3種前處理方法對糙米發(fā)芽率及抗氧化性的比較

楊闖，王占兵，曹俊博，馬淑萍，劉園園，王俊玲

吉林農(nóng)業(yè)科技學(xué)院（吉林 132101）

糙米是稻谷僅經(jīng)脫殼處理，保留米糠層和胚芽的大米[1]。發(fā)芽糙米是指將糙米在一定溫度、濕度下進行培養(yǎng)，經(jīng)發(fā)芽至一定芽長，所得到的由幼芽和帶糠層胚乳組成的糙米制品[2]。何新益等[3]研究了糙米發(fā)芽，結(jié)果表明：經(jīng)發(fā)芽處理后，糙米中含有豐富VC，同時多酚物質(zhì)的羥自由基效果消除比糙米好得多。糙米中大部分內(nèi)源酶被激活、釋放，生成新的酶，導(dǎo)致糙米內(nèi)部的各種生化反應(yīng)發(fā)生改變，從而合成更多有益的生物活性成分[4]。在這些酶的作用下，谷物的營養(yǎng)狀態(tài)及食用性得以顯著改善[5]。

γ-氨基丁酸（GABA）是在動物界、植物界分布極廣泛的一種天然活性物質(zhì)[6]。GABA在人體大腦皮質(zhì)、海馬、丘腦、基底神經(jīng)節(jié)和小腦中起重要作用，并對機體的多種功能具有調(diào)節(jié)作用[7]。研究表明，在動物體內(nèi)，其含量最高部位是大腦黑質(zhì)；在植物如谷物類、豆屬等中，尤其是谷物的胚芽中都含有一定量的GABA[8]。GABA作為一種重要的活性物質(zhì)，是哺乳動物中樞神經(jīng)中首要神經(jīng)傳遞抑制素，在生物體內(nèi)參與多種生理活動[9]。在人腦中，GABA是由谷氨酸脫羧而成的，受GDA的控制，但隨著年齡和精神壓力的增大，GABA的含量變少[10]。可通過飲食補充使體內(nèi)GABA的含量達到平衡狀態(tài)，從而促進人體健康。

1 材料與方法

1.1 材料

糙米，吉林市永鵬農(nóng)副產(chǎn)品開發(fā)有限公司；果膠酶、纖維素酶、GABA標準品，北京索萊寶科技有限公司；冰乙酸、醋酸鈉、次氯酸鈉、磷酸氫二鈉、磷酸二氫鈉、硫酸亞鐵、硼酸、硼砂、苯酚、無水乙醇、硫酸亞鐵、過氧化氫，國藥集團化學(xué)試劑有限公司，均為分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

DHG-9240A型電熱鼓風(fēng)干燥箱，上海一恒科學(xué)儀器有限公司；GL-20G-Ⅱ型高速離心機，上海安亭科學(xué)儀器廠；UV-1600型紫外可見分光光度計，上海光譜儀器有限公司；KQ3200DE型數(shù)控超聲波清洗器，昆山市超聲儀有限公司；HH-8型數(shù)顯恒溫水浴鍋；FA1004A型電子分析天平。

1.3 糙米的預(yù)處理

精心挑選優(yōu)質(zhì)糙米，除雜（去除發(fā)霉、未成熟和破碎糙米粒），挑選質(zhì)粒飽滿、色澤均勻的糙米，用密封袋封裝保存，在4 ℃冰箱中備用。

1.4 攪拌浸泡處理法

每組稱取8 g糙米，放入燒杯中，清洗數(shù)次，洗凈后用0.1 mmol/L的次氯酸鈉溶液消毒10 min，沖洗3～5次。將已處理的糙米浸泡在裝有蒸餾水的三角瓶中，然后在40 ℃條件下分別處理至目標時間，以無攪拌浸泡處理的糙米發(fā)芽為對照，取出進行發(fā)芽試驗。瀝干水分，放置在墊有滅菌紗布的帶孔隔板上，表面覆蓋潤濕的紗布，隔板下端有配套盛水盒。在恒溫32 ℃，濕度90%～95% RH條件下分別發(fā)芽培養(yǎng)，至目標發(fā)芽時間點（12，24，32和48 h），計算發(fā)芽率并將樣品于70 ℃烘箱中干燥3 h，粉碎，經(jīng)孔徑0.150 mm的網(wǎng)篩過濾，密封保存在4 ℃冰箱中，備用。

1.5 復(fù)合酶處理法

每組稱取8 g糙米，放入燒杯中，洗凈后用0.1 mmol/L的次氯酸鈉溶液消毒10 min，沖洗3～5次，以無復(fù)合酶處理的糙米發(fā)芽為對照。所選復(fù)合酶溶液是將纖維素酶與果膠酶按質(zhì)量比1∶1 g/g于燒杯中混合，用pH 5.0的磷酸鹽緩沖液溶解，將酶溶液置于40 ℃的恒溫水浴鍋中活化。已處理的糙米按固液比1∶4（g/mL）浸泡于復(fù)合酶溶液內(nèi)。分別處理至目標時間，取出糙米，清洗，瀝干水分，放置在墊有滅菌紗布的帶孔隔板上，表面覆蓋潤濕的紗布，隔板下端有配套盛水盒。在恒溫32 ℃、濕度90%～95% RH條件下分別發(fā)芽培養(yǎng)，至目標發(fā)芽時間點，計算發(fā)芽率并將樣品于70 ℃烘箱中干燥3 h，粉碎，密封，經(jīng)孔徑0.150 mm的網(wǎng)篩過濾，保存在4 ℃冰箱中，備用。

1.6 超聲波輔酶處理法

每組稱取8 g糙米，放入燒杯中，清洗數(shù)次，洗凈后用0.1 mmol/L的次氯酸鈉溶液消毒10 min，沖洗，所選復(fù)合酶溶液是將纖維素酶與果膠酶按質(zhì)量比1∶1 g/g于燒杯中混合，用pH 5.0的磷酸鹽緩沖液溶解，將酶溶液置于40 ℃活化。超聲功率30 W，溫度40 ℃，分別處理至目標時間，處理完之后，將處理液倒入錐形瓶中備用，將處理后的糙米沖洗數(shù)次，瀝干水分，放置在墊有滅菌紗布的帶孔隔板上，表面覆蓋潤濕的紗布，隔板下端有配套盛水盒，以無超聲波輔酶處理的糙米發(fā)芽為對照。在恒溫32 ℃、濕度90%～95% RH條件下分別發(fā)芽培養(yǎng)，至目標發(fā)芽時間點，計算發(fā)芽率并將樣品于70 ℃烘箱中干燥3 h，粉碎，經(jīng)孔徑0.150 mm的網(wǎng)篩過濾，密封保存在4 ℃冰箱中，備用。

1.7 生理指標的測定

1.7.1 發(fā)芽率的測定

參考GB/T 3543.4—1995及前期預(yù)試驗，選定糙米發(fā)芽條件：溫度32 ℃，相對濕度RH 90%～95%，光強0 lx。培養(yǎng)至目標發(fā)芽點，取出，每個樣品做3次平行試驗，取平均值，計算糙米發(fā)芽率。

1.7.2 GABA含量的測定

GABA標準曲線的繪制：取GABA標準樣品，分別配制成3，5，7，9 和11 mmol/L的標準品溶液。用微量移液器取0.4 mL上述不同濃度的標準品溶液，各自加入0.6 mL濃度為0.2 mol/L（pH 9.0）的硼酸鹽緩沖液，混勻，向各混合溶液中加入2 mL 5%的苯酚溶液，混勻，再加入1 mL含有效氯為6%的次氯酸鈉溶液，振蕩混勻。將上述混合液放入沸水浴中反應(yīng)5 min后，立即置于冰浴中冷卻5 min，待溶液變成藍綠色后，向溶液中加入2 mL 60%的乙醇，充分混勻，在630 nm下測定溶液的吸光度，繪制GABA的標準曲線。

1.7.3 羥自由基清除率測定

按表1添加各試劑，在刻度試管中依次加入1 mL 6.0 mmol/L FeSO4、1 mL 1.0 mmol/L水楊酸乙醇溶液、適量的蒸餾水，振蕩混勻，再加入1 mL 6.0 mmol/L H2O2，充分混勻，于37 ℃水浴15 min，冷卻，測其吸光度A0。每個樣品做3次平行試驗，取平均值。A0的參比溶液為不加雙氧水的反應(yīng)體系。

每個樣品各稱取1.0 g，用60%乙醇溶解并定容至5 mL，振蕩浸提2 h，離心，取上清，即得待測液。按上述方法，加入表1所示的各溶液，在510 nm處測定吸光度A1和A2。用蒸餾水做A1和A2的參比溶液。

表1 羥自由基清除率測定加樣順序

式中：P為清除率，%，A0為樣品溶液被硫酸亞鐵溶液加水楊酸-乙醇溶液代替的空白管吸光度；A1為樣品的吸光度；A2為不加顯色劑H2O2的吸光度。

2 結(jié)果與分析

2.1 GABA標準曲線的繪制

GABA的標準曲線如圖1所示，其中橫坐標為GABA質(zhì)量濃度，縱坐標為吸光度（A），得到方程y=0.138 7x-0.011 1，其相關(guān)系數(shù)R2=0.999 4。

圖1 GABA標準曲線

2.2 攪拌浸泡處理對糙米發(fā)芽及抗氧化性的影響

攪拌浸泡處理對各個發(fā)芽時間點糙米的發(fā)芽率、GABA含量及抗氧化性的影響結(jié)果如圖2～圖4所示。

由圖2可知，不同攪拌浸泡前處理均顯著改變糙米的發(fā)芽率。發(fā)芽36 h時，與無攪拌浸泡相比，發(fā)芽率增加了16.42%，此時增幅最大；發(fā)芽48 h，發(fā)芽率增加了3.98%，此時增幅最小。在發(fā)芽36 h以后，再延長發(fā)芽時間，糙米發(fā)芽率不再有明顯變化。綜上可得，攪拌浸泡處理與無攪拌浸泡相比縮短糙米發(fā)芽時間，其中攪拌浸泡處理20 min對糙米的發(fā)芽作用效果最為明顯。

圖2 攪拌浸泡處理對糙米發(fā)芽率的影響

由圖3可知，達到發(fā)芽時間點時，糙米中GABA的最大增幅依次為7.61，8.06，10.33和13.55 mg/100 g。綜上可得，攪拌浸泡處理對糙米中GABA含量的變化有促進作用，其中處理20 min對發(fā)芽糙米中GABA含量變化最為明顯。

圖3 攪拌浸泡處理對糙米發(fā)芽過程中GABA含量的影響

由圖4可知，不同攪拌浸泡處理時間均提高了糙米發(fā)芽過程中羥自由基清除率。與無攪拌浸泡相比，在發(fā)芽24 h時糙米的·OH清除效果最明顯，增幅為12.44%。在發(fā)芽24 h后，繼續(xù)延長發(fā)芽時間，羥自由基清除率基本趨于平緩。綜上可得，攪拌浸泡處理與無攪拌浸泡相比提高了發(fā)芽糙米的抗氧化性，其中在糙米發(fā)芽前對糙米進行攪拌浸泡處理20 min，糙米的發(fā)芽及抗氧化性變化最為明顯。

由此可知，利用攪拌浸泡法對糙米進行處理，其發(fā)芽率及抗氧化性均有顯著提高。當(dāng)處理時間為20 min時，糙米的發(fā)芽和抗氧化性的積累作用效果最優(yōu)。糙米發(fā)芽率、GABA含量和抗氧化性變化趨勢相似，說明在發(fā)芽12～48 h內(nèi)，糙米的發(fā)芽率、GABA含量及抗氧化性均呈正相關(guān)。

圖4 攪拌浸泡處理對糙米發(fā)芽過程中羥自由基的清除率影響

2.3 復(fù)合酶處理對糙米發(fā)芽及抗氧化性的影響

復(fù)合酶處理是指利用多種外源酶混合溶液選擇性地降解糙米皮層，以達到加快糙米發(fā)芽的目的。復(fù)合酶處理對各個發(fā)芽時間點（12，24，36和48 h）糙米的發(fā)芽率、GABA含量、抗氧化性的影響結(jié)果如圖5～圖7所示。

由圖5可知，發(fā)芽前對糙米進行復(fù)合酶處理對糙米發(fā)芽率均呈正相關(guān)。在糙米發(fā)芽36 h時，發(fā)芽率增幅最大，為25.53%；在糙米發(fā)芽48 h時，增幅最小，為11.45%。發(fā)芽36 h后，繼續(xù)延長發(fā)芽時間，發(fā)芽效果變化不明顯。綜上可得，復(fù)合酶處理與無復(fù)合酶處理相比縮短糙米發(fā)芽時間，其中復(fù)合酶處理40 min對糙米的發(fā)芽作用效果最為明顯。

圖5 復(fù)合酶處理對糙米發(fā)芽率的影響

由圖6可知，與無復(fù)合酶相比，復(fù)合酶處理對發(fā)芽糙米中GABA的變化均呈正相關(guān)。在發(fā)芽過程中糙米中GABA變化的最大增幅分別為5.47，6.40，10.88和8.18 mg/100 g。綜上可得，復(fù)合酶處理促進了糙米中GABA含量的變化，其中處理40 min對發(fā)芽糙米中GABA的積累作用效果最為明顯。

由圖7可知，不同復(fù)合酶處理時間均提高了糙米發(fā)芽過程中羥自由基清除率。與無復(fù)合酶處理相比，發(fā)芽36 h時，糙米的羥自由基清除率增幅最大，為25.94%。此后，延長發(fā)芽時間，羥自由基清除率變化趨于平穩(wěn)，綜上可知，復(fù)合酶處理提高了發(fā)芽糙米的抗氧化性，其中復(fù)合酶處理60 min對糙米的抗氧化性變化影響最為明顯。

圖6 復(fù)合酶處理對糙米發(fā)芽過程中GABA含量的影響

圖7 復(fù)合酶處理對糙米發(fā)芽過程中羥自由基的清除率影響

由此可知，復(fù)合酶處理20，40和60 min對糙米發(fā)芽率、GABA含量、抗氧化性均有顯著正向作用。復(fù)合酶處理糙米40 min對糙米的發(fā)芽率、GABA含量和抗氧化性的積累作用效果最為明顯。糙米發(fā)芽率和抗氧化性的變化趨勢與GABA含量的變化趨勢不完全相同，具有時限性。

2.4 超聲波輔酶處理對糙米發(fā)芽及抗氧化性的影響

超聲波輔酶處理是指將超聲和復(fù)合酶法這2種方法結(jié)合起來，通過超聲波輔助處理使復(fù)合酶的作用效果更加明顯，糙米能夠更加快速發(fā)芽的一種方法。該處理在發(fā)芽12，24，36和48 h對糙米的發(fā)芽率、GABA含量、抗氧化性的影響結(jié)果如圖8～圖10所示。

由圖8可知，利用超聲波輔酶法處理糙米，其發(fā)芽率顯著提高。當(dāng)發(fā)芽時間為12 h時，其發(fā)芽率增幅最大，為40.26%；在發(fā)芽48 h時，增幅最小，為8.49%。在發(fā)芽時間點后繼續(xù)延長發(fā)芽時間，發(fā)芽率無明顯變化。綜上可得，超聲波輔酶處理與無超聲波輔酶處理相比縮短糙米發(fā)芽時間，其中超聲波輔酶處理60 min對糙米的發(fā)芽作用效果最為明顯。

由圖9可知，超聲波輔酶處理對發(fā)芽糙米中GABA的變化均呈正相關(guān)。與無超聲波輔酶相比，在發(fā)芽36 h時糙米的GABA含量變化最大，為25.33 mg/100 g。綜上可得，超聲波輔酶處理與無超聲波輔酶相比，促進了糙米中GABA含量的增加，其中超聲波輔酶處理40 min對發(fā)芽糙米中GABA的積累作用效果最為明顯。

圖8 超聲波輔酶處理對糙米發(fā)芽率的影響

圖9 超聲波輔酶處理對糙米發(fā)芽過程中GABA含量的影響

由圖10可知，不同超聲波輔酶處理時間均能提高糙米發(fā)芽過程中羥自由基清除率。發(fā)芽48 h時，發(fā)芽糙米羥自由基清除效果最好，與無超聲波輔酶處理相比，清除率增加了34.48%。延長發(fā)芽時間，羥自由基清除率變化趨勢不明顯。綜上可得，超聲波輔酶處理與無超聲波輔酶相比提高了發(fā)芽糙米的抗氧化性，其中超聲波輔酶處理60 min對糙米的發(fā)芽作用效果最為明顯。

圖10 超聲波輔酶處理對糙米發(fā)芽過程中羥自由基的清除率影響

由此可知，超聲波輔酶處理20，40和60 min對糙米發(fā)芽率、GABA含量、抗氧化性均有顯著正作用。在糙米發(fā)芽前用超聲波輔酶處理60 min對糙米發(fā)芽及抗氧化性的影響最大。在24～36 h這段發(fā)芽時間點糙米發(fā)芽及抗氧化性影響最大，在發(fā)芽36 h時對GABA含量的變化影響最大。

3 結(jié)論

通過在發(fā)芽前對糙米進行攪拌浸泡處理、復(fù)合酶處理及超聲波輔酶處理方法，測定處理后糙米的發(fā)芽率、GABA含量以及抗氧化性的變化。結(jié)果表明，上述3種前處理均能影響糙米的發(fā)芽及抗氧化性。其中，利用超聲波輔酶處理，樣品的發(fā)芽率平均增幅23.4%，復(fù)合酶法的平均增幅為19.5%，攪拌浸泡法的平均增幅最低，為11.1%。利用超聲波輔酶、攪拌浸泡、復(fù)合酶處理，發(fā)芽糙米中GABA含量的平均增幅分別為16.6，9.9和7.7 mg/100 g。復(fù)合酶處理糙米，其羥自由基清除率的平均增幅為23.6%。其次是超聲波輔酶處理（22.8%）、攪拌浸泡處理（11.1%）。綜上，超聲波輔酶處理法的效果最好。此次試驗為優(yōu)化發(fā)芽糙米的開發(fā)利用提供理論基礎(chǔ)，具有一定的實際指導(dǎo)意義。