挤出处理对糙米的营养特性研究进展

◎汪佳琦 刘静雪 张 力

糙米由胚、胚乳、米糠层构成，是将稻谷去掉谷壳后所得的全谷物米粒。它比精米多了一层米糠层，许多种生物活性物质，例如膳食纤维素、生育三烯酚、γ-氨基丁酸等都在这层米糠层中存在，能达到防止肥胖、降血压、抗炎症、调节激素代谢、抗糖尿病等效果。

挤出处理的生产效率高、成本低，广泛应用在食品加工、发酵等方面，利用搅拌、混合、加热、膨化等加工程序生产具有一定形状或品质结构的产品。挤出处理糙米是将糙米粉或糙米与其它谷物复配粉加水搅拌均匀，送至螺杆挤压机中，并根据需求设置螺杆转速和温度参数挤出物料。

目前使用碾削、浸泡、蒸煮、挤出处理等方法加工糙米以达到改善糙米口感的目的并且最大限度的保留其营养成分。挤出处理经常用于生产糙米粉、糙米面条、再制米等休闲食品，加工技术的运用具有潜在的经济效益，因此，针对挤出处理对糙米营养特性的研究进展进行论述，期望为优化糙米产品的加工方法提供理论参考。

一、挤出处理对糙米营养特性的影响

（一）挤出处理对γ-谷维素的影响

γ-谷维素以生物活性化合物混合物的形式存在于糙米米糠层不造化的部分，它的抗氧化活性是维生素E的4倍，具有抗糖尿病、降低胆固醇、抗胆固醇活性、抗炎、抗衰老、神经保护等生理功能，在保健品、食品等行业中被广泛应用[1]。

糙米中γ-谷维素的含量在经过挤出处理后会增加，张君等[2]研究发现蒸煮、米粉加工、挤出处理中，对糙米营养价值影响最小的是挤出处理，挤出处理手段加工糙米产品带来了良好的效果，γ-谷维素含量能够增加7%左右。不同的实验条件对糙米中的γ-谷维素均有影响，其中温度对γ-谷维素的影响最明显，王劲松等[3]发现，挤出处理时，温度升高，γ-谷维素的含量也会相应增加。

（二）挤出处理对膳食纤维的影响

膳食纤维因溶解度不同分为水不溶性膳食纤维（IDF）和水溶性膳食纤维（SDF）两类，是糙米中含量极高的物质。其中SDF通过降低进食后血糖水平和血清胆固醇水平，可以达到减肥的效果，还可以预防肠胃病、糖尿病等疾病的产生，是近年来人们热衷的健康食品。

在糙米挤出处理后，水溶性膳食纤维含量增大，且水不溶性膳食纤维与总膳食纤维含量减小。有研究表明，挤出处理可以将糙米中的水溶性膳食纤维提高。膳食纤维是影响糙米产品口感的主要因素之一，采用低温挤出处理糙米可以达到降低膳食纤维的含量，改善糙米口感的效果[5]，与此同时，糙米中总膳食纤维含量并不会大幅度下降。刘婷婷[6]采用双螺杆挤出处理米糠，提高了米糠中可溶性膳食纤维得率，并发现挤出温度是影响可溶性膳食纤维得率的重要因素，而对实验结果影响最小的因素是物料粒度。

（三）挤出处理对淀粉的影响

挤出处理使糙米中所含的淀粉更容易被吸收。淀粉可根据生物可利用性和消化时间，分为快消化淀粉、慢消化淀粉和抗性淀粉三种营养片段，几乎所有的实验参数都会影响淀粉糊化程度[7]。

挤出处理使糙米的可消化性增加，这是由于糙米中的淀粉大部分糊化，小部分淀粉降解成糊精。糙米中所含有的生淀成分不能被人体直接消化，所以常常需要在食用前进行一系列的加工处理。挤出处理时，脂质会像薄膜一样包裹在淀粉颗粒的表面，淀粉颗粒由不规则的多角形变得圆润光滑。通过X-衍射仪发现重组米中V-型晶体的存在，经过双螺杆挤压，糙米中的淀粉颗粒与脂质形成了稳定的复合物，淀粉颗粒性状改变[8]。张[9]研究发现挤出处理对糙米中抗性淀粉的影响仅次于蒸煮的加工方式，损失率为25.09%，部分抗性淀粉由于基础处理过程中的高温、高剪切力，转化成可消化淀粉。并且，在挤出处理后，淀粉分子大多呈现无序状态。

（四）挤出处理对蛋白质的影响

蛋白质含量在糙米的米糠层中占12%—18%，蛋白质的各个组成比例与精米不同，清蛋白在糙米中的质量含量最高，其次为球蛋白，其中质量含量最少的是醇溶蛋白。鸡蛋常常作为人们日常生活中的蛋白补充被食用，糙米的米糠层中富含的蛋白质营养与其相似。

在挤出物处理过程中，挤出物的温度很高，使得蛋白质分子包括疏水键、肽键、共价键、二硫键、氢键等发生复杂的生物化学反应，从而破坏了蛋白质分子的自然结构，从而使其热变性。Kato等[10]研究发现在300—400MPa压力范围的超高压可消除大量的致敏蛋白。通过更深入的研究Chávez[11]发现，挤出处理可以使糙米产品拥有更好的质构特性，这是因为蛋白质在挤出过程中发生变性，形成网络结构是淀粉与外源苋菜蛋白间的交互作用。马永轩[12]等分析挤出处理前后糙米产品营养成分的变化，发现蛋白质含量十分稳定，没有明显的变化。朱永义[13]等人采用SDS—聚丙烯酰胺凝胶电泳分析方法，分析蛋白质组成在加工前后的变化时发现，挤出处理过程中蛋白质亚基聚合在全蛋白中形成高分子亚基。因此，挤出处理后蛋白质水解，使蛋白质的消化率增加，蛋白质含量几乎不变但是组成成分发生改变。

（五）挤出处理对γ-氨基丁酸的影响

γ-氨基丁酸(GABA)作为一种蛋白质氨基酸，生理活性极高，广泛存在于植物或动物中，多种代谢活动均有它的参与。γ-氨基丁酸的含量在糙米中约为3.8mg/100g。研究表明虽然与蒸煮和发酵加工方法相比，挤出处理的加工时间短，对GABA的影响最小，但是高剪切力和瞬时高温高压的加工过程会造成GABA的流失。

（六）挤出处理对植酸的影响

植酸贮存在糙米的糊粉层，对营养物质有螯合作用，挤出处理使植酸含量减少，提高了糙米的营养价值。资料显示，物料粒度、温度、物料含水量、螺杆转速在挤出处理过程中均会影响植酸的降解，物料粒度和温度对植酸降解的影响最大[14]。

（七）挤出处理对脂肪的影响

脂肪是影响食品成型、口感、质构等的重要营养成分。挤出处理使糙米中脂肪含量大幅度下降。在加工过程中，高温显著降低了不饱和脂肪酸，提高了饱和脂肪酸含量，例如高温下棕榈酸、亚油酸和花生酸含量显著降低，而油酸和硬脂酸的含量显著上升。

（八）挤出处理对其它营养特性的影响

大约有27种多酚物质及其衍生物存在于糙米中，挤出处理有利于米糠总酚、总黄酮等有效成分的释放,王婷等在较低温度条件下用糙米粉挤出重组米粒的实验中证实了这个结论。高岳发现糙米中含有的酚类物质含量不会因为挤出处理的加工方式而损失[15]。糙米粉在充分糊化的过程中吸收大量水分，同时也吸附了大量的酚类物质，说明在挤出处理的加工过程中淀粉对酚类物质的吸附作用能在一定程度上降低游离酚的损失甚至起到保护的作用[16]。尽管挤出工艺可以增加糙米中的酚酸排放，但可以减少体外抗氧化能力[17]。

在挤出处理的过程中，温度会不断升高，维生素受温度的影响，含量发生变化，温度、螺杆转速的增加或者降低物料湿度、喂料速度以及采用小直径的模具等均会引起维生素含量的减少。糙米中所含的维生素D3、维生素B1、维生素B2、维生素B6等经过挤出处理的加工工序后，损失量小于15%，但维生素A的稳定性较差，损失率超过30%，胡萝卜素受挤出处理的影响最大。在生产糙米产品时，如果更加追求良好的口感，将会严重减少产品中维生素的含量。为了使米糠层中的脂肪氧化酶活性降低，可以采取注入CO2挤出处理糙米的方法，该方法并不会影响粗脂肪和粗蛋白含量，但是会使米糠层中α-生育酚和氨基酸含量下降。由上述可知，注入CO2能够提高米糠的膨化特性，但是会损失部分营养成分。[18]

二、糙米发芽后挤出处理对其营养特性的影响

发芽糙米，是具有一定长度的芽体，富含γ-氨基丁酸、植物醇、肌醇等多种生物活性物质，由嫩芽和带种皮的胚乳组成。OHTSUBO等[19]人通过双螺杆挤压机挤出处理发芽糙米，分析挤出产品时发现膳食纤维、谷维素、肌醇、阿魏酸的含量均比没有经过挤出处理的物料高。发芽糙米的理化性质受挤出处理的影响特别明显，方勇等[20]的实验结果显示，挤出处理参数对发芽糙米产品理化性质有很大的影响。史晓媛[21]发现发芽糙米可溶糖、水溶指数和吸水指数在经过挤出处理后都得到了很大程度的提高。

韩永斌等[22]通过挤出处理发芽糙米实验，研究发芽糙米营养成分含量的变化，结果显示，经过挤出处理发芽糙米中的淀粉、蛋白质和脂肪含量都有少量损失，而还原糖的含量增加。但是对氨基酸含量和组成的影响并不明显。另外，方勇[20]发现当挤出温度升高，发芽糙米中的GABA含量将大幅度下降，而在增加螺杆速度的情况下，GABA含量会增大，而在一定速度下，GABA含量会逐渐下降。同时，随着温度升高、螺杆转速升高，可溶性膳食纤维及可溶性蛋白质的含量均呈递升的实验结果。可溶性膳食纤维和可溶性蛋白的含量均会随着挤出温度和螺杆转速的升高呈现先升高后降低的实验结果。金针菇复配发芽糙米膨化产品的氨基酸总量较未经过处理的物料有些许增加，挤出处理可以很好地优化复配发芽糙米的口感、味道以及保留并提高糙米产品的营养价值。

总结与展望

综上所述，挤出处理能够提高蛋白和淀粉的消化率，增加水溶性膳食纤维和γ-谷维素含量，减少植酸含量。但也会使糙米中维生素、胡萝卜素的含量降低，高温的加工条件使不饱和脂肪酸含量减少。稻谷未经深加工所得的糙米产品富含营养物质，但蒸煮性和口感较差，由于脂肪含量高，贮藏期短，而糙米经过一系列加工得到精米的过程会使大部分营养成分流失。糙米的加工手段是谷物开发与利用中的重要环节，对其的研究和探索将成为谷物主要发展方向之一。

有关挤出处理对糙米营养特性的影响，还有许多方面需要进一步研究，如挤出处理对糙米中矿物质元素的影响等。糙米产品作为一种新型谷物食品不仅可以增加谷物的附加值还可以提高谷物的利用率，满足人们对食品健康及口感的要求。糙米产品的开发、加工方法的改良还有巨大的发展空间。