糙米中抗营养因子及其去除方法研究

钱亚丹 毛鹏 张俊杰 代岚 姜忠丽

摘要：对糙米中的抗营养因子——植酸和胰蛋白酶抑制因子含量进行测定，采用酶解及热磨法、发芽法和糙米酵素法去除抗营养因子，并比较去除率。结果表明：3种方法均可有效降低糙米中抗营养因子含量，其中酶解法去除植酸效果最佳，糙米酵素法去除胰蛋白酶抑制因子效果最佳且有利于糙米品质的改善。

关键词：糙米；抗营养因子；植酸；胰蛋白酶抑制因子；酶解；发芽；酵素

中图分类号：TS210.1 文献标识码：A 文章编号：1674-1161（2018）02-0036-04

稻谷经砻谷机脱去颖壳后即可得到糙米。糙米由米糠层、胚芽和胚乳组成，其营养价值较高且具有一定的保健功能特性，但也含有一些抗营养因子（ANF）如植酸、胰蛋白酶抑制因子等。抗营养因子会阻碍营养物质的吸收与利用，例如：植酸会螯合矿物质元素，影响人体对钙、镁、铁、锌的吸收；而胰蛋白酶抑制因子对蛋白质的消化利用有不良影响。本课题对糙米中的植酸和胰蛋白酶抑制因子进行测定，通过正交试验优化酶解工艺参数，采用最佳工艺条件酶解去除植酸，采用热磨法去除胰蛋白酶抑制因子，并与发芽糙米和糙米酵素进行比较，以得到去除抗营养因子的最佳方法，为糙米应用提供可靠依据。

1 材料与方法

1.1 原料与试剂

原料：糙米，活性干酵母，玉米胚芽油，蜂蜜。

试剂：氢氧化钠，氯化钠，三氯化铁，盐酸，磺基水杨酸，植酸钠标准品，717阴离子交换树脂，植酸酶，三羟基甲基氨基甲烷，氯化钙，胰蛋白酶，胰蛋白酶抑制因子，苯甲酰-L-精氨酸对硝基苯胺（BAPA），二甲基亚砜，冰乙酸（分析纯）。

1.2 仪器与设备

HH-6型数显恒温水浴锅：常州国华电器有限公司；HY-2型多用调速振荡器：金坛市医疗仪器厂；YP20002型电子天平：上海佑科仪器仪表有限公司；ESJ120-4B型分析天平：沈阳龙腾电子有限公司；DL-4C型高速离心机：贝克曼库尔特商贸（中国）有限公司；PHS-2C型酸度计：上海皓庄仪器有限公司；HL-2S型恒流泵：上海青浦沪西仪器厂；Φ 10 mm×200 mm层析交换柱：沈阳海益科技有限公司；DHG-914A型电热鼓风干燥箱：巩义市予华仪器有限责任公司；JJ-1型磁力搅拌器：日本电子（JEDL）；2500A型多功能粉碎机：永康市速锋工贸有限公司；Uv5100型分光光度计：上海元析仪器有限公司；Scientz-12N型冷冻干燥机：宁波新芝生物科技股份有限公司。

1.3 试验流程

试验流程如图1所示。

1.4 抗营养因子测定

1.4.1 植酸测定 按照GB 5009.153—2016《食品安全国家标准 食品中植酸的测定》中的方法进行测定。

1.4.2 胰蛋白酶抑制因子测定 称取 1～10 g（精确至 0.001 g）试样于100 mL锥形瓶中，加入50 mL 0.01 mol/L氢氧化钠溶液，摇匀；用盐酸调节pH值至

9.5±0.1，在0～4 ℃冰箱中静置15～24 h；将样品提取液取出放至室温，转移至100 mL容量瓶中，并用水定容至刻度，摇匀；沉淀15 min后，根据需要对样品提取液进行稀释。

按照表1中的设计吸取一定量的溶液分别加至2个10 mL离心管中，测定胰蛋白酶使用液活性。测定流程：将离心管中的溶液混匀→37 ℃恒温水浴锅保温10 min→空白管和标准管各加入1 mL胰蛋白酶使用液并混匀→37 ℃水浴中保温10 min±5 s→标准管中加入1 mL乙酸溶液并混匀→4 000 r/min离心10 min→410 nm处测定上清液吸光度（以水调零）。注意：胰蛋白酶使用液的吸光度和空白液的吸光度之间的差值（Ar-Abr）为0.380±0.050 时，可以使用该方法。

按照表2中的设计分别吸取一定量的4种溶液加入至4个10 mL离心管中，测定胰蛋白酶抑制剂活性。测定流程同上。测定吸光度后，根据公式计算胰蛋白酶抑制因子的含量。

1.5 抗营养因子去除

1.5.1 酶解法去除植酸 糙米∶去离子水=1∶10（W∶V）→碱液提取（pH值 7.0，25 ℃，1 h）→離心（9 500

r/min，4 ℃，30 min）→收集上清液→植酸酶处理（正交试验优化后的最佳工艺条件）→调节pH值 4.5，酸沉30 min →离心（9 500 r/min，4 ℃，30 min）→中和→冷冻干燥→得到去除植酸的糙米。植酸酶浓度1 mg/mL，酶解pH值 4.7。

1） 酶解条件优化正交试验。通过单因素试验寻找拐点参数为正交试验方案的确定提供依据。① 固定参数值：酶解90 min，加酶量15 mL；变换温度：水平值分别为35，40，45，50，55 ℃。② 固定参数值：温度45 ℃，加酶量15 mL；变换酶解时间：水平值分别为30，60，90，120，150 min。③ 固定参数值：温度45 ℃，酶解90 min；变换酶用量：水平值分别为5，10，15，20，25 mL。在单因素试验基础上，以去除率为考察指标，选取酶解温度、酶解时间、酶用量3个因素，采用L9（33）正交设计进行试验（见表3），优化工艺参数。

1.5.2 热磨法去除胰蛋白酶抑制因子 95 ℃浸烫5 min，100 ℃磨浆去除胰蛋白酶抑制因子。

1.5.3 制备发芽糙米并检测其中的抗营养因子 将糙米用清水冲洗后在25 ℃下用清水浸泡12 h；在35 ℃条件下使米粒萌芽48 h，每隔8～12 h换一次清水；将萌芽后的米粒放入循环通风干燥箱，在40～50 ℃下干燥4～12 h，制得水分含量为12%～14%的发芽糙米。测定方法同上。

1.5.4 制备糙米酵素并检测其中的抗营养因子 将发芽糙米烘干后粉碎，以干粉计称质量，按质量比添加8%蜂蜜、5%玉米胚芽油、100%纯净水、3%酵母活化液，混合，在32 ℃温度下发酵2 h，放入55 ℃鼓风干燥箱中低温干燥，直至水分含量≤8%，取出冷却至室温，用粉碎机粉碎。测定方法同上。

2 结果与分析

2.1 植酸含量测定结果

根据植酸含量测定结果绘制植酸标准曲线（如图2所示）。测定样品的吸光度值，代入植酸标准曲线y=-1.427 7x+0.831 4，得到植酸含量。根據公式求得糙米、发芽糙米、糙米酵素中植酸含量分别为8.40，2.84，3.41 mg/g。

2.2 酶解法去除植酸结果

2.2.1 酶解条件优化单因素试验结果

1） 温度的影响。在酶解90 min、加酶量15 mL条件下，不同温度对植酸酶酶解去除植酸效果的影响情况如图3所示。

由图3可以看出：随温度升高，植酸去除率呈现先上升后下降的趋势。当温度为50 ℃时，去除率达到最大；50 ℃之后，由于温度过高使植酸酶活性降低，导致去除率下降。

2） 酶解时间的影响。在温度45 ℃、加酶量15 mL条件下，不同酶解时间对植酸酶酶解去除植酸效果的影响情况如图4所示。

由图4可以看出：随酶解时间增加，植酸去除率总体呈上升趋势。酶解90 min之前，去除率随时间增加变化明显；90 min之后，酶解时间的增加对去除率的影响变化不大。

3） 酶用量的影响。在温度45 ℃、酶解90 min条件下，不同酶用量对植酸酶酶解去除植酸效果的影响情况如图5所示。

由图5可以看出：随酶用量增加，植酸去除率总体呈现上升趋势。当加酶量小于15 mL时，去除率变化明显；大于15 mL时，酶用量的增加对去除率的影响变化不大。

2.2.2 酶解条件优化正交试验结果 正交试验结果极差分析见表4。

由表4可知：各因素对植酸去除率影响从主到次依次为A>B>C，各因素最优水平为A3B2C2，即最佳工艺条件为酶解温度50 ℃、酶解90 min、酶用量15 mL。

经测定，糙米样品在最佳工艺条件下酶解所得糙米中植酸未检出，说明其植酸含量低于仪器最低检出限。可见，植酸酶酶解法去除植酸效果最佳。

2.3 胰蛋白酶抑制因子含量测定结果

按照1.4.2中胰蛋白酶抑制因子测定方法，测得糙米、发芽糙米、糙米酵素中胰蛋白酶抑制因子含量分别为1.93，0.35，0.21 mg/g；经95 ℃浸烫5 min，100 ℃磨浆去除胰蛋白酶抑制因子后，测得胰蛋白酶抑制因子含量为0.32 mg/g。可见，糙米制备为糙米酵素后，胰蛋白酶抑制因子含量降低最为明显。因此，糙米酵素法去除胰蛋白酶抑制因子效果最佳。

2.4 几种方法去除抗营养因子效果比较

采用几种方法处理后，抗营养因子含量测定结果如图6所示。

由图6可以看出：在酶解最佳工艺条件下，酶解所得糙米中植酸未检出，热磨法去除胰蛋白酶抑制因子后含量由1.93 mg/g降低至0.32 mg/g；糙米发芽后，植酸含量由8.40 mg/g降低至2.84 mg/g，胰蛋白酶抑制因子含量由1.93 mg/g降低至0.35 mg/g；而发芽糙米制备为糙米酵素后，植酸含量增加至3.41 mg/g，胰蛋白酶抑制因子含量降低至0.21 mg/g。

3 结论

3.1 植酸去除

采用优化酶解法去除，所得糙米中植酸未检出；采用发芽法去除，植酸含量由0.840%降低至0.284%；采用糙米酵素法去除，植酸含量介于酶解法和发芽法之间。可见，植酸酶酶解法是去除植酸的最佳方法。

3.2 胰蛋白酶抑制因子去除

采用热磨法去除，胰蛋白酶抑制因子的活性大大降低，去除率达83.4%；采用发芽法去除，胰蛋白酶抑制因子含量降低，去除率与热磨法相近；采用糙米酵素法去除，去除率比前两种方法更高，且糙米酵素有利于改善糙米的品质。可见，糙米酵素法是去除胰蛋白酶抑制因子的最佳方法。

参考文献

[1] 牛广财，朱丹.糙米酵素发酵工艺的中试研究[J].中国酿造，2014（6）：96-98.

[2] 刘月好，任力民.糙米的营养价值及在食品中的应用[J].粮食加工，2004（2）：18-20.

[3] 郭小娜，朱永义.糙米发芽工艺参数的研究[J].粮食与饲料加工业，2003（2）：8-10.

[4] 陈庶来，杨小明，刘伟民，等.糙米酵素发酵工艺的研究[J].食品科学，2005，26（7）：275-277.