对功能糙米酵素的研制及其食用安全性控制分析

张小欢，刘恒兴

（新乡医学院，河南新乡 453003）

糙米具有较为紧密的质地和较粗的口感，同时存在较为严重的重金属污染问题。为使糙米具备良好风味、较高营养价值和食用安全性，发酵糙米生产糙米酵素的实践探索大量涌现。为保证功能糙米酵素更好进入市场，本文围绕该课题开展了具体研究。

1 营养价值和功效

保留全谷粒而仅除去外壳的糙米具备较高保健价值和营养价值，但同时存在较粗的口感，无法满足现代人饮食需要，在将糙米加工为精白米的过程中，存在15%左右的浪费问题。在糙米中加入麦芽、蜂蜜等物质并进行发酵，可生成糙米酵素，能够实现改善口感和提升营养价值的目标。在对功能糙米酵素开展的研究中，糙米酵素的营养价值和功效属于学界关注重点。结合现有研究可以了解到，发酵后的糙米B族维生素和γ-氨基丁酸含量显著提升，蛋白质氨基酸总量减少，可溶性糖和淀粉、谷氨酸含量也会出现下降。在发酵时，微生物需要消耗能源物质，即糙米中的碳水化合物，同时会转化蛋白质氨基酸，得到非蛋白质氨基酸。相较于糙米，糙米酵素的维生素含量大幅提升，如维生素E含量提升2.5倍，维生素B1和B2均提升9倍。结合戴凌燕等[1]围绕发酵糙米提取物开展的研究可以了解到，对于高血脂大鼠血清和肝脏的血脂水平，发酵糙米提取物能够发挥一定调节作用，在降低总胆固醇方面表现突出，同时可以减轻动脉硬化指数、甘油三酯、低密度脂蛋白浓度等指标，提高超氧化物歧化酶和谷胱甘肽过氧化物酶浓度，高密度脂蛋白浓度也能够同时提升；在姜忠丽等[2]围绕糙米酵素红曲酒开展的研究中，研究主要聚焦该功能性饮料具备的作用，研究发现小鼠生活状态基本不会受到糙米酵素饮料影响，这种影响在脾脏、肾脏、肝脏脏器指数方面均无发现，同时存在正常的血清生化检测结果，但小鼠的爬杆时间和负重游泳时间能够显著延长。同时，该研究还发现糙米酵素饮料在抗氧化方面表现突出，能够实现12.68%的氧自由基清除，在抗疲劳方面具备较高实用性；袁周率[3]主要围绕抗细胞凋亡作用展开研 究，该研究以海马神经元细胞为对象，通过糙米酵素液处理研究其具体功能，结果发现糙米酵素在抑制凋亡方面表现突出，主要发挥作用的成分为γ-氨基丁酸，该成分可以有效保护海马神经元细胞。对于抗氧化性突出的糙米酵素来说，研究发现其质量浓度为 0.64 mg/mL时，糙米酵素与有机化合物BHT具备相同的DPPH自由基清除能力，总的来说二者在清除超氧阴离子和羟自由基的能力基本相同。

2 发酵工艺

近年来糙米酵素研究在国内外大量涌现，除营养价值和功效外，发酵工艺同样属于研究热点，很多糙米酵素产品已经在市场上销售。为保证功能糙米酵素顺利生产，相关发酵工艺研究近年来大量涌现。在围绕糙米酵素发酵工艺开展的研究中，陈庶来等[4]聚焦于研究糙米酵素发酵时间、酵母添加量及活化时间优化，具体优化指标选择还原糖消耗量，研究过程中的发酵底物为少量蜂蜜和保鲜米糠，具体试验使用活性面包干酵母，最终确定发酵时间、酵母活化时间最优值分别为11 h、1 h，最优的米糠和酵母比例为10∶0.6；在李志江等[5]的研究中，研究聚焦谷胱甘肽和γ-氨基丁酸含量受到糙米酵素发酵工艺的影响，具体关注发酵时间、发酵温度、接种量等因素，最终确定了最佳工艺参数，最佳发酵时间、发酵温度、接种量分别为6 h、30 ℃、4%；在张丽萍等[6]的研究中，研究聚焦糙米酵素发酵工艺及配方改进，改进过程结合感官评定和酸度指标，具体研究使用自然发酵面团中分离的乳酸菌和酵母菌，最终筛选出的菌种在产酸特性和菌落特性方面表现优秀，能够较好用于糙米酵素生产。

结合上述研究进行分析可以发现，以往的糙米酵素发酵工艺尚未发展成熟，很多问题频繁出现，主要涉及原料灭菌、糖化处理、发酵参数控制等。以原料灭菌为例，由于忽视相关处理，糙米酵素发酵单纯依靠优势菌种，这对于发酵控制极为不利，且容易出现污染问题。糖化处理问题会导致糙米碳源无法充分利用，这是由于存在无法产生淀粉酶的菌株，进而导致不完全发酵问题出现。发酵参数控制问题源于固态及半固态发酵影响，糙米酵素发酵效果很容易受到参数控制不当影响。为解决相关问题，近年来国内学界针对性开展了相关研究，如在张旭普等[7]的研究中，研究聚焦糙米酵素发酵培养基，结合活菌数对其进行优化，研究发现氯化钠、蜂蜜、糙米均会直接影响发酵效果，最终得到混菌最佳发酵培养基。该培养基由茶叶粉、硫酸铵、大麦芽、小麦芽、氯化钠、糙米和蜂蜜组成，在多菌种发酵、酵素生产配方升级等方面具备显著优势。在李飞等[8]的研究中，研究主要聚焦糙米酵素活性成分受到的影响，以此为依据优化发酵条件，具体研究围绕淀粉酶、γ-氨基丁酸、谷胱甘肽含量变化情况展开，最终确定了最优发酵条件，对应的酵母活化液添加量、发酵时间、发酵温度和蜂蜜添加量分别为13%、3.9 h、 30 ℃和8%，该发酵条件能够对应得到0.80 mg/mL的γ-氨基丁酸。

3 产品研发

在饮食中直接加入糙米酵素属于最为常见的食用方法，将大米和糙米酵素混合用于生产红曲酒，也属于常见的糙米酵素产品，具体生产过程涉及红曲霉发酵。在加工乳制品、肉制品、焙烤食品等方面，糙米酵素也有着一定应用，这是由于其本身存在较高酶活性等大量功能成分，在生产食品方面存在较高应用价值。糙米酵素产品研发同样属于学界研究热点，王俊伟等[9]的研究主要针对功能糙米酵素展开，提出使用高活性干酵母、玉米胚芽油、紫云英蜂蜜和糙米生产功能糙米酵素，研究发现通过加入适量高活性干酵母、玉米胚芽油、紫云英蜂蜜，可以有效改善糙米口感，同时提升其功能特性和营养价值。在脱颖等[10]的研究中，研究主要聚焦糙米酵素乳饮料，该饮料由磨成粉状的发芽后糙米制成，发酵过程需要加入玉米胚芽油和蜂蜜，最后还需要添加酸乳，糙米酵素乳饮料的营养极为丰富，糙米中酶活性通过发芽实现激活和释放，进一步发酵能够生成多种酵素，在促进新陈代谢、活化细胞等方面表现突出，同时具备适口性和功能特性优势。在马青雯等[11]的研究中，研究主要围绕玫瑰花发芽糙米酵素展开，该研究同时使用玫瑰花和糙米进行酵素产品生产，具体使用发芽糙米和具备较高药用价值的玫瑰花，发酵后的发芽糙米存在含量更高的矿物质、维生素、γ-氨基丁酸等营养物质，发酵后的玫瑰花则存在更少的涩味和更多的香甜味，同时含有大量氨基酸、不饱和脂肪酸、原花色素、微量元素。研究发现，玫瑰花发芽糙米酵素能够保持发芽糙米高活性物质含量和软糯口感，同时具备一定玫瑰风味，同时具备美味、美观、安全特点。在赵雪萌[12]的研究中，研究聚焦糙米和枸杞复配发酵，菌种选择安琪酵母和乳酸菌，进而开发出一种兼具营养和特殊风味的酵素产品。为保证复配发酵效果，研究重点关注糙米与枸杞配比、酵素装液量、酵素料液比以及发酵时间，通过正交试验和电子鼻测定，最终确定了最佳生产配方，即糙米和枸杞比例为2∶1，料液比、装液量分别为1∶7、55%，安琪葡萄酒酵母、植物乳杆菌接种量分别控制为1%、2%，酵母菌、乳酸菌发酵温度分别为28 ℃、37 ℃，发酵时间分别为2.5 d、3 d。

4 食用安全性控制

为保证功能糙米酵素更好投入市场，围绕功能糙米酵素开展的相关研究也受到广泛关注。在糙米酵素安全的相关研究中，研究主要围绕便利、营养、安全等方面展开，同时关注其附加值和生物利用率。如在上文提到的王俊伟等[9]研究中，研究主要聚焦微生物卫生指标和理化卫生指标，同时关注有害重金属控制，具体涉及原料重金属测定、无菌化作业等内容，通过选择有害重金属含量较低的糙米，保证生产环节卫生，使糙米酵素食用安全性得到较好保障；在赵雪萌[12]开展的枸杞糙米酵素研究中，研究通过胃消化实验判断食用安全性。该实验通过对胃消化过程中产品γ-氨基丁酸、蛋白酶及多酚释放量进行研究，并开展微生物检测，确定产品具备较高安全性和保健功能，不含大肠杆菌，满足国家对食品安全的要求。赵依洋等[13]的研究主要关注糙米酵素糖化液制备工艺，聚焦如何生产更为安全且能够满足糙米酵素生产需要的添加剂，为保证食品安全性，该研究科学确定了最佳糖化时间、糖化温度、糖化酶添加量，分别为4 h、65 ℃、160 U/g，此时糖化液能够更好地保证糙米酵素生产的食用安全性。晁鲁平[14]研究开发了一种发芽糙米乳饮料，该饮料使用粉碎的发芽糙米，在糊化和液化处理后进行发酵，将发酵产物与纯牛乳混合并加入发酵剂，可得到凝乳，最后添加乳酸和糖类用于调节酸甜度。为保证饮料食品安全性，重点围绕杀菌带来的影响开展研究，研究发现杀菌时间和温度直接影响食品安全性，如杀菌温度达到100 ℃以上，杀菌后产品出现蛋白质变性，影响产品稳定性和安全性。为保证食品安全性且同时降低γ-氨基丁酸损失，晁鲁平建议将杀菌温度控制为85 ℃，同时按照1 min控制杀菌时间，为延长保质期，还需要辅以其他保鲜技术。

周雪瑞等[15]为保证糙米酵素食用安全性，研究主要聚焦糙米储藏温度带来的影响，具体关注新制备糙米、25 ℃环境下存储的糙米、40 ℃环境下存储的糙米，通过对比黏度和水分含量、脂肪酸值、丙二醛含量等指标的变化情况，确定了储藏时间增加会直接影响糙米酵素食用安全性，如使用达到150 d储藏时间的糙米，糙米酵素产品的安全性将出现显著降低，但仍满足国家标准要求。此外，高温储藏糙米酵素也会直接威胁糙米酵素产品的安全性，糙米酵素产品中的有害成分会因此显著提升。在上文提到的马青雯等[11]研究中，研究不仅涉及玫瑰花发芽糙米酵素工艺，同时包括多因素影响、理化成分、微生物指标等内容，如该糙米酵素的微生物指标包括大肠菌群、乳酸菌、霉菌、沙门氏菌和金黄色葡萄球菌，其中乳酸菌含量高于限量要求，各类有害菌含量均为0，能够直观证明糙米酵素的食用安全性。姜忠丽等[16]的研究主要围绕糙米酵素红曲酒展开，为验证其食用安全性，具体选择小鼠口服毒理学安全性评价的研究方法，通过开展小鼠骨髓细胞微核实验、急性毒性实验、Ames实验、小鼠精子畸形实验及30 d喂养实验，可确定研究对象糙米酵素红曲酒属于实际无毒级，且实验条件下该产品不存在遗传毒性，同时不会影响小鼠血清生化、体质量、脏体比指标，因此可以确定长期饮用无害，不会威胁人体健康，具备较高的利用和开发价值。

5 讨论

随着经济与社会的快速发展，近年来人们生活水平持续提升，生活节奏也日益加快，快速消费食品因此受到人们的广泛青睐，食品的生理保健功能和营养搭配均衡情况也成为人们关注热点。结合上述研究及相关调查可以确定，在对食品的要求方面，以往的相关要求更多偏向普通、温饱和可口，现阶段则更多关注精致、均衡及健康，这使得食物本身无法完全满足人们的要求，必须设法挖掘食物所具备的特殊生理效果和功能。在关注粮食安全问题的过程中，食品研发还需要积极创新，聚焦新原料发掘，进而更好地开发满足新时代要求的新型健康食品，本文研究的糙米酵素便属于其中代表。糙米酵素属于典型的新型发酵食品，在口感和营养价值方面表现突出，能够较好满足民众对健康食品的需要，糙米本身存在的不足通过发酵得以解决，糙米酵素含有大量维生素、微量物质。从市场角度进行分析可以发现，糙米酵素不仅属于代表性的健康食品，具备基本营养功能和特殊保健功能，还属于能够快速深加工的食品。该食品能够满足消费者需求，符合时代特征，因此具有较高的市场竞争能力。近年来国内外围绕功能糙米酵素研发投入了大量精力和资源，相关理论研究和实践探索具备较高现实意义。但值得注意的是，现阶段国内围绕糙米酵素开展的相关研究也存在一定不足，在研究深度方面也存在欠缺，亟待解决。总的来说，现阶段功能糙米酵素研究在混菌发酵方面存在欠缺，在原料灭菌、糖化处理、营养成分优化等方面也存在不足。混菌发酵方面的欠缺使得相关研究更多使用活性面包干酿酒酵母；原料灭菌方面的不足使得发酵控制难度较高且可能出现食品安全问题；糖化处理方面的不足使得糙米碳源在一些时候无法得到充分应用并可能引发不完全发酵问题；营养成分优化方面问题主要是由于相关研究多关注γ-氨基丁酸等营养物质；此外，现有研究在直投式发酵剂开发、成品风味优化、系统性发酵过程研究等方面也存在不足，这类不足必须设法弥补，以更好地推动功能糙米酵素研发。

6 结语

综上所述，功能糙米酵素研发近年来受到广泛关注。在此基础上，本文涉及的营养价值和功效、发酵工艺、产品研发、食用安全性控制等内容，则直观展示了相关研究现状。为更好推动功能糙米酵素发展，新型配方研究、糙米酵素风味改善、灭菌工艺优化等方面同样需要得到重视。