胚芽大米的營(yíng)養(yǎng)特性及營(yíng)養(yǎng)支持作用

馬文領(lǐng)，景 軍，耿文葉

(1 第二軍醫(yī)大學(xué)熱帶醫(yī)學(xué)與公共衛(wèi)生學(xué)系環(huán)境衛(wèi)生學(xué)教研室，上海 200433；2陜西羽東科技股份有限公司，陜西咸陽(yáng) 712083；3復(fù)旦大學(xué)藥學(xué)院，上海 201203)

稻米在過(guò)度加工的過(guò)程中，大量存在于稻米外皮、糊粉層和胚芽中的膳食纖維、維生素、礦物質(zhì)以及部分功能活性物質(zhì)隨米糠一起被拋棄。稻米的精加工不但造成極大的浪費(fèi)，還容易導(dǎo)致人們維生素和礦物質(zhì)以及抗氧化物質(zhì)的缺乏而危害人們的健康[1-2]。為了提高大米的營(yíng)養(yǎng)品性和營(yíng)養(yǎng)支持作用，并迎合現(xiàn)代人們對(duì)大米外觀及口感的要求，世界各國(guó)在大米新品種的培育和大米深加工工藝方面均投入了巨大的人力和物力，其中以大米作為主食的日本在大米深加工成套設(shè)備的開(kāi)發(fā)和特殊功效大米的商業(yè)化生產(chǎn)以及不同種類(lèi)大米的營(yíng)養(yǎng)功能特性研究方面，取得了令人矚目的成果。胚芽米做為功能性大米的代表，它不但含有豐富的維生素和礦物質(zhì)，還含有豐富的功能因子，其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值遠(yuǎn)高于普通的精白米，對(duì)于我國(guó)功能大米的研發(fā)具有極高的借鑒意義[3]。本文以具有特殊功效的胚芽米為例，重點(diǎn)論述胚芽米的特殊營(yíng)養(yǎng)成分及對(duì)包括軍人在內(nèi)的特定人群的營(yíng)養(yǎng)支持作用，以推動(dòng)我國(guó)功能大米的開(kāi)發(fā)，提高不同人群的健康水平。

1 胚芽大米的營(yíng)養(yǎng)特性

胚芽含有大量的維生素和礦物質(zhì)以及一些其他功能活性物質(zhì)[4-5]。糙米和胚芽米由于保留了胚芽部分而使其營(yíng)養(yǎng)特性大為改觀。

1.1 糙米的營(yíng)養(yǎng)特性

由于糙米保留了部分外皮、糊粉層和胚芽，其維生素和礦物質(zhì)以及膳食纖維的含量明顯增加，不飽和脂肪酸和植物黃酮、谷胱甘肽(GHS)、二十八烷醇等抗氧化和具有特殊營(yíng)養(yǎng)支持作用的物質(zhì)的含量也明顯增加[3-4]。但是，由于糙米被一層密度極高的粗纖維組織和糠蠟等包裹住，其吸水性和膨脹性較差，蒸煮時(shí)間長(zhǎng)且淀粉很難糊化，口感粗糙且?guī)в锌肺?，而外皮中含有植酸影響礦物質(zhì)的吸收，米飯的色澤和口感難以被大眾接受，目前主要摻在精白米中銷(xiāo)售，因此其推廣和應(yīng)用受限。

1.2 胚芽米的營(yíng)養(yǎng)特性

為了進(jìn)一步改善糙米的外觀和口感，通過(guò)特殊的加工設(shè)備和加工工藝，在糙米碾壓過(guò)程中除去大米外皮的同時(shí)，保留大米的胚芽部分即制成胚芽米。與糙米相比，胚芽米礦物質(zhì)和膳食纖維含量有所降低，但胚芽部分的維生素、礦物質(zhì)和不飽和脂肪酸及某些功能活性物質(zhì)仍得以保留[6]。同時(shí)，由于去除了外皮，使得胚芽米的口感和外觀獲得明顯改善的同時(shí)，植酸的含量也明顯降低，使其對(duì)鐵、鈣等礦物質(zhì)吸收的影響明顯減弱[6]。但是，胚芽米加工的一個(gè)瓶頸問(wèn)題是胚芽留存率不高，一般胚芽米僅有30%左右的留芽率，甚至更低，從而使胚芽米的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值大打折扣。為了提高留芽率，近年來(lái)日本在胚芽米的加工工藝和加工設(shè)備進(jìn)行了大量研究，通過(guò)特殊的工藝設(shè)備使留芽率提高到90%左右，大大提高了大米的營(yíng)養(yǎng)特性[7]。

1.3 富含GABA胚芽米的營(yíng)養(yǎng)特性

大米特別是胚芽米除了含有的傳統(tǒng)五大營(yíng)養(yǎng)素之外，還含有一些“非營(yíng)養(yǎng)素”類(lèi)的植物化合物，如具有鎮(zhèn)靜安神作用的γ-氨基丁酸(GABA)、具有抗氧化功能的植物黃酮和谷胱甘肽、具有調(diào)節(jié)血脂的植物甾醇等[8]。為了進(jìn)一步提高胚芽米的營(yíng)養(yǎng)特性，特別是微量營(yíng)養(yǎng)素和功能活性物質(zhì)的含量，在現(xiàn)有胚芽米生產(chǎn)技術(shù)的基礎(chǔ)上，經(jīng)過(guò)特殊工藝制備成具有特殊功效的“功能大米”。其中，稻谷在脫殼前或脫殼形成糙米后，在適宜濕度和溫度條件下，通過(guò)濕式(溫水浸泡)或干式(高溫高濕環(huán)境)加工工藝使胚芽部分萌發(fā)，以形成發(fā)芽糙米。在糙米在胚芽萌動(dòng)過(guò)程中，胚芽?jī)?nèi)的谷氨酸在谷氨酸脫羧酶的作用下轉(zhuǎn)化為GABA[9]。糙米經(jīng)發(fā)芽萌動(dòng)形成富含GABA的胚芽糙米后，不但GABA的含量可增加10倍以上(由2mg/100g左右提高到20mg/100g左右)，同時(shí)還可使谷皮中的纖維軟化，提高了大米的品性和口感，更保留了大米外皮中的維生素和礦物質(zhì)，提高了膳食纖維的利用率[9]。長(zhǎng)期食用這種大米除可預(yù)防營(yíng)養(yǎng)缺乏性疾病外，更可提高機(jī)體的機(jī)能，預(yù)防和治療慢性精神性(如抑郁、失眠)和代謝性疾病(如高血壓、糖尿病)[10]。后續(xù)的研究中進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，糙米在發(fā)芽過(guò)程中形成的GABA可隨水分以濃度梯度的方式自然移動(dòng)至胚乳部，并且干燥后很少產(chǎn)生裂紋，不影響后期的稻米碾壓過(guò)程。萌動(dòng)過(guò)程形成的富含GABA的糙米結(jié)合前述的胚芽米加工工藝，可制備為富含GABA(GABA含量可達(dá)15mg/100g左右)的精制GABA胚芽大米，其口感與精制大米相當(dāng)甚至更好，同時(shí)其功效成分更為突出。近年來(lái)，在富含GABA的胚芽米基礎(chǔ)上，強(qiáng)化了某些微量元素，制備出了富含微量元素的GABA胚芽米。如通過(guò)育種和施用富硒肥技術(shù)生產(chǎn)出富硒水稻，再結(jié)合GABA胚芽米的生產(chǎn)工藝，或者通過(guò)在糙米發(fā)芽過(guò)程中噴灑硒制劑，已經(jīng)生產(chǎn)出了富硒GABA胚芽米[11]。利用相似的技術(shù)，同樣可以生產(chǎn)出富含鈣、鐵、鋅、鉻等礦物質(zhì)或富含胡蘿卜素、黃酮、谷胱甘肽等功能成分的GABA胚芽米，以豐富胚芽米市場(chǎng)的品種并滿足不同人群的要求。

2 胚芽米內(nèi)功能活性物質(zhì)對(duì)人體的影響

經(jīng)過(guò)特殊工藝處理的胚芽米，其功能活性物質(zhì)的含量明顯升高，而這些活性物質(zhì)作為特定的功能因子，除具有強(qiáng)身健體的功能外，還可滿足特定人群的需要，并對(duì)某些慢性病起到較好的預(yù)防和治療作用。

GABA是中樞神經(jīng)系統(tǒng)一種重要的抑制性神經(jīng)遞質(zhì)，具有抑制興奮性遞質(zhì)過(guò)度活動(dòng)的作用，從而保持中樞神經(jīng)系統(tǒng)興奮性和抑制性的平衡[12]。同時(shí)，外周組織中也存在一定量的GABA及其受體。中樞和外周的GABA可以通過(guò)調(diào)節(jié)神經(jīng)內(nèi)分泌的活性而影響機(jī)體的代謝、提高葡萄糖磷酸酯酶的活性、促進(jìn)腦組織的新陳代謝和恢復(fù)神經(jīng)元的功能，還可通過(guò)抑制飽食中樞而發(fā)揮促進(jìn)攝食的作用。目前認(rèn)為攝入一定量的GABA對(duì)緩解精神緊張、抑郁和失眠均可發(fā)揮一定的作用[12]。

在動(dòng)物和人體試驗(yàn)中已經(jīng)證明GABA可以降低血壓，而攝入高GABA含量的食物同樣也具有降低血壓的作用。如Shimada等[13]研究證明，對(duì)于正常高限血壓和臨界性高血壓受試者，攝入4g/d含0.5%GABA的小球藻(含20mg的GABA)12w，在攝入第8、10和12w均降低了受試者的收縮壓，而利用富含GABA發(fā)芽糙米胚芽喂食自發(fā)性高血壓的大鼠，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，其具有抑制血壓上升的作用[14]，說(shuō)明通過(guò)攝入高含量GABA的食物有利于緩解高血壓的癥狀。富含GABA食物的降壓機(jī)制雖然仍未充分闡明，但認(rèn)為可能與GABA擴(kuò)張血管、抑制外周交感神經(jīng)活性或者降低總的外周血管阻力相關(guān)。另外，富含GABA的發(fā)芽糙米還有利于降低餐后血糖耐受曲線面積和降低鏈唑霉素(STZ)誘導(dǎo)的糖尿病模型大鼠。給予大鼠攝食7w富含GABA的胚芽糙米，可減少STZ誘導(dǎo)模型大鼠的糖尿病癥狀[15]，人體試驗(yàn)表明用部分富含GABA的胚芽糙米代替一部分精白米，可降低正常人餐后血糖，但不增加餐后胰島素的水平，其機(jī)制除與富含GABA的胚芽高含量的膳食纖維和維生素與礦物質(zhì)相關(guān)外，還可能與富含GABA的胚芽糙米降低了交感神經(jīng)的緊張性，從而增加胰島的血液供應(yīng)相關(guān)[16]。除GABA外，胚芽中的GSH(谷胱甘肽)和生物黃酮具有抗氧化、有效清除體內(nèi)自由基和延緩衰老的作用；谷維素具有降低總膽固醇和甘油三酯含量、促進(jìn)血液循環(huán)、調(diào)節(jié)內(nèi)分泌、降低皮膚色素的沉積和改善腸胃道功能的作用[8]。硒是人體紅細(xì)胞谷胱甘肽過(guò)氧化物酶和磷脂過(guò)氧化氫谷胱甘肽過(guò)氧化物酶的組成成分，保護(hù)細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)與功能免遭氧化應(yīng)激產(chǎn)物的攻擊，在預(yù)防慢性非傳染性疾病的發(fā)生方面均具有重要作用[11]。

3 胚芽米對(duì)特殊人群的營(yíng)養(yǎng)支持作用

胚芽米不但適合于普通人群的營(yíng)養(yǎng)保健的需要，更適合于某些特殊人群的營(yíng)養(yǎng)和預(yù)防慢病的需求。

3.1 對(duì)長(zhǎng)航人員的營(yíng)養(yǎng)支持作用

長(zhǎng)航人員主食以精加工的食物為主，新鮮水果和蔬菜的攝入不足，同時(shí)在船上一旦遇到風(fēng)浪，導(dǎo)致暈船的發(fā)生而引起惡心嘔吐，每天攝入的食物總量也可能不足，而船上緊張的工作導(dǎo)致機(jī)體經(jīng)常處于疲勞和應(yīng)激狀態(tài)，長(zhǎng)而久之容易導(dǎo)致船員維生素和礦物質(zhì)的缺乏，氧化應(yīng)激水平增加[17]。此時(shí)可以通過(guò)改善主食結(jié)構(gòu)，用部分胚芽米代替普通大米，以提高維生素和礦物質(zhì)的攝入量，以預(yù)防維生素和礦物質(zhì)的缺乏。由于通過(guò)胚芽米還能夠提高黃酮和GHS等抗氧化物質(zhì)的攝入量，因此還能提高其抗氧化應(yīng)激的能力，預(yù)防氧化應(yīng)激損傷的發(fā)生，以提高其健康狀態(tài)。

長(zhǎng)航人員在航行過(guò)程中精神壓力也不容忽視，長(zhǎng)期緊張工作、與外界相對(duì)隔絕的環(huán)境和不良的工作條件導(dǎo)致失眠、抑郁等精神心理疾病發(fā)病率明顯高于陸地工作人員[18-19]，而針對(duì)這部分人員，長(zhǎng)期攝入一定量的富含GABA的胚芽米，由于GABA攝入量的增高，可降低人體交感神經(jīng)的興奮性[12]，從而緩解精神緊張的程度，改善睡眠質(zhì)量和緩解抑郁癥狀。再加上該類(lèi)胚芽米提高了維生素、礦物質(zhì)和抗氧化物質(zhì)的攝入水平，將從身體和精神兩個(gè)方面提高長(zhǎng)航人員的健康水平，以降低差錯(cuò)的誤操作率并提高勞動(dòng)工效。

3.2 胚芽米對(duì)特殊生理狀態(tài)人群的營(yíng)養(yǎng)支持作用

當(dāng)人體處于特殊生理狀態(tài)(青少年、孕婦和乳母)時(shí)，由于基礎(chǔ)代謝率和能量消耗量均明顯增加，其對(duì)維生素、礦物質(zhì)和抗氧化物質(zhì)的需求量均有不同程度的增加。如嬰幼兒和兒童的生長(zhǎng)發(fā)育期以及孕期和哺乳期的婦女，不但對(duì)能量和三大產(chǎn)能營(yíng)養(yǎng)素的需求量明顯增加，對(duì)維生素和礦物質(zhì)的需要量也明顯增加，而現(xiàn)代社會(huì)由于人們生活水平的提高和對(duì)下一代重視程度的增加，導(dǎo)致兒童攝入蛋白質(zhì)、脂肪和精制糖等精加工食物增加，其總能量攝入不但不減少甚至能量攝入過(guò)剩，但是其維生素、礦物質(zhì)和抗氧化應(yīng)激物質(zhì)的攝入量明顯減少，導(dǎo)致維生素和礦物質(zhì)以及抗氧化應(yīng)激物質(zhì)的“隱形缺乏”[20]。而少年兒童巨大的學(xué)習(xí)壓力和緊張的生活節(jié)奏又進(jìn)一步增加了維生素和礦物質(zhì)的缺乏程度，以至于目前兒童肥胖、失眠、注意力不集中和抑郁的發(fā)病率明顯增高[21]，影響了下一代的健康成長(zhǎng)。因此，提高這類(lèi)人群的維生素、礦物質(zhì)以及抗氧化物質(zhì)的攝入，將對(duì)于提高兒童的健康水平和身心健康方面發(fā)揮積極的作用。而攝入富含維生素和礦物質(zhì)的胚芽米，特別是富含GABA的胚芽米，為提高該類(lèi)人群的健康水平提供了一個(gè)經(jīng)濟(jì)而可行的有效途徑。攝入100g含GABA的大米即可攝入14mg左右的GABA，有效發(fā)揮GABA的生物作用，因此可通過(guò)大米攝入充足的營(yíng)養(yǎng)素和礦物質(zhì)同時(shí)，還可通過(guò)攝入足量的GABA等活性物質(zhì)改善其精神狀態(tài)。

除對(duì)青少年、孕婦及乳母的作用外，胚芽米對(duì)老年人的營(yíng)養(yǎng)支持作用也是近年來(lái)研究的熱點(diǎn)。由于老年人慢性疾病特別是高血壓、糖尿病、失眠及精神抑郁性疾病的高發(fā)[22]，而胚芽米特別是富含GABA的胚芽米及富含某些微量元素的胚芽米營(yíng)養(yǎng)成分的特殊性，為該類(lèi)人群的慢性病防治提供了一種新的干預(yù)和支持手段。如食用發(fā)芽糙米對(duì)糖尿病和高血壓的防治作用，以及食用富含GABA的胚芽米對(duì)抑郁和失眠的緩解作用，將為提高老年人的健康水平和慢性病的防治提供新的思路和途徑。

總之，隨著胚芽米和富含GABA的功能研究的深入，生產(chǎn)加工工藝以及成套加工設(shè)備的日益成熟，胚芽米和富含GABA胚芽米等高端功能大米產(chǎn)業(yè)將成為具有潛力農(nóng)業(yè)深加工的新興產(chǎn)業(yè)，而特殊功能大米的推廣和使用也將為提高人們的健康水平，特別是特殊職業(yè)人群和特殊生理需要人群的健康水平做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。我國(guó)作為大米的生產(chǎn)和消費(fèi)大國(guó)，在具有特殊功能大米的育種、富硒和富含GABA胚芽米的加工和成套設(shè)備的研發(fā)方面，做了大量工作，如在糙米發(fā)芽溫度、濕度和時(shí)長(zhǎng)的控制，胚芽米、富硒和富鉻大米的生產(chǎn)和加工工序、不同大米的功效方面均進(jìn)行了深入的研究[23-25]。但我國(guó)功能大米的工業(yè)化生產(chǎn)仍處于“小”、“散”、“亂”的狀態(tài)。2015年，陜西羽東科技股份有限公司在國(guó)內(nèi)首家引進(jìn)了日本佐竹公司的成套GABA大米生產(chǎn)設(shè)備[26]，其生產(chǎn)的胚芽米和富含GABA的胚芽米的留胚率和GABA含量均達(dá)到和超過(guò)日本同類(lèi)設(shè)備加工的產(chǎn)品。今后應(yīng)加強(qiáng)功能大米加工配套設(shè)備的國(guó)產(chǎn)化、功能大米有效功能因子的研究，同時(shí)加大市場(chǎng)推廣力度，以提高我國(guó)功能大米深加工產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展，為造福我國(guó)的功能大米的品質(zhì)、提高國(guó)民特別是特殊人群的健康水平，做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)?！?/p>

[1]FAO.2014年中國(guó)的大米進(jìn)口量預(yù)計(jì)為240萬(wàn)t[J].糧油加工，2015(1)：73-73.

[2]Lin YT，Pao CC Wu ST，et al.Effect of different germination conditions on antioxidative properties and bioactive compounds of germinated brown rice[J].Biomed Res Int，2015，2015(4)：608761.

[3]Roy P，Orikasa T，Okadome H，et al.Processing conditions，rice properties，health and environment[J].Int J Environ Res Public Health，2011，8(6)：1957- 1976.

[4]Wang L，Niu QF，Hui YB，et al.Discrimination of rice with different pretreatment methods by using a voltammetric electronic tongue[J].Sensors(Basel)，2015，15(7)：17767-17785.

[5]Darnton-Hill I，Mkparu UC.Micronutrients in pregnancy in low- and middle-income countries[J].Nutrients，2015，7(3)：1744-1768.

[6]Mohan V，Spiegelman D，Sudha V.Effect of brown rice，white rice，and brown rice with legumes on blood glucose and insulin responses in overweight asian indians：a randomized controlled trial[J].Diabetes Technol Ther，2014，16(5)：317-325.

[7]金本繁晴.發(fā)芽糙米的開(kāi)發(fā)及其技術(shù)運(yùn)用[J].北方水稻，2007(6)：73-77.

[8]Suttiarporn P，Chumpolsri W，Mahatheeranont S，et al.Structures of phytosterols and triterpenoids with potential anti-cancer activity in bran of black non-glutinous rice[J].Nutrients，2015，7(3)：1672-1687.

[9]Patil SB，Khan K.Germinated brown rice as a value added rice[J].J Food Sci Technol，2011，48(6)：661-667.

[10]Adamu HA，Imam MU，Ooi DJ，et al.Perinatal exposure to germinated brown rice and its gamma amino-butyric acid-rich extract prevents high fat diet-induced insulin resistance in first generation rat offspring[J].Food Nutr Res，2016，60：30209.

[11]石愛(ài)華，彭祚全，張妍艷，等.我國(guó)富硒大米的研究與開(kāi)發(fā)[J].微量元素與健康研究，2015，32(1)：31-32.

[12]Siegel GJ，Agranoff BW，Albers RW，et al.Basic Neurochemistry：molecular，cellular and medical aspects[M].6th edition，Philadelphia：Lippincott-Raven，1999.

[13]Shimada M，Hasegawa T，Nishimura C，et al.Anti-hypertensive effect of gamma-aminobutyric acid(GABA)-rich Chlorella on high-normal blood pressure and borderline hypertension in placebo-controlled double blind study[J].Clin Exp Hypertens，2009，31(4)：342-354.

[14]Ebizuka H，Ihara M，Arita M.Antihypertensive effect of pre-germinated brown rice in spontaneously hypertensive rats[J].Food Sci Technol Res，2009，15(6)：625-630.

[15]Hagiwala H，Seki T，Ariga T.The effect of pre-germinated brown rice intake on blood gulcose and PPI-1 levels un streptozotocin-induced diabetic rats[J].Biosci Biotechnol Biochem，2004，68(2)：444-447.

[16]Ito Y，mizukuchi A，Kise M，et al.Postprandial blood glucose and insulin responses to pre-germinated brown rice in healthy subjects[J].J Med Invest，2005，52(3-4)：159-164.

[17]Sugiyama Y，Seita A.Kanehiro Takaki and the control of beriberi in the Japanese Navy[J].J R Soc Med August，2013，106(8)：332-334.

[18]席巧真，衣桂花，田博，等.海軍艦艇兵心理健康狀況的調(diào)查分析[J].山東精神醫(yī)學(xué)，2004，17(1)：29-30.

[19]Hanwella R，Jayasekera NELW，de Silva VA.Mental health status of sri lanka navy personnel three years after end of combat operations：a follow up study[J].pLoS one，2014，9(9)：e108113.

[20]Melissa K.Crocker，Jack A.Yanovski，pediatric obesity：etiology and treatment[J].Pediatr Clin North Am，2011，58(5)：1217.

[21]牛丹丹.兒童肥胖與抑郁癥的關(guān)系研究進(jìn)展[J].臨床心身疾病雜志，2014，20(4)：99-100.

[22]劉竟芳，陳哲，楊非柯，等.我國(guó)老年人慢性病現(xiàn)狀及應(yīng)對(duì)策略[J].中外醫(yī)療，2014，33(23)：194-195.

[23]楊顆，杜先鋒.富硒發(fā)芽糙米滾筒干燥工藝的優(yōu)化研究[J].安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2012，39(4)：590-596.

[24]葉新福，鄭金貴.不同基因型稻米營(yíng)養(yǎng)保健品質(zhì)及其利用技術(shù)研究[D].福建農(nóng)林大學(xué)博士學(xué)位論文，2009.

[25]李勇，劉建偉，袁嬌，等.HPLC柱前衍生法測(cè)定發(fā)芽糙米中γ-氨基丁酸的含量[J].食品與機(jī)械，2014(4)：119-121.

[26]金本繁晴.日本稻米深加工技術(shù)與高附加值食品的現(xiàn)狀[J].糧食加工，2010，35(1)：38-42.