紅米的健康作用及綜合利用

王 立 朱 璠 王發文 - 李 言 錢海峰 - 張 暉 齊希光 -

(1. 江南大學食品學院，江蘇 無錫 214122；2. 宇順高科種業股份有限公司，安徽 安慶 246051)

有色稻米是一類由于色素沉積在糙米果皮上而使稻米具有顏色的特異水稻資源。中國是有色稻米的種植大國，產量占世界90%以上。中國種植的有色稻米中，以紅米稻為首，廣泛分布于云南、廣西、湖南、江西和安徽等地。紅米表皮呈紅色，胚乳為白色或者透明，有秈、粳、糯等品種，其中秈型黏稻占73.8%[1]。紅米屬于藥食兩用資源，富含蛋白質、氨基酸、維生素、微量元素以及功能性成分。近年來，已有較多關于紅米的研究報道，文章綜述了紅米的營養價值、健康作用及其開發利用，以期為紅米的深度開發利用提供參考。

1 紅米的營養價值

研究[2]表明，紅米中蛋白質含量約為11%，遠高于普通大米的7%；同時，紅米中谷氨酸、天冬氨酸和亮氨酸的含量相對較高，紅米的必需氨基酸/總氨基酸和必需氨基酸/非必需氨基酸分別為35.92%和56.06%，接近FAO/WHO的推薦模式。賴氨酸是大米的第一限制性必需氨基酸，其含量決定了大米蛋白質的品質，紅米的賴氨酸含量是普通大米的2.14倍[3]。紅米中Zn、Fe、Cu、Mn等微量元素的含量均顯著高于普通大米中的含量[4]，同時，硒和有機鍺分別比普通大米高330.77%，20.00%[5]。此外，紅米中不飽和脂肪酸含量也高于白米[6]，主要的脂肪酸為棕櫚酸(18.34%)、油酸(36.85%)和亞油酸(38.04%)[7]。

紅米的總酚含量顯著高于白米[8]，VE含量也較高(α型，0.07 mg/100 g；γ型，0.14 mg/100 g)[7]。紅米的黃酮類物質以及γ-氨基丁酸的含量較高，分別達到329.994[9]，2.910 mg/100 g[10]，因此，紅米可作為健康大米進行開發利用[11]。目前，紅米中已鑒定出10種γ-谷維素成分[12]，總含量為45.2 mg/100 g[7]，高于普通白米和紫米。紅米中的色素主要集中在紅米的種皮上，具有較好的抗氧化性，含量達198.62 μg/g[13]，故紅米可用于冰淇淋、面包、白酒以及功能性食品的制作[14]。紅米色素的穩定性較好，但氧化劑和光照會使其褪色，使用還原劑、蔗糖以及葡萄糖能起到護色作用[15]。紅米色素主要為花色苷和原花青素，花色苷包含二甲花翠素[16]和矢車菊素-3-葡萄糖苷[17]，可以用微波[18]、超聲波[19]等進行輔助提取，酸性條件和加熱會影響其穩定性；紅米中的原花青素為非酯性原花青素，由(-)-表兒茶素和(+)-兒茶素聚合而成，低聚原花青素占60%以上[20]，抗氧化活性均大于VC[21]。原花青素是紅米具有抗氧化性的主要物質[22]，76%的丙酮在39 ℃下提取兩次可得到較多的原花青素[23]。

2 紅米的健康作用

有研究[24]表明，有色米的攝入可降低心血管疾病、2型糖尿病、肥胖、癌癥等慢性病的發病率。

2.1 降膽固醇

通過調節飲食來降低膽固醇含量是目前常用的一種方法。陳起萱等[25]將紅米和普通大米分別添加到高脂高膽固醇混合飼料中喂養新西蘭兔，發現紅米可以促進膽固醇逆轉運、清除體內膽固醇、降低主動脈脂質斑塊面積。Park等[26]研究發現紅米可以顯著降低高膽固醇血癥小鼠的低密度脂蛋白膽固醇、甘油三酯以及總膽固醇水平。Kamalakkannan等[27]研究發現紅米可以顯著降低由鏈脲佐菌素誘導的糖尿病大鼠體內的膽固醇和甘油三酯的含量。玉萬國等[28]研究發現紅米花色苷通過抑制胰脂肪酶以及降低膽固醇微團的溶解度來降低膽固醇，且紅米中花色苷含量越高，抑制效果越好。

2.2 抗癌

有報道顯示紅米具有抗癌效果。Chen等[29]測定了紅米中酚類、花青素和原花青素的含量，進一步研究發現紅米對白血病、宮頸癌和胃癌均有很強的抑制作用。Baek等[30]發現由于紅米的酚類和黃酮類化合物含量高，還原能力強，可以通過誘導癌細胞凋亡來抑制乳腺癌、黑色素瘤和口腔癌。Koide等[31]在研究接種Meth/A淋巴瘤細胞的Balb/C小鼠存活時間時發現，用紅米喂養的小鼠的存活時間顯著長于用白色普通大米或市售標準食品喂養的小鼠。Pintha等[32]發現紅米中的原花青素可抑制和細胞外基質降解有關的蛋白質以及細胞間黏附分子-1和白細胞介素-6的表達，同時可以抑制膠原蛋白酶和人基質金屬蛋白酶-9的活性，從而減少MDA-MB-231人乳腺癌細胞的遷移和侵襲。Ghasemzadeh等[33]使用MTT測定法對乳腺癌細胞系(MCF-7和MDA MB-231)的抗增殖活性進行評估，發現紅米米糠對乳腺癌細胞系的抑制作用強于普通大米米糠，紅米米糠對MCF-7和MDA-MB-231細胞系的最大抑制濃度(IC50)分別為175.0，151.0 mg/mL，而普通大米米糠對MCF-7和MDA-MB-231細胞系的最大抑制濃度分別為382.3，346.1 mg/mL。

2.3 降血糖

糖尿病是一種以高血糖為特征的代謝性疾病，預計到2030年患病人數將達4億[34]。紅米可以顯著降低血糖濃度。Nurhidajah等[35]報道了富含κ-角叉菜聚糖和花青素的紅米可以顯著降低糖尿病大鼠的血糖，并增加其血漿的抗氧化能力。Itagi等[36]發現紅米、蒸谷紅米和磷酸化的蒸谷紅米均可降低鏈脲佐菌素誘導的糖尿病大鼠的血糖，并顯著減弱由此引起的糖尿病并發癥。Nurhidajah等[37]發現紅米胚芽可降低STZ-NA誘導的糖尿病大鼠的血糖和胰島素抵抗水平，主要原因可能是提高胰島素水平和增強胰島β細胞。Boue等[38]認為紅米可以通過抑制α-葡糖苷酶和α-淀粉酶活性來降低血糖。Premakumara等[39]也發現紅米比白米的抗淀粉酶活性和抗糖化酶活性更強。Pongjanta等[40]報道了紅米總酚類化合物以及抗性淀粉的含量比白米高，可有效降低2型糖尿病的發病率。胡柏等[41]發現紅米多酚對α-淀粉酶、α-葡萄糖苷酶、蔗糖酶均有抑制作用，還可抑制葡萄糖在小腸內的吸收，從而抑制血糖升高，有效預防糖尿病。同時，有研究[42]表明紅米多酚降低血糖機理為紅米中的酚類物質可以抑制腸道消化酶，保護胰島細胞，促進胰島素的分泌，清除自由基，減少胰島細胞的氧化損傷，控制和糖異生有關的基因的表達。Liu等[43]研究了紅米多酚對胰腺α-淀粉酶的抑制機理，認為紅米多酚通過氫鍵和胰腺α-淀粉酶的活性中心結合，從而抑制胰腺α-淀粉酶的活性。

此外有報道顯示加工方式不同會對紅米的降血糖作用產生影響。Kaur等[44]指出，在蒸煮紅米時或蒸煮前加入酥油可以提高抗性淀粉的含量，抑制餐后血糖升高。Somaratne等[45]研究了拋光程度對紅米和白米血糖生成指數的影響，發現紅米的血糖生成指數顯著低于白米，且拋光程度與血糖生成指數呈正相關。

2.4 減肥

紅米具有控制體重的作用，一方面是因為紅米含有1.11%左右的膳食纖維，高于普通大米[46]，讓人具有更強的飽腹感；另一方面，紅米中所含有的多酚類物質也具有抑制脂肪吸收的作用。Callcott等[47]比較了不同水稻品種的多酚提取物抗脂肪特性，發現紅米的多酚提取物能顯著降低脂肪積累，使脂肪細胞PPARg基因的表達降低了61.2%。除此之外，Minatel等[48]發現γ-谷維素可以抑制脂肪細胞的晚期分化，進而抑制脂肪在hASCs和3T3-L1細胞中的積累，而通過蒸煮和焙烤可以有效地使細胞壁中存在的γ-谷維素蛋白復合物分解，從而顯著提高紅米中γ-谷維素的含量。

2.5 抗炎及抗氧化

人體抗氧化酶的活性隨著年齡的增長而降低，因此具有抗氧化作用的天然提取物在食品行業受到廣泛的關注[49]。紅米提取物具有抗炎和抗氧化的作用，Limtrakult等[50]發現紅米極性提取物可以抑制脂多糖誘導的Raw 264.7細胞中白細胞介素-6、腫瘤壞死因子-α和NO的產生，同時抑制炎癥酶、誘導型一氧化氮合酶和環氧合酶-2的表達，此外還可通過抑制細胞核中AP-1和NF-κB轉錄因子的激活達到抗炎效果。Callcott等[51]發現紅米的多酚提取物可以降低肥胖人群血漿中丙二醛和TNF-α的濃度，起到抗炎、抗氧化作用。Kim等[52]發現紅米具有較好的抗氧化活性，且該性能與其中的矢車菊素-3-O-葡萄糖苷、芍藥素葡萄糖苷、原花青素和兒茶酸含量呈正相關。Niu等[53]分析測定了22個紅米樣品的總酚含量(0.43～2.21 mg FAE/g)，并首次檢測到異阿魏酸。Thiti-pramote等[54]比較了紅米、黑米、白米的抗氧化性，結果表明紅米的抗氧化能力最強。Rao等[55]發現紅米具有很高的血漿還原能力(約303.8 mg/100 g Trolox當量)，根據其色譜圖發現兩個未鑒定出的峰的抗氧化活性最高。

提取方式對紅米的抗氧化性有一定的影響。Chen等[56]研究發現甲醇加1%的HCl紅米提取物具有最好的抗氧化能力。柴軍紅等[57]研究了乙醇提取得到的紅米色素體外抗氧化性，結果顯示紅米色素的超氧自由基清除率為81.13%，羥基自由基清除率為71.43%，DPPH自由基清除率為93.40%。Shao等[58]研究發現蒸煮后紅米的總酚、總黃酮的含量顯著降低，但游離的可溶性馬來酸和阿魏酸則含量較高。Zaupa等[59]比較了烹飪方法對紅米抗氧化能力的影響，結果表明燴飯(所有的水分均被紅米吸收)可以保留絕大部分酚類化合物，保持紅米的抗氧化能力。Ziegler等[60]發現隨著貯藏時間的延長和溫度的升高，紅米的ABTS+自由基清除能力下降，硬度增加。Shao等[61]發現γ射線輻照可以提高紅米的總抗氧化活性，并降低其黏度和硬度。

3 紅米的綜合利用

3.1 配方米

配方米一般是以改善感官品質和豐富營養特性為目標，由不同品種的稻米按一定比例混合而成[62]。紅米富含蛋白質、氨基酸、礦物質等營養物質，尤其是富含酚類物質，營養價值高于精白米。因此將紅米和精白米復配，可以在改善紅米口感較硬、黏附性較差等感官特性的同時，提高復配米的營養價值[63]，一般紅米和精米的比例為15∶85或者10∶90[64]。

3.2 發芽紅米

發芽紅米就是將紅米在一定條件下進行培養，發芽到一定程度后滅活干燥得到的產品。發芽過程中，紅米內源性酶被激活，極大提高了營養和生物活性物質的含量，同時皮層被部分分解，質地變軟，能有效提高其消化率[65]。王艷等[66]研究發芽紅米時發現，隨著發芽時間增加，游離氨基酸含量持續上升，在96 h時達最大值，必需氨基酸占總游離氨基酸的百分比從20.3%上升到48.0%，賴氨酸含量從1.4%上升至5.3%，GABA為未發芽紅米的14.2倍；進一步研究[67]發芽紅米抗氧化活性發現，相比較未發芽紅米，發芽紅米的總酚含量和DPPH清除率均提高1.1倍，阿魏酸和對香豆酸的含量顯著提高。Bulatao等[68]發現發芽紅米的粗纖維含量顯著減少，抗氧化活性增強。Maksup等[69]研究結果表明，發芽紅米的總酚類化合物含量、花色苷含量和抗氧化活性比未發芽紅米分別高約2.6，2.2，9.2倍。用富含礦物質的溶液浸泡紅米使其發芽，可以改善紅米的保健功能。徐航丹[70]用硫酸鋅溶液發芽紅米，發現硫酸鋅濃度在25～250 mg/L時，其鋅含量得到極大提高，同時VC、還原糖、可溶性蛋白和GABA的含量均有所提高。

發芽紅米的后續產品加工方法也會影響其所含的營養物質及抗氧化性能。Hu等[71]測定了發芽紅米在蒸煮5 min以內可以提高發芽紅米的總游離酚含量和抗氧化活性。Ding等[72]發現超聲波處理脫殼的發芽紅米36 h可以顯著促進淀粉水解，提高葡萄糖含量，改善蒸煮發芽紅米飯的感官特性。除此之外，Ding等[10]還發現紅米中的GABA和核黃素在發芽72 h后顯著增加，發芽過程中超聲處理可進一步提高GABA和核黃素的含量。Shen等[73]研究發現厭氧處理可顯著提高GABA含量(增加9.7倍)，但天冬氨酸和谷氨酸的含量略有降低。

3.3 紅米米糠

米糠是由糙米碾白過程脫落的米皮和米胚組成，而紅米中的礦物質、色素和生物活性物質大部分存在于米皮和米胚中。王金英等[74]研究發現紅米米糠中的Se、Cu、Fe、Zn、Ca、Mn分別是精米的2.35，6.20，10.36，3.22，4.85，12.44倍。Huang等[75]發現原花青素只存在于紅米米糠中，并且首次在紅米米糠中鑒定出原兒茶醛。Min等[76]發現加熱可以使紅米米糠中聚合度<4的原花青素含量增加6倍，使聚合度>4的原花青素含量顯著降低。李清華等[77]研究發現紅米米糠中的黃酮含量是精米中黃酮含量的28.24倍，是白米米糠中黃酮含量的5.69倍。Bett-Garber等[78]發現紅米米糠具有較高的酚類和類黃酮含量，且與風味相關。Poulev等[79]發現紅米米糠中含有黃酮三葉苷，具有抗癌作用。Vargas等[80]發現紅米米糠在受過氧化氫損害的SH-SY5Y細胞中有神經保護能力。Shao等[81]測得胚乳、胚、米糠中的總酚含量和抗氧化能力依次提高，酚類物質在米糠中含量最高，約占86%。就紅米米糠的抗氧化機制而言，Surarit等[82]認為紅米米糠提取物可以恢復氧化應激誘導的A549細胞中的超氧化物歧化酶和過氧化氫酶活性。Khammanit等[83]認為紅米米糠具有抗氧化作用是由于提取物誘導谷胱甘肽過氧化物酶-1(GPx-1)，谷胱甘肽還原酶和過氧化氫酶的mRNA表達，同時增加了GPx-1和過氧化氫酶的作用，抑制了活性氧簇(ROS)的產生。

3.4 紅米食品開發

近年來，人們對健康食品的關注度越來越高，利用紅米為原料制作的食品越來越多。嬰兒期是人類生長發育的關鍵階段，研究[84]發現活性氧化物質易對嬰兒的細胞造成損傷，引發疾病，在4～6個月大的嬰兒食用的米粉中加入紅米米粉可使其具有抗氧化的作用。Estuti等[85]用黑豆和紅米研發了一款適用于絕經女性的奶油湯，其中總異黃酮含量為162.59 μg/g，花青素含量為254.58 μg/g，抗氧化能力為723.73 mg/100 g。張小華等[86]用紅米為輔料制作啤酒，既保留了啤酒的口感，又增加了啤酒中黃酮和煙酰胺的含量。李敏等[87]研究了以紅米和葡萄干為原料的紅米酒工藝，在葡萄干20%，紅米30%，接種量1.0%，28 ℃下發酵48 h得顏色微紅、酒味香醇、感官評分最高的紅米酒。陳祈磊等[88]比較了米酒和紅米酒，發現紅米酒味道柔和，余味良好，比米酒酸度低，酒質香醇。魏振承等[89]制作了一款紅米飲料，高溫淀粉酶添加量0.04%，100 ℃下酶解12 min后得到淡紅色、口感良好、均勻無分層的飲料，穩定劑為瓊脂0.05%、海藻酸鈉0.05%、黃原膠0.05%和藻酸丙二醇酯0.05%。余飛等[90]研究得到紅米南瓜復合飲料的最佳工藝為紅米添加量5%，南瓜添加量9.4%～9.5%、牛奶添加量18%、蔗糖添加量8.00%～8.15%，復合穩定劑0.5%。胡海娥[91]研究了紅米南瓜粥工藝，得到白砂糖60 g、紅米80 g、糯米80 g、復合穩定劑1.0 g、水1 000 mL、南瓜200 g 時可制作出口感甜柔形態均一，香味純正的南瓜紅米粥。

4 結論及展望

目前，紅米的綜合利用還不夠廣泛，主要還存在以下幾個方面的問題：① 紅米含有的生物活性物質主要分布在外層種皮層中，這部分纖維素含量較高，在加工利用時一方面阻礙水分進入淀粉，使其不能充分糊化，另一方面由于纖維的存在導致其口感變差。因此，如何利用加工技術或生物酶技術改善紅米的感官品質，同時保留紅米的功能成分還有待研究。② 已有報道顯示紅米具有多種健康作用，但大多還停留在動物試驗層面，很少有關于人體試驗的報道。鑒于人體消化系統和動物有一定的區別，利用人體試驗證明紅米的健康作用有待研究。③ 紅米色素是一種天然的抗氧化劑，起主要作用的是花色苷類物質，穩定性較差，如何提高紅米色素在食品中的穩定性有待進一步研究。