曾蓓蓓 常錦玉 呂慶云 周堅(jiān)

摘 要：為提高黑糯米的綜合利用價(jià)值，對(duì)黑糯米米糠中水不溶膳食纖維的功能特性進(jìn)行分析，結(jié)果表明：每克黑糯米中水不溶膳食纖維（IDF）可吸附4.03 g水，持油力和膨脹力分別為3.04 g/g、1.79 mL/g;其陽離子交換能力為0.83 mmol/L，是白糯米IDF的1.66倍;pH對(duì)亞硝酸鹽吸附量基本沒有影響，在pH=2.0和 pH=7.0的條件下，黑糯米IDF的亞硝酸鹽吸附量分別為348.59、346.96 μg/g;黑糯米IDF在pH=7.0時(shí)膽固醇吸附量為12.63 mg/g，優(yōu)于模擬胃酸環(huán)境下（pH=2.0）的吸附效果;黑糯米IDF在中性條件下（pH=7.0）對(duì)重金屬Cd2+體外吸附率為89.52 μg/g，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于模擬胃酸環(huán)境（pH=2.0）時(shí)的2.40 μg/g。

關(guān)鍵詞：黑糯米米糠;水不溶膳食纖維;功能特性

膳食纖維（dietary fiber，DF）是不被人體消化酶消化的碳水化合物，被稱為第七營養(yǎng)素;按照其在熱水中的溶解性可分為水不溶膳食纖維（insoluble dietary fiber，IDF）和水溶膳食纖維（soluble dietary fiber，SDF）。IDF的主要成分是纖維素和木質(zhì)素，一般來源于植物細(xì)胞壁材料[1];SDF是細(xì)胞壁內(nèi)的貯存物質(zhì)和合成物質(zhì)，還包括一些多糖。兩種膳食纖維對(duì)人體均有很好的調(diào)節(jié)作用，SDF一般在人體內(nèi)發(fā)揮代謝作用，歐仕益等[2]研究表明，結(jié)腸微生物對(duì)麥麩的SDF和IDF都有較高的利用率;IDF可以使腸道產(chǎn)生機(jī)械蠕動(dòng)，促進(jìn)排便[3]。大多數(shù)食品中的膳食纖維對(duì)脂肪、膽固醇、膽酸鈉、重金屬都有一定的吸附作用[4-8]，對(duì)高血壓、高血脂等心腦血管疾病有一定的預(yù)防作用。吸附作用的大小不僅和膳食纖維的來源及種類有關(guān)[9]，也與膳食纖維的提取方式、粒度有關(guān)。膳食纖維的粒度對(duì)持水力、持油力及陽離子交換能力影響非常顯著，DF粒度越小，參與反應(yīng)的基團(tuán)就暴露的越多，因此，親水、親油及陽離子交換能力增強(qiáng)[10-11]。Dao 等[12]研究發(fā)現(xiàn)，IDF的陽離子交換和膽酸鹽的吸附能力顯著高于SDF。張燦等[13]從黑糯米米糠中提取SDF，比較其與白糯米米糠SDF的理化性質(zhì)和生物活性，結(jié)果表明，黑糯米米糠的SDF含有較高的蛋白質(zhì)、脂肪和多酚，它比白糯米米糠有更高的抗氧化活性，可能是由于黑糯米米糠中含有花青素。

黑糯米是黑糯稻經(jīng)礱谷后的糙米，它是一種營養(yǎng)豐富的藥食兩用的糯米[14]，米糠中的膳食纖維大約占米糠干基的35%[15]。其黑糯米的果皮和種皮中含有豐富的花色苷類化合物[16]，有研究表明，花色苷具有較強(qiáng)的抗氧化能力及免疫調(diào)節(jié)作用[17]。黑糯米中的鋅、錳、鉀、鈣、鎂等微量元素遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于白米，可作為一種均衡營養(yǎng)的補(bǔ)充食品[18]。目前有大量關(guān)于白米糠中膳食纖維功能特性[5-6，11，19-23]的研究，而對(duì)于黑糯米的研究主要集中在釀酒工藝[24-30]以及對(duì)色素的提取[16，31-32]等方面。黑糯米米糠中含有豐富的膳食纖維，其特殊的物理性質(zhì)可能與其種類、結(jié)構(gòu)有關(guān)。本試驗(yàn)對(duì)黑糯米IDF的持水性、持油性、膨脹力、陽離子交換性、亞硝酸鹽、膽固醇和重金屬吸附性等方面進(jìn)行分析和研究，為提高黑糯米的綜合使用率提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

白糯米米糠、黑糯米米糠IDF：自制（酶法制備），α-淀粉酶、糖化酶，鹽酸、氫氧化鈉、硝酸銀、氯化鈉，試劑均為分析純。

1.2 主要儀器與設(shè)備

多功能酶標(biāo)儀（Perkin Elmer），USA;900T原子吸收光譜儀，美國Perkin Elmer公司;Milli-Q，Integral超純水制備裝置，美國Millipore公司;79-1磁力攪拌器，金壇科興儀器廠;精密pH計(jì)（STARTER3100），奧豪斯儀器（上海）有限公司;水浴鍋（HHS-H-2），上海博迅實(shí)業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備;電子天平（AL204），瑞士METTLER TOLEDO公司;離心機(jī)（TDZ5-WS），長沙平凡儀器儀表有限公司;多功能料理機(jī)（JYL-C020E），九陽股份有限公司;電熱恒溫干燥箱（DHG-9NON），上海精宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司;恒溫水浴振蕩器（ZHSY-50），上海知楚儀器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 水不溶膳食纖維的提取 精米機(jī)處理黑糯米得粗米糠，然后用1.0孔徑的谷物選篩除去小碎米，收集篩上下物得黑糯米米糠。稱取適量米糠，加入α-淀粉酶、糖化酶，調(diào)節(jié)水浴溫度至70 ℃酶解45 min;冰水浴冷卻，用碘溶液檢查是否殘留淀粉;確定淀粉水解完全后，用蒸餾水反復(fù)沖洗米糠，加入一定量的蛋白酶，50 ℃水浴酶解45 min，用考馬斯亮藍(lán)指示劑檢查反應(yīng)是否完全。用蒸餾水洗滌殘?jiān)?～5次，3 000r/min離心5 min，45 ℃烘干后用粉碎機(jī)粉碎，過60目篩，收集篩下物即為黑糯米IDF，密封備用。同法制備白糯米IDF。

1.3.2 持水力、持油力、膨脹力的測定

（1）持水力：分別稱取兩種IDF樣品1.000g于干燥且已知質(zhì)量的離心試管中，加入20 mL蒸餾水，攪拌均勻，置于60 ℃水浴鍋中水浴30 min，然后冰水浴20 min，4 000r/min離心10 min，棄去上清液，倒置離心管至內(nèi)壁無水跡，稱重。按照式（1）計(jì)算樣品的持水力。

持水力（g/g）=（m2-m1）/m0（1）

式（1）中，m2-樣品和離心管的質(zhì)量（g）;m1-干燥的空離心管質(zhì)量（g）;m0-樣品質(zhì)量（g）。

（2）持油力[33]：分別稱取兩種IDF樣品1.000 0 g于干燥且已知質(zhì)量的離心試管中，加入20 mL植物油，攪拌均勻后常溫靜置1h，4 000r/min離心20 min，棄去上清液，倒置離心管至內(nèi)壁無油跡，稱重。按照式（1）計(jì)算樣品的持油力。

（3）膨脹力[34]：分別稱取兩種IDF樣品1.000 0 g于干燥的10 mL量筒中，記錄此時(shí)刻度V1加入10 mL蒸餾水，混合均勻后室溫靜置24 h，記錄膨脹后的膳食纖維體積V2，按照式（2）計(jì)算樣品的膨脹力。

膨脹力（mL/g）=（V2-V1）/m（2）

式（2）中，V2-膨脹后的膳食纖維體積（mL）;V1-膳食纖維初始體積（mL）;m-樣品質(zhì)量（g）。

1.3.3 陽離子交換能力 分別稱取兩種IDF樣品4.00g，加入40mL 0.1moL/L的HCl溶液，攪拌均勻后靜置24 h。用中速定性濾紙過濾，沖洗樣品至濾液中不含Cl-，用10 % AgNO3溶液檢測濾液，收集濾渣置于干燥箱中60 ℃鼓風(fēng)干燥。準(zhǔn)確稱取0.300 0 g干燥后的樣品，分散于100 mL 15% NaCl溶液，磁力攪拌5min，用0.1moL/L NaOH溶液慢慢滴定，樣品液的pH到達(dá)7時(shí)，記錄所消耗的NaOH溶液體積，陽離子交換能力是pH為7.0時(shí)每克樣品所消耗NaOH的物質(zhì)的量。

1.3.4 亞硝酸鹽吸附能力

（1）亞硝酸鹽標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制[35]：吸取0.00、0.50、1.00、1.50、2.00mL 7.0μg/mL亞硝酸鈉標(biāo)準(zhǔn)使用液于50mL具塞比色管中，于標(biāo)準(zhǔn)管中分別加入2mL 4g/L對(duì)氨基苯磺酸溶液，混勻，靜置5min后各加入1mL 2g/L鹽酸萘乙二胺溶液，加水至刻度，混勻，靜置15min，用1cm比色杯，以零管調(diào)節(jié)零點(diǎn)，于波長538nm處測定吸光度，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。

（2）膳食纖維對(duì)NO-2清除能力的測定[35]：分別稱取兩種IDF樣品1.000g于250mL干燥的錐形瓶中，加入50mL 7μg/mL NaNO2標(biāo)準(zhǔn)使用溶液，分別調(diào)節(jié)體系pH至2.0和7.0，在37℃恒溫水浴中振蕩2h，靜置取上清液1.0mL，按照標(biāo)準(zhǔn)溶液的處理步驟，測得上清液中NO-2的含量，計(jì)算膳食纖維對(duì)NO-2的清除率。

1.3.5 膽固醇吸附作用

（1）膽固醇標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制[35]：吸取膽固醇標(biāo)準(zhǔn)工作液0.0、0.1、0.2、0.3、0.4mL分別置于10mL試管中，在各管內(nèi)加入醋酸使總體積達(dá)0.4mL。分別依次加入0.2mL鄰苯二甲醛試劑、0.01mL蒸餾水，沿管壁加入4.0mL混合酸，混勻，10min后在550nm波長下測定吸光度。以膽固醇標(biāo)準(zhǔn)濃度為橫坐標(biāo)、吸光度為縱坐標(biāo)制作標(biāo)準(zhǔn)曲線。

（2）膳食纖維對(duì)膽固醇吸附能力的測定[35]：稱取2個(gè)新鮮蛋黃，加入其9倍質(zhì)量的蒸餾水，充分?jǐn)嚢璧玫包S稀釋液。分別稱取兩種IDF樣品1.000 0g于250mL錐形瓶中，分別加入50mL蛋黃稀釋液，調(diào)節(jié)體系為2.0和7.0。置于恒溫水浴振蕩器中，37℃的條件下振蕩2h。離心混合液，吸取上清液0.5mL，試驗(yàn)步驟同標(biāo)準(zhǔn)溶液測定吸光度值，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線得上清液中膽固醇的含量，計(jì)算膳食纖維對(duì)膽固醇吸附率。

1.3.6 對(duì)Cd2+的體外吸附作用

（1）標(biāo)準(zhǔn)曲線的制作：吸取0.2mL 1mg/mL Cd2+標(biāo)準(zhǔn)溶液于100mL容量瓶中，用0.2% HNO3溶液稀釋至100mL，得2μg/L Cd2+標(biāo)準(zhǔn)使用溶液。在石墨爐模式下，設(shè)置程序方法，波長228.8nm，狹縫0.2～1.0nm，燈電流2～10mA，干燥溫度105℃，干燥時(shí)間20s;灰化溫度400～700℃，灰化時(shí)間20～40s;原子化溫度1 300～2 300℃，原子化時(shí)間3～5s;背景校正為氘燈;儀器自動(dòng)稀釋標(biāo)準(zhǔn)使用液，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。

（2）樣品對(duì)Cd2+的體外吸附作用的測定：分別稱取兩種IDF樣品0.500 0g于250 mL錐形瓶中，各加入100 mL 100 μg/L Cd2+標(biāo)準(zhǔn)使用溶液，用1 moL/L HCl、1 moL/L NaOH調(diào)節(jié)體系pH為2.0和7.0。37 ℃恒溫振蕩2 h。用0.45 μm濾膜過濾，取上清液各稀釋一定倍數(shù)，上機(jī)測試。

1.4 統(tǒng)計(jì)分析

以上所有測定項(xiàng)目每個(gè)重復(fù)測試3次，試驗(yàn)數(shù)值以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)偏差表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 白糯米米糠IDF與黑糯米米糠IDF持水力、持油力、膨脹力的比較

膳食纖維的水合作用主要取決于兩方面，一是高分子物質(zhì)的表面吸附作用，DF中有許多親水基團(tuán)[3]，因而表現(xiàn)出良好的持水力;二是膳食纖維本身結(jié)構(gòu)中的空腔對(duì)水的吸附[4]。由附表可見，在相同的粒度、制備條件、溫度等條件下，黑糯米IDF的持水力、持油力、膨脹力都略低于白糯米IDF，黑糯米IDF的持水力為4.03 g/g、持油力為3.04 g/g 、膨脹力為1.79 mL/g，這可能與IDF的品種[3]有關(guān)。高持水力、持油力利于膳食纖維在人體內(nèi)發(fā)揮更好的功能特性，促進(jìn)小腸蠕動(dòng)。膨脹力是評(píng)價(jià)膳食纖維溶于水后自身體積增大的參數(shù)，也就是容積作用。人食用膳食纖維后易引起飽腹感，從而減少其他食物的攝入量，對(duì)預(yù)防肥胖癥有益處。

2.2 白糯米米糠IDF與黑糯米米糠IDF的陽離子交換能力

膳食纖維分子結(jié)構(gòu)中包含羧基、羥基和氨基等側(cè)鏈基團(tuán)，可產(chǎn)生類似弱酸性陽離子交換樹脂的作用，與有機(jī)陽離子進(jìn)行可逆交換，改變離子的瞬間濃度[36]。黑糯米IDF陽離子交換能力為0.83 mmol/L，是白糯米IDF的1.66倍（圖1）。本試驗(yàn)中的白糯米糠IDF結(jié)果與張華等[19]得到的陽離子交換能力相當(dāng)。

黑糯米米糠中含有豐富的花色苷化合物，花色苷化合物在酸性條件下發(fā)生可逆反應(yīng)生成氧鎓鹽離子，氧鎓鹽離子遇OH-生成醌式堿[16]，因此，黑糯米米糠IDF表現(xiàn)出較強(qiáng)的陽離子交換能力。

2.3 水不溶膳食纖維對(duì)NO-2吸附作用的分析

NO-2能和仲胺、叔胺反應(yīng)形成強(qiáng)致癌物亞硝胺。米糠DF中的阿拉伯木聚糖可能是一種和糖蛋白一起與阿魏酸等酚酸通過?；饔枚B接起來的復(fù)合物，它在胃酸性條件下（pH=2.0）可與NO-2發(fā)生不可逆反應(yīng)，從而阻斷N-硝基化合物的合成[5]。白糯米米糠IDF、黑糯米米糠IDF的亞硝酸鹽吸附量分別為362.66 、348.59 μg/g。而中性條件下（pH=7.0），白糯米IDF的亞硝酸鹽吸附量降低至314.09μg/g，黑糯米IDF的吸附能力基本不變，說明黑糯米IDF在小腸環(huán)境中仍能表現(xiàn)出良好的亞硝酸鹽清除能力（圖2～3）。

2.4 水不溶膳食纖維對(duì)膽固醇清除作用

膳食纖維表面含有許多活性基團(tuán)，可以螯合膽固醇，從而達(dá)到降低膽固醇的作用。利用標(biāo)準(zhǔn)曲線對(duì)溶液中的膽固醇含量進(jìn)行測定（圖4）。由圖5可見，不同pH條件下，IDF對(duì)膽固醇的吸附能力也有差異。白糯米IDF在pH=2.0時(shí)吸附效果比pH=7.0時(shí)好，這個(gè)趨勢與張華等[19]試驗(yàn)結(jié)果一致。黑糯米IDF在pH=7.0時(shí)膽固醇吸附量為12.63 mg/g，優(yōu)于模擬胃酸環(huán)境下（pH=2.0）的吸附效果。

2.5 膳食纖維對(duì)Cd2+的體外吸附作用分析

由圖6～7可以看出，兩種糯米IDF在中性條件下（pH=7.0）的Cd2+體外吸附率均高于模擬胃酸環(huán)境（pH=2.0）時(shí)的吸附率，這與龔衛(wèi)華等[34]、歐仕益等[7]的結(jié)論相似，說明吸附效果受環(huán)境pH的影響。膳食纖維對(duì)重金屬的吸附分為化學(xué)吸附、物理吸附[7]，物理吸附是范德華力作用的結(jié)果[37]。雖然兩種糯米的膳食纖維在胃酸環(huán)境（pH=2.0）時(shí)重金屬吸附率較低，但其在腸道中仍能有效吸附重金屬Cd2+離子。有研究表明，膳食纖維的種類會(huì)影響其對(duì)重金屬的吸附能力，SDF在重金屬吸附能力上要優(yōu)于IDF[38-39]。

3 結(jié)論

黑糯米IDF的功能性質(zhì)與其制備方法有很大的關(guān)系，相比于酸提法、堿提法，酶提取方式更加溫和高效。黑糯米IDF的陽離子交換能力、亞硝酸鹽吸附能力（pH=7.0）、重金屬體外吸附能力（pH=2.0）優(yōu)于白糯米IDF。黑糯米IDF中含有豐富的花青素，其呈現(xiàn)的紫紅色對(duì)食品風(fēng)味起著積極的作用，其主要的生理活性功能是自由基清除能力和抗氧化性能力[40]，因此黑糯米不失為一種優(yōu)良的食品原料。

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Abstract：In order to improve the comprehensive value of the black glutinous rice，the functional properties of insoluble dietary fiber in the black glutinous rice were studied.The results showed that insoluble dietary fiber（IDF）per gram absorbed 4.03g water in the black glutinous rice，with oil-holding capacity and swelling value were 3.04 g/g and 1.79 mL/g.The cation exchange capacity was 0.83 mmol/L，which was 1.66 times higher than IDF from white glutinous rice.pH had no effect on the amount of the nitrite absorption.Under the conditions of pH=2.0 and pH=7.0，the amount of nitrite absorption for IDF in the black glutinous rice were 348.59 μg/g and 346.96 μg/g respectively.The absorption capacity of IDF at pH=7.0 was 12.63 mg/g，which was better than that at pH=2.0.The absorption rate of Cd2+ in vitro was 89.52 μg/g，which was much higher than 2.40 μg/g which in the simulated gastric acid environment（pH=2.0）.

Keywords：black glutinous rice bran;insoluble dietary fiber;functional property

（責(zé)任編輯 李婷婷）