不同前處理對糙米發芽的影響

程威威，吳 躍，周 婷，林親錄（中南林業科技大學食品科學與工程學院，稻谷及副產物深加工國家工程實驗室，湖南長沙410004）

不同前處理對糙米發芽的影響

程威威，吳 躍，周 婷，林親錄*
（中南林業科技大學食品科學與工程學院，稻谷及副產物深加工國家工程實驗室，湖南長沙410004）

針對發芽糙米生產中發芽時間過長效率較低等現狀，研究了不同前處理對糙米發芽的影響，旨在探究提高糙米發芽率的新方法。以普通早秈米為原料，在發芽前對糙米分別進行短時浸泡、超聲波、臭氧、攪拌浸泡及微波五種前處理，研究其對五個發芽時間點（6、8、10、12、14h）發芽率和γ-氨基丁酸（GABA）含量的影響。結果表明，與無前處理的糙米相比，上述五種處理方法均能顯著提高糙米發芽率和GABA含量（p＜0.05），其中對糙米發芽率的平均影響程度：臭氧處理（22.2%）＞攪拌浸泡處理（15.0%）＞超聲處理（14.8%）＞微波處理（11.3%）＞短時浸泡處理（10.3%）；而對糙米中GABA含量的影響程度：攪拌浸泡處理（11.59mg/100g）＞臭氧處理（6.08mg/100g）＞超聲處理（5.63mg/100g）＞微波處理（4.9mg/100g）＞短時浸泡處理（2.95mg/100g）。從總體來看，臭氧和攪拌浸泡處理對發芽糙米生產最有利，同時，成本低、耗能少且易于操作，因此，可在生產中嘗試應用。

糙米，前處理，發芽率，γ-氨基丁酸

我國稻谷年產量約2億噸，占世界總產量的37%，有著豐富的稻米資源，但稻米的精深加工導致可食用糧食資源浪費10%～20%。因此，大力開發稻米及副產物深加工產品是提高我國稻米資源利用率的有效途徑，對我國糧食生產的可持續發展具有非常重要的意義。發芽糙米作為一種新型的功能性食品應運而生。然而，我國發芽糙米生產效率不高，產業化依賴性強，市場價格昂貴，研究過于單一，缺乏引導性，故難以推廣[1]。因此，研究加快糙米發芽的方法以加大生產效率，減小生產成本具有重要的現實意義。

目前，發芽糙米的生產工藝多從浸泡時間、浸泡溫度、發芽時間、發芽溫度和浸泡液的選擇進行優化[2-3]，浸泡和發芽時間均在24h以上，生產發芽糙米所用時間較長，缺乏成形的專業設備，限于產業化生產，生產成本較高，故價格較貴，消費群體有限。而近幾年大量的研究圍繞GABA富集工藝[4-6]、發芽糙米副產品生產工藝[7]及發芽過程中一些功能營養成分的變化規律[8]等，而對降低發芽糙米生產成本的工藝研究較少。提高生產效率是降低生產成本的首要方法，包括化學法和物理法，考慮食品安全及未來發芽器研發需要，化學法[9-10]雖研究較多，但難以普及和實現自動化。如何采用物理法有效提高糙米發芽率鮮有報道。因此，本文擬研究一些物理處理法對（短時浸泡處理、超聲波處理、臭氧處理、攪拌浸泡處理及微波處理）糙米發芽率的影響，同時比較處理前后GABA含量變化，以期為發芽糙米的高效生產及小型發芽器的研發提供理論依據和技術參數。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

稻谷 品種為秈稻黃華粘，取自湖南金健米業有限公司，經分樣篩去除雜物后，放置于4℃冰柜中，其含水量為11.72%，千粒重為18.48；乙酸鈉、乙酸 分析純，國藥集團化學試劑有限公司；γ-氨基丁酸標品 純度≥99%，美國Sigma公司；鄰苯二甲醛（OPA） 美國Sigma公司；乙腈 色譜純，美國Tedia天地試劑公司；甲醇 色譜純，韓國SK公司；2-巰基乙醇 天津市光復精細化工研究所

LC-20型高效液相色譜分析儀（SPD-20A紫外檢測器） 日本島津公司；JLGJ4.5型檢驗礱谷機 浙江臺州糧儀廠；FM-501型多功能活氧機 浙江百悅康臭氧設備有限公司；RAZ-128A型人工氣候箱 寧波江南儀器廠；L530型臺式低速離心機 湖南湘儀實驗室儀器開發有限公司；QE-200g型高速萬能粉碎機 浙江屹立工貿有限公司；ZHWY-2102C型恒溫培養振蕩器 上海智城分析儀器制造有限公司；KQ-50B型超聲波清洗器 杭州康納科技有限公司；G80F23CN3P-Q5（R0）型微波爐（輸入功率1300W，爐內體積：23L，工作頻率2450MHz） 格蘭仕微波爐電器有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 工藝流程 稻谷→糙米→篩選→人工精選→全胚糙米→清洗→前處理→發芽→滅酶→干燥→包裝。

1.2.2 糙米的制備 從冰柜中取出除雜后的稻谷，使用礱谷機脫殼，并除去雜質、霉粒、無胚粒、不完整粒等得到全胚糙米，密封置于4℃中冰箱中備用。

1.2.3 糙米的前處理

1.2.3.1 短時浸泡處理 根據王維堅[11]對糙米浸泡過程中吸水規律的分析，選取浸泡處理1、2、3h進行發芽實驗（浸泡液為純水），浸泡溫度為37℃，以無浸泡處理的糙米發芽為對照，在達到相應發芽時間后，計算發芽率并將樣品于70℃烘箱中干燥3h，置于4℃冰箱中備用。

1.2.3.2 超聲波處理 參考史鋒厚[12]的結論，將超聲波頻率定為59kHz，選取超聲波處理時間10、20、30min進行發芽實驗，以超聲處理的糙米發芽為對照，在達到相應發芽時間后，計算發芽率并將樣品于70℃烘箱中干燥3h，置于4℃冰箱中備用。

1.2.3.3 臭氧處理 參考江天寶[13]的結論，將臭氧發生器導氣管口的臭氧氣體濃度穩定維持在25μL/L，選取臭氧處理時間10、20、30min進行發芽實驗，以無臭氧處理的糙米發芽為對照，在達到相應發芽時間后，計算發芽率并將樣品于70℃烘箱中干燥3h，置于4℃冰箱中備用。

1.2.3.4 攪拌浸泡處理 將糙米放于裝有水的三角瓶中，然后水浴振蕩10、20、30min，以無攪拌浸泡處理的糙米發芽為對照，取出進行發芽實驗，在達到相應發芽時間后，計算發芽率并將樣品于70℃烘箱中干燥3h，置于4℃冰箱中備用。

1.2.3.5 微波處理 將糙米放于微波爐中，滅菌模式下處理5、10、15s，取出進行發芽實驗，以微波處理的糙米發芽為對照，在達到相應發芽時間后，計算發芽率并將樣品于70℃烘箱中干燥3h，置于4℃冰箱中備用。

1.2.4 糙米發芽條件 根據文獻報道及前期預實驗，固定植物生長所必需的幾個因素（發芽溫度：37℃；濕度：95%RH；光強：0lx、定時換氣：10min/次/1.5h）。

1.2.5 發芽率的測定 設四個平行，每個平行100粒米，發芽6、8、10、12、14h后從人工氣候箱中取出，計算糙米發芽數。芽長達到0.5～1mm為發芽終點。

幾個家伙把陳大勇按在地上，七手八腳捆得和粽子一樣，又連拖帶推押進一間黑不見光的房間。這時，一盞馬燈亮了，陳大勇這才看清屋里有一張方桌，方桌邊坐著兩個人，一個是剛才壓低了嗓子的女漢子，另一個是穿了身灰衣服，戴著玳瑁眼鏡的清瘦男人。

1.2.6 γ-氨基丁酸的HPLC分析 參考汪阿虎[14]的方法，并做適當調整。精確稱取3g過100目篩的發芽糙米粉置于三角瓶中，加入50mL 60%（v/v）的乙醇水溶液，水浴振蕩3h，4000r/min離心20min，上清液移入茄形瓶中，重復上述操作，合并上清液，濃縮至10mL。取20μL濃縮液與OPA衍生液反應，靜置2min后，過0.45μm濾膜，取10μL進樣。以GABA標準溶液濃度為橫坐標，峰面積為縱坐標，繪制標準曲線，如圖1所示。

圖1 GABA含量標準曲線Fig.1 Standard curve of γ-aminobutydcacid content

表1 梯度洗脫程序表Table 1 Gradient elution program

色譜條件：色譜柱：intertsil ODS-C18柱（4.6× 250mm，5μm）。流動相：流動相A為25mmol/L的乙酸鈉，用4%的乙酸調pH至6.20±0.05；流動相B為純乙腈。流速為1mL/min，梯度洗脫程序如表1所示，柱溫

40℃，進樣量10μL，檢測波長：332nm。

1.3 數據分析

采用SPSS 17.0軟件對數據結果進行統計分析，數據結果表示為平均值±標準誤（SE）。采用LSD法對平均數間進行差異顯著性檢驗，若p＜0.05差異顯著，p＞0.05無顯著性差異。Origin 8.6進行繪圖。

2 結果與分析

2.1 短時浸泡處理對糙米發芽的影響

2.2 超聲處理對糙米發芽的影響

超聲波是頻率大于20kHz的彈性機械波，能在介質中引起空化效應、熱效應和機械效應，從而使物質受到不同程度的熱和力作用，產生多種物理化學效應。若適當應用于生物組織，將會活化生物物質，調節新陳代謝，最終表現出人們預期的生物學效應。超聲處理種子研究可以追溯至上世紀30年代，其能加速種子萌發也有文獻報道[17]。從超聲處理時間對糙米不同發芽時間點發芽率和GABA含量的影響結果（圖4、圖5）可知，超聲處理能夠顯著增加糙米發芽率和GABA含量（p＜0.05），不同超聲處理時間對糙米發芽率和GABA含量的影響較小，在各個發芽時間點（6、8、10、12、14h），與無超聲處理的糙米相比，其最大增幅分別為16.75%、29.25%、14.50%、9.5%、4%和4.98、5.72、10.42、4.76、2.30mg/100g，可知，超聲處理對糙米發芽率和GABA含量的影響存在不同步性，發芽8h時，發芽率增幅最大，而GABA增幅最大的時間點在10h；隨著發芽時間的繼續延長，其增幅均越來越小。不同超聲波處理時間對糙米發芽的影響較小，這與鄭藝梅等[18]的研究結果相一致。這可能是因為經超聲波處理后的糙米有更高的吸水速率[19]，同時改變了一些酶的活性，如谷氨酸脫羧酶、淀粉酶等。從圖5中可知，發芽后糙米中GABA含量明顯高于未發芽前（p＜0.05）。

圖2 浸泡處理對糙米發芽率的影響Fig.2 Effect of soak processing on the germination rate of brown rice

圖3 浸泡處理對糙米發芽過程中GABA含量的影響Fig.3 Effect of soak processing on the GABA content in the germination of brown rice

圖4 超聲處理對糙米發芽率的影響Fig.4 Effect of ultrasonic processing on the germination rate of brown rice

圖5 超聲處理對糙米發芽過程中GABA含量的影響Fig.5 Effect of ultrasonic processing on the GABA content in the germination of brown rice

2.3 臭氧處理對糙米發芽的影響

臭氧處理種子不僅能殺滅影響種子發芽的微生物[20]，還能解除種子休眠，促進種子發芽[21]。糙米含有胚芽，具有種子的特征。馬濤等[20]曾研究臭氧處理糙米對微生物的滅菌效果，本研究將臭氧的作用應用于實踐，探究臭氧處理對糙米不同發芽時間點發芽率和GABA含量的影響（圖6、圖7）。臭氧處理能顯著提高糙米發芽率和GABA含量（p＜0.05），不同臭氧處理時間對糙米發芽率和GABA含量的影響較小，在各個發芽時間點（6、8、10、12、14h），與無臭氧處理的糙米相比，發芽率的最大增幅分別為35%、27.5%、23%、17%、8.5%；同時，GABA含量也相應增加，其增幅分別為6.87、4.53、9.59、5.02、4.38mg/100g，其中在發芽10h時，臭氧對糙米中GABA富集影響最大；糙米發芽率和GABA含量的變化趨勢保持一致性，說明在6～ 14h發芽時間內，發芽率和GABA含量呈正相關。

圖6 臭氧處理對糙米發芽率的影響Fig.6 Effect of ozone processing on the germination rate of brown rice

圖7 臭氧處理對糙米發芽過程中GABA含量的影響Fig.7 Effect of ozone processing on the GABA content in the germination of brown rice

2.4 攪拌浸泡處理對糙米發芽的影響

攪拌浸泡處理是指將糙米浸泡在水中后放入水浴搖床中振蕩。在水浴振蕩過程中，水中的溶解氧增多，為糙米發芽過程各種生化反應提供更多的氧氣。同時，劇烈振蕩可能也會打破糙米的休眠，故能加快糙米發芽。攪拌浸泡處理對糙米不同發芽時間點發芽率和GABA含量的影響結果如圖8、圖9所示。攪拌浸泡處理對糙米發芽和GABA積累有顯著正作用（p＜0.05）。在各個發芽時間點（6、8、10、12、14h），與無攪拌浸泡處理的糙米相比，發芽率和GABA含量的最大增幅分別為20.5%、25%、18.5%、9%、2%和11.71、7.73、15.63、13.01、9.85mg/100g。比較兩圖可知，延長發芽時間，糙米發芽率趨于穩定，而GABA含量有繼續增加的趨勢，因此，糙米發芽率的增加和GABA含量積累并不完全同步，具有時限性。

圖8 攪拌浸泡處理對糙米發芽率的影響Fig.8 Effect of stir and soak processing moving on the germination rate of brown rice

圖9 攪拌浸泡處理對糙米發芽過程中GABA含量的影響Fig.9 Effect of stir and soak processing on the GABA content in the germination of brown rice

圖10 微波處理對糙米發芽率的影響Fig.10 Effect of microwave processing on the germination rate of brown rice

2.5 微波處理對糙米發芽的影響

微波是一種頻率在300MHz～300GHz（波長為1mm～1m）之間的電磁波，微波與生物系統相互作用，能夠產生多種生物學效應。目前，微波處理對種子活力的影響也已有報道[22-23]。如圖10、圖11所示，微波處理能顯著提高糙米發芽率和GABA含量（p＜0.05），在各個發芽時間點（6、8、10、12、14h），與無微波處理的糙米相比，其最大增幅分別為21%、15.5%、12%、6%、2%和5.91、2.77、8.63、6.01、1.18mg/100g。不同處理時間對糙米發芽率和GABA含量的影響不同。其中，與無微波處理的糙米相比，微波處理5s時的糙米發芽率和GABA含量無明顯差異；糙米發芽6～12h內，微波處理10s時的糙米發芽率和GABA含量顯著增加，而微波處理15s卻顯著降低（p＜0.05）。其原因可能是微波處理不僅能殺死糙米表面的微生物，同時微波產生的熱量能夠破壞糙米表面的臘質層，使其在發芽過程中更容易吸水，但過短的微波處理時間對糙米發芽影響較小，過長的處理時間破壞了糙米內部酶的活性，使其發芽活力受到影響。

圖11 微波處理對糙米發芽過程中GABA含量的影響Fig.11 Effect of microwave processing on the GABA content in the germination of brown rice

3 結論

綜上可知，五種前處理方法均能顯著提高糙米發芽率和糙米中GABA含量（p＜0.05）。其中，臭氧處理對糙米發芽率的影響最大，五個發芽時間點（6、8、10、12、14h）的平均增幅為22.2%，其次是攪拌浸泡處理（15%）、超聲處理（14.8%）、微波處理（11.3%）、浸泡處理（10.3%）；攪拌浸泡處理對糙米中GABA含量的影響最大，其平均增幅為11.59%，其次是臭氧處理（6.08mg/100g）、超聲處理（5.63mg/100g）、微波處理（4.9mg100g）、浸泡處理（2.95mg/100g）。因此，從總體來看，攪拌浸泡處理和臭氧處理是效果最好的方法。另外，浸泡處理和微波處理對糙米發芽的影響受處理時間的影響較大。其中，浸泡處理1h和微波處理10s對糙米發芽率和γ-氨基丁酸含量具有正作用。

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Effect of different pretreatment on the germination of brown rice

CHENG Wei-wei，WU Yue，ZHOU Ting，LIN Qin-lu*
（Faculty of Food Science and Engineering，Central South University of Forestry and Technology，National Engineering Laboratory for Rice and By-product Deep Processing，Changsha 410004，China）

Because of the long production time and the low production efficiency in the production of germinated brown rice.The influence of different pretreatments on the germination of brown rice was studied to find out the new ways of improving the germination rate of brown rice.Early indica rice as material，five kinds of processing（short-term soaking，ultrasound，stirring-soaking，ozone，and microwave）were applied to study the influence on the germination rate and GABA content in different germination time（6，8，10，12，14h）.The results showed that，compared with the brown rice of non-treatment，the five kinds of pre-processing methods can significantly improve the germination rate and GABA content of brown rice（p＜0.05）.The influence of germination rate of brown rice：ozone（22.2%）＞stirring and soaking（15%）＞ultrasound（14.8%）＞microwave（11.3%）＞short-term soaking（10.3%），and the influence of GABA content of brown rice：stirring and soaking（11.59mg/100g）＞ozone（6.08mg/100g）＞ultrasound（5.63mg/100g＞microwave（4.9mg100g）＞short-term soaking（2.95mg/100g）.As a result，ozone and stirring-soaking processing were the most advantageous for the production of germinated brown rice.Meanwhile，the two kinds of processing have the low cost，less energy consumption and are easy to implement，so they tried to have an application in production.

brown rice；pretreatment；germination rate；γ-Aminobutyric

TS213.3

A

1002-0306（2014）12-0099-05

10.13386/j.issn1002-0306.2014.12.012

2013－09－13 *通訊聯系人

程威威（1988-），男，碩士研究生，研究方向：食品質量控制與安全檢測。

“十二五”國家科技支撐計劃項目（2012BAD34B0202）；國家自然科學基金（31050012）。