不同处理对糙米发芽后酚类含量及其抗氧化活性影响

曹磊，宋玉，陶澍，洪莹，陆超群，邵子晗，刘超，刘飞

（1.安徽省农业科学院农产品加工研究所，安徽 合肥 230031；2.淮南市鑫飞信息技术有限公司，安徽 淮南 232001）

酚类物质作为一类抗氧化物质，常见于水果蔬菜中，其抗氧化功效已得到广泛证实[1-2]；相对于水果蔬菜，谷物原料中酚类物质含量低，易被忽视。但近期对谷物类原料中酚类物质的研究成为新的热点，主要集中在糙米、小麦、大麦、燕麦、薏米、小米等谷物中酚类组成、存在形式、含量、分布规律以及抗氧化活性等方面[3-8]。酚类物质的体外抗氧化活性评价最常用的方法是 1，1-二苯基-2-三硝基苯肼（1，1-diphenyl-2-picrylhydrazyl，DPPH）法，其主要是通过对DPPH自由基中单电子的抑制效果评价抗氧化的效果。有研究将亚铁还原能力（ferric ion reducing antioxidant power，FRAP）检测法和氧化自由基吸收能力（oxygen radical absorbance capacity，ORAC）检测法也作为体外抗氧化能力的评价方法，前者也称为铁离子还原/抗氧化能力，其是通过将Fe3+还原为Fe2+的能力评价抗氧化效果；后者是基于自由基会引起荧光探针强度的变化，通过考察抑制荧光程度评价抗氧化能力[3-8，9-10]。

以糙米、全麦粉为代表的全谷物类产品因其营养全面而备受特定消费者的喜爱，但因其口感粗糙、抗营养因子（如糙米中植酸）等劣势限制了其大范围应用。而以糙米为原料进行适度加工，既可以充分保留其原有的营养元素，又能降低其主要抗营养元素和改善口感。发芽糙米即是以糙米为原料在适宜的温度、湿度条件下，通过激活糙米的内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。由于糙米发芽后含水量较高，一般都大于30%以上，如果不及时进行烘干，则无法进行长期保存。高水分糙米如果烘干方法和工艺不合适，极容易造成产品爆腰，对蒸煮后的品相、营养成分影响也较大[11-13]。

本研究以同一品种的稻谷为原料，在分析精米、糙米、发芽糙米中游离酚、结合酚含量及其DPPH自由基清除能力、FRAP、ORAC的基础上，以常温25℃匀浆处理为对照考察热风干燥、真空干燥两种干燥方式对糙米发芽后的游离酚、结合酚及抗氧化活性影响，为功能性糙米产品加工方式对抗氧化营养成分的影响提供数据支撑。

1 材料与方法

1.1 主要材料与试剂

稻谷（粳稻）：安徽倮倮米业有限公司。

己烷、乙酸乙酯、福林酚（Folin-Ciocalteu）、没食子酸、1，1-二苯基-2-三硝基苯肼（DPPH）、三价铁-三吡啶三嗪（Fenic-tripyridyl triazine，Fenic-TPTZ）、三氯化铁、水溶性维生素 E（Trolox）标品、荧光素钠、2，2′-偶氮二异丁基脒二盐酸盐 [2，2′-azobis（2-methylpropionamidine）dihydrochloride，AAPH]（以上试剂均为分析纯）：国药集团化学试剂有限公司。

1.2 主要仪器与设备

DHG-9101-2SA型电热恒温鼓风干燥箱：上海鸿都电子科技有限公司；DZF-6020型真空干燥箱：上海三发科学仪器有限公司；N-1100型旋转蒸发仪：上海亚荣生化仪器厂；XSE105DU型电子天平：瑞士梅特勒-托利多有限公司；TGL-16M型冷冻离心机：长沙湘智离心机仪器有限公司；1900PC型紫外可见光分光光度计：上海谱元仪器有限公司；PE-LS55型荧光分光光度计：美国PerkinElmer公司。

1.3 方法

1.3.1 糙米、精米制备

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

2）精米制备：按照 GB/T 1354—2018《大米》中优质粳米二级要求砻碾制备[15]。

1.3.2 发芽糙米制备

按照以下工艺流程制备发芽糙米：糙米→清洗→灭菌→浸泡（28℃，8 h）→萌发（28℃，9 h）→发芽糙米（含水量约35%）。发芽结束后，沥干表面水分，然后分成等量的3份进行后续处理[12]。

1.3.3 糙米发芽后处理方式

1）热风干燥：将沥干表面水分的发芽糙米于45℃热风干燥8 h，粉碎后过60目筛备用，终水分含量约15%左右。

2）真空干燥：将沥干表面水分的发芽糙米于35℃、0.05 MPa下干燥8 h，粉碎后过60目筛备用，终水分含量约15%左右。

3）常温25℃匀浆：将沥干表面水分的发芽糙米，直接在25℃常温下进行匀浆处理，含水量约30%。

1.3.4 酚类物质提取

1）脱脂处理：将样品加入己烷 1：10（g/mL），低温超声5 min，5 000 r/min离心10 min，弃去上清液，沉淀作为酚提取的原料。

2）游离酚提取：将脱脂处理后的原料与50 mL、4℃预冷的80%甲醇水溶液混匀，振荡提取30 min，再在3 000 r/min离心10 min；收集上清液，剩下的沉淀用25 mL预冷的80%甲醇反复提取2次，收集所有上清液用预冷的甲醇定容至100 mL，4℃保存备用；剩余沉淀用作提取结合酚。

3）结合酚提取：提取游离酚后剩余的沉淀用50mL、2 mol/L NaOH水溶液振荡提取2 h，调pH值至2.0，加入50 mL乙酸乙酯混匀后静置10 min，3 000 r/min离心10 min，上层浓缩蒸干，下层用乙酸乙酯反复提取2次，再合并乙酸乙酯溶解部分后加入10 mL预冷的80%甲醇获得结合酚提取液，4℃避光保存备用。

1.3.5 酚类物质含量检测

采用Folin-Ciocalteu比色法检测[16]。将0.2 mL提取液与2.8 mL蒸馏水、0.5 mL 0.2 mol/L Folin-Ciocateu试剂混合避光反应5 min，再加入1.5 mL 20% Na2CO3溶液振荡混合，室温25℃下避光反应30min，在765nm下测其吸光值。酚含量以每100 g干物质含有的没食子酸当量毫克数表示（mg GAE/100g DW）。

1.3.6 酚类物质抗氧化能力检测

1）DPPH自由基清除能力检测：参考申迎宾等[17]的方法并适当修改。在0.2 mL样品溶液中加入6 mL 0.1 mmol/L的DPPH溶液，室温25℃下避光反应30min，在515 nm测其吸光值。以每克干物质含有的Trolox当量微摩尔数表示（μmol TE/g）DW。

2）FRAP检测：参考Li等[18]的方法并适当修改。100μL待测样品液与3mLFerric-TPTZ试剂混合，37℃避光反应30 min，在593 nm测吸光值。以每克干样品所含Trolox当量的微摩尔数表示（μmol TE/g）DW。

3）ORAC检测：参考Claudia等[9]的方法并适当修改。500 μL提取液与500 μL pH 7.4磷酸盐缓冲液、500 μL 0.126 μmol/L荧光素钠溶液混合，在37℃下避光振荡反应5 min，再加入AAPH溶液1 000 μL混匀，进行荧光检测。荧光含量每分种检测一次，连续检测300 min直到荧光数值为零（激发波长485nm，发射波长528nm），以检测的荧光衰退曲线峰面积绘制，结果以每克样品中含有的Trolox当量微摩尔数表示（μmol TE/g DW）

1.4 数据处理

2 结果与分析

2.1 精米、糙米、发芽糙米中酚类含量分析

精米、糙米、发芽糙米中游离酚和结合酚含量如表1所示。

表1 精米、糙米、发芽糙米中酚类物质含量Table 1 The content of phendic in white rice，brown rice and germinated brown rice

3种样品中均呈现出游离酚高于结合酚含量的趋势，精米、糙米、发芽糙米中游离酚含量占总酚含量分别为83.04%、72.56%、72.60%；稻谷经过砻谷后得到的糙米其游离酚含量77.75 mg GAE/100g DW，将其经过碾、抛后得到的精米中游离酚含量显著减少（P＜0.05），只有16.45 mg GAE/100 g DW，而将糙米经过浸泡发芽后得到的发芽糙米中游离酚含量显著增加（P＜0.05），达到105.03 mg GAE/100 g DW；结合酚含量也呈现出相同的趋势，经过碾抛处理得到的精米相较糙米减少了约88.57%，而发芽糙米较糙米增加了约34.83%。由于稻米品种、加工工艺与精度的不同，目前的研究报道中糙米总酚含量约在70 mg GAE/100 g DW～200 mg GAE/100 g DW之间，而由于发芽条件的差异，发芽糙米中总酚含量最高可达到将近300 mg GAE/100 g DW。尽管各研究中游离酚、结合酚、总酚含量上有差异，如Moongngarm 等[19]、Ti等[10]的研究显示，糙米中酚类物质含量分别为70.3、84.3 mg GAE/100 g DW，发芽糙米中酚类物质含量分别为174.0、284.1 mg GAE/100 g DW，但在同一个样品中基本上都呈现出游离酚含量大于结合酚含量[4，10，20]的趋势。

2.2 精米、糙米、发芽糙米中酚类抗氧化活性分析

酚类物质的抗氧化活性在果蔬、谷物中已得到广泛证实，目前常见的体外抗氧化活性检测方法有DPPH、FRAP和ORAC 3种方法，分别是通过自由基单电子抑制能力、Fe3+还原能力、氧化自由基吸收能力3个方面评价酚类物质的体外抗氧化能力。样品中游离酚、结合酚的抗氧化能力见图1、图2。

图1 样品中游离酚的抗氧化能力Fig.1 The antioxidant activity of free phenolic in samples

图2 样品中结合酚的抗氧化能力Fig.2 The antioxidant activity of combined phenolic in samples

从图1可以看出，精米、糙米、发芽糙米中游离酚的DPPH自由基清除能力、FRAP和ORAC均有显著性差异（P＜0.05），其中精米游离酚的DPPH自由基清除能力、FRAP和ORAC比糙米降低了84.10%、90.28%和66.73%，发现糙米经碾、抛处理后抗氧化能力下降很多，可能与游离酚的下降有直接关系；经过热风干燥后发芽糙米游离酚的DPPH自由基清除能力、FRAP和ORAC相较于糙米增加了44.35%、24.21%和21.95%，发现经过适当的发芽工艺可以显著增加样品中游离酚的抗氧化能力，可能与游离酚的增加有直接关系。通过图2可以看出，样品中结合酚的抗氧化能力变化中也出现类似游离酚的趋势，精米结合酚DPPH自由基清除能力、FRAP和ORAC比糙米降低了87.05%、85.03%和73.21%，热风干燥后发芽糙米结合酚的DPPH自由基清除能力、FRAP和ORAC相较于糙米增加了45.32%、33.16%和25.09%。这一变化与表1中游离酚、结合酚变化较为一致，可能与样品中结合酚含量变化有直接关系[5，9]。此外，采用DPPH和FRAP两种方法检测样品中酚类物质抗氧化活性的数值相近，而ORAC法的检测数值较高，其原因可能是3种检测方法的原理不同造成的，DPPH法和FRAP法都是基于电子转移的原理，而ORAC法是基于氢原子转移的原理[9，21]。

2.3 不同处理方式对发芽糙米中酚类含量影响

糙米经过发芽后其含水量基本都在35%以上，一般要经过干燥阶段使其含水量降低到15%以下，以利于其贮藏运输。本研究以常温25℃匀浆为对照，采用热风干燥、真空干燥对发芽后的糙米进行降水处理，考察样品中酚类物质的变化情况。不同处理方式对发芽糙米中酚类物质的影响见表2。

表2 不同处理方式对发芽糙米中酚类物质影响Table 2 The effects of different treatments on phenolic in germinated brown rice

从表2中可以看出，热风干燥与真空干燥处理对样品中游离酚、结合酚含量没有显著性差异（P＞0.05），但均显著小于常温匀浆对照组中游离酚、结合酚的含量（P＜0.05）。其中，热风干燥、真空干燥游离酚相对于常温匀浆减少了10.53、8.92 mg GAE/100 g DW；结合酚分别减少了6.28、7.21mgGAE/100gDW。有研究报道[22-24]，随着温度升高、压力增加、处理时间延长，糙米中游离态酚略有降低，可能是因为热处理、高压处理引起了游离态酚的降解，而结合酚的降解是因为热处理易导致酚从结合态转变为游离态，而游离态酚更易被降解，进而导致了游离态、结合态酚的降低，还有研究[25]认为酚类糖苷键在水热、高压处理等加工因素下发生了脱糖反应，从而使得糙米中酚类物质的下降，与本研究中常温匀浆样品中酚类物质高于热风、真空干燥组的结果较为一致。

2.4 不同处理方式对发芽糙米中酚类抗氧化活性影

本研究考察了热风干燥、真空干燥以及常温匀浆对照组中游离酚、结合酚中抗氧化情况。图3、图4分别为不同处理方式对游离酚、结合酚抗氧化能力的影响。

图3 不同处理方式中游离酚的抗氧化能力Fig.3 The antioxidant capacity of free phenolic in different treatments

图4 不同处理方式中结合酚的抗氧化能力Fig.4 The antioxidant capacity of combined phenolic in different treatments

由图3可知，热风干燥、真空干燥组样品之间游离酚的DPPH自由基清除能力、FRAP和ORAC之间没有显著性差异（P＞0.05），而相对于常温25℃匀浆对照组均显著降低（P＜0.05），其中热风干燥样品中游离酚的DPPH自由基清除能力、FRAP和ORAC相对常温匀浆对照组减少了11.31%、8.61%和15.76%；真空干燥样品中游离酚的DPPH自由基清除能力、FRAP和ORAC相对常温匀浆对照组减少了9.51%、7.74%和14.87%。由图4可知，不同处理方式对样品中结合酚的抗氧化能力也出现类似趋势，热风干燥、真空干燥组样品之间结合酚的DPPH自由基清除能力、FRAP和ORAC之间没有显著性差异（P＞0.05），其中热风干燥组样品中结合酚的DPPH自由基清除能力、FRAP和ORAC相对常温匀浆对照组减少了17.55%、16.16%和36.57%；真空干燥组样品中结合酚的DPPH自由基清除能力、FRAP和ORAC相对常温匀浆对照组减少了16.73%、13.47%和39.09%。这一变化与表2中游离酚、结合酚变化较为一致，可能是与样品中游离酚、结合酚含量的变化有关。

3 结论

本试验研究了同一稻谷品种的精米、糙米、发芽糙米中酚类物质变化情况，采用DPPH法、FRAP法和ORAC法对各样品中游离酚、结合酚的抗氧化能力进行评价，其中精米中游离酚、结合酚含量及其DPPH自由基清除能力、FRAP和ORAC较糙米显著减少，而经热风干燥的发芽糙米中的游离酚、结合酚含量及其DPPH自由基清除能力、FRAP和ORAC则相对于糙米显著增加。同时，本试验针对糙米发芽后水分含量较高，分别采用热风干燥、真空干燥两种方式对发芽后的糙米进行干燥，结果显示热风干燥、真空干燥两种方式对样品中游离酚、结合酚含量及其DPPH自由基清除能力、FRAP和ORAC无显著性影响，但相较于常温匀浆处理，两种方式处理后样品中游离酚、结合酚含量及其DPPH自由基清除能力、FRAP和ORAC显著减少。