不同處理對糙米發(fā)芽后酚類含量及其抗氧化活性影響

曹磊，宋玉，陶澍，洪瑩，陸超群，邵子晗，劉超，劉飛

（1.安徽省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所，安徽 合肥 230031；2.淮南市鑫飛信息技術(shù)有限公司，安徽 淮南 232001）

酚類物質(zhì)作為一類抗氧化物質(zhì)，常見于水果蔬菜中，其抗氧化功效已得到廣泛證實[1-2]；相對于水果蔬菜，谷物原料中酚類物質(zhì)含量低，易被忽視。但近期對谷物類原料中酚類物質(zhì)的研究成為新的熱點，主要集中在糙米、小麥、大麥、燕麥、薏米、小米等谷物中酚類組成、存在形式、含量、分布規(guī)律以及抗氧化活性等方面[3-8]。酚類物質(zhì)的體外抗氧化活性評價最常用的方法是 1，1-二苯基-2-三硝基苯肼（1，1-diphenyl-2-picrylhydrazyl，DPPH）法，其主要是通過對DPPH自由基中單電子的抑制效果評價抗氧化的效果。有研究將亞鐵還原能力（ferric ion reducing antioxidant power，F(xiàn)RAP）檢測法和氧化自由基吸收能力（oxygen radical absorbance capacity，ORAC）檢測法也作為體外抗氧化能力的評價方法，前者也稱為鐵離子還原/抗氧化能力，其是通過將Fe3+還原為Fe2+的能力評價抗氧化效果；后者是基于自由基會引起熒光探針強(qiáng)度的變化，通過考察抑制熒光程度評價抗氧化能力[3-8，9-10]。

以糙米、全麥粉為代表的全谷物類產(chǎn)品因其營養(yǎng)全面而備受特定消費者的喜愛，但因其口感粗糙、抗?fàn)I養(yǎng)因子（如糙米中植酸）等劣勢限制了其大范圍應(yīng)用。而以糙米為原料進(jìn)行適度加工，既可以充分保留其原有的營養(yǎng)元素，又能降低其主要抗?fàn)I養(yǎng)元素和改善口感。發(fā)芽糙米即是以糙米為原料在適宜的溫度、濕度條件下，通過激活糙米的內(nèi)源酶系使得植酸大幅度降低，γ-氨基丁酸（γ-aminobutyric acid，GABA）等功能性成分大幅度提高。由于糙米發(fā)芽后含水量較高，一般都大于30%以上，如果不及時進(jìn)行烘干，則無法進(jìn)行長期保存。高水分糙米如果烘干方法和工藝不合適，極容易造成產(chǎn)品爆腰，對蒸煮后的品相、營養(yǎng)成分影響也較大[11-13]。

本研究以同一品種的稻谷為原料，在分析精米、糙米、發(fā)芽糙米中游離酚、結(jié)合酚含量及其DPPH自由基清除能力、FRAP、ORAC的基礎(chǔ)上，以常溫25℃勻漿處理為對照考察熱風(fēng)干燥、真空干燥兩種干燥方式對糙米發(fā)芽后的游離酚、結(jié)合酚及抗氧化活性影響，為功能性糙米產(chǎn)品加工方式對抗氧化營養(yǎng)成分的影響提供數(shù)據(jù)支撐。

1 材料與方法

1.1 主要材料與試劑

稻谷（粳稻）：安徽倮倮米業(yè)有限公司。

己烷、乙酸乙酯、福林酚（Folin-Ciocalteu）、沒食子酸、1，1-二苯基-2-三硝基苯肼（DPPH）、三價鐵-三吡啶三嗪（Fenic-tripyridyl triazine，F(xiàn)enic-TPTZ）、三氯化鐵、水溶性維生素 E（Trolox）標(biāo)品、熒光素鈉、2，2′-偶氮二異丁基脒二鹽酸鹽 [2，2′-azobis（2-methylpropionamidine）dihydrochloride，AAPH]（以上試劑均為分析純）：國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

1.2 主要儀器與設(shè)備

DHG-9101-2SA型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱：上海鴻都電子科技有限公司；DZF-6020型真空干燥箱：上海三發(fā)科學(xué)儀器有限公司；N-1100型旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀：上海亞榮生化儀器廠；XSE105DU型電子天平：瑞士梅特勒-托利多有限公司；TGL-16M型冷凍離心機(jī)：長沙湘智離心機(jī)儀器有限公司；1900PC型紫外可見光分光光度計：上海譜元儀器有限公司；PE-LS55型熒光分光光度計：美國PerkinElmer公司。

1.3 方法

1.3.1 糙米、精米制備

1）糙米制備：按照 GB/T 18810—2002《糙米》中粳糙米三等要求礱谷制備[14]。

2）精米制備：按照 GB/T 1354—2018《大米》中優(yōu)質(zhì)粳米二級要求礱碾制備[15]。

1.3.2 發(fā)芽糙米制備

按照以下工藝流程制備發(fā)芽糙米：糙米→清洗→滅菌→浸泡（28℃，8 h）→萌發(fā)（28℃，9 h）→發(fā)芽糙米（含水量約35%）。發(fā)芽結(jié)束后，瀝干表面水分，然后分成等量的3份進(jìn)行后續(xù)處理[12]。

1.3.3 糙米發(fā)芽后處理方式

1）熱風(fēng)干燥：將瀝干表面水分的發(fā)芽糙米于45℃熱風(fēng)干燥8 h，粉碎后過60目篩備用，終水分含量約15%左右。

2）真空干燥：將瀝干表面水分的發(fā)芽糙米于35℃、0.05 MPa下干燥8 h，粉碎后過60目篩備用，終水分含量約15%左右。

3）常溫25℃勻漿：將瀝干表面水分的發(fā)芽糙米，直接在25℃常溫下進(jìn)行勻漿處理，含水量約30%。

1.3.4 酚類物質(zhì)提取

1）脫脂處理：將樣品加入己烷 1：10（g/mL），低溫超聲5 min，5 000 r/min離心10 min，棄去上清液，沉淀作為酚提取的原料。

2）游離酚提?。簩⒚撝幚砗蟮脑吓c50 mL、4℃預(yù)冷的80%甲醇水溶液混勻，振蕩提取30 min，再在3 000 r/min離心10 min；收集上清液，剩下的沉淀用25 mL預(yù)冷的80%甲醇反復(fù)提取2次，收集所有上清液用預(yù)冷的甲醇定容至100 mL，4℃保存?zhèn)溆?；剩余沉淀用作提取結(jié)合酚。

3）結(jié)合酚提?。禾崛∮坞x酚后剩余的沉淀用50mL、2 mol/L NaOH水溶液振蕩提取2 h，調(diào)pH值至2.0，加入50 mL乙酸乙酯混勻后靜置10 min，3 000 r/min離心10 min，上層濃縮蒸干，下層用乙酸乙酯反復(fù)提取2次，再合并乙酸乙酯溶解部分后加入10 mL預(yù)冷的80%甲醇獲得結(jié)合酚提取液，4℃避光保存?zhèn)溆谩?/p>

1.3.5 酚類物質(zhì)含量檢測

采用Folin-Ciocalteu比色法檢測[16]。將0.2 mL提取液與2.8 mL蒸餾水、0.5 mL 0.2 mol/L Folin-Ciocateu試劑混合避光反應(yīng)5 min，再加入1.5 mL 20% Na2CO3溶液振蕩混合，室溫25℃下避光反應(yīng)30min，在765nm下測其吸光值。酚含量以每100 g干物質(zhì)含有的沒食子酸當(dāng)量毫克數(shù)表示（mg GAE/100g DW）。

1.3.6 酚類物質(zhì)抗氧化能力檢測

1）DPPH自由基清除能力檢測：參考申迎賓等[17]的方法并適當(dāng)修改。在0.2 mL樣品溶液中加入6 mL 0.1 mmol/L的DPPH溶液，室溫25℃下避光反應(yīng)30min，在515 nm測其吸光值。以每克干物質(zhì)含有的Trolox當(dāng)量微摩爾數(shù)表示（μmol TE/g）DW。

2）FRAP檢測：參考Li等[18]的方法并適當(dāng)修改。100μL待測樣品液與3mLFerric-TPTZ試劑混合，37℃避光反應(yīng)30 min，在593 nm測吸光值。以每克干樣品所含Trolox當(dāng)量的微摩爾數(shù)表示（μmol TE/g）DW。

3）ORAC檢測：參考Claudia等[9]的方法并適當(dāng)修改。500 μL提取液與500 μL pH 7.4磷酸鹽緩沖液、500 μL 0.126 μmol/L熒光素鈉溶液混合，在37℃下避光振蕩反應(yīng)5 min，再加入AAPH溶液1 000 μL混勻，進(jìn)行熒光檢測。熒光含量每分種檢測一次，連續(xù)檢測300 min直到熒光數(shù)值為零（激發(fā)波長485nm，發(fā)射波長528nm），以檢測的熒光衰退曲線峰面積繪制，結(jié)果以每克樣品中含有的Trolox當(dāng)量微摩爾數(shù)表示（μmol TE/g DW）

1.4 數(shù)據(jù)處理

2 結(jié)果與分析

2.1 精米、糙米、發(fā)芽糙米中酚類含量分析

精米、糙米、發(fā)芽糙米中游離酚和結(jié)合酚含量如表1所示。

表1 精米、糙米、發(fā)芽糙米中酚類物質(zhì)含量Table 1 The content of phendic in white rice，brown rice and germinated brown rice

3種樣品中均呈現(xiàn)出游離酚高于結(jié)合酚含量的趨勢，精米、糙米、發(fā)芽糙米中游離酚含量占總酚含量分別為83.04%、72.56%、72.60%；稻谷經(jīng)過礱谷后得到的糙米其游離酚含量77.75 mg GAE/100g DW，將其經(jīng)過碾、拋后得到的精米中游離酚含量顯著減少（P＜0.05），只有16.45 mg GAE/100 g DW，而將糙米經(jīng)過浸泡發(fā)芽后得到的發(fā)芽糙米中游離酚含量顯著增加（P＜0.05），達(dá)到105.03 mg GAE/100 g DW；結(jié)合酚含量也呈現(xiàn)出相同的趨勢，經(jīng)過碾拋處理得到的精米相較糙米減少了約88.57%，而發(fā)芽糙米較糙米增加了約34.83%。由于稻米品種、加工工藝與精度的不同，目前的研究報道中糙米總酚含量約在70 mg GAE/100 g DW～200 mg GAE/100 g DW之間，而由于發(fā)芽條件的差異，發(fā)芽糙米中總酚含量最高可達(dá)到將近300 mg GAE/100 g DW。盡管各研究中游離酚、結(jié)合酚、總酚含量上有差異，如Moongngarm 等[19]、Ti等[10]的研究顯示，糙米中酚類物質(zhì)含量分別為70.3、84.3 mg GAE/100 g DW，發(fā)芽糙米中酚類物質(zhì)含量分別為174.0、284.1 mg GAE/100 g DW，但在同一個樣品中基本上都呈現(xiàn)出游離酚含量大于結(jié)合酚含量[4，10，20]的趨勢。

2.2 精米、糙米、發(fā)芽糙米中酚類抗氧化活性分析

酚類物質(zhì)的抗氧化活性在果蔬、谷物中已得到廣泛證實，目前常見的體外抗氧化活性檢測方法有DPPH、FRAP和ORAC 3種方法，分別是通過自由基單電子抑制能力、Fe3+還原能力、氧化自由基吸收能力3個方面評價酚類物質(zhì)的體外抗氧化能力。樣品中游離酚、結(jié)合酚的抗氧化能力見圖1、圖2。

圖1 樣品中游離酚的抗氧化能力Fig.1 The antioxidant activity of free phenolic in samples

圖2 樣品中結(jié)合酚的抗氧化能力Fig.2 The antioxidant activity of combined phenolic in samples

從圖1可以看出，精米、糙米、發(fā)芽糙米中游離酚的DPPH自由基清除能力、FRAP和ORAC均有顯著性差異（P＜0.05），其中精米游離酚的DPPH自由基清除能力、FRAP和ORAC比糙米降低了84.10%、90.28%和66.73%，發(fā)現(xiàn)糙米經(jīng)碾、拋處理后抗氧化能力下降很多，可能與游離酚的下降有直接關(guān)系；經(jīng)過熱風(fēng)干燥后發(fā)芽糙米游離酚的DPPH自由基清除能力、FRAP和ORAC相較于糙米增加了44.35%、24.21%和21.95%，發(fā)現(xiàn)經(jīng)過適當(dāng)?shù)陌l(fā)芽工藝可以顯著增加樣品中游離酚的抗氧化能力，可能與游離酚的增加有直接關(guān)系。通過圖2可以看出，樣品中結(jié)合酚的抗氧化能力變化中也出現(xiàn)類似游離酚的趨勢，精米結(jié)合酚DPPH自由基清除能力、FRAP和ORAC比糙米降低了87.05%、85.03%和73.21%，熱風(fēng)干燥后發(fā)芽糙米結(jié)合酚的DPPH自由基清除能力、FRAP和ORAC相較于糙米增加了45.32%、33.16%和25.09%。這一變化與表1中游離酚、結(jié)合酚變化較為一致，可能與樣品中結(jié)合酚含量變化有直接關(guān)系[5，9]。此外，采用DPPH和FRAP兩種方法檢測樣品中酚類物質(zhì)抗氧化活性的數(shù)值相近，而ORAC法的檢測數(shù)值較高，其原因可能是3種檢測方法的原理不同造成的，DPPH法和FRAP法都是基于電子轉(zhuǎn)移的原理，而ORAC法是基于氫原子轉(zhuǎn)移的原理[9，21]。

2.3 不同處理方式對發(fā)芽糙米中酚類含量影響

糙米經(jīng)過發(fā)芽后其含水量基本都在35%以上，一般要經(jīng)過干燥階段使其含水量降低到15%以下，以利于其貯藏運輸。本研究以常溫25℃勻漿為對照，采用熱風(fēng)干燥、真空干燥對發(fā)芽后的糙米進(jìn)行降水處理，考察樣品中酚類物質(zhì)的變化情況。不同處理方式對發(fā)芽糙米中酚類物質(zhì)的影響見表2。

表2 不同處理方式對發(fā)芽糙米中酚類物質(zhì)影響Table 2 The effects of different treatments on phenolic in germinated brown rice

從表2中可以看出，熱風(fēng)干燥與真空干燥處理對樣品中游離酚、結(jié)合酚含量沒有顯著性差異（P＞0.05），但均顯著小于常溫勻漿對照組中游離酚、結(jié)合酚的含量（P＜0.05）。其中，熱風(fēng)干燥、真空干燥游離酚相對于常溫勻漿減少了10.53、8.92 mg GAE/100 g DW；結(jié)合酚分別減少了6.28、7.21mgGAE/100gDW。有研究報道[22-24]，隨著溫度升高、壓力增加、處理時間延長，糙米中游離態(tài)酚略有降低，可能是因為熱處理、高壓處理引起了游離態(tài)酚的降解，而結(jié)合酚的降解是因為熱處理易導(dǎo)致酚從結(jié)合態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橛坞x態(tài)，而游離態(tài)酚更易被降解，進(jìn)而導(dǎo)致了游離態(tài)、結(jié)合態(tài)酚的降低，還有研究[25]認(rèn)為酚類糖苷鍵在水熱、高壓處理等加工因素下發(fā)生了脫糖反應(yīng)，從而使得糙米中酚類物質(zhì)的下降，與本研究中常溫勻漿樣品中酚類物質(zhì)高于熱風(fēng)、真空干燥組的結(jié)果較為一致。

2.4 不同處理方式對發(fā)芽糙米中酚類抗氧化活性影

本研究考察了熱風(fēng)干燥、真空干燥以及常溫勻漿對照組中游離酚、結(jié)合酚中抗氧化情況。圖3、圖4分別為不同處理方式對游離酚、結(jié)合酚抗氧化能力的影響。

圖3 不同處理方式中游離酚的抗氧化能力Fig.3 The antioxidant capacity of free phenolic in different treatments

圖4 不同處理方式中結(jié)合酚的抗氧化能力Fig.4 The antioxidant capacity of combined phenolic in different treatments

由圖3可知，熱風(fēng)干燥、真空干燥組樣品之間游離酚的DPPH自由基清除能力、FRAP和ORAC之間沒有顯著性差異（P＞0.05），而相對于常溫25℃勻漿對照組均顯著降低（P＜0.05），其中熱風(fēng)干燥樣品中游離酚的DPPH自由基清除能力、FRAP和ORAC相對常溫勻漿對照組減少了11.31%、8.61%和15.76%；真空干燥樣品中游離酚的DPPH自由基清除能力、FRAP和ORAC相對常溫勻漿對照組減少了9.51%、7.74%和14.87%。由圖4可知，不同處理方式對樣品中結(jié)合酚的抗氧化能力也出現(xiàn)類似趨勢，熱風(fēng)干燥、真空干燥組樣品之間結(jié)合酚的DPPH自由基清除能力、FRAP和ORAC之間沒有顯著性差異（P＞0.05），其中熱風(fēng)干燥組樣品中結(jié)合酚的DPPH自由基清除能力、FRAP和ORAC相對常溫勻漿對照組減少了17.55%、16.16%和36.57%；真空干燥組樣品中結(jié)合酚的DPPH自由基清除能力、FRAP和ORAC相對常溫勻漿對照組減少了16.73%、13.47%和39.09%。這一變化與表2中游離酚、結(jié)合酚變化較為一致，可能是與樣品中游離酚、結(jié)合酚含量的變化有關(guān)。

3 結(jié)論

本試驗研究了同一稻谷品種的精米、糙米、發(fā)芽糙米中酚類物質(zhì)變化情況，采用DPPH法、FRAP法和ORAC法對各樣品中游離酚、結(jié)合酚的抗氧化能力進(jìn)行評價，其中精米中游離酚、結(jié)合酚含量及其DPPH自由基清除能力、FRAP和ORAC較糙米顯著減少，而經(jīng)熱風(fēng)干燥的發(fā)芽糙米中的游離酚、結(jié)合酚含量及其DPPH自由基清除能力、FRAP和ORAC則相對于糙米顯著增加。同時，本試驗針對糙米發(fā)芽后水分含量較高，分別采用熱風(fēng)干燥、真空干燥兩種方式對發(fā)芽后的糙米進(jìn)行干燥，結(jié)果顯示熱風(fēng)干燥、真空干燥兩種方式對樣品中游離酚、結(jié)合酚含量及其DPPH自由基清除能力、FRAP和ORAC無顯著性影響，但相較于常溫勻漿處理，兩種方式處理后樣品中游離酚、結(jié)合酚含量及其DPPH自由基清除能力、FRAP和ORAC顯著減少。