膳食纖維、阿魏酸、生育三烯酚、生育酚等成分均表現(xiàn)為不同程度的變化[1-5]。而且外界溫度、處理時間、水分、pH值、氧含量和外援生理生化有效因子(如鈣離子、谷氨酸、赤霉素等)等因素，可顯著影響發(fā)芽糙米的功能營養(yǎng)成分的積累。此外皮層堅硬的部分物質(zhì)被分解而軟化，較糙米發(fā)芽前，吸水性、膨脹性發(fā)生變化。

纖維素酶處理對白米發(fā)芽糙米食用品質(zhì)的影響，前人有少量研究報道。Wanyo等[6]用纖維素酶處理谷殼后，γ-谷維素顯著提高；Das等[7]用木聚糖酶和纖維素酶酶解糙米的纖維素皮層，使糙米的食用品質(zhì)得到明顯改善；劉志偉等[8]利用纖維素酶、果膠酶和植酸酶處理糙米發(fā)現(xiàn)，多種酶的復(fù)合處理更有利于糙米纖維素皮層的分解與軟化；張強(qiáng)等[9]還用纖維素酶預(yù)處理糙米，再發(fā)芽，發(fā)芽糙米GABA含量略低于未經(jīng)酶處理樣品。但纖維素酶處理對白米發(fā)芽糙米營養(yǎng)品質(zhì)研究較為鮮見，有色米的相關(guān)數(shù)據(jù)則更少。為此，本文采用有色米(紅米、黑米)糙米及作為對照的白米糙米進(jìn)行一定程度的纖維素酶處理，對總酚、自由基清除能力(DPPH&ABTS)、維生素E和游離氨基酸(含γ-氨基丁酸)的成分進(jìn)行研究，從而分析纖維素酶處理后有色米發(fā)芽營養(yǎng)品質(zhì)的變化特點(diǎn)。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗(yàn)材料包括白米(BP015)、紅米(BP480)和黑米(BP602)，于2013年6月采收于杭州。發(fā)芽糙米的制備參考文獻(xiàn)[10]，略有改動。將稻谷礱谷后制得糙米，過篩、除雜后選取飽滿完好的糙米粒，用0.5%次氯酸鈉溶液(用6 mol·L-1鹽酸調(diào)節(jié)pH為5.5)浸泡5 min后，用去離子水沖洗干凈，至pH為7.0；將3種糙米分別置于三角瓶中，分為2份，1份為對照組，加入去離子水(料液比1∶4)，30 ℃恒溫水浴鍋浸泡5 h；另1份為纖維素酶處理組，加含酶1.5 U mL-1去離子水溶液(料液比1∶4)，放入30 ℃恒溫水浴鍋浸泡90 min后，用去離子水緩慢潤洗，再加入去離子水(料液比1∶4)，30 ℃恒溫水浴鍋浸泡3.5 h。每隔半小時搖動1次。而后置于特制30 ℃恒溫控濕培養(yǎng)箱25 h，將發(fā)芽糙米冷凍干燥至水分含量(12±2)%、粉碎，過100目篩，得到發(fā)芽糙米粉。

試驗(yàn)試劑。HPLC級甲醇、乙腈(Si-yi公司)；生育酚(Chroma Dex)；17種氨基酸和GABA標(biāo)樣、ABTS(2,2’-azinobis-3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid)、福林酚試劑、DPPH(2,2’-diphenyl-1-picrylhydrazyl)、Trolox(6-hydroxy-2,5,7,8-tetramethychroman-2-carboxylic acid)、酚酸標(biāo)樣均購于sigma公司，其他化學(xué)試劑為分析純。

1.2 抗氧化活性物質(zhì)的提取與檢測

酚(游離酚和總酚)的提取方法參照文獻(xiàn)[11]，酚含量的測定方法參照文獻(xiàn)[12]，抗氧化能力測定方法參照文獻(xiàn)[13]，維生素E的提取與檢測方法參照文獻(xiàn)[14]，游離氨基酸(FAAs)的提取與檢測方法參照文獻(xiàn)[15]。

1.3 統(tǒng)計方法

采用SPSS 16.0統(tǒng)計軟件分析試驗(yàn)數(shù)據(jù)，用t檢驗(yàn)進(jìn)行顯著性分析，P<0.05表示差異顯著。

2 結(jié)果與分析

2.1 總酚的變化

酚主要包括酚酸和類黃酮等化合物，有色米酚含量一般高于白米。白米、紅米、黑米的發(fā)芽糙米經(jīng)纖維素酶處理前后，其自由態(tài)、結(jié)合態(tài)與總酚含量變化。由表1可見，3種發(fā)芽糙米的結(jié)合酚無顯著變化；紅米和黑米的發(fā)芽糙米自由酚含量顯著升高，紅米發(fā)芽糙米從789.9升至1 088.6 mg·kg-1，黑米發(fā)芽糙米從1 559.5升至1878.5 mg·kg-1，而白米變化不顯著；紅米和黑米自由酚含量顯著增加，隨之引起總酚(自由態(tài)+結(jié)合態(tài)=總酚[16])含量也相應(yīng)增加。由此可知，在有色發(fā)芽糙米生產(chǎn)過程中，添加外源酶可能更有利于總酚含量的提高。

表1 纖維素酶處理后發(fā)芽糙米酚酸含量變化

注：*代表不同處理間0.05水平顯著差異；CK為未經(jīng)酶處理的發(fā)芽糙米。表2～4同。

2.2 抗氧化活性的變化

樣品的抗氧化活性同時采用ABTS+自由基吸收能力和DPPH自由基吸收能力試驗(yàn)進(jìn)行檢測。表2表明，結(jié)合態(tài)DPPH&ABTS均無顯著變化；自由態(tài)DPPH&ABTS，僅黑米DPPH升高17%；3種發(fā)芽糙米中，只有黑米的2個指標(biāo)都顯著增加?？赡苁呛诿椎目寡趸钚愿资芡庠蠢w維素酶影響，顯著升高。

表2 纖維素酶處理后發(fā)芽糙米DPPH和 ABTS抗氧化活性變化

2.3 維生素E的變化

維生素E又稱母育酚，是脂溶性抗氧化劑，分為生育酚(T)和生育三烯酚(T3)，按甲基位置分為α、β、γ和δ，共8種成分，屬相同同分異構(gòu)體家族。在水稻中，γ-生育三烯酚(γ-T3)是其最主要成分，δ類含量甚微[17-18]。表3顯示，各項指標(biāo)在經(jīng)纖維素酶處理前后均無顯著變化，說明外源酶對維生素E基本不造成影響。

表3 纖維素酶處理后發(fā)芽糙米維生素E含量變化

2.4 GABA及17種游離氨基酸的變化

GABA是發(fā)芽糙米研究最多的成分之一，對人體有保健作用。發(fā)芽處理后，GABA含量可增加3～17倍[19]。3種發(fā)芽糙米經(jīng)纖維素酶處理后，GABA和17種游離氨基酸(FAAs)含量檢測(表4)表明，3種發(fā)芽糙米中，GABA變化均不顯著，但均有降低趨勢，且大部分FAAs都顯著降低。

3 小結(jié)與討論

通過有色米(紅米、黑米)及白米的發(fā)芽糙米經(jīng)纖維素酶處理后，對多酚、自由基清除能力、維生素E、GABA和17種游離氨基酸等主要營養(yǎng)

表4 纖維素酶處理后發(fā)芽糙米游離氨基酸的含量變化

指標(biāo)進(jìn)行測定表明，有色發(fā)芽糙米，特別是黑米發(fā)芽糙米，其多酚和抗氧化活性更易受外源纖維素酶的有利影響，而白米發(fā)芽糙米基本不受影響。這可能與外源酶、有色發(fā)芽糙米表層多酚類糖類大分子間發(fā)生分解反應(yīng)有關(guān)，促使游離態(tài)抗氧化活性物質(zhì)增多，如酚酸等[20]。維生素E各成分均無顯著變化，這可能是外源的纖維素酶使各成分的生成與消耗相平衡，從而保持相對穩(wěn)定。GABA雖無顯著變化，但大部分FAAs均顯著降低。這可能與外源纖維素酶軟化皮層后，眾多游離氨基酸小分子流失到浸泡液而損失有關(guān)。綜上所述，相對于白米，經(jīng)纖維素酶處理后，有色米發(fā)芽抗氧化能力提高，但游離氨基酸小分子有顯著損失。因此，在生產(chǎn)活動中，根據(jù)具體需要，針對性地選擇處理方式尤為重要。

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(責(zé)任編輯：張瑞麟)

2017-02-19

浙江省糧食新品種選育重大科技專項(2016C120203)；浙江省公益性技術(shù)應(yīng)用研究計劃項目(2015C32054)

毛光鋒(1989—)，男，實(shí)習(xí)研究員，在讀研究生，研究方向水稻品質(zhì)育種和加工； 王 艷(1991—)，女，碩士，研究方向?yàn)榈久坠δ軤I養(yǎng)品質(zhì)。共同第一作者。

沈圣泉，副教授，博士，研究方向?yàn)樗菊T變種質(zhì)創(chuàng)新和研究工作，E-mail：shenshq@zju.edu.cn。

10.16178/j.issn.0528-9017.20170409

S511

A

0528-9017(2017)04-0580-03

文獻(xiàn)著錄格式：毛光鋒，王艷，沈圣泉. 纖維素酶處理對有色發(fā)芽糙米營養(yǎng)品質(zhì)的影響[J].浙江農(nóng)業(yè)科學(xué)，2017，58(4)：580-582，589.