全谷物糙米的營(yíng)養(yǎng)特性及其應(yīng)用研究進(jìn)展

付宸睿 高婷婷 孫斯遠(yuǎn) 周雨涵

摘要：糙米中含有蛋白質(zhì)、維生素、不飽和酸、微量元素（如鐵元素）、膳食纖維等多種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。全谷物糙米是整粒糙米在去殼后依舊保存著一些外部結(jié)構(gòu)，如皮層、胚芽等。全谷物糙米保留的外層組織營(yíng)養(yǎng)成分豐富，維生素、礦物質(zhì)、膳食纖維都比白米豐富。隨著生活水平的不斷提高，人們逐漸意識(shí)到全谷物食品對(duì)人體的重要性。本文主要從全谷物糙米的營(yíng)養(yǎng)特性、加工工藝和應(yīng)用研究進(jìn)展三個(gè)方面介紹了全谷物糙米的營(yíng)養(yǎng)特性和應(yīng)用研究進(jìn)展，并展望了全谷物糙米在食品領(lǐng)域應(yīng)用的發(fā)展前景。

關(guān)鍵詞：全谷物糙米 營(yíng)養(yǎng)特性 應(yīng)用研究

水稻是中國(guó)主要糧食作物之一，在食品消費(fèi)和生產(chǎn)中占據(jù)了核心位置。全谷物糙米是一種以稻米為原材料加工而成的米。其在加工后仍保留著一些外在組織，比如胚芽、皮層、糊粉層，這些保留的外層組織使全谷物糙米的營(yíng)養(yǎng)比大米更加豐富，其中膳食纖維、維生素、礦物質(zhì)等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)尤為明顯。因其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值豐富，全谷物糙米也被人們視為安全營(yíng)養(yǎng)食品。但由于全谷物糙米的蒸煮性、消化性等性能較差，且儲(chǔ)藏周期較短，從而限制了其在市場(chǎng)上的消費(fèi)以及推廣。因此，采用新的技術(shù)來(lái)改善全谷物糙米的功能性和儲(chǔ)藏穩(wěn)定性已經(jīng)成為當(dāng)今推廣全谷物糙米主食化的研究重點(diǎn)。本次研究采用雙螺旋桿擠出技術(shù)，改變?nèi)任锊诿自械囊恍┢沸?，使全谷物糙米中蛋白質(zhì)、維生素、不飽和酸等功能性成分更加豐富，使全谷物糙米更加適合市場(chǎng)的消費(fèi)及推廣，全谷物糙米必將成為開(kāi)拓功能性食物的主要原料之一。

一、全谷物糙米的營(yíng)養(yǎng)特性

全谷物糙米在加工后，仍保留著一些外在結(jié)構(gòu)，具有著精米幾乎不含的膳食纖維、生物素、維生素、礦物質(zhì)等物質(zhì)[1]。這些營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)大部分集中在全谷物糙米外皮、糊粉層和胚芽中，糙米在糊粉層中含有的維生素和外殼中的礦物質(zhì)含量明顯比在精米中的含量更高，其他外在結(jié)構(gòu)中含有的膳食纖維、不飽和脂肪酸和具有特殊營(yíng)養(yǎng)作用的物質(zhì)也比在精米中的含量高[2]。但也由于其存在這些外在結(jié)構(gòu)，使其口感變差以及蒸煮條件變得更加復(fù)雜。由于全谷物糙米的營(yíng)養(yǎng)特性，其擁有促進(jìn)新陳代謝、提高免疫力、降血糖血脂、延緩皮膚衰老等生理功能[3]。

二、全谷物糙米的加工工藝

通過(guò)物理法和生物法對(duì)糙米進(jìn)行加工，從而使全谷物糙米中的營(yíng)養(yǎng)更加豐富，口感更加符合大眾口味。

（一）浸泡法

在含有特殊溶劑的溶液中或水中浸泡過(guò)一定時(shí)間的糙米，表面結(jié)構(gòu)會(huì)因內(nèi)外濃度差產(chǎn)生膨脹而造成軟化，并且導(dǎo)致胚乳充分吸水，而其中的淀粉也因此滿足糊化水分要求[4]。通過(guò)浸泡使糙米的組織發(fā)生軟化，這是最簡(jiǎn)單的方法。通過(guò)延長(zhǎng)浸泡時(shí)間可以縮減糙米的蒸煮時(shí)長(zhǎng)，但在延長(zhǎng)浸泡時(shí)間的過(guò)程中微生物可能污染糙米[5]。Zhang等[6]為減少微生物，使用微酸性電解水對(duì)糙米進(jìn)行浸泡，其電解水無(wú)副作用，同時(shí)還能進(jìn)一步縮短糙米在溫水里浸泡的時(shí)間，而且隨著水溫的上升，吸水速度也會(huì)隨之加快。何易雯等[7]論述糙米浸泡時(shí)間、溫度高低對(duì)糙米糊化特性的影響。研究表明，浸泡時(shí)間大于20小于40min時(shí)，溫度的影響并不明顯，浸泡時(shí)間多于40min時(shí)，浸泡時(shí)間的影響也不再明顯。

全谷物糙米浸泡方法操作簡(jiǎn)單，并且對(duì)全谷物糙米口感起到了一定的改善作用，大部分營(yíng)養(yǎng)特性沒(méi)有產(chǎn)生流失，而全谷物糙米經(jīng)過(guò)處理后米黃變化不大，并且浸泡液也需要進(jìn)行一定的處理。

（二）碾削法

糙米經(jīng)過(guò)碾削法處理后其吸水率會(huì)升高。經(jīng)過(guò)研究表明糙米的研磨度與糙米的體積膨脹率和吸水率呈正相關(guān)，與硬度以及蒸煮時(shí)間呈負(fù)相關(guān)。謝有發(fā)等[8]研究結(jié)果表明，當(dāng)糙米碾削率為6%時(shí)，由于研磨率較高，糙米中的維生素、礦物質(zhì)等營(yíng)養(yǎng)成分會(huì)逐步加深，從而損耗嚴(yán)重，所存在的活性物質(zhì)也會(huì)被損耗。這就造成了資源的浪費(fèi)，因此需要注意控制研磨率，但研磨率也不應(yīng)太低，因?yàn)槟胂鬟^(guò)程中糙米脫皮的情況比較少，在輕碾后會(huì)損失掉皮層中的大部分營(yíng)養(yǎng)成分，也會(huì)留下大量的生物酶和油脂，這使得輕度研磨的糙米容易酸敗，比大米更難儲(chǔ)存[9]，從而會(huì)使其產(chǎn)品成本增加。

（三）擠壓膨化法

擠壓膨化法是目前已知的較為理想的食品加工方法，它是一種集混合、攪拌、破碎、加熱等多單元操作為一體的方法，同時(shí)還可以實(shí)現(xiàn)淀粉糊化、降解、蛋白質(zhì)變性等多種變化，因?yàn)閿D壓膨化技術(shù)可以在高壓、高剪切力和高溫條件下改變食品的性質(zhì)[10]。馬永軒[11]等研究表明，擠壓膨化后，在水中溶脹過(guò)程中，糙米淀粉的降解和淀粉所產(chǎn)生的凝膠性能均有提高，還原糖和糊化程度均有明顯提高。糙米中蛋白質(zhì)的含量并沒(méi)有發(fā)生明顯變化，脂肪含量明顯減少。擠壓膨化過(guò)程增加了可溶性膳食纖維的含量，降低了糙米粉的亮度，減少了與不溶性膳食纖維搭配的總膳食纖維。擠壓膨化技術(shù)能夠最大限度保留全谷物糙米的營(yíng)養(yǎng)特性，并且該技術(shù)操作簡(jiǎn)單、資金投入少、環(huán)境污染小、安全性能高，是目前糙米加工技術(shù)中應(yīng)用前景較好的一項(xiàng)技術(shù)。

（四）發(fā)芽法

糙米合適的生理?xiàng)l件下，作為活體植物，能夠進(jìn)行活化、發(fā)芽。在發(fā)芽過(guò)程中糙米的酶系統(tǒng)會(huì)啟動(dòng)，與粗纖維、蛋白質(zhì)、淀粉等多種大分子物質(zhì)結(jié)合，從而將大分子物質(zhì)分解成氨基酸、糖類等小分子物質(zhì)，這就造成了糙米在營(yíng)養(yǎng)、生理、質(zhì)構(gòu)等方面的特點(diǎn)發(fā)生了明顯改變。糙米吃起來(lái)的口感會(huì)有所提高，并且營(yíng)養(yǎng)成分也更加多種多樣[12-13]。

高麗紅[14]等將發(fā)芽糙米與發(fā)芽前糙米的各種營(yíng)養(yǎng)成分進(jìn)行對(duì)比后發(fā)現(xiàn)，發(fā)芽前后兩者氨基酸含量并沒(méi)有發(fā)生明顯變化，發(fā)芽糙米的礦物質(zhì)含量比發(fā)芽前糙米減少了約15%，但發(fā)芽糙米的粗脂肪含量增加了約12%。

發(fā)芽糙米的產(chǎn)品價(jià)格高、口感差，且生產(chǎn)周期較長(zhǎng)、制作工藝復(fù)雜、制作成本高，因此必須采用多種技術(shù)合作。

（五）發(fā)酵法

發(fā)酵法對(duì)吸水性的提高和硬度的降低都有很好的作用。研究表明經(jīng)過(guò)發(fā)酵制成的糙米米糠食品，無(wú)論從風(fēng)味、口感還是營(yíng)養(yǎng)成分上，都得到了極大的提高[15]。但這種技術(shù)處理出來(lái)的糙米需要二次滅菌，其缺點(diǎn)也有很多，比如發(fā)酵程序比較復(fù)雜、時(shí)間比較長(zhǎng)、費(fèi)用也比較高。這些缺點(diǎn)也限制了其進(jìn)一步推廣。

（六）雙螺旋擠出改性法

雙螺旋擠出改性法是機(jī)械壓力和剪切力對(duì)糙米的應(yīng)用，通過(guò)雙螺桿擠出技術(shù)對(duì)糙米粉糊化特性、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量產(chǎn)生影響。在使用雙螺桿技術(shù)過(guò)程中，當(dāng)水分添加量到某一定值時(shí)，隨擠出溫度升高，糊化度逐漸升高，但當(dāng)它達(dá)到最大值時(shí)，繼續(xù)升高溫度，糊化度反而降低。在糙米的結(jié)構(gòu)和性狀上，擠出改性起著不可忽視的作用。

糙米通過(guò)雙螺旋擠出改性處理，使其膨脹力顯著增加，持水力增加，可溶性膳食纖維含量得到提高。導(dǎo)致這種現(xiàn)象的原因主要是全谷物糙米受到高剪切、擠壓力、高溫等因素影響，從而使物料的分子結(jié)構(gòu)重新排列、連接鍵斷開(kāi)，內(nèi)部結(jié)構(gòu)更加疏松，大量自由水更易于滲透到物料內(nèi)部，吸水持水性有所改善，使全谷物糙米的相關(guān)理化特性均有不同幅度的改善。

三、全谷物糙米應(yīng)用研究進(jìn)展

目前已經(jīng)不再使用大米的白度、精確度來(lái)衡量飲食健康程度的優(yōu)劣，而是將目光投向?qū)Σ诿谞I(yíng)養(yǎng)成分如何多樣化的研究上。隨著研究的深入和成果的發(fā)表，人們已經(jīng)接受了合理健康的飲食習(xí)慣。糙米酵素、發(fā)芽糙米等一系列糙米相關(guān)產(chǎn)品相關(guān)產(chǎn)品逐漸出現(xiàn)在國(guó)人的餐桌上。

（一）糙米酵素

糙米酵素為功能性食品原料。而且糙米酵素基于糙米的胚芽和麩皮制作而成，會(huì)使糙米營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)得到“濃縮”，其營(yíng)養(yǎng)密度較高，營(yíng)養(yǎng)價(jià)值遠(yuǎn)超過(guò)糙米本身。糙米酵素還富含多種有益功能，如營(yíng)養(yǎng)神經(jīng)、降低血壓、活化肝功能等，還富有豐富的生物活性成分[16]。糙米酵素水溶性超強(qiáng)，多途徑攝取非常輕松，如可以在日常飲食中加入糙米酵素食用。酵素也可以和其他營(yíng)養(yǎng)食物一起食用，尤其是靈芝。由于靈芝含有豐富的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，如氨基酸、三萜類物質(zhì)等，在強(qiáng)化人體免疫功能的同時(shí)，對(duì)某些內(nèi)臟也起到了強(qiáng)化作用。與天然活性酶一起食用，其功效可翻倍增長(zhǎng)[17]。

馬青雯等[18]研究玫瑰花發(fā)芽糙米酵素，其產(chǎn)品不僅使玫瑰花的澀味減少，并且保持了發(fā)芽糙米具有的高營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量，非常符合大眾口味以及營(yíng)養(yǎng)需求。在傳統(tǒng)食品生產(chǎn)過(guò)程中，將糙米酵素作為食品添加劑和保健成分加入，可以使傳統(tǒng)食品營(yíng)養(yǎng)價(jià)值更加豐富，糙米酵素也尤其適用于新型功能食品的開(kāi)發(fā)[19]。

（二）糙米烘焙

糙米面粉用糙米浸泡、加熱、烘烤、打碎后即可制作烘焙品。如果按一定比例適當(dāng)搭配面粉和糙米面粉，其中的氨基酸能更好地平衡，蛋白質(zhì)品質(zhì)會(huì)得到明顯的提高，產(chǎn)品營(yíng)養(yǎng)價(jià)值也會(huì)得到加強(qiáng)。而且因?yàn)槊追鄣鞍讓儆诜墙畹鞍祝詫?duì)面粉的面筋度有一定的緩解作用，會(huì)使面團(tuán)彈韌性降低，產(chǎn)品的脆度也會(huì)得到提高。同時(shí)，糙米粉在烘焙過(guò)程中會(huì)發(fā)生美拉德反應(yīng)，能產(chǎn)生比純面粉更清香的獨(dú)特米香。

熊蘭等[20]研究糙米面包加工中原料糙米保留了大部分營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，其與普通面包對(duì)照兩者感官品質(zhì)無(wú)顯著差別，但糙米面包營(yíng)養(yǎng)價(jià)值遠(yuǎn)大于普通面包。糙米烘焙產(chǎn)品的蛋白質(zhì)、脂類等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量較普通烘焙產(chǎn)品含量高，糙米烘焙產(chǎn)品具有一定優(yōu)勢(shì)，其功能性逐漸被開(kāi)發(fā)[21]。

四、前景與展望

雖然我國(guó)對(duì)谷物食品的研究起步較晚，但現(xiàn)階段對(duì)全谷物糙米食品的研究正逐漸深入，已經(jīng)能滿足消費(fèi)者的多樣性需求。并且隨著人們的身體健康和消費(fèi)理念的不斷提升，對(duì)五谷雜糧的養(yǎng)分和身體健康的關(guān)注也越來(lái)越多。因此全谷物糙米的開(kāi)發(fā)，不僅可以加強(qiáng)我國(guó)糧食資源的利用率和增值效益，提高人們的健康水平，減少能源消耗，保證糧食安全，而且對(duì)提高全谷物食品的消費(fèi)量等多方面都具有十分重要的作用。

不斷開(kāi)發(fā)全谷物糙米及其系列產(chǎn)品，使之成為大眾餐桌上的主食，不僅有助于調(diào)整大眾的膳食結(jié)構(gòu)，并且在降低糧食資源浪費(fèi)的同時(shí)，也提高了大眾的身體素質(zhì)，有利于糧食安全的進(jìn)一步保障。目前全谷物糙米的大眾消費(fèi)還需要一個(gè)逐步引導(dǎo)和普及知識(shí)的過(guò)程，但相信隨著糙米加工技術(shù)研究的逐步深入，糙米及其產(chǎn)品將會(huì)有很大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

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（作者單位：吉林農(nóng)業(yè)科技學(xué)院食品工程學(xué)院）