糙米不同方式发芽过程中主要营养变化

蹇伟 谢丹 宗平 冯宇童 姜秋水

摘要：以嘉丰优2号糙米为供试材料，采用浸泡法和微量浸润法两种方式发芽，比较糙米发芽过程中营养成分的变化。结果表明，发芽过程中，浸泡法发芽糙米γ-氨基丁酸（GABA）含量在发芽第48 h时达到最大值19.14 mg/100 g，微量浸润法发芽糙米GABA含量在发芽第54 h时相较发芽前增加了2.49倍，其含量达到21.25 mg/100 g；在整个发芽（54 h）过程中，浸泡法和微量浸润法发芽糙米谷胱甘肽含量由最初的40.83 μg/g分别上升到123.22、140.26 μg/g，多酚含量从44.03 mg/100 g分别增长到64.19、66.22 mg/100 g，α-淀粉酶、β-淀粉酶和总淀粉酶活力活力逐渐增加且微量浸润法增加更明显，直链淀粉、支链淀粉和总淀粉含量均呈持续降低趋势；植酸酶活力逐渐增强，植酸含量由起始的7.04 g/kg分别降低至4.42、4.33 g/kg。通过比较两种发芽方式对发芽糙米营养品质的影响，发现采用微量浸润法发芽的糙米产品营养品质高，更有利于发芽糙米的进一步开发。

关键词：糙米；发芽；浸泡法；微量浸润法；营养变化

中图分类号：TS213.3 文献标志码：A DOI：10.16465/j.gste.cn431252ts.20240122

基金项目：浙江省省属院所专项项目（330000230130304037001）。

Comparative study on the main nutritional changes of brown rice during germinating process in different methods

Jian Wei， Xie Dan， Zong Ping， Feng Yutong， Jiang Qiushui

（Zhejiang Grain Science Research Institute Co.， Ltd.， Hangzhou， Zhejiang 310012）

Abstract： Using Jiafengyou No. 2 brown rice as test material， soaking method and micro-soaking method were used to compare the changes of nutrients in the germination process of brown rice. The results showed that the GABA content of brown rice germinated by soaking method reached the maximum value of 19.14 mg/100 g at the 48th hour of germination， and the GABA content of brown rice germinated by micro-soaking method increased 2.49 times at the 54th hour of germination compared with that before germination， reaching 21.25 mg/100 g. During 54 h of germination， glutathione content of germinated brown rice increased from the initial 40.83 to 123.22 μg/g and 140.26 μg/g， respectively. Polyphenol content increased from 44.03 to 64.19 and 66.22 mg/100 g， respectively. α-amylase， β-amylase and total amylase activities gradually increased， and the increase was more obvious by micro-soaking method. Amylose， amylopectin and total starch contents showed a continuous decreasing trend. The phytase activity increased gradually， and the phytic acid content decreased from 7.04 to 4.42 g/kg and 4.33 g/kg， respectively. By comparing the effects of the two germinating methods on the nutritional quality of germinated brown rice， it was found that the germinated brown rice with micro-soaking method had higher nutritional quality and was more conducive to the further development of germinated brown rice.

Key words： brown rice； germinate； soaking method； micro-soaking method； nutritional change

糙米是稻谷脱去稻壳后余留的部分，它由米糠层、胚芽和胚乳组成[1]。糙米发芽过程中内部会发生一系列的变化，多种营养成分增加，这些营养成分能促进人体的健康，防治多种疾病[2]。

目前，国内外学者研究发芽糙米营养成分变化规律主要基于传统浸泡工艺[3-5]，但是糙米在浸泡过程中由于迅速吸水导致爆腰率增加，过多的裂纹会影响发芽糙米最终的食用品质[6]。除此之外，浸泡过程中会流失一定量的固形物造成发芽糙米的营养品质下降，并且浸泡过程容易滋生微生物以及产生大量废水排放不利于节能减排等[7]。Shinmura等[8]曾提出一种缓慢持续加湿工艺，该工艺有效减少了发芽糙米裂纹的产生以及固形物的损失。

本研究以嘉丰优2号糙米为原料，比较浸泡法与微量浸润法两种发芽工艺对发芽糙米品质的影响，研究糙米发芽过程中主要营养成分的变化，如γ-氨基丁酸（GABA）、谷胱甘肽、多酚、内源酶活力、淀粉、植酸等，以期为开发高品质功能性发芽糙米系列产品提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

糙米：嘉丰优2号，产地浙江；GABA标准品（纯度99%），美国sigma公司；四硼酸钠、苯酚、无水乙醇、次氯酸钠溶液、甲酸、磷酸二氢钠、磷酸氢二钠、福林酚、盐酸、碳酸钠等（均为分析纯）：上海源叶生物科技有限公司；检测试剂盒（α-淀粉酶活性、β-淀粉酶活性、植酸酶活性、直链淀粉、支链淀粉）：北京索莱宝科技有限公司。

1.2 仪器与设备

MGC-300H型人工气候箱：上海一恒科技有限公司；JXFM110型锤式旋风磨：杭州汇尔仪器设备有限公司；ME204E型电子太平：梅特勒托利多科技（上海）有限公司；EasyQ-A0.5型实验室超纯水机：上海技舟化工科技有限公司；VORTEX-5型漩涡混合器：海门其林贝尔仪器制造有限公司；C-QX-10L型超声波清洗机：青岛聚创环保集团有限公司；TG1650-WS型台式高速离心机：上海卢湘仪离心机仪器有限公司；UV1900型紫外可见分光光度计：上海菁华科技仪器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 糙米发芽及样品预处理

（1）浸泡法发芽：糙米经挑选除杂后，用清水洗去表面灰尘，再用1% NaClO浸泡消毒15 min，消毒完成后用纯净水洗掉表面残余的消毒液，置于30 ℃水中浸泡12 h，期间换水一次，浸泡完成后均匀平摊于铺有4层湿纱布的篮子中，表面盖上两层湿纱布，放入温度为30 ℃，湿度为90% RH的人工气候箱中发芽42 h，发芽过程中每6 h取一次样，分别取0、6、12、18、24、30、36、42、48、54 h的发芽糙米置于45 ℃烘箱中烘干至水分为14%左右，最后用锤式旋风磨磨粉，过60目筛装于密封袋中置于4 ℃冰箱保存备用。

（2）微量浸润法发芽：糙米经挑选除杂后，用清水洗去表面灰尘，再用1% NaClO浸泡消毒15 min，消毒完成后用纯净水洗掉表面残余的消毒液，均匀平摊于铺有4层湿纱布的篮子中，表面盖上两层湿纱布，放入温度为30 ℃，湿度为90% RH的人工气候箱中发芽54 h，喷水时间间隔为前8 h间隔1 h，8～16 h间隔2 h，16～54 h间隔4 h，每次喷水量（质量分数）为3%，发芽过程中每6 h取一次样，分别取0、6、12、18、24、30、36、42、48、54 h的发芽糙米置于45 ℃烘箱中烘干至水分为14%左右，最后用锤式旋风磨磨粉，过60目筛装于密封袋中置于4 ℃冰箱保存备用。

1.3.2 测定方法

GABA含量测定参考谢丹等[9]的方法。谷胱甘肽含量测定采用分光光度法。多酚含量测定采用福林酚比色法[10]。内源酶活力（α-淀粉酶、β-淀粉酶、植酸酶）、淀粉含量（直链淀粉、支链淀粉）测定采用北京索莱宝科技有限公司的检测试剂盒。植酸含量测定采用GB 5009.153—2016《食品安全国家标准 食品中植酸的测定》。

1.4 数据处理

所有实验重复测定3次，取其平均值，实验结果应用Excel软件处理并分析。

2 结果与分析

2.1 糙米发芽过程中GABA含量的变化

GABA是一种重要的抑制性神经递质，它参与人体多种代谢活动，具有很高的生理活性[11]。由图1可以看出，在发芽0～54 h过程中，两种方式发芽的糙米中GABA含量均呈上升趋势，发芽40 h之前，浸泡法发芽糙米中GABA含量高于微量浸润法发芽糙米，40 h之后，浸泡法发芽糙米GABA含量增加缓慢，微量浸润法发芽糙米GABA含量大于浸泡法，并在48 h后趋于平缓。未发芽的糙米中含有少量的GABA，但在胚芽萌发时，GABA会增加，发芽有利于糙米中GABA途径的激活，并激活谷氨酸脱羧酶（GAD），催化L-谷氨酸生成GABA[12]。浸泡法发芽糙米GABA含量在发芽48 h时达到19.14 mg/100 g，由于水量充足，糙米迅速吸水达到饱和，GAD快速被激活，GABA含量增加明显，但浸泡法会致使营养物质部分溶出到浸泡液中，导致总量的减少。微量浸润法发芽糙米GABA含量在发芽54 h时相比发芽前增加了2.49倍，其含量达到21.25 mg/100 g，糙米中的蛋白在蛋白酶作用下分解为小分子氨基酸，为GABA的转化提供了更多的底物，这种变化有利于GABA的富集。

2.2 糙米发芽过程中谷胱甘肽含量的变化

谷胱甘肽是一种含γ-酰胺键和巯基的三肽化合物，由谷氨酸、半胱氨酸及甘氨酸组成，在植物体内，谷胱甘肽的生物合成主要由两种关键酶催化完成，即γ-谷氨酰半胱氨酸合成酶和谷胱甘肽合成酶[13]。由图2可知，随着发芽的进行，在酶的催化作用下，糙米中谷胱甘肽含量不断增加，在28 h之前，浸泡法发芽糙米谷胱甘肽含量大于微量浸润法发芽糙米，28 h以后，微量浸润法发芽糙米谷胱甘肽含量超过浸泡法。到发芽54 h时，浸泡法和微量浸润法发芽糙米谷胱甘肽含量分别由原始的40.83 μg/g上升到123.22 μg/g、140.26 μg/g，含量有了明显的提高。

2.3 糙米发芽过程中多酚含量的变化

随着发芽时间的延长，多酚氧化酶活性降低，蒽酰胺合成酶活性增加，促进多酚类物质大量合成[14]。由图3可以看出，随着发芽时间的延长，发芽糙米中多酚含量呈上升趋势，当发芽时长达到48 h后，多酚含量增加趋缓，浸泡法发芽糙米和微量浸润法发芽糙米多酚含量从最初的44.03 mg/100 g分别增长到64.19、66.22 mg/100 g。

2.4 糙米发芽过程中内源酶活力的变化

α-淀粉酶是谷类种子发芽过程中形成的主要淀粉酶，在干稻谷种子中一般不含或含量甚微，发芽后由于赤霉素的诱导作用，酶活力逐渐升高[15]；而β-淀粉酶主要位于谷物糊粉层，在发芽过程中，β-淀粉酶逐渐活化从而使活性先由低变高，到达最高点后受到底物浓度的影响而降低[16]。糙米发芽过程中内源酶活力变化如表1所示，在发芽前期，即0～12 h，淀粉酶活力变化缓慢，总淀粉酶和β-淀粉酶活力在发芽24 h后开始显著上升（P<0.05），48 h后酶活力达到最大值，浸泡法发芽糙米中总淀粉酶和β-淀粉酶活力分别达4.71、1.89 U/g，微量浸润法发芽糙米中总淀粉酶和β-淀粉酶活力分别达4.72、1.96 U/g，其后酶活力略微降低，54 h酶活力降低不显著；α-淀粉酶活力相对于β-淀粉酶活力值较低，但是其在糙米发芽12 h后显著增加，并且在随后的54 h发芽过程中一直呈现显著增加的趋势，浸泡法与微量浸润法发芽54 h的糙米α-淀粉酶活力相对于发芽前的0.34 U/g分别增加了6.62、7.29倍。

如表1所示，随着糙米的发芽，植酸酶活力不断呈上升的趋势，浸泡法与微量浸润法发芽54 h的糙米中植酸酶活力相较于发芽前各增加了2.1、2.5倍，分别达2.11、2.38 U/g。植酸酶能将磷酸残基从植酸上水解下来，破坏植酸对矿物元素强烈的亲和力，因此植酸酶能增加矿物元素的营养效价，从而改变了植物性食品的质地[17]。

2.5 糙米发芽过程中淀粉含量的变化

淀粉是糙米的主要成分，主要有直链淀粉和支链淀粉两种[18]，二者含量一直作为评定稻米品质的重要指标，其比例是决定稻米蒸煮食味品质的主要因素之一，影响着稻米的糊化和老化，对米饭的质地和色泽起决定性作用[16]。如表2所示，随着发芽的进行，糙米中淀粉含量呈显著降低趋势，其中直链淀粉含量在发芽24 h时显著降低（P<0.05），浸泡法发芽54 h的糙米中直链淀粉含量相对于发芽前降低了42.87%，微量浸润法发芽54 h的糙米中直链淀粉含量相对于发芽前降低了39.34%；支链淀粉含量在发芽12 h以后显著降低，并呈现持续降低趋势，浸泡法发芽54 h的糙米中支链淀粉含量比发芽前降低了38.37%，微量浸润法发芽54 h的糙米中支链淀粉含量比发芽前降低了36.27%。

2.6 糙米发芽过程中植酸含量的变化

植酸属于抗营养因子，植酸与铁、锌、镁、钙、锰和铜等矿物质形成不溶性复合物，由于缺乏肠道植酸酶，人体无法消化这些复合物[19]。由图4可以看出，糙米发芽期间植酸含量不断降低，到发芽54 h时，浸泡法与微量浸润法发芽糙米中植酸含量与发芽之前相比由原始的7.04 g/kg分别降低至4.42、4.33 g/kg，减少比例分别为37.29%、38.55%。发芽过程中通过激活和重新合成植酸酶释放肌醇、磷酸盐和其他矿物质来降低存在的植酸浓度，促进植物生长，这也导致发芽后谷物中植酸的减少[20]。因此，发芽可使糙米的营养价值提高。

3 结 论

糙米经浸泡法发芽会迅速吸水达到生理活性水分，虽萌发时间较微量浸润法短，但产生了发芽糙米的爆腰率高、品质较低、营养成分流失且产生较多废水、能耗大等一系列问题。糙米发芽48 h后，成分指标变化缓慢，且随着时间的延长，微生物影响风险增大，水电等资源能耗也增加。综上分析，糙米采用微量浸润法发芽48 h左右时最为合适，此时发芽糙米的营养价值高且能耗收益率大，有利于发芽糙米的后续加工，可进一步开发具有高营养价值的功能性发芽糙米产品。

参 考 文 献

[1] 杨翠峰.糙米的营养价值及加工利用现状[J].粮食科技与经济，2020，45（6）：130-131.

[2] 陈志刚，顾振新，汪志君，等.糙米的营养成分及其在发芽过程中的变化[J].南京农业大学学报，2003，26（3）：84-87.

[3] 李莉，李华英，何瑞，等.鲜稻谷发芽糙米的蒸煮工艺优化[J].粮食科技与经济，2022，47（5）：108-113.

[4] 王玉萍，韩永斌，蒋振辉，等.培养温度对发芽糙米生理活性及GABA等主要物质含量的影响[J].中国粮油学报，2006（3）：19-22.

[5] KOMATSUZAKI N， TSUKAHARA K， TOYOSHIMA H， et al. Effect of soaking and gaseous treatment on GABA content in germinated brown rice[J]. Journal of Food Engineering，2007，78（2）：556-560.

[6] 谢丹，蹇伟，孙逸文，等.糙米浸泡吸水与微量吸水动力学比较研究[J].粮食科技与经济，2022，47（2）：97-100.

[7] 张强.非浸泡糙米萌芽条件优化研究[J].粮食加工，2014，39（4）： 29-31.

[8] SHINMURA H， NAKAGAWA K， SASAKI C， et al. Germinated brown rice：7.935.369[P].2005-05-11.

[9] 谢丹，金芝苹，葛志刚.加工精度对大米品质和蒸煮特性的影响[J].粮食与油脂，2021，34（10）：15-18.

[10] SUMCZYNSKI D， BUBELOVA Z， SNEYD J， et al. Total phenolics， flavonoids， antioxidant activity， crude fibre and digestibility in nontraditional wheat flakes and muesli[J]. Food Chemistry，2015，174：319-325.

[11] 陈恩成，张名位，彭超英，等.比色法快速测定糙米中γ-氨基丁酸含量研究[J].中国粮油学报，2006，21（1）：125-128.

[12] 姚森，郑理，赵思明.发芽条件对发芽糙米中γ-氨基丁酸含量的影响[J].农业工程学报，2006，22（12）：211-215.

[13] 范旭杪，秦丽，王吉秀，等.植物谷胱甘肽代谢与镉耐性研究进展[J].西部林业科学，2019，48（4）：50-56.

[14] 付晓燕，胡崇琳，田斌强，等.燕麦发芽过程中酚类物质的变化[J].食品科学，2011，32（5）：137-142.

[15] 顾振新，陈志刚，蒋振晖.赤霉素处理对糙米发芽力及其主要成分变化的影响[J].南京农业大学学报，2003，26（1）：74-77.

[16] 陶澍，宋玉，曹磊，等.糙米发芽过程中淀粉酶活力及其相关代谢产物变化研究[J].安徽农业科学，2018，46（6）：151-153.

[17] 王远孝，王恬.植酸的抗营养作用及植酸酶在动物生产中的应用[J].中国饲料，2010（16）：24-26+33.

[18] 熊善柏，赵思明，张声华.稻米淀粉的理化特性研究Ⅱ稻米直链淀粉和支链淀粉的理化特性[J].中国粮油学报，2003，18（2）：5-8+20.

[19] HANNAH E， PATRICK W， BRIAN D， et al. Can sprouting reduce phytate and improve the nutritional composition and nutrient bioaccessibility in cereals and legumes？[J]. Nutrition Bulletin，2022，47（2）：138-156.

[20] 鲍会梅.糙米发芽过程中主要营养成分变化的研究[J].食品研究与开发，2016，37（22）：27-31.