糙米中抗營養因子及其去除方法研究

錢亞丹 毛鵬 張俊杰 代嵐 姜忠麗

摘要：對糙米中的抗營養因子——植酸和胰蛋白酶抑制因子含量進行測定，采用酶解及熱磨法、發芽法和糙米酵素法去除抗營養因子，并比較去除率。結果表明：3種方法均可有效降低糙米中抗營養因子含量，其中酶解法去除植酸效果最佳，糙米酵素法去除胰蛋白酶抑制因子效果最佳且有利于糙米品質的改善。

關鍵詞：糙米；抗營養因子；植酸；胰蛋白酶抑制因子；酶解；發芽；酵素

中圖分類號：TS210.1 文獻標識碼：A 文章編號：1674-1161（2018）02-0036-04

稻谷經礱谷機脫去穎殼后即可得到糙米。糙米由米糠層、胚芽和胚乳組成，其營養價值較高且具有一定的保健功能特性，但也含有一些抗營養因子（ANF）如植酸、胰蛋白酶抑制因子等。抗營養因子會阻礙營養物質的吸收與利用，例如：植酸會螯合礦物質元素，影響人體對鈣、鎂、鐵、鋅的吸收；而胰蛋白酶抑制因子對蛋白質的消化利用有不良影響。本課題對糙米中的植酸和胰蛋白酶抑制因子進行測定，通過正交試驗優化酶解工藝參數，采用最佳工藝條件酶解去除植酸，采用熱磨法去除胰蛋白酶抑制因子，并與發芽糙米和糙米酵素進行比較，以得到去除抗營養因子的最佳方法，為糙米應用提供可靠依據。

1 材料與方法

1.1 原料與試劑

原料：糙米，活性干酵母，玉米胚芽油，蜂蜜。

試劑：氫氧化鈉，氯化鈉，三氯化鐵，鹽酸，磺基水楊酸，植酸鈉標準品，717陰離子交換樹脂，植酸酶，三羥基甲基氨基甲烷，氯化鈣，胰蛋白酶，胰蛋白酶抑制因子，苯甲酰-L-精氨酸對硝基苯胺（BAPA），二甲基亞砜，冰乙酸（分析純）。

1.2 儀器與設備

HH-6型數顯恒溫水浴鍋：常州國華電器有限公司；HY-2型多用調速振蕩器：金壇市醫療儀器廠；YP20002型電子天平：上海佑科儀器儀表有限公司；ESJ120-4B型分析天平：沈陽龍騰電子有限公司；DL-4C型高速離心機：貝克曼庫爾特商貿（中國）有限公司；PHS-2C型酸度計：上海皓莊儀器有限公司；HL-2S型恒流泵：上海青浦滬西儀器廠；Φ 10 mm×200 mm層析交換柱：沈陽海益科技有限公司；DHG-914A型電熱鼓風干燥箱：鞏義市予華儀器有限責任公司；JJ-1型磁力攪拌器：日本電子（JEDL）；2500A型多功能粉碎機：永康市速鋒工貿有限公司；Uv5100型分光光度計：上海元析儀器有限公司；Scientz-12N型冷凍干燥機：寧波新芝生物科技股份有限公司。

1.3 試驗流程

試驗流程如圖1所示。

1.4 抗營養因子測定

1.4.1 植酸測定 按照GB 5009.153—2016《食品安全國家標準 食品中植酸的測定》中的方法進行測定。

1.4.2 胰蛋白酶抑制因子測定 稱取 1～10 g（精確至 0.001 g）試樣于100 mL錐形瓶中，加入50 mL 0.01 mol/L氫氧化鈉溶液，搖勻；用鹽酸調節pH值至

9.5±0.1，在0～4 ℃冰箱中靜置15～24 h；將樣品提取液取出放至室溫，轉移至100 mL容量瓶中，并用水定容至刻度，搖勻；沉淀15 min后，根據需要對樣品提取液進行稀釋。

按照表1中的設計吸取一定量的溶液分別加至2個10 mL離心管中，測定胰蛋白酶使用液活性。測定流程：將離心管中的溶液混勻→37 ℃恒溫水浴鍋保溫10 min→空白管和標準管各加入1 mL胰蛋白酶使用液并混勻→37 ℃水浴中保溫10 min±5 s→標準管中加入1 mL乙酸溶液并混勻→4 000 r/min離心10 min→410 nm處測定上清液吸光度（以水調零）。注意：胰蛋白酶使用液的吸光度和空白液的吸光度之間的差值（Ar-Abr）為0.380±0.050 時，可以使用該方法。

按照表2中的設計分別吸取一定量的4種溶液加入至4個10 mL離心管中，測定胰蛋白酶抑制劑活性。測定流程同上。測定吸光度后，根據公式計算胰蛋白酶抑制因子的含量。

1.5 抗營養因子去除

1.5.1 酶解法去除植酸 糙米∶去離子水=1∶10（W∶V）→堿液提取（pH值 7.0，25 ℃，1 h）→離心（9 500

r/min，4 ℃，30 min）→收集上清液→植酸酶處理（正交試驗優化后的最佳工藝條件）→調節pH值 4.5，酸沉30 min →離心（9 500 r/min，4 ℃，30 min）→中和→冷凍干燥→得到去除植酸的糙米。植酸酶濃度1 mg/mL，酶解pH值 4.7。

1） 酶解條件優化正交試驗。通過單因素試驗尋找拐點參數為正交試驗方案的確定提供依據。① 固定參數值：酶解90 min，加酶量15 mL；變換溫度：水平值分別為35，40，45，50，55 ℃。② 固定參數值：溫度45 ℃，加酶量15 mL；變換酶解時間：水平值分別為30，60，90，120，150 min。③ 固定參數值：溫度45 ℃，酶解90 min；變換酶用量：水平值分別為5，10，15，20，25 mL。在單因素試驗基礎上，以去除率為考察指標，選取酶解溫度、酶解時間、酶用量3個因素，采用L9（33）正交設計進行試驗（見表3），優化工藝參數。

1.5.2 熱磨法去除胰蛋白酶抑制因子 95 ℃浸燙5 min，100 ℃磨漿去除胰蛋白酶抑制因子。

1.5.3 制備發芽糙米并檢測其中的抗營養因子 將糙米用清水沖洗后在25 ℃下用清水浸泡12 h；在35 ℃條件下使米粒萌芽48 h，每隔8～12 h換一次清水；將萌芽后的米粒放入循環通風干燥箱，在40～50 ℃下干燥4～12 h，制得水分含量為12%～14%的發芽糙米。測定方法同上。

1.5.4 制備糙米酵素并檢測其中的抗營養因子 將發芽糙米烘干后粉碎，以干粉計稱質量，按質量比添加8%蜂蜜、5%玉米胚芽油、100%純凈水、3%酵母活化液，混合，在32 ℃溫度下發酵2 h，放入55 ℃鼓風干燥箱中低溫干燥，直至水分含量≤8%，取出冷卻至室溫，用粉碎機粉碎。測定方法同上。

2 結果與分析

2.1 植酸含量測定結果

根據植酸含量測定結果繪制植酸標準曲線（如圖2所示）。測定樣品的吸光度值，代入植酸標準曲線y=-1.427 7x+0.831 4，得到植酸含量。根據公式求得糙米、發芽糙米、糙米酵素中植酸含量分別為8.40，2.84，3.41 mg/g。

2.2 酶解法去除植酸結果

2.2.1 酶解條件優化單因素試驗結果

1） 溫度的影響。在酶解90 min、加酶量15 mL條件下，不同溫度對植酸酶酶解去除植酸效果的影響情況如圖3所示。

由圖3可以看出：隨溫度升高，植酸去除率呈現先上升后下降的趨勢。當溫度為50 ℃時，去除率達到最大；50 ℃之后，由于溫度過高使植酸酶活性降低，導致去除率下降。

2） 酶解時間的影響。在溫度45 ℃、加酶量15 mL條件下，不同酶解時間對植酸酶酶解去除植酸效果的影響情況如圖4所示。

由圖4可以看出：隨酶解時間增加，植酸去除率總體呈上升趨勢。酶解90 min之前，去除率隨時間增加變化明顯；90 min之后，酶解時間的增加對去除率的影響變化不大。

3） 酶用量的影響。在溫度45 ℃、酶解90 min條件下，不同酶用量對植酸酶酶解去除植酸效果的影響情況如圖5所示。

由圖5可以看出：隨酶用量增加，植酸去除率總體呈現上升趨勢。當加酶量小于15 mL時，去除率變化明顯；大于15 mL時，酶用量的增加對去除率的影響變化不大。

2.2.2 酶解條件優化正交試驗結果 正交試驗結果極差分析見表4。

由表4可知：各因素對植酸去除率影響從主到次依次為A>B>C，各因素最優水平為A3B2C2，即最佳工藝條件為酶解溫度50 ℃、酶解90 min、酶用量15 mL。

經測定，糙米樣品在最佳工藝條件下酶解所得糙米中植酸未檢出，說明其植酸含量低于儀器最低檢出限。可見，植酸酶酶解法去除植酸效果最佳。

2.3 胰蛋白酶抑制因子含量測定結果

按照1.4.2中胰蛋白酶抑制因子測定方法，測得糙米、發芽糙米、糙米酵素中胰蛋白酶抑制因子含量分別為1.93，0.35，0.21 mg/g；經95 ℃浸燙5 min，100 ℃磨漿去除胰蛋白酶抑制因子后，測得胰蛋白酶抑制因子含量為0.32 mg/g。可見，糙米制備為糙米酵素后，胰蛋白酶抑制因子含量降低最為明顯。因此，糙米酵素法去除胰蛋白酶抑制因子效果最佳。

2.4 幾種方法去除抗營養因子效果比較

采用幾種方法處理后，抗營養因子含量測定結果如圖6所示。

由圖6可以看出：在酶解最佳工藝條件下，酶解所得糙米中植酸未檢出，熱磨法去除胰蛋白酶抑制因子后含量由1.93 mg/g降低至0.32 mg/g；糙米發芽后，植酸含量由8.40 mg/g降低至2.84 mg/g，胰蛋白酶抑制因子含量由1.93 mg/g降低至0.35 mg/g；而發芽糙米制備為糙米酵素后，植酸含量增加至3.41 mg/g，胰蛋白酶抑制因子含量降低至0.21 mg/g。

3 結論

3.1 植酸去除

采用優化酶解法去除，所得糙米中植酸未檢出；采用發芽法去除，植酸含量由0.840%降低至0.284%；采用糙米酵素法去除，植酸含量介于酶解法和發芽法之間。可見，植酸酶酶解法是去除植酸的最佳方法。

3.2 胰蛋白酶抑制因子去除

采用熱磨法去除，胰蛋白酶抑制因子的活性大大降低，去除率達83.4%；采用發芽法去除，胰蛋白酶抑制因子含量降低，去除率與熱磨法相近；采用糙米酵素法去除，去除率比前兩種方法更高，且糙米酵素有利于改善糙米的品質。可見，糙米酵素法是去除胰蛋白酶抑制因子的最佳方法。

參考文獻

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