元阳红米麸皮、精米、糙米、留胚米中营养成分及花色苷含量分析

薛鹏，张威毅，张丰香，任贵兴

（1.潍坊医学院公共卫生与管理学院，“健康山东”重大社会风险预测与治理协同创新中心，山东潍坊 261053）（2.中国农业科学院作物科学研究所，北京 100081）（3.齐鲁工业大学食品科学与工程学院，山东济南 250353）

元阳县位于云南南部，红河南岸，是集边疆、山区、民族、贫困四位一体的国家扶贫开发工作重点县。境内山高谷深，无一平川。梯田红米栽种于海拔1600～1800m 之间，独特的地域、气候、水源才能满足其生长需求，采用山泉水灌溉、施农家肥、人工耕禾除草的原始耕作方式，保证哈尼红米品质的优越。元阳红米米色红润，米粒细长，熟红米饭松软可口，清香回甜，冷不回生，堪称大米中的精品，被誉为云南六大名米之一。

留胚米又称胚芽米，在加工过程中保留了胚芽部分的一种精制米，既胚的保留率在80%以上，并且每100 g中胚的含量在2 g以上[1]。糙米主要是指稻谷剥去粗糠而保留内皮层，随着加工过程的深入，碾米过程中皮层及胚逐步脱落，形成市场上常见的精米[2]。稻米的胚芽和皮层中富含蛋白质、维生素及量营养元素。留胚米保留了一定量的胚芽和皮层，与精米相比，营养保留较多。

与无色稻米不同的是，有色米如黑米，红米的麸皮中还含有大量的花色苷类物质，其中黑米中提取的红色素也作为绿色安全的着色剂在市场上推广应用[3,4]。元阳县粮食局根据生产需要安装了一条红米留胚米加工生产线。加工过程中发现，在产出留胚米及精米的同时，也会生成一部分的副产品，如麸皮。目前元阳县可产红米1万t左右，但是其麸皮碎米在2000余t，大多数情况下，麸皮会当做肥料还田或者饲用；造成了资源浪费；急需综合分析麸皮中的营养及功能性成分，建立相应的生产线，并对其进一步开发和利用，为元阳县“精准扶贫”提供科技支撑。实验室前期收集了红米原粮在加工过程中所产生的麸皮作为实验材料，其精米，糙米，及留胚米作为实验对照材料。利用各类分析方法，考察各类材料中的营养及功能成分含量。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

红米产于云南省元阳县牛角寨，所用的红米麸皮，精米，糙米，留胚米由元阳县粮食供销公司提供；γ-氨基丁酸标准品(纯度≥99%)，美国Sigma公司；芍药苷3-葡萄糖苷标准品（纯度≥98%）购于中国食品药品检定研究院；钙、镁、铁、锌和氨基酸等标准物质购于国家质检总局标准物质中心；乙腈，色谱纯，德国Merck公司；4-二甲胺基苯基偶氮苯磺酰氯（Dabsyl chloride），美国Sigma公司；三水合乙酸钠、无水乙醇、碳酸氢钠，分析纯，国药集团化学试剂有限公司；实验室用水为去离子水。

1.2 仪器

岛津LC-20A高效液相色谱仪；日立L-8800型氨基酸自动分析仪；Foss凯氏定氮仪；原子吸收光谱TAS-986。

1.3 材料与试剂

1.3.1 一般营养成分测定

水分测定：GB/T 5009.03-2010直接干燥法；灰分：GB/T 5009.04-2010；蛋白质：GB/T 5009.05-2003凯氏定氮法；脂肪：GB/T 5009.06-2003索氏提取法。

1.3.2 氨基酸测定

参考文献[5]的方法。

1.3.3 矿物质测定

原子吸收光谱法：锌：GB/T 5009.14-2003；铁、锰：GB/T 5009.90-2003，钾、钠：GB/T 5009.91-2003；钙：GB/T 5009.92-20031。

1.3.4 γ-氨基丁酸的测定

1.3.4.1 标准溶液的配制

称取γ-氨基丁酸标准品11.2 mg（精确到0.1 mg），用80%乙醇溶解定容至10 mL，得到质量浓度为1000 mg/L的标准储备溶液，于4 ℃冰箱中保存。

1.3.4.2 样品的处理

精密称取试样502.12 mg试样于50 mL离心管中，加10 mL体积分数80%的乙醇，称重，浸泡30 min后，超声波辅助提取15 min，静置5 min，用体积分数80%的乙醇补足失重，5000 r/min离心5 min，提取上清液，备用。

1.3.4.3 衍生化处理

准确吸取样液1 mL于具塞试管中，加入200 μL 0.4 moL/L碳酸氢钠溶液和400 μL 3.0 mmol/L 4-二甲胺基苯基偶氮苯磺酰氯衍生试剂，漩涡振荡器混匀、70 ℃水浴衍生反应20 min后，经0.45 μm滤膜备用。

1.3.4.4 液相条件

色谱柱：Shiseido CAPCELL PAK MG ⅡC18(4.6 mm×250 mm i.d.，5 μm)；流动相：A，50 mmol/L三水合乙酸钠，B，乙腈；10%B 0～5 min；10～20%B 5～20 min，60～80%B 20～45 min，80～10%B 45～49 min，10%B 50～55 min；流速：1.0 mL/min；柱温：30.0 ℃；检测波长：436 nm；进样量：20.0 µL。

1.3.5 花色苷的测定

1.3.5.1 标准溶液的配制

称取芍药苷3-葡萄糖苷标准品1.21 mg，用50%乙醇溶解定容至10 mL，于4 ℃冰箱中保存。

1.3.5.2 样品的处理

称取红米样品0.52 g于15 mL离心管中，加入10 mL乙醇/水/盐酸（50/50/0.5，V/V/V）提取液，避光，震荡提取8 h，离心，取上清液过0.45 µm滤膜，备用。

1.3.5.3 液相条件

Ultrasphere 5 C18 (4.6 mm×250 mm，Ultrasphere Co., Ltd., Berkshire，UK)，检测波长520 nm，柱温箱25 ℃，色谱相A：水，B：乙腈：10%B 0～5 min；10～25%B 5～10 min，25～30%B 10～15 min，30～60% B 15～50 min；进样量：20.0 µL。

2 结果与讨论

2.1 一般营养成分分析

脂肪、蛋白与淀粉是粮食作物主要的营养物质，其中脂肪含量与蛋白含量的高低也直接影响到食物的风味。

红米各样品的营养成分含量如表1所示，其中蛋白麸皮中蛋白含量为 12.74±0.21%，粗脂肪含量为13.96±0.31%，其中精米中主要含有粗淀粉可达84.87±2.34%，

除粗淀粉含量外，全胚米中各类营养成分含量略低于糙米；但是高于精米；糙米、全配米及精米的各成分没有明显差异，留胚米中脂肪含量为1.46±0.08%显著高于精米中0.49±0.02%，留胚米可能会更好的保留红米的营养和风味。

各个材料之间的含水量没有明显差异，而麸皮灰分含量为 7.13±0.03%显著高于糙米的 1.74±0.01，糙米，留胚米及精米其灰分含量无明显差异；说明大多数矿物质存在于外皮层中，随着加工过程中，皮层被剥离，矿物质元素也随之流失。

红米的胚芽米的营养品质与常见稻米无明显差异[1]，元阳红米中蛋白质含量灰分含量要高于陕西产黑米及红糯米，而脂肪含量明显低于陕西产特种稻米[6]。

表1 一般成分分析表Table 1 Ggeneral composition of the red rice bran, brown rice, polished rice and germ-left rice sampled from Yuanyang county of Yunnan province

2.2 氨基酸分析

本实验采用氨基酸自动分析仪对样品中的氨基酸进行测定，氨基酸分析结果如表2所以，此次分析的17种常见氨基酸中以谷氨酸含量最高，在糙米、精米、留胚米及麸皮中的含量分别为 9.584±0.162 mg/g，10.675±0.215 mg/g ， 11.733±0.136 mg/g ， 及21.909±0.309 mg/g；与基本营养成分含量一致的是，麸皮中的各类氨基酸含量都高于其他样品；除此之外所检测到麸皮中必需氨基酸含量 90.03±0.98 mg/g和总氨基酸含量41.643±36 mg/g明显高于其他样品。而糙米，全胚米，精米中的各类氨基酸含量无明显差异。天冬氨酸、谷氨酸、甘氨酸、丙氨酸作为改善大米滋味的重要因素又称呈味氨基酸，在红米样品中大量存在，在总氨基含量的比例均超过40%，说明红米的口感会更好[6]。

2.3 矿物质分析

红米中有丰富的矿物质资源，特别是钙、镁、铁和锌等物质。本实验采用原子吸收光谱对样品中的矿物质元素进行了测定，测定结果见表3。实验发现红米的矿物质元素主要积累在麸皮中，随着加工的深入，矿物质元素逐步流失，以钙元素为例麸皮中的含量为（1132.09±21.2 μg/g），糙米中的含量为（507.02±4.39 μg/g）留胚米中（248.19±0.67 μg/g），进一步抛光到精米时只有（209.81±4.33 μg/g），另一种损失较为严重的矿物质元素为镁，麸皮中含量高达（7530.89±151.63 μg/g），糙米中的含量为（1611.20±6.5 μg/g）留胚米中（1288.44±7.59 μg/g），进一步抛光到精米时只有

（659.04±7.87 μg/g）；值得注意是麸皮中也含有一定量的铁元素（80.13±0.43 μg/g）而加工成精米之后其铁元素的含量仅为3.51 μg/g；红米中的铁、镁、钙和锌等元素是传统稻米矿物质含量的数倍[1]，是陕西产特种米的几十倍[6]；云南哈尼当地红米又称“月子米”与其所含丰富的矿物质元素有重要关系。

值得注意的是，元阳梯田红米之所以富含如此高的矿物质元素与其当地独特的气候和特殊的农耕文化有着巨大关系。

图1 γ-氨基丁酸的高效液相图Fig.1 HPLC chromatogram of γ-aminobutyric acid in reference substance (a) and bran sample (b)

图2 花色苷的高效液相图，Fig.2 HPLC chromatogram of anthocyanin in reference substance (a) and bran sample (b)

表2 氨基酸分析Table 2 Analysis of amino acids of the red rice bran, brown rice, polished rice and germ-left rice e (mg/g)

注：*必需氨基酸；★半必需氨基酸；▲呈味氨基酸。

表3 矿物元素分析表Table 3 Analysis of minerals of the red rice bran, brown rice, polished rice and germ-left rice (μg/g)

表4 功能成分分析表Table 4 Analysis of functional components

2.4 γ-氨基丁酸及花色苷含量分析

2.4.1 线性关系考察

采用高效液相法考察红米中γ-氨基丁酸和花色苷含量；γ-氨基丁酸对照品及样品中的HPLC图，见图1；如图1所示，在4-二甲胺基苯基偶氮苯磺酰氯衍生剂的作用下，γ-氨基丁酸衍生物可在436 nm波长下检测到，样品中的样品衍生物也在相应的位置出现，且干扰峰较少，因此方法，符合检测需要；芍药苷3-葡萄糖苷对照品及样品的HPLC图，见图2；如图2所示，在当前检测波长下，可以发现红米中含有不同类型色素，因为对红米色素结构研究较少，样品中的花色苷含量以芍药苷3-葡萄糖苷对照品的量计算。

采用自动进样装置，分别精密吸取含量为1.12、11.2、22.4、44.8、67.2、89.6、112、224 μg/mL γ-氨基丁酸和1.21、12.1、24.2、48.4、72.6、96.8、121 μg/mL芍药苷3-葡萄糖苷对照品溶液，20 μL注入液相色谱仪，测定。以进样量（μg）为横坐标，峰面积为纵坐标，进行线性回归，分别得回归方程 Y=200000000X（r＝0.9991）和 Y=165400000X-84512（r=0.995）。结果表明：γ-氨基丁酸在1.12～224 µg，芍药苷 3-葡萄糖苷在1.21～242 µg范围内，进样量与峰面积呈良好的线性关系。

2.4.2 γ-氨基丁酸与花色苷的含量

γ-氨基丁酸（γ-aminobutyric acid，GABA）又称4-氨基丁酸，是一种非蛋白质氨基酸，在稻米、豆属、参属、中草药等的种子、根茎和组织液中都含有γ-氨基丁酸，是哺乳动物中枢神经系统中一种重要的抑制性神经递质，具有降血压、抗疲劳、改善脑机能和增强记忆等功能[7～9]。通过种子萌动技术，可以使稻米中的 γ-氨基丁酸含量得到明显的提高[10,11]；γ-氨基丁酸化学结构清晰，目前通过稻米发芽提取和化学合成获得[12]。

红米中的γ-氨基丁酸含量，如表4所示，γ-氨基丁酸主要保存在种子的胚中，所以在糙米中的含量较高为 17.91±0.24 μg/g，其次为留胚米 14.41±0.21 μg/g，精米 11.39±0.19 μg/g，然而在麸皮中含量较低为6.3±0.11 μg/g；糙米、留胚米及精米中 γ-氨基丁酸的含量虽无明显差异，但也呈递减趋势；然而麸皮中的也检测到一定量的γ-氨基丁酸存在，虽然其含量低于其他加工品种，仍可说明麸皮中有加工过程中红米脱落的胚。

花色苷是高等植物次生代谢中产生的黄酮类化合物之一，广泛存在于被子植物表皮细胞液泡中，赋予植物花、叶、果实、皮等器官红、紫、蓝等色[13～16]。在自然界中广泛分布，花色营作为一种天然食用色素，安全、无毒、资源丰富；花色苷具备显著的抗氧化、抗酒精致神经损伤，保护视神经，抗糖尿病等活性[17～19]，在食品、化妆品和医药等领域有着巨大的市场。

花色苷为红米主要的色素物质，主要集中在红米的种皮上，因此，红米麸皮中含量最高为198.62±5.02 μg/g并远远高于其他加工品种，糙米中含量为34.95±2.12 μg/g，留胚米保留一部分色素含量为24.58±2.01 μg/g，而精米中含量仅为 7.57±0.91 μg/g。

花色苷在黑米中的含量要远远高于在红米中的含量[20]。矢车菊素类、芍药素类、天竺葵素类和锦葵素类等是黑米中花色苷的主要成分[20～22]，红米中色素类型尚未进行研究。本次试验中尚未检测到芍药苷3-葡萄糖苷，推测红米色素中花色苷类型可能与黑米不同，值得进一步探究。

3 结论

哈尼红米含有矿物质含量和花色苷类物质远远高于普通稻米；哈尼族独特的农耕文化造就了红米中所含丰富的矿物质。然而由于当地科技水平发展较低，造成了红米麸皮浪费。红米麸皮是尚未发掘的一座宝库，完善完成对红米各类形态的成分评价，不但可以让我们对红米有更进一步的认识，还可以进一步对红米麸皮进行精加工以获取里面的红色素和矿物质，这样综合利用云南稀有的红米资源，带动当地经济发展，改善农民生活。

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