稻米加工精度對(duì)大米多糖分子量分布的影響

彭彩暾,章 慧，陳 新

(武漢輕工大學(xué)生物與制藥工程學(xué)院，湖北武漢 430023)

我國(guó)是水稻生產(chǎn)和消費(fèi)大國(guó)，有60%的人口以大米為主食，稻谷在我國(guó)人民膳食構(gòu)成中占有突出的地位。稻谷由穎(稻殼)和穎果(糙米)組成，穎果(糙米)是由穎果皮(米 皮)、胚(胚芽)、胚乳(精米)構(gòu)成，除含有人體必需的基礎(chǔ)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)外，還含有豐富的氨基酸、維生素、鈣、鐵、鋅等微量元素[1]。各種營(yíng)養(yǎng)成分在稻谷中不是均勻分布的，在一系列加工過(guò)程中營(yíng)養(yǎng)成分將會(huì)有不同程度流失，且加工精度越高，損失越大。

稻谷中多糖主要包括淀粉、纖維素、非纖維素多糖(如β-葡聚糖、阿拉伯木聚糖、甘露聚糖等)和糖醛酸(又稱(chēng)果膠多糖)，淀粉集中在胚乳的淀粉細(xì)胞內(nèi)，是人類(lèi)最理想、經(jīng)濟(jì)的能量來(lái)源，我國(guó)人民膳食生活中50%～70%的能量來(lái)自谷類(lèi)的碳水化合物；植物多糖具有降膽固醇、降血脂、防心血管疾病和增強(qiáng)免疫力等生理功效[2-4]。近年來(lái)，以稻谷為代表的谷物多糖研究一直是碳水化合物領(lǐng)域內(nèi)的熱門(mén)課題，英國(guó)、美國(guó)以及西歐發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)的科研人員對(duì)全谷物食品與慢性疾病的關(guān)系做了大量、深入的研究[5-6]。研究發(fā)現(xiàn)含有大量植物纖維的食物有助于預(yù)防心臟病和2型糖尿病[7]，降低一些癌癥(如胰腺、前列腺、食道和胃癌等)的風(fēng)險(xiǎn)[8-10]，多糖的活性與其分子量大小和分布密切相關(guān)。筆者通過(guò)對(duì)不同加工精度的大米樣品進(jìn)行分子量分布檢測(cè)，探討加工精度與大米多糖分子量分布的關(guān)系，旨在為今后加工精度與營(yíng)養(yǎng)功能的關(guān)系研究和加工質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的制定提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1材料

1.1.1原料。水稻鄂香1號(hào)產(chǎn)自湖北省十堰市房縣，干燥、粉碎過(guò)篩后，干燥保存。

1.1.2主要儀器及試劑。十萬(wàn)分之一分析天平(日本島津 AUWl20D)；數(shù)顯恒溫水浴鍋(丹瑞HH-D4)；PerkinElmer Lambda 950紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)(PERKINELMER公司)；瑞士Buchi R-210旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀(瑞士Buchi公司)；FC2K礱谷機(jī)(日本大竹制作所)；VP-32碾米機(jī)(日本山本公司)；Varian ProStar 210 HPLC高效液相色譜儀(美國(guó)瓦里安公司)；Wyatt DAWN Heleos-II十八角度激光光散射檢測(cè)器(美國(guó)Wyatt公司)，色譜柱為Agilent PL aquagel-OH柱；化學(xué)試劑均為分析純(國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司)。

1.2方法

1.2.1樣品預(yù)處理。挑出樣品中的石子、雜草等，先將稻谷用出糙機(jī)去谷殼，將糙米進(jìn)行篩選，去除未成熟的米粒，得到糙米；參照GB/T 1354—1986《大米》[11]標(biāo)準(zhǔn)，用碾米機(jī)對(duì)糙米進(jìn)行碾制，分別收集預(yù)測(cè)的標(biāo)三米、標(biāo)二米、標(biāo)一米和特等米。

不同加工精度的判定：依據(jù)GB/T 5502—2008《糧油檢驗(yàn)：米類(lèi)加工精度檢驗(yàn)》[12]染色法，利用大米各不同組織成分對(duì)各染色基團(tuán)分子的親和力差異，通過(guò)染色處理，根據(jù)米粒各組織呈現(xiàn)的顏色，判定大米的加工精度。將5種樣品粉碎后過(guò)60目篩，備用。

1.2.2大米多糖的制備。

1.2.2.1熱水提取。準(zhǔn)確稱(chēng)取大米樣品粉末20 g，加入200 mL蒸餾水，在95 ℃恒溫水浴中攪拌提取1 h，濾渣加入200 mL蒸餾水，再重復(fù)提取2次，合并3次提取液，濃縮至200 mL，在濃縮液中加入800 mL無(wú)水乙醇，冷藏沉淀4 h后離心，棄去上清液，取沉淀冷凍干燥，取干燥物研細(xì)，備用。

1.2.2.2脫蛋白。取云芝多糖原料約100 mg，加水5 mL超聲使其溶解，采用 Sevage 法去蛋白，即加入等量氯仿-正丁醇(4∶1)充分振搖，離心后棄下層凝膠樣物，取上層溶液同法處理，直至下層溶液不再出現(xiàn)凝膠樣物質(zhì)。取上層溶液冷凍干燥 ，取干燥物研細(xì)，為多糖樣品，備用。

1.2.3供試樣品的制備。精密稱(chēng)量10 mg多糖樣品，溶于適量0.9%NaCl水溶液中，并用該溶液定容于10 mL容量瓶中，10 000 r/min離心10 min，然后用0.45 μm濾膜過(guò)濾，取濾液，HPLC進(jìn)樣20 μL。

1.2.4色譜條件。高效液相色譜儀(備有Varian Prostar-210高壓泵、7725 Ⅰ 型手動(dòng)進(jìn)樣器、Varian Prostar 500柱溫箱、Wyatt DAWN Heleos-Ⅱ十八角度激光光散射檢測(cè)器)，色譜柱為Agilent PL aquagel-OH柱；流動(dòng)相為0.9%NaCl水溶液(用前經(jīng)0.45 μm濾膜過(guò)濾)，柱溫箱溫度為25 ℃，流速為1.0 mL/min，進(jìn)樣量20 μL。

1.2.5供試樣品的測(cè)定。樣品溶液進(jìn)樣，正確記錄樣品保留時(shí)間及色譜圖，按照已知折光儀校正常數(shù)和質(zhì)量回收率設(shè)為100%數(shù)據(jù)處理法計(jì)算樣品分子量及其分布。

2 結(jié)果與分析

2.1不同加工精度大米多糖級(jí)分組成差異分析對(duì)不同加工精度大米多糖分子量組成進(jìn)行分析，其結(jié)果如圖1及表1所示。通過(guò)對(duì)比可以發(fā)現(xiàn)，不同加工精度的大米多糖被分為3～5個(gè)級(jí)分，不同級(jí)分的多糖含量有顯著差異，并且不同加工精度不同多糖級(jí)分的相對(duì)比例大小明顯不同。糙米與各加工精度大米譜圖差異最大，造成這種差異的原因可能是米糠中富含多種多糖成分，米糠的碾除造成大米多糖組成的明顯變化。各等級(jí)加工大米，隨著加工精度的升高，中等和較小分子量多糖所占比例逐漸上升，造成這種差異的原因是加工精度越高，稻米外皮層、胚部、糊粉層去掉就越多，大分子多糖去掉得也越多，中等和較小分子量的多糖所占比例升高。

注： a.糙米多糖樣品；b.標(biāo)三米多糖樣品；c.標(biāo)二米多糖樣品;d.標(biāo)一米多糖樣品；e.特等米多糖樣品Note：a.Polysaccharide samples of brown rice；b.Polysaccharide samples of standard grade-3 rice；c.Polysaccharide samples of standard grade-2 rice；d.Polysaccharide samples of standard grade-1 rice；e.Polysaccharide samples of special-grade rice圖1 大米多糖樣品色譜圖Fig.1 The chromatography of rice polysaccharide samples

表1不同加工精度大米多糖各級(jí)分保留時(shí)間及分子量

Table1Theretentiontimeandmolecularweightofpolysaccharidesinricegrainsatdifferentprocessingprecision

樣品種類(lèi)Kinds of samples保留時(shí)間Retentiontime∥min重均分子量(Mw)Weight-average molecular weight糙米 7.375～9.5457.479×106Brown rice9.580～13.8149.077×10513.849～15.4596.577×10415.494～16.1941.188×104標(biāo)三米 6.965～8.2935.530×107Standard grade-3 rice8.353～14.7781.037×10715.382～16.8308.264×106標(biāo)二米 6.776～8.0354.029×107Standard grade-2 rice8.070～9.4691.197×1079.469～14.6814.444×10615.590～16.9892.457×106標(biāo)一米 6.951～8.2101.000×108Standard grade-1 rice8.245～13.7371.364×10713.771～15.4153.522×10615.450～17.1294.211×106 特等米 7.020～7.9687.025×107Special-grade rice8.003～9.3046.423×1069.339～14.6807.282×10515.453～16.5425.097×10518.053～21.4621.053×105

2.2不同加工精度大米多糖的分子量及其分布比較根據(jù)檢測(cè)結(jié)果(表2)可知，糙米多糖平均分子量較小，分子量分布范圍較寬；標(biāo)一米、標(biāo)二米和標(biāo)三米多糖的平均分子量較大，相互比較接近，隨著加工精度的提高，分子量的分布范圍逐漸變寬；特等米多糖分子量中等，分子量分布范圍較大。

3 結(jié)論

該研究結(jié)果表明，不同加工等級(jí)大米中多糖的種類(lèi)、分子量和分布發(fā)生了明顯變化。同時(shí)，稻谷中多糖成分不均勻分布，各部位差異較大；不同加工等級(jí)大米中稻米加工成為精米，多糖的分子量及分布的變化表明多糖發(fā)生不同程度流失，而且加工精度越高，損失越大。目前，稻米多糖的研究中

普遍僅考慮多糖含量是不夠全面的，應(yīng)同時(shí)將多糖分子量及其分布作為重要因素進(jìn)行深入研究。十八角度激光光散射法是測(cè)定大米多糖分子量及其分布的一種簡(jiǎn)單快速、精密有效的分析手段。

表2不同加工精度大米多糖的分子量大小及分布

Table2Themolecularweightanditsdistributionofpolysaccharidesinricegrainsatdifferentprocessingprecision

樣品種類(lèi)Kinds of samples重均分子量(Mw)Weight-average molecular weight數(shù)均分子量(Mn)Number-average molecular weight糙米 Brown rice9.764 9×1058.578 7×104標(biāo)三米 Standard grade-3 rice 2.024 7×1071.257 7×107標(biāo)二米 Standard grade-2 rice1.017 4×1073.406 0×106標(biāo)一米 Standard grade-1 rice2.856 7×1076.250 7×106特等米 Special-grade rice 2.233 1×1063.286 9×105