紅米的健康作用及綜合利用

王 立 朱 璠 王發(fā)文 - 李 言 錢海峰 - 張 暉 齊希光 -

(1. 江南大學(xué)食品學(xué)院，江蘇 無(wú)錫 214122；2. 宇順高科種業(yè)股份有限公司，安徽 安慶 246051)

有色稻米是一類由于色素沉積在糙米果皮上而使稻米具有顏色的特異水稻資源。中國(guó)是有色稻米的種植大國(guó)，產(chǎn)量占世界90%以上。中國(guó)種植的有色稻米中，以紅米稻為首，廣泛分布于云南、廣西、湖南、江西和安徽等地。紅米表皮呈紅色，胚乳為白色或者透明，有秈、粳、糯等品種，其中秈型黏稻占73.8%[1]。紅米屬于藥食兩用資源，富含蛋白質(zhì)、氨基酸、維生素、微量元素以及功能性成分。近年來(lái)，已有較多關(guān)于紅米的研究報(bào)道，文章綜述了紅米的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值、健康作用及其開(kāi)發(fā)利用，以期為紅米的深度開(kāi)發(fā)利用提供參考。

1 紅米的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值

研究[2]表明，紅米中蛋白質(zhì)含量約為11%，遠(yuǎn)高于普通大米的7%；同時(shí)，紅米中谷氨酸、天冬氨酸和亮氨酸的含量相對(duì)較高，紅米的必需氨基酸/總氨基酸和必需氨基酸/非必需氨基酸分別為35.92%和56.06%，接近FAO/WHO的推薦模式。賴氨酸是大米的第一限制性必需氨基酸，其含量決定了大米蛋白質(zhì)的品質(zhì)，紅米的賴氨酸含量是普通大米的2.14倍[3]。紅米中Zn、Fe、Cu、Mn等微量元素的含量均顯著高于普通大米中的含量[4]，同時(shí)，硒和有機(jī)鍺分別比普通大米高330.77%，20.00%[5]。此外，紅米中不飽和脂肪酸含量也高于白米[6]，主要的脂肪酸為棕櫚酸(18.34%)、油酸(36.85%)和亞油酸(38.04%)[7]。

紅米的總酚含量顯著高于白米[8]，VE含量也較高(α型，0.07 mg/100 g；γ型，0.14 mg/100 g)[7]。紅米的黃酮類物質(zhì)以及γ-氨基丁酸的含量較高，分別達(dá)到329.994[9]，2.910 mg/100 g[10]，因此，紅米可作為健康大米進(jìn)行開(kāi)發(fā)利用[11]。目前，紅米中已鑒定出10種γ-谷維素成分[12]，總含量為45.2 mg/100 g[7]，高于普通白米和紫米。紅米中的色素主要集中在紅米的種皮上，具有較好的抗氧化性，含量達(dá)198.62 μg/g[13]，故紅米可用于冰淇淋、面包、白酒以及功能性食品的制作[14]。紅米色素的穩(wěn)定性較好，但氧化劑和光照會(huì)使其褪色，使用還原劑、蔗糖以及葡萄糖能起到護(hù)色作用[15]。紅米色素主要為花色苷和原花青素，花色苷包含二甲花翠素[16]和矢車菊素-3-葡萄糖苷[17]，可以用微波[18]、超聲波[19]等進(jìn)行輔助提取，酸性條件和加熱會(huì)影響其穩(wěn)定性；紅米中的原花青素為非酯性原花青素，由(-)-表兒茶素和(+)-兒茶素聚合而成，低聚原花青素占60%以上[20]，抗氧化活性均大于VC[21]。原花青素是紅米具有抗氧化性的主要物質(zhì)[22]，76%的丙酮在39 ℃下提取兩次可得到較多的原花青素[23]。

2 紅米的健康作用

有研究[24]表明，有色米的攝入可降低心血管疾病、2型糖尿病、肥胖、癌癥等慢性病的發(fā)病率。

2.1 降膽固醇

通過(guò)調(diào)節(jié)飲食來(lái)降低膽固醇含量是目前常用的一種方法。陳起萱等[25]將紅米和普通大米分別添加到高脂高膽固醇混合飼料中喂養(yǎng)新西蘭兔，發(fā)現(xiàn)紅米可以促進(jìn)膽固醇逆轉(zhuǎn)運(yùn)、清除體內(nèi)膽固醇、降低主動(dòng)脈脂質(zhì)斑塊面積。Park等[26]研究發(fā)現(xiàn)紅米可以顯著降低高膽固醇血癥小鼠的低密度脂蛋白膽固醇、甘油三酯以及總膽固醇水平。Kamalakkannan等[27]研究發(fā)現(xiàn)紅米可以顯著降低由鏈脲佐菌素誘導(dǎo)的糖尿病大鼠體內(nèi)的膽固醇和甘油三酯的含量。玉萬(wàn)國(guó)等[28]研究發(fā)現(xiàn)紅米花色苷通過(guò)抑制胰脂肪酶以及降低膽固醇微團(tuán)的溶解度來(lái)降低膽固醇，且紅米中花色苷含量越高，抑制效果越好。

2.2 抗癌

有報(bào)道顯示紅米具有抗癌效果。Chen等[29]測(cè)定了紅米中酚類、花青素和原花青素的含量，進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)紅米對(duì)白血病、宮頸癌和胃癌均有很強(qiáng)的抑制作用。Baek等[30]發(fā)現(xiàn)由于紅米的酚類和黃酮類化合物含量高，還原能力強(qiáng)，可以通過(guò)誘導(dǎo)癌細(xì)胞凋亡來(lái)抑制乳腺癌、黑色素瘤和口腔癌。Koide等[31]在研究接種Meth/A淋巴瘤細(xì)胞的Balb/C小鼠存活時(shí)間時(shí)發(fā)現(xiàn)，用紅米喂養(yǎng)的小鼠的存活時(shí)間顯著長(zhǎng)于用白色普通大米或市售標(biāo)準(zhǔn)食品喂養(yǎng)的小鼠。Pintha等[32]發(fā)現(xiàn)紅米中的原花青素可抑制和細(xì)胞外基質(zhì)降解有關(guān)的蛋白質(zhì)以及細(xì)胞間黏附分子-1和白細(xì)胞介素-6的表達(dá)，同時(shí)可以抑制膠原蛋白酶和人基質(zhì)金屬蛋白酶-9的活性，從而減少M(fèi)DA-MB-231人乳腺癌細(xì)胞的遷移和侵襲。Ghasemzadeh等[33]使用MTT測(cè)定法對(duì)乳腺癌細(xì)胞系(MCF-7和MDA MB-231)的抗增殖活性進(jìn)行評(píng)估，發(fā)現(xiàn)紅米米糠對(duì)乳腺癌細(xì)胞系的抑制作用強(qiáng)于普通大米米糠，紅米米糠對(duì)MCF-7和MDA-MB-231細(xì)胞系的最大抑制濃度(IC50)分別為175.0，151.0 mg/mL，而普通大米米糠對(duì)MCF-7和MDA-MB-231細(xì)胞系的最大抑制濃度分別為382.3，346.1 mg/mL。

2.3 降血糖

糖尿病是一種以高血糖為特征的代謝性疾病，預(yù)計(jì)到2030年患病人數(shù)將達(dá)4億[34]。紅米可以顯著降低血糖濃度。Nurhidajah等[35]報(bào)道了富含κ-角叉菜聚糖和花青素的紅米可以顯著降低糖尿病大鼠的血糖，并增加其血漿的抗氧化能力。Itagi等[36]發(fā)現(xiàn)紅米、蒸谷紅米和磷酸化的蒸谷紅米均可降低鏈脲佐菌素誘導(dǎo)的糖尿病大鼠的血糖，并顯著減弱由此引起的糖尿病并發(fā)癥。Nurhidajah等[37]發(fā)現(xiàn)紅米胚芽可降低STZ-NA誘導(dǎo)的糖尿病大鼠的血糖和胰島素抵抗水平，主要原因可能是提高胰島素水平和增強(qiáng)胰島β細(xì)胞。Boue等[38]認(rèn)為紅米可以通過(guò)抑制α-葡糖苷酶和α-淀粉酶活性來(lái)降低血糖。Premakumara等[39]也發(fā)現(xiàn)紅米比白米的抗淀粉酶活性和抗糖化酶活性更強(qiáng)。Pongjanta等[40]報(bào)道了紅米總酚類化合物以及抗性淀粉的含量比白米高，可有效降低2型糖尿病的發(fā)病率。胡柏等[41]發(fā)現(xiàn)紅米多酚對(duì)α-淀粉酶、α-葡萄糖苷酶、蔗糖酶均有抑制作用，還可抑制葡萄糖在小腸內(nèi)的吸收，從而抑制血糖升高，有效預(yù)防糖尿病。同時(shí)，有研究[42]表明紅米多酚降低血糖機(jī)理為紅米中的酚類物質(zhì)可以抑制腸道消化酶，保護(hù)胰島細(xì)胞，促進(jìn)胰島素的分泌，清除自由基，減少胰島細(xì)胞的氧化損傷，控制和糖異生有關(guān)的基因的表達(dá)。Liu等[43]研究了紅米多酚對(duì)胰腺α-淀粉酶的抑制機(jī)理，認(rèn)為紅米多酚通過(guò)氫鍵和胰腺α-淀粉酶的活性中心結(jié)合，從而抑制胰腺α-淀粉酶的活性。

此外有報(bào)道顯示加工方式不同會(huì)對(duì)紅米的降血糖作用產(chǎn)生影響。Kaur等[44]指出，在蒸煮紅米時(shí)或蒸煮前加入酥油可以提高抗性淀粉的含量，抑制餐后血糖升高。Somaratne等[45]研究了拋光程度對(duì)紅米和白米血糖生成指數(shù)的影響，發(fā)現(xiàn)紅米的血糖生成指數(shù)顯著低于白米，且拋光程度與血糖生成指數(shù)呈正相關(guān)。

2.4 減肥

紅米具有控制體重的作用，一方面是因?yàn)榧t米含有1.11%左右的膳食纖維，高于普通大米[46]，讓人具有更強(qiáng)的飽腹感；另一方面，紅米中所含有的多酚類物質(zhì)也具有抑制脂肪吸收的作用。Callcott等[47]比較了不同水稻品種的多酚提取物抗脂肪特性，發(fā)現(xiàn)紅米的多酚提取物能顯著降低脂肪積累，使脂肪細(xì)胞PPARg基因的表達(dá)降低了61.2%。除此之外，Minatel等[48]發(fā)現(xiàn)γ-谷維素可以抑制脂肪細(xì)胞的晚期分化，進(jìn)而抑制脂肪在hASCs和3T3-L1細(xì)胞中的積累，而通過(guò)蒸煮和焙烤可以有效地使細(xì)胞壁中存在的γ-谷維素蛋白復(fù)合物分解，從而顯著提高紅米中γ-谷維素的含量。

2.5 抗炎及抗氧化

人體抗氧化酶的活性隨著年齡的增長(zhǎng)而降低，因此具有抗氧化作用的天然提取物在食品行業(yè)受到廣泛的關(guān)注[49]。紅米提取物具有抗炎和抗氧化的作用，Limtrakult等[50]發(fā)現(xiàn)紅米極性提取物可以抑制脂多糖誘導(dǎo)的Raw 264.7細(xì)胞中白細(xì)胞介素-6、腫瘤壞死因子-α和NO的產(chǎn)生，同時(shí)抑制炎癥酶、誘導(dǎo)型一氧化氮合酶和環(huán)氧合酶-2的表達(dá)，此外還可通過(guò)抑制細(xì)胞核中AP-1和NF-κB轉(zhuǎn)錄因子的激活達(dá)到抗炎效果。Callcott等[51]發(fā)現(xiàn)紅米的多酚提取物可以降低肥胖人群血漿中丙二醛和TNF-α的濃度，起到抗炎、抗氧化作用。Kim等[52]發(fā)現(xiàn)紅米具有較好的抗氧化活性，且該性能與其中的矢車菊素-3-O-葡萄糖苷、芍藥素葡萄糖苷、原花青素和兒茶酸含量呈正相關(guān)。Niu等[53]分析測(cè)定了22個(gè)紅米樣品的總酚含量(0.43～2.21 mg FAE/g)，并首次檢測(cè)到異阿魏酸。Thiti-pramote等[54]比較了紅米、黑米、白米的抗氧化性，結(jié)果表明紅米的抗氧化能力最強(qiáng)。Rao等[55]發(fā)現(xiàn)紅米具有很高的血漿還原能力(約303.8 mg/100 g Trolox當(dāng)量)，根據(jù)其色譜圖發(fā)現(xiàn)兩個(gè)未鑒定出的峰的抗氧化活性最高。

提取方式對(duì)紅米的抗氧化性有一定的影響。Chen等[56]研究發(fā)現(xiàn)甲醇加1%的HCl紅米提取物具有最好的抗氧化能力。柴軍紅等[57]研究了乙醇提取得到的紅米色素體外抗氧化性，結(jié)果顯示紅米色素的超氧自由基清除率為81.13%，羥基自由基清除率為71.43%，DPPH自由基清除率為93.40%。Shao等[58]研究發(fā)現(xiàn)蒸煮后紅米的總酚、總黃酮的含量顯著降低，但游離的可溶性馬來(lái)酸和阿魏酸則含量較高。Zaupa等[59]比較了烹飪方法對(duì)紅米抗氧化能力的影響，結(jié)果表明燴飯(所有的水分均被紅米吸收)可以保留絕大部分酚類化合物，保持紅米的抗氧化能力。Ziegler等[60]發(fā)現(xiàn)隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)和溫度的升高，紅米的ABTS+自由基清除能力下降，硬度增加。Shao等[61]發(fā)現(xiàn)γ射線輻照可以提高紅米的總抗氧化活性，并降低其黏度和硬度。

3 紅米的綜合利用

3.1 配方米

配方米一般是以改善感官品質(zhì)和豐富營(yíng)養(yǎng)特性為目標(biāo)，由不同品種的稻米按一定比例混合而成[62]。紅米富含蛋白質(zhì)、氨基酸、礦物質(zhì)等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，尤其是富含酚類物質(zhì)，營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高于精白米。因此將紅米和精白米復(fù)配，可以在改善紅米口感較硬、黏附性較差等感官特性的同時(shí)，提高復(fù)配米的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值[63]，一般紅米和精米的比例為15∶85或者10∶90[64]。

3.2 發(fā)芽紅米

發(fā)芽紅米就是將紅米在一定條件下進(jìn)行培養(yǎng)，發(fā)芽到一定程度后滅活干燥得到的產(chǎn)品。發(fā)芽過(guò)程中，紅米內(nèi)源性酶被激活，極大提高了營(yíng)養(yǎng)和生物活性物質(zhì)的含量，同時(shí)皮層被部分分解，質(zhì)地變軟，能有效提高其消化率[65]。王艷等[66]研究發(fā)芽紅米時(shí)發(fā)現(xiàn)，隨著發(fā)芽時(shí)間增加，游離氨基酸含量持續(xù)上升，在96 h時(shí)達(dá)最大值，必需氨基酸占總游離氨基酸的百分比從20.3%上升到48.0%，賴氨酸含量從1.4%上升至5.3%，GABA為未發(fā)芽紅米的14.2倍；進(jìn)一步研究[67]發(fā)芽紅米抗氧化活性發(fā)現(xiàn)，相比較未發(fā)芽紅米，發(fā)芽紅米的總酚含量和DPPH清除率均提高1.1倍，阿魏酸和對(duì)香豆酸的含量顯著提高。Bulatao等[68]發(fā)現(xiàn)發(fā)芽紅米的粗纖維含量顯著減少，抗氧化活性增強(qiáng)。Maksup等[69]研究結(jié)果表明，發(fā)芽紅米的總酚類化合物含量、花色苷含量和抗氧化活性比未發(fā)芽紅米分別高約2.6，2.2，9.2倍。用富含礦物質(zhì)的溶液浸泡紅米使其發(fā)芽，可以改善紅米的保健功能。徐航丹[70]用硫酸鋅溶液發(fā)芽紅米，發(fā)現(xiàn)硫酸鋅濃度在25～250 mg/L時(shí)，其鋅含量得到極大提高，同時(shí)VC、還原糖、可溶性蛋白和GABA的含量均有所提高。

發(fā)芽紅米的后續(xù)產(chǎn)品加工方法也會(huì)影響其所含的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)及抗氧化性能。Hu等[71]測(cè)定了發(fā)芽紅米在蒸煮5 min以內(nèi)可以提高發(fā)芽紅米的總游離酚含量和抗氧化活性。Ding等[72]發(fā)現(xiàn)超聲波處理脫殼的發(fā)芽紅米36 h可以顯著促進(jìn)淀粉水解，提高葡萄糖含量，改善蒸煮發(fā)芽紅米飯的感官特性。除此之外，Ding等[10]還發(fā)現(xiàn)紅米中的GABA和核黃素在發(fā)芽72 h后顯著增加，發(fā)芽過(guò)程中超聲處理可進(jìn)一步提高GABA和核黃素的含量。Shen等[73]研究發(fā)現(xiàn)厭氧處理可顯著提高GABA含量(增加9.7倍)，但天冬氨酸和谷氨酸的含量略有降低。

3.3 紅米米糠

米糠是由糙米碾白過(guò)程脫落的米皮和米胚組成，而紅米中的礦物質(zhì)、色素和生物活性物質(zhì)大部分存在于米皮和米胚中。王金英等[74]研究發(fā)現(xiàn)紅米米糠中的Se、Cu、Fe、Zn、Ca、Mn分別是精米的2.35，6.20，10.36，3.22，4.85，12.44倍。Huang等[75]發(fā)現(xiàn)原花青素只存在于紅米米糠中，并且首次在紅米米糠中鑒定出原兒茶醛。Min等[76]發(fā)現(xiàn)加熱可以使紅米米糠中聚合度<4的原花青素含量增加6倍，使聚合度>4的原花青素含量顯著降低。李清華等[77]研究發(fā)現(xiàn)紅米米糠中的黃酮含量是精米中黃酮含量的28.24倍，是白米米糠中黃酮含量的5.69倍。Bett-Garber等[78]發(fā)現(xiàn)紅米米糠具有較高的酚類和類黃酮含量，且與風(fēng)味相關(guān)。Poulev等[79]發(fā)現(xiàn)紅米米糠中含有黃酮三葉苷，具有抗癌作用。Vargas等[80]發(fā)現(xiàn)紅米米糠在受過(guò)氧化氫損害的SH-SY5Y細(xì)胞中有神經(jīng)保護(hù)能力。Shao等[81]測(cè)得胚乳、胚、米糠中的總酚含量和抗氧化能力依次提高，酚類物質(zhì)在米糠中含量最高，約占86%。就紅米米糠的抗氧化機(jī)制而言，Surarit等[82]認(rèn)為紅米米糠提取物可以恢復(fù)氧化應(yīng)激誘導(dǎo)的A549細(xì)胞中的超氧化物歧化酶和過(guò)氧化氫酶活性。Khammanit等[83]認(rèn)為紅米米糠具有抗氧化作用是由于提取物誘導(dǎo)谷胱甘肽過(guò)氧化物酶-1(GPx-1)，谷胱甘肽還原酶和過(guò)氧化氫酶的mRNA表達(dá)，同時(shí)增加了GPx-1和過(guò)氧化氫酶的作用，抑制了活性氧簇(ROS)的產(chǎn)生。

3.4 紅米食品開(kāi)發(fā)

近年來(lái)，人們對(duì)健康食品的關(guān)注度越來(lái)越高，利用紅米為原料制作的食品越來(lái)越多。嬰兒期是人類生長(zhǎng)發(fā)育的關(guān)鍵階段，研究[84]發(fā)現(xiàn)活性氧化物質(zhì)易對(duì)嬰兒的細(xì)胞造成損傷，引發(fā)疾病，在4～6個(gè)月大的嬰兒食用的米粉中加入紅米米粉可使其具有抗氧化的作用。Estuti等[85]用黑豆和紅米研發(fā)了一款適用于絕經(jīng)女性的奶油湯，其中總異黃酮含量為162.59 μg/g，花青素含量為254.58 μg/g，抗氧化能力為723.73 mg/100 g。張小華等[86]用紅米為輔料制作啤酒，既保留了啤酒的口感，又增加了啤酒中黃酮和煙酰胺的含量。李敏等[87]研究了以紅米和葡萄干為原料的紅米酒工藝，在葡萄干20%，紅米30%，接種量1.0%，28 ℃下發(fā)酵48 h得顏色微紅、酒味香醇、感官評(píng)分最高的紅米酒。陳祈磊等[88]比較了米酒和紅米酒，發(fā)現(xiàn)紅米酒味道柔和，余味良好，比米酒酸度低，酒質(zhì)香醇。魏振承等[89]制作了一款紅米飲料，高溫淀粉酶添加量0.04%，100 ℃下酶解12 min后得到淡紅色、口感良好、均勻無(wú)分層的飲料，穩(wěn)定劑為瓊脂0.05%、海藻酸鈉0.05%、黃原膠0.05%和藻酸丙二醇酯0.05%。余飛等[90]研究得到紅米南瓜復(fù)合飲料的最佳工藝為紅米添加量5%，南瓜添加量9.4%～9.5%、牛奶添加量18%、蔗糖添加量8.00%～8.15%，復(fù)合穩(wěn)定劑0.5%。胡海娥[91]研究了紅米南瓜粥工藝，得到白砂糖60 g、紅米80 g、糯米80 g、復(fù)合穩(wěn)定劑1.0 g、水1 000 mL、南瓜200 g 時(shí)可制作出口感甜柔形態(tài)均一，香味純正的南瓜紅米粥。

4 結(jié)論及展望

目前，紅米的綜合利用還不夠廣泛，主要還存在以下幾個(gè)方面的問(wèn)題：① 紅米含有的生物活性物質(zhì)主要分布在外層種皮層中，這部分纖維素含量較高，在加工利用時(shí)一方面阻礙水分進(jìn)入淀粉，使其不能充分糊化，另一方面由于纖維的存在導(dǎo)致其口感變差。因此，如何利用加工技術(shù)或生物酶技術(shù)改善紅米的感官品質(zhì)，同時(shí)保留紅米的功能成分還有待研究。② 已有報(bào)道顯示紅米具有多種健康作用，但大多還停留在動(dòng)物試驗(yàn)層面，很少有關(guān)于人體試驗(yàn)的報(bào)道。鑒于人體消化系統(tǒng)和動(dòng)物有一定的區(qū)別，利用人體試驗(yàn)證明紅米的健康作用有待研究。③ 紅米色素是一種天然的抗氧化劑，起主要作用的是花色苷類物質(zhì)，穩(wěn)定性較差，如何提高紅米色素在食品中的穩(wěn)定性有待進(jìn)一步研究。