高溫高壓蒸汽處理對米糠理化和營養(yǎng)特性的影響

潘碧暉，魏振承，鄧媛元，張雁，唐小俊，廖娜，劉光*，張名位*

（1.華南農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院，廣東廣州 510642）（2.廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院蠶業(yè)與農(nóng)產(chǎn)品加工研究所，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部功能食品重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,廣東省農(nóng)產(chǎn)品加工重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東廣州 510610）

稻谷是世界上最主要的糧食作物之一[1]，而我國稻谷產(chǎn)量居世界首位，據(jù)統(tǒng)計(jì)，2020年我國稻谷年產(chǎn)量為2.12×108t，占世界稻谷總產(chǎn)量的30%。米糠是稻谷加工過程中主要的副產(chǎn)物，約占糙米質(zhì)量的6%～8%，主要由果皮、種皮、糊粉層、胚芽等部分組成[2]。米糠營養(yǎng)成分豐富，含有大量的不飽和脂肪酸和低敏性蛋白質(zhì)[3-5]，同時(shí)富含酚類物質(zhì)[6]、γ-谷維素[7]、植酸等生物活性成分，其在抗氧化[8]，預(yù)防癌癥[9]、心腦血管疾病[10]、糖尿病[10,11]等方面具有重要作用。然而，我國米糠主要用于畜禽飼料，高值化利用率不足15%，影響了米糠副產(chǎn)物的資源化開發(fā)。

限制米糠高值化利用的產(chǎn)業(yè)瓶頸主要是米糠極易發(fā)生酸敗變質(zhì)。米糠中含有的內(nèi)源脂肪酶能夠與油脂發(fā)生水解反應(yīng)，產(chǎn)生脂肪酸，導(dǎo)致米糠酸價(jià)升高；生成的脂肪酸在內(nèi)源脂肪氧合酶作用下迅速氧化成醛、酮、酸等小分子物質(zhì)，使米糠產(chǎn)生“哈喇”味，品質(zhì)劣變。Wu等[12]報(bào)道米糠研磨后，常溫貯藏1 d其酸價(jià)可提高3倍以上。因此，鈍化米糠內(nèi)源活性酶是解決米糠酸敗變質(zhì)，保證其貯藏穩(wěn)定性的關(guān)鍵。

一系列的方法被應(yīng)用于米糠的穩(wěn)定化，包括過熱蒸汽法、微波加熱法、紅外加熱法、擠壓膨化法等物理方法，鹽酸處理法、乙酸處理法、二氧化硫處理法等化學(xué)方法，植物蛋白酶法、微生物蛋白酶法、動(dòng)物原生物酶法等生物方法。其中，物理方法因其穩(wěn)定化效果好，操作簡便，且不引入新物質(zhì)而成為最常用的方法。微波加熱法因其工藝簡單、處理時(shí)間短、滅酶效果好，營養(yǎng)成分損失較少，逐漸被人們關(guān)注，但該方法不易控制溫度，容易將米糠烤焦而影響米糠的品質(zhì)；紅外加熱法具有熱慣性小、升溫快、加熱時(shí)間短等特點(diǎn)，且產(chǎn)品熱損傷低，能有效抑制米糠中脂肪酶活性，但其滅酶效果也有待進(jìn)一步提高；擠壓膨化法能夠有效鈍化米糠脂肪酶，但會(huì)改變米糠原有的營養(yǎng)特性。Yu等[13]對比了11種處理方式對米糠穩(wěn)定化效果影響，發(fā)現(xiàn)使用121 ℃高溫高壓蒸汽處理20 min米糠的脂肪酶鈍化效果最佳，Kim等[14]的研究也獲得了類似的研究結(jié)果。因此，高溫高壓蒸汽在米糠的穩(wěn)定化方面具有應(yīng)用前景。然而，目前研究使用的高溫高壓蒸汽處理時(shí)間均為20 min，未探討處理時(shí)間對米糠穩(wěn)定化影響，處理時(shí)間過長一方面對米糠中營養(yǎng)活性成分的損失存在不良影響，另一方面也造成了能源浪費(fèi)。

基于此，本研究采用121 ℃高溫高壓蒸汽對米糠進(jìn)行處理，探究處理時(shí)間對米糠脂肪酶活性、理化特性、微觀結(jié)構(gòu)、營養(yǎng)活性成分等的影響規(guī)律，以期獲得最適米糠穩(wěn)定化工藝條件，為米糠的產(chǎn)業(yè)化利用提供理論支撐。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

美香粘2號稻谷，購于廣東海納農(nóng)業(yè)有限公司；質(zhì)量分?jǐn)?shù)為14%的三氟化硼甲醇溶液，購于羅恩試劑公司；考馬斯亮藍(lán)（G250）溶液，購于Biosharp公司；對硝基苯酚月桂酸酯（PNPL）、十七酸、福林酚試劑、Trolox試劑、熒光素、2,2'-偶氮(2-甲基丙脒)鹽酸鹽（AAPH）、植酸鈉標(biāo)品等，購于美國Sigma公司；其余試劑均為分析純，購于天津市大茂化學(xué)試劑廠。

1.2 儀器與設(shè)備

YZM-M60X70BI脈動(dòng)真空壓力蒸汽滅菌器，廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院蠶業(yè)與農(nóng)產(chǎn)品加工研究所/廣州市豪爾生醫(yī)療設(shè)備有限公司聯(lián)合研制；Tecan GENios酶標(biāo)儀，瑞士Tecan有限公司；SOX416脂肪測定儀，德國Gerhardt公司；6890N/5975B氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀，美國Aglient公司；IKA T25高速均質(zhì)機(jī)，德國IKA公司；UltraScan VIS型色度儀，美國HunterLab公司；S-3400N-II掃描電子顯微鏡，日本日立公司；JLGJ45型礱谷機(jī)，浙江臺州市糧儀廠；Starch Master2型RVA快速粘度儀，Perten公司。

1.3 方法

1.3.1 米糠的制備

新鮮米糠：稻谷經(jīng)礱谷、除雜、碾磨得到碾磨率為7%的米糠，儲(chǔ)存于-80 ℃冰箱備用。

1.3.2 米糠穩(wěn)定化

將新鮮米糠粉碎后過40目篩，121 ℃高溫高壓蒸汽分別處理0、1、3、5、7、10、15 min，得到7個(gè)不同組別的米糠，隨后經(jīng)粉碎機(jī)粉碎過40目篩，混勻，后儲(chǔ)存于-80 ℃?zhèn)溆谩?/p>

1.3.3 脂肪酶活性測定

參照Thunnop等[15]的方法，采用硝基苯基月桂酸酯法測定米糠中脂肪酶活性，并稍作修改。

米糠脂肪酶液的制備：準(zhǔn)確稱量2.000 g米糠，加入0.1 mol/L pH值7.0的磷酸鈉緩沖液10 mL，置于磁力攪拌器中攪拌提取，120 r/min下提取40 min。隨后，置于8 000 r/min的離心機(jī)中離心10 min，取上清粗酶液置于4 ℃冰箱備用。

脂肪酶活性的測定：分別配制A液（0.1 g PNPL溶于30 mL異丙醇）和B液（0.4 g曲拉通X-100、0.1 g阿拉伯樹膠溶于90 mL pH 7.0磷酸鹽緩沖液），取0.4 mL A液與6.0 mL B液混合均勻，然后加入0.4 mL粗酶液，35 ℃水浴反應(yīng)40 min，冰浴2 min，隨后，4 ℃下8 000 r/min離心5 min，取上清液于410 nm測定吸光值。另取一份米糠脂肪酶提取液先于沸水浴中，滅酶20 min后進(jìn)行如上操作作為空白。

采用對硝基苯酚制作標(biāo)準(zhǔn)曲線，一個(gè)脂肪酶活性單位被定義為每克樣品每小時(shí)水解PNPL生成對硝基苯酚的量。脂肪酶活力由公式（1）求得：

式中：

H——脂肪酶活性，U/g；

A410——樣品吸光值；

n——稀釋倍數(shù)；

V——反應(yīng)體系的總體積，mL；

k——對硝基苯酚標(biāo)準(zhǔn)曲線斜率；

139.11——對硝基苯酚相對分子質(zhì)量；

t——反應(yīng)時(shí)間，h；

m——樣品質(zhì)量，g；

M——樣品水分含量，%。

式中：

F——滅活率，%；

H前——滅菌前脂肪酶活性，U/g；

H后——滅菌后脂肪酶活性，U/g。

1.3.4 物理特性的測定

1.3.4.1 粘度測定

使用快速粘度儀法對米糠粘度進(jìn)行測定。量取25.0 mL水，移入干燥潔凈的樣品筒中。準(zhǔn)確稱取3.00 g試樣于樣品筒中，將攪拌器置于樣品筒中并上下快速攪動(dòng)10次，使試樣分散。將攪拌器置于樣品筒中并可靠地插接到攪拌器的連接器上，使攪拌器恰好居中。當(dāng)儀器提示允許測試時(shí)，將儀器的攪拌器電動(dòng)機(jī)塔帽壓下，驅(qū)動(dòng)測試程序。根據(jù)計(jì)算機(jī)屏幕顯示的粘度變化曲線，記錄樣品的最終粘度。

1.3.4.2 色度測定

使用UltraScan VIS色度儀測量不同處理組米糠的顏色。將足量的樣品置于石英比色皿中，放入樣品架上測定，其中，光圈的直徑為19 mm，得到L*值、a*值和b*值，L*值表示黑白亮度，L*值越大則表示越白亮；a*值表示綠紅色，值越大則表示樣品越紅；b*值表示藍(lán)黃色，值越大則表示樣品越黃。

1.3.5 微觀結(jié)構(gòu)觀察

參考周素梅等[16]的方法測定不同處理米糠的微觀形貌，并稍作修改。使用正己烷對米糠樣品進(jìn)行脫脂，過濾除去溶劑后將米糠置于通風(fēng)櫥風(fēng)干，隨后置于干燥器內(nèi)脫水一周，經(jīng)離子濺射噴金后置于掃描電子顯微鏡觀察，使用5 kV電壓和1 000×的條件進(jìn)行拍照。

1.3.6 營養(yǎng)組分測定

1.3.6.1 可溶性蛋白含量測定

采用考馬斯亮藍(lán)法測定米糠中可溶性蛋白含量，方法參照方勇等[17]的報(bào)道并稍作調(diào)整。準(zhǔn)確稱取樣品1.00 g，加入9 mL的生理鹽水，冰浴條件下機(jī)械均質(zhì)，懸濁液5 000 r/min離心5 min，取上清定容至25 mL。取定容后的上清液50 μL，加入3.0 mL考馬斯亮藍(lán)（G250）顯色劑，混勻并靜置10 min，595 nm波長下測定吸光值A(chǔ)1。50 μL去離子水代替樣液做空白對照，測得吸光值為A0，50 μL蛋白標(biāo)準(zhǔn)品（質(zhì)量濃度為0.521 g/L的BSA，Bovine Serum Albumin）做標(biāo)準(zhǔn)對照，測得吸光值為A2。樣液可溶性蛋白質(zhì)含量（記為P，g/100 g）計(jì)算公式如下：

1.3.6.2 脂肪含量測定

脂肪的測定參照GB 5009.6-2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中脂肪的測定索式抽提法》。

1.3.6.3 脂肪酸組成測定

米糠粗脂肪的脂肪酸組成參照楊春英等[18]方法進(jìn)行分析，具體操作如下：稱取0.02 g油樣，加入2%（m/V）氫氧化鈉甲醇溶液2 mL，60 ℃水浴30 min，每隔10 min震蕩一次，然后加入2 mL三氟化硼甲醇溶液，60 ℃水浴2 min，迅速冷卻至室溫。加入色譜純正己烷2 mL，再加入飽和氯化鈉溶液5 mL，顛倒混勻，6 730g離心5 min分層。吸取上層正己烷溶液到離心管（管內(nèi)加入1 g無水硫酸鈉）搖勻，離心3 min，吸取上清液過濾膜后在GC-MS（Gas Chromatography and Mass Spectrometry）上進(jìn)行測定。氣相條件為：J&W DB-WAX毛細(xì)管色譜柱（30 m×0.25 mm，0.25 μm）；進(jìn)樣口溫度：250 ℃；進(jìn)樣量：1.0 μL，分流比為20:1；初始溫度180 ℃，保持5 min，以3 ℃/min升溫速率升至230 ℃，保持15 min。質(zhì)譜條件為：電子電離（electron ionization，EI）離子源，電子能量70 eV；離子源溫度230 ℃；四極桿溫度150 ℃；傳輸線溫度280 ℃；質(zhì)量范圍30～450 u，全掃描方式；溶劑延遲3 min。

1.3.7 植物化學(xué)活性成分測定

1.3.7.1 植酸測定

參照時(shí)俠青等[19]的方法使用硫酸鐵銨-雙吡啶分光光度法測定植酸含量，具體操作如下：準(zhǔn)確稱取樣品25 mg于10 mL具塞試管中，依次加入2.5 mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%的三氯乙酸和5 mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.02%的硫酸鐵銨溶液搖勻。將密封試管沸水浴30 min，取出后流水冷卻2 min，并轉(zhuǎn)移到10 mL離心管中，4 000 r/min離心10 min。然后取上清液2.0 mL放入另一試管中，加入3.0 mL雙吡啶溶液，搖勻，在10 min內(nèi)于519 nm測定吸光度，參比為2.0 mL蒸餾水加3.0 mL雙吡啶溶液。根據(jù)吸光值計(jì)算米糠的植酸含量。

式中：

Z——植酸含量，%；

c——由工作曲線計(jì)算得到植酸的質(zhì)量，μg；

m——樣品質(zhì)量，mg。

1.3.7.2γ-谷維素測定

參考LS/T 6121.1-2017《糧油檢驗(yàn)植物油中谷維素含量的測定分光光度法》測定γ-谷維素含量，具體操作如下：準(zhǔn)確稱取米糠樣品0.100 g，加入正庚烷溶解并定容至50 mL，混勻后轉(zhuǎn)移離心管中，室溫下200 r/min磁力攪拌1 h，隨后，6 000 r/min離心5 min，上清液過0.22 μm有機(jī)相微孔濾膜后，即得到谷維素提取液，于315 nm波長處測定其吸光值。以γ-谷維素質(zhì)量濃度（mg/mL）為橫坐標(biāo)，吸光值為縱坐標(biāo)，進(jìn)行線性回歸，得到標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)曲線方程，按下式計(jì)算γ-谷維素含量。

式中：

G——γ-谷維素含量，mg/g；

c——待測樣品濃度，mg/mL；

V——待測液體積，mL；

n——稀釋倍數(shù)；

m——試樣質(zhì)量，g。

1.3.7.3 酚類物質(zhì)測定

米糠酚類物質(zhì)包含游離態(tài)和結(jié)合態(tài)。其中游離酚的提取采用Paiva等[20]的方法并略作修改，具體步驟為：準(zhǔn)確稱取1.00 g米糠樣品，加入50 mL 4 ℃預(yù)冷處理的體積分?jǐn)?shù)為80%丙酮，混勻，在冰浴中攪拌（10 000 r/min）提取5 min，隨后，4 ℃、8 500 r/min離心10 min，取上清液。采用同樣的方法對殘?jiān)貜?fù)提取一次，合并上清液，45 ℃真空濃縮后加入4 ℃預(yù)冷處理的甲醇進(jìn)行復(fù)溶，并定容至10 mL，貯存于-20 ℃冰箱備用。

米糠結(jié)合酚的提取參照Finocchiaro等[21]的方法。將上述游離酚提取后剩余的物料殘?jiān)c40 mL、2.0 mol/L NaOH混勻，充入氮?dú)猓芊馊萜?，室溫下振? h。隨后，用濃鹽酸中和料液，調(diào)節(jié)溶液pH值至1.0，加入100 mL的正己烷萃取脫脂，再加入等體積乙酸乙酯萃取5次，合并萃取液，45 ℃真空濃縮后加入4 ℃預(yù)冷處理的甲醇進(jìn)行復(fù)溶，定容至10 mL，貯存于-20 ℃冰箱備用。

米糠游離酚和結(jié)合酚含量測定采用Dewanto等[22]的方法。取0.125 mL上述酚提取液，依次加入0.5 mL雙蒸水，0.125 mL福林酚試劑，混勻，室溫下避光反應(yīng)6 min；隨后加入1.25 mL Na2CO3（7%，m/V）和1.0 mL雙蒸水，混勻，室溫下避光反應(yīng)90 min；最后在760 nm波長下測定吸光度。利用沒食子酸作為標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)建立標(biāo)準(zhǔn)曲線。酚含量的最終結(jié)果表示為mg GAE/100 g DW，即mg沒食子酸當(dāng)量每100 g樣品干重。

1.3.7.4 酚類物質(zhì)抗氧化活性測定

采用氧自由基吸收能力（ORAC）評價(jià)米糠游離酚和結(jié)合酚抗氧化活性，具體方法參考Zhang等[23]的報(bào)道。20 μL酚稀釋液或Trolox標(biāo)準(zhǔn)液（濃度為6.25～50 μmol/L）與200 μL熒光素鈉工作液（濃度為0.96 μmol/L）混合，37 ℃孵育20 min后加入20 μL AAPH（濃度為119 μmol/L），用酶標(biāo)儀每隔4.5 min記錄一次熒光強(qiáng)度，激發(fā)波長485 nm，發(fā)射波長538 nm。ORAC測定結(jié)果表示為μmol Trolox當(dāng)量每g樣品干重，即μmol TE/g DW。

1.4 數(shù)據(jù)處理

所有指標(biāo)測定均重復(fù)3次，數(shù)據(jù)用平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示，采用SPSS 24.0統(tǒng)計(jì)軟件中單因素方差分析進(jìn)行組間差異比較，采用Duncan檢驗(yàn)，顯著性水平為p＜0.05，圖表中不同字母表示該水平下差異顯著性。

2 結(jié)果與討論

2.1 高溫高壓蒸汽處理時(shí)間對米糠脂肪酶活性影響

圖1 121 ℃高溫高壓蒸汽處理時(shí)間對米糠脂肪酶活的影響Fig.1 Effects of 121 ℃ high-temperature and high-pressure steam treatment time on lipase activity of rice bran

探究121 ℃高溫高壓蒸汽處理時(shí)間對米糠脂肪酶活性影響，結(jié)果如圖1所示，高溫高壓蒸汽對米糠脂肪酶活性影響顯著（p＜0.05），處理1 min后，米糠脂肪酶滅活率達(dá)81.86%，繼續(xù)延長處理時(shí)間至15 min，其脂肪酶滅活率提高至83.87%，但與1 min組數(shù)據(jù)并無顯著差異。Yu等[13]和Kim等[14]的研究評價(jià)了多種處理方式對米糠穩(wěn)定化影響，發(fā)現(xiàn)相比于擠壓膨化、微波、紅外等米糠穩(wěn)定化方式，121 ℃高溫高壓蒸汽處理20 min具有較好的滅活米糠脂肪酶效果。本研究所得米糠最適處理時(shí)間為1 min，較Yu等[13]和Kim等[14]研究結(jié)果短，其原因主要是本研究所用高溫高壓蒸汽發(fā)生器為夾層式，可實(shí)現(xiàn)蒸汽的預(yù)熱，在達(dá)到所需溫度條件后再放置樣品，這樣就能較準(zhǔn)確的評價(jià)高溫高壓蒸汽處理時(shí)間對米糠的影響。同樣的，羅舜菁等[24]研究也發(fā)現(xiàn)過熱蒸汽可以在1 min內(nèi)使米糠脂肪酶活性顯著降低，進(jìn)一步延長處理時(shí)間，脂肪酶活性下降速率減緩，當(dāng)時(shí)間大于4 min后脂肪酶活性不再隨時(shí)間增加而發(fā)生顯著性變化。相較于眾多米糠穩(wěn)定化方法，高溫高壓蒸汽處理對米糠脂肪酶的滅活效果最佳，這可能是由于高溫和高壓的共同作用下更有利于破壞脂肪酶結(jié)構(gòu)，從而使其喪失油脂水解活性。然而，無論哪種處理方法都不能完全鈍化米糠脂肪酶，這可能與米糠中存在部分耐熱脂肪酶有關(guān)。

2.2 高溫高壓蒸汽處理時(shí)間對米糠物理特性影響

2.2.1 粘度

高溫高壓蒸汽處理時(shí)間對米糠粘度的影響結(jié)果如圖2所示，隨處理時(shí)間的增加，米糠粘度顯著下降（p＜0.05），處理7 min后，米糠粘度由14.67 cP下降至7.00 cP，繼續(xù)延長時(shí)間，米糠粘度雖有下降，但與處理7 min時(shí)的米糠粘度并無顯著差異（p＞0.05）。米糠粘度降低的原因主要是由于高溫高壓蒸汽處理后，米糠淀粉發(fā)生糊化，處理結(jié)束后溫度降低，導(dǎo)致淀粉老化，從而影響了物料粘度。胡月明等[25]研究過熱蒸汽處理對重組全麥粉（麥麩與面粉干基質(zhì)量比為2:8）粘度的影響發(fā)現(xiàn)，過熱蒸汽處理后重組全麥粉的最終粘度由3604 cP下降至3202 cP（p＜0.05）。經(jīng)高溫高壓蒸汽處理后的米糠粘度值降低，這有利于促進(jìn)米糠在沖調(diào)、焙烤等食品中的應(yīng)用[26]。

圖2 121 ℃高溫高壓蒸汽處理時(shí)間對米糠粘度的影響Fig.2 Effect of 121 ℃ high-temperature and high-pressure steam treatment time on viscosity of rice bran

2.2.2 色度

表1 121 ℃高溫高壓蒸汽處理時(shí)間對米糠色度的影響Table 1 Effect of 121 ℃ high-temperature and high-pressure steam treatment time on chroma of rice bran

不同處理時(shí)間的米糠色度變化情況如表1所示，隨處理時(shí)間的延長，米糠L*值由71.53逐漸下降至67.37，表明米糠的顏色逐漸變暗；米糠a*值由2.24顯著增加至5.06（p＜0.05），這說明米糠的顏色逐漸變紅；米糠b*值呈先增大后減小的趨勢，但處理后米糠的b*值顯著大于對照組（p＜0.05），處理時(shí)間3 min時(shí)，b*值由20.67增加至24.72，進(jìn)一步延長處理時(shí)間至15 min時(shí)，b*值下降至24.15，說明米糠的色澤逐漸變黃。米糠色度發(fā)生變化的原因是米糠中含有蛋白質(zhì)和糖類，高溫條件下發(fā)生了美拉德反應(yīng)，引起了米糠的色澤加深；盡管美拉德反應(yīng)會(huì)改變米糠的色澤，但同時(shí)也能增加米糠的香氣物質(zhì)[27,28]，從而提高其風(fēng)味。

2.2.3 微觀結(jié)構(gòu)

圖3 121 ℃高溫高壓蒸汽處理時(shí)間對米糠微觀結(jié)構(gòu)的影響Fig.3 Effects of 121 ℃ high-temperature and high-pressure steam treatment time on microstructure of rice bran

掃描電鏡可用于觀察樣品的微觀形貌結(jié)構(gòu)，不同處理時(shí)間米糠微觀結(jié)構(gòu)如圖3。由圖可見，未經(jīng)處理的樣品，結(jié)構(gòu)較為松散，淀粉顆粒完整性較好，呈立體球形或橢球形。隨著高溫高壓蒸汽處理時(shí)間的增加，淀粉顆粒的外觀由球形或橢球形變?yōu)閳A形片狀形態(tài)，并與其他組分融為一體形成致密的片狀結(jié)構(gòu)，形貌完整的淀粉顆粒逐漸減少。這與徐芬等[29]報(bào)道結(jié)果一致，即隨著水熱處理時(shí)間的延長，淀粉顆粒原有的橢圓狀形貌被破壞，淀粉顆粒邊緣逐漸模糊破裂。米糠微觀結(jié)構(gòu)的變化可能是由于高溫高壓蒸汽處理后淀粉發(fā)生不同程度的糊化進(jìn)而使淀粉顆粒的外觀形貌發(fā)生變化。Huang等[30]研究也表明，當(dāng)?shù)矸酆M(jìn)行到不可逆吸水膨脹階段時(shí)，水分不斷進(jìn)入淀粉微晶間隙，淀粉顆粒體積膨脹到一定限度后出現(xiàn)破裂現(xiàn)象，從而導(dǎo)致微觀結(jié)構(gòu)中的空隙形成。

2.3 處理時(shí)間對米糠主要營養(yǎng)成分影響

2.3.1 可溶性蛋白含量變化

米糠蛋白的氨基酸組成和比例符合人體需求，具有生物效價(jià)高、消化率高和低致敏性等特點(diǎn)[31]。圖4為高溫高壓蒸汽處理時(shí)間對米糠可溶性蛋白含量的影響，由圖可知，處理1 min后，米糠可溶性蛋白含量顯著下降了71.89%，且隨時(shí)間延長無顯著變化。周素梅等[16]研究也發(fā)現(xiàn)，擠壓膨化穩(wěn)定化后米糠的可溶性蛋白組分由44.20%下降至14.30%；Runyon等[32]研究也發(fā)現(xiàn)，熱處理可使燕麥的可溶性蛋白含量下降近50%。這些處理方式都含有熱處理因素，因此造成可溶性蛋白含量下降的主要原因可能是由于蛋白質(zhì)受熱變性，導(dǎo)致疏水基團(tuán)更多地暴露出來，從而使可溶性蛋白含量顯著下降[33]。

圖4 121 ℃高溫高壓蒸汽處理時(shí)間對米糠可溶性蛋白含量的影響Fig.4 Effects of 121 ℃ high-temperature and high-pressure steam treatment time on soluble protein content of rice bran

2.3.2 粗脂肪含量及脂肪酸組成變化

米糠脂肪酸主要以油酸和亞油酸等不飽和脂肪酸為主，這些成分能有效促進(jìn)人體生長發(fā)育，具有抗炎、預(yù)防心腦血管疾病和降血脂等重要生理功能[34]。因此，評價(jià)了高溫高壓蒸汽處理時(shí)間對米糠脂肪含量及脂肪酸組成的影響（圖5）。高溫高壓蒸汽處理1 min后，米糠粗脂肪含量顯著（p＜0.05）提高5.94%，而隨著處理時(shí)間的延長，米糠粗脂肪含量無明顯變化。這可能是由于高溫高壓蒸汽破壞了米糠原有的微觀結(jié)構(gòu)，進(jìn)而提升了粗脂肪的提取率。

圖5 121 ℃高溫高壓蒸汽處理時(shí)間對米糠脂肪含量的影響Fig.5 Effect of 121 ℃ high-temperature and high-pressure steam treatment time on fat content of rice bran

表2是121 ℃高溫高壓蒸汽處理對米糠脂肪酸組成的影響，由表2可知，通過GC-MS分析結(jié)果共檢測出10種脂肪酸，分別為肉豆蔻酸（C14:0）、棕櫚酸（C16:0）、硬脂酸（C18:0）、花生酸（C20:0）、山崳酸（C22:0）等飽和脂肪酸，棕櫚油酸（C16:1）、油酸（C18:1）、亞油酸（C18:2）、亞麻酸（C18:3）和花生烯酸（C20:1）等不飽和脂肪酸。其中，飽和脂肪酸含量占比22.25%，不飽和脂肪酸含量占比77.75%，脂肪酸組成結(jié)果與林丹等[35]和梁盈等[36]研究結(jié)果接近。高溫高壓蒸汽處理并不會(huì)改變米糠油脂肪酸的組成，且對其含量影響也較小，處理15min后，飽和脂肪酸含量提高到22.58%，不飽和脂肪酸含量降低到77.42%，較未處理組分別變化1.48%和0.42%。因此，該結(jié)果表明，高溫高壓蒸汽處理能夠較好地保留米糠中不飽和脂肪酸，從而不影響其營養(yǎng)價(jià)值。

表2 121 ℃高溫高壓蒸汽處理時(shí)間對米糠脂肪酸組成的影響（%）Table 2 Effects of 121 ℃ high-temperature and high-pressure steam treatment time on fatty acid composition of rice bran (%)

2.4 處理時(shí)間對米糠植物化學(xué)成分的影響

2.4.1γ-谷維素含量

圖6 121 ℃高溫高壓蒸汽處理時(shí)間對米糠γ-谷維素含量的影響Fig.6 Effects of 121 ℃ high-temperature and high-pressure steam treatment time on the content of γ-glutamine in rice bran

γ-谷維素是米糠中含量豐富的活性營養(yǎng)成分之一，具有抗氧化、預(yù)防炎癥、預(yù)防心腦血管疾病等功效[37]。因此，明確高溫高壓蒸汽對米糠谷維素含量影響具有重要意義。

如圖6所示，在所選的處理時(shí)間范圍內(nèi)，γ-谷維素含量隨處理時(shí)間無顯著變化（p＞0.05），其含量維持在4.90至5.08 mg/g之間。羅舜菁等[24]的研究也發(fā)現(xiàn)，120 ℃過熱蒸汽處理米糠4 min后，米糠中的γ-谷維素含量無顯著性變化（p＞0.05）。本研究結(jié)果表明，即便121 ℃處理15 min，γ-谷維素仍無明顯損失，這與γ-谷維素具有較好的熱穩(wěn)定性有關(guān)[38]。

2.4.2 植酸含量

植酸是一種在豆類和谷類中含量較高的天然化合物，由于其具有降低食品中營養(yǎng)物質(zhì)生物利用率的抗?fàn)I養(yǎng)效應(yīng)而引起了廣泛關(guān)注[39]。米糠中植酸含量較高，因此，本研究進(jìn)一步探究了高溫高壓蒸汽處理對米糠植酸含量影響，結(jié)果如圖7。由圖可知，高溫高壓蒸汽處理15 min對米糠植酸含量無明顯影響（p＞0.05），表明本研究處理手段并不能降低米糠中植酸含量。有研究報(bào)道，120 ℃高壓滅菌30 min可使扁豆中植酸含量下降10%[40]。因此，通過延長處理時(shí)間或提高處理溫度對降低米糠植酸含量可能有一定作用。

圖7 121 ℃高溫高壓蒸汽處理時(shí)間對米糠植酸含量的影響Fig.7 Effect of 121 ℃ high-temperature and high-pressure steam treatment time on phytic acid content in rice bran

2.4.3 酚類物質(zhì)含量及其抗氧化活性

米糠中含有豐富的酚類物質(zhì)，分為游離態(tài)和結(jié)合態(tài)。一系列的研究已證明了米糠多酚具有很強(qiáng)的生物活性，包括抗氧化、抗癌、抗炎等功效[41]。因此，本研究評價(jià)了高溫高壓蒸汽處理時(shí)間對米糠酚類物質(zhì)含量及其抗氧化活性的影響。

圖8 121 ℃高溫高壓蒸汽處理時(shí)間對米糠酚類物質(zhì)含量的影響Fig.8 Effects of 121 ℃ high-temperature and high-pressure steam treatment time on the content of phenolic substances in rice bran

圖8為不同處理時(shí)間米糠游離酚和結(jié)合酚含量的變化，結(jié)果表明，高溫高壓蒸汽處理對游離酚含量有負(fù)面影響，處理1 min后，米糠游離酚含量降低9.07%，進(jìn)一步延長時(shí)間，米糠游離酚含量無明顯損失（p＞0.05）。游離酚減少的原因應(yīng)與高溫引起的米糠游離酚結(jié)構(gòu)破壞有關(guān)，但游離酚的含量并沒有隨處理時(shí)間的延長而持續(xù)降低，說明游離酚中的大部分組分在121 ℃熱處理?xiàng)l件下的穩(wěn)定性較好。而對于米糠結(jié)合酚，高溫高壓蒸汽對其含量的影響并不明顯，盡管隨著處理時(shí)間的延長，米糠結(jié)合酚含量總體呈現(xiàn)上升趨勢，但與對照組比并無顯著差異（p＞0.05）。

進(jìn)一步使用ORAC評價(jià)了米糠游離酚和結(jié)合酚的抗氧化活性，其結(jié)果與米糠酚類含量具有相似的規(guī)律。結(jié)果如圖9所示，高溫高壓蒸汽處理1 min后米糠游離酚抗氧化活性降低18.55%，進(jìn)一步延長處理時(shí)間，其抗氧化活性無明顯變化（p＞0.05）。此外，在所選處理時(shí)間范圍內(nèi)，米糠結(jié)合態(tài)多酚ORAC抗氧化活性隨處理時(shí)間延長無顯著變化（p＞0.05）。

圖9 121 ℃高溫高壓蒸汽處理時(shí)間對米糠酚類物質(zhì)ORAC值的影響Fig.9 Effects of 121 ℃ high-temperature and high-pressure steam treatment time on the absorption capacity of phenolic compounds oxygen free radical in rice bran

3 結(jié)論

本研究系統(tǒng)探究了121 ℃高溫高壓蒸汽處理時(shí)間對米糠理化特性和營養(yǎng)品質(zhì)影響，結(jié)果表明，處理1 min后，米糠脂肪酶活性降低了81.86%，可溶性蛋白、米糠游離酚含量及抗氧化活性顯著降低，而米糠粗脂肪含量提取率提高；隨處理時(shí)間延長，米糠的粘度逐漸降低，顏色加深，結(jié)構(gòu)變得更加致密；而米糠脂肪酸組成及比例、γ-谷維素、植酸、結(jié)合酚及抗氧化活性等指標(biāo)不受處理時(shí)間影響。因此，綜合考慮各指標(biāo)變化，選擇121 ℃高溫高壓蒸汽處理1 min為最適米糠處理?xiàng)l件。研究結(jié)果為米糠的深加工利用提供了理論和技術(shù)支撐。