對功能糙米酵素的研制及其食用安全性控制分析

張小歡，劉恒興

（新鄉醫學院，河南新鄉 453003）

糙米具有較為緊密的質地和較粗的口感，同時存在較為嚴重的重金屬污染問題。為使糙米具備良好風味、較高營養價值和食用安全性，發酵糙米生產糙米酵素的實踐探索大量涌現。為保證功能糙米酵素更好進入市場，本文圍繞該課題開展了具體研究。

1 營養價值和功效

保留全谷粒而僅除去外殼的糙米具備較高保健價值和營養價值，但同時存在較粗的口感，無法滿足現代人飲食需要，在將糙米加工為精白米的過程中，存在15%左右的浪費問題。在糙米中加入麥芽、蜂蜜等物質并進行發酵，可生成糙米酵素，能夠實現改善口感和提升營養價值的目標。在對功能糙米酵素開展的研究中，糙米酵素的營養價值和功效屬于學界關注重點。結合現有研究可以了解到，發酵后的糙米B族維生素和γ-氨基丁酸含量顯著提升，蛋白質氨基酸總量減少，可溶性糖和淀粉、谷氨酸含量也會出現下降。在發酵時，微生物需要消耗能源物質，即糙米中的碳水化合物，同時會轉化蛋白質氨基酸，得到非蛋白質氨基酸。相較于糙米，糙米酵素的維生素含量大幅提升，如維生素E含量提升2.5倍，維生素B1和B2均提升9倍。結合戴凌燕等[1]圍繞發酵糙米提取物開展的研究可以了解到，對于高血脂大鼠血清和肝臟的血脂水平，發酵糙米提取物能夠發揮一定調節作用，在降低總膽固醇方面表現突出，同時可以減輕動脈硬化指數、甘油三酯、低密度脂蛋白濃度等指標，提高超氧化物歧化酶和谷胱甘肽過氧化物酶濃度，高密度脂蛋白濃度也能夠同時提升；在姜忠麗等[2]圍繞糙米酵素紅曲酒開展的研究中，研究主要聚焦該功能性飲料具備的作用，研究發現小鼠生活狀態基本不會受到糙米酵素飲料影響，這種影響在脾臟、腎臟、肝臟臟器指數方面均無發現，同時存在正常的血清生化檢測結果，但小鼠的爬桿時間和負重游泳時間能夠顯著延長。同時，該研究還發現糙米酵素飲料在抗氧化方面表現突出，能夠實現12.68%的氧自由基清除，在抗疲勞方面具備較高實用性；袁周率[3]主要圍繞抗細胞凋亡作用展開研 究，該研究以海馬神經元細胞為對象，通過糙米酵素液處理研究其具體功能，結果發現糙米酵素在抑制凋亡方面表現突出，主要發揮作用的成分為γ-氨基丁酸，該成分可以有效保護海馬神經元細胞。對于抗氧化性突出的糙米酵素來說，研究發現其質量濃度為 0.64 mg/mL時，糙米酵素與有機化合物BHT具備相同的DPPH自由基清除能力，總的來說二者在清除超氧陰離子和羥自由基的能力基本相同。

2 發酵工藝

近年來糙米酵素研究在國內外大量涌現，除營養價值和功效外，發酵工藝同樣屬于研究熱點，很多糙米酵素產品已經在市場上銷售。為保證功能糙米酵素順利生產，相關發酵工藝研究近年來大量涌現。在圍繞糙米酵素發酵工藝開展的研究中，陳庶來等[4]聚焦于研究糙米酵素發酵時間、酵母添加量及活化時間優化，具體優化指標選擇還原糖消耗量，研究過程中的發酵底物為少量蜂蜜和保鮮米糠，具體試驗使用活性面包干酵母，最終確定發酵時間、酵母活化時間最優值分別為11 h、1 h，最優的米糠和酵母比例為10∶0.6；在李志江等[5]的研究中，研究聚焦谷胱甘肽和γ-氨基丁酸含量受到糙米酵素發酵工藝的影響，具體關注發酵時間、發酵溫度、接種量等因素，最終確定了最佳工藝參數，最佳發酵時間、發酵溫度、接種量分別為6 h、30 ℃、4%；在張麗萍等[6]的研究中，研究聚焦糙米酵素發酵工藝及配方改進，改進過程結合感官評定和酸度指標，具體研究使用自然發酵面團中分離的乳酸菌和酵母菌，最終篩選出的菌種在產酸特性和菌落特性方面表現優秀，能夠較好用于糙米酵素生產。

結合上述研究進行分析可以發現，以往的糙米酵素發酵工藝尚未發展成熟，很多問題頻繁出現，主要涉及原料滅菌、糖化處理、發酵參數控制等。以原料滅菌為例，由于忽視相關處理，糙米酵素發酵單純依靠優勢菌種，這對于發酵控制極為不利，且容易出現污染問題。糖化處理問題會導致糙米碳源無法充分利用，這是由于存在無法產生淀粉酶的菌株，進而導致不完全發酵問題出現。發酵參數控制問題源于固態及半固態發酵影響，糙米酵素發酵效果很容易受到參數控制不當影響。為解決相關問題，近年來國內學界針對性開展了相關研究，如在張旭普等[7]的研究中，研究聚焦糙米酵素發酵培養基，結合活菌數對其進行優化，研究發現氯化鈉、蜂蜜、糙米均會直接影響發酵效果，最終得到混菌最佳發酵培養基。該培養基由茶葉粉、硫酸銨、大麥芽、小麥芽、氯化鈉、糙米和蜂蜜組成，在多菌種發酵、酵素生產配方升級等方面具備顯著優勢。在李飛等[8]的研究中，研究主要聚焦糙米酵素活性成分受到的影響，以此為依據優化發酵條件，具體研究圍繞淀粉酶、γ-氨基丁酸、谷胱甘肽含量變化情況展開，最終確定了最優發酵條件，對應的酵母活化液添加量、發酵時間、發酵溫度和蜂蜜添加量分別為13%、3.9 h、 30 ℃和8%，該發酵條件能夠對應得到0.80 mg/mL的γ-氨基丁酸。

3 產品研發

在飲食中直接加入糙米酵素屬于最為常見的食用方法，將大米和糙米酵素混合用于生產紅曲酒，也屬于常見的糙米酵素產品，具體生產過程涉及紅曲霉發酵。在加工乳制品、肉制品、焙烤食品等方面，糙米酵素也有著一定應用，這是由于其本身存在較高酶活性等大量功能成分，在生產食品方面存在較高應用價值。糙米酵素產品研發同樣屬于學界研究熱點，王俊偉等[9]的研究主要針對功能糙米酵素展開，提出使用高活性干酵母、玉米胚芽油、紫云英蜂蜜和糙米生產功能糙米酵素，研究發現通過加入適量高活性干酵母、玉米胚芽油、紫云英蜂蜜，可以有效改善糙米口感，同時提升其功能特性和營養價值。在脫穎等[10]的研究中，研究主要聚焦糙米酵素乳飲料，該飲料由磨成粉狀的發芽后糙米制成，發酵過程需要加入玉米胚芽油和蜂蜜，最后還需要添加酸乳，糙米酵素乳飲料的營養極為豐富，糙米中酶活性通過發芽實現激活和釋放，進一步發酵能夠生成多種酵素，在促進新陳代謝、活化細胞等方面表現突出，同時具備適口性和功能特性優勢。在馬青雯等[11]的研究中，研究主要圍繞玫瑰花發芽糙米酵素展開，該研究同時使用玫瑰花和糙米進行酵素產品生產，具體使用發芽糙米和具備較高藥用價值的玫瑰花，發酵后的發芽糙米存在含量更高的礦物質、維生素、γ-氨基丁酸等營養物質，發酵后的玫瑰花則存在更少的澀味和更多的香甜味，同時含有大量氨基酸、不飽和脂肪酸、原花色素、微量元素。研究發現，玫瑰花發芽糙米酵素能夠保持發芽糙米高活性物質含量和軟糯口感，同時具備一定玫瑰風味，同時具備美味、美觀、安全特點。在趙雪萌[12]的研究中，研究聚焦糙米和枸杞復配發酵，菌種選擇安琪酵母和乳酸菌，進而開發出一種兼具營養和特殊風味的酵素產品。為保證復配發酵效果，研究重點關注糙米與枸杞配比、酵素裝液量、酵素料液比以及發酵時間，通過正交試驗和電子鼻測定，最終確定了最佳生產配方，即糙米和枸杞比例為2∶1，料液比、裝液量分別為1∶7、55%，安琪葡萄酒酵母、植物乳桿菌接種量分別控制為1%、2%，酵母菌、乳酸菌發酵溫度分別為28 ℃、37 ℃，發酵時間分別為2.5 d、3 d。

4 食用安全性控制

為保證功能糙米酵素更好投入市場，圍繞功能糙米酵素開展的相關研究也受到廣泛關注。在糙米酵素安全的相關研究中，研究主要圍繞便利、營養、安全等方面展開，同時關注其附加值和生物利用率。如在上文提到的王俊偉等[9]研究中，研究主要聚焦微生物衛生指標和理化衛生指標，同時關注有害重金屬控制，具體涉及原料重金屬測定、無菌化作業等內容，通過選擇有害重金屬含量較低的糙米，保證生產環節衛生，使糙米酵素食用安全性得到較好保障；在趙雪萌[12]開展的枸杞糙米酵素研究中，研究通過胃消化實驗判斷食用安全性。該實驗通過對胃消化過程中產品γ-氨基丁酸、蛋白酶及多酚釋放量進行研究，并開展微生物檢測，確定產品具備較高安全性和保健功能，不含大腸桿菌，滿足國家對食品安全的要求。趙依洋等[13]的研究主要關注糙米酵素糖化液制備工藝，聚焦如何生產更為安全且能夠滿足糙米酵素生產需要的添加劑，為保證食品安全性，該研究科學確定了最佳糖化時間、糖化溫度、糖化酶添加量，分別為4 h、65 ℃、160 U/g，此時糖化液能夠更好地保證糙米酵素生產的食用安全性。晁魯平[14]研究開發了一種發芽糙米乳飲料，該飲料使用粉碎的發芽糙米，在糊化和液化處理后進行發酵，將發酵產物與純牛乳混合并加入發酵劑，可得到凝乳，最后添加乳酸和糖類用于調節酸甜度。為保證飲料食品安全性，重點圍繞殺菌帶來的影響開展研究，研究發現殺菌時間和溫度直接影響食品安全性，如殺菌溫度達到100 ℃以上，殺菌后產品出現蛋白質變性，影響產品穩定性和安全性。為保證食品安全性且同時降低γ-氨基丁酸損失，晁魯平建議將殺菌溫度控制為85 ℃，同時按照1 min控制殺菌時間，為延長保質期，還需要輔以其他保鮮技術。

周雪瑞等[15]為保證糙米酵素食用安全性，研究主要聚焦糙米儲藏溫度帶來的影響，具體關注新制備糙米、25 ℃環境下存儲的糙米、40 ℃環境下存儲的糙米，通過對比黏度和水分含量、脂肪酸值、丙二醛含量等指標的變化情況，確定了儲藏時間增加會直接影響糙米酵素食用安全性，如使用達到150 d儲藏時間的糙米，糙米酵素產品的安全性將出現顯著降低，但仍滿足國家標準要求。此外，高溫儲藏糙米酵素也會直接威脅糙米酵素產品的安全性，糙米酵素產品中的有害成分會因此顯著提升。在上文提到的馬青雯等[11]研究中，研究不僅涉及玫瑰花發芽糙米酵素工藝，同時包括多因素影響、理化成分、微生物指標等內容，如該糙米酵素的微生物指標包括大腸菌群、乳酸菌、霉菌、沙門氏菌和金黃色葡萄球菌，其中乳酸菌含量高于限量要求，各類有害菌含量均為0，能夠直觀證明糙米酵素的食用安全性。姜忠麗等[16]的研究主要圍繞糙米酵素紅曲酒展開，為驗證其食用安全性，具體選擇小鼠口服毒理學安全性評價的研究方法，通過開展小鼠骨髓細胞微核實驗、急性毒性實驗、Ames實驗、小鼠精子畸形實驗及30 d喂養實驗，可確定研究對象糙米酵素紅曲酒屬于實際無毒級，且實驗條件下該產品不存在遺傳毒性，同時不會影響小鼠血清生化、體質量、臟體比指標，因此可以確定長期飲用無害，不會威脅人體健康，具備較高的利用和開發價值。

5 討論

隨著經濟與社會的快速發展，近年來人們生活水平持續提升，生活節奏也日益加快，快速消費食品因此受到人們的廣泛青睞，食品的生理保健功能和營養搭配均衡情況也成為人們關注熱點。結合上述研究及相關調查可以確定，在對食品的要求方面，以往的相關要求更多偏向普通、溫飽和可口，現階段則更多關注精致、均衡及健康，這使得食物本身無法完全滿足人們的要求，必須設法挖掘食物所具備的特殊生理效果和功能。在關注糧食安全問題的過程中，食品研發還需要積極創新，聚焦新原料發掘，進而更好地開發滿足新時代要求的新型健康食品，本文研究的糙米酵素便屬于其中代表。糙米酵素屬于典型的新型發酵食品，在口感和營養價值方面表現突出，能夠較好滿足民眾對健康食品的需要，糙米本身存在的不足通過發酵得以解決，糙米酵素含有大量維生素、微量物質。從市場角度進行分析可以發現，糙米酵素不僅屬于代表性的健康食品，具備基本營養功能和特殊保健功能，還屬于能夠快速深加工的食品。該食品能夠滿足消費者需求，符合時代特征，因此具有較高的市場競爭能力。近年來國內外圍繞功能糙米酵素研發投入了大量精力和資源，相關理論研究和實踐探索具備較高現實意義。但值得注意的是，現階段國內圍繞糙米酵素開展的相關研究也存在一定不足，在研究深度方面也存在欠缺，亟待解決。總的來說，現階段功能糙米酵素研究在混菌發酵方面存在欠缺，在原料滅菌、糖化處理、營養成分優化等方面也存在不足。混菌發酵方面的欠缺使得相關研究更多使用活性面包干釀酒酵母；原料滅菌方面的不足使得發酵控制難度較高且可能出現食品安全問題；糖化處理方面的不足使得糙米碳源在一些時候無法得到充分應用并可能引發不完全發酵問題；營養成分優化方面問題主要是由于相關研究多關注γ-氨基丁酸等營養物質；此外，現有研究在直投式發酵劑開發、成品風味優化、系統性發酵過程研究等方面也存在不足，這類不足必須設法彌補，以更好地推動功能糙米酵素研發。

6 結語

綜上所述，功能糙米酵素研發近年來受到廣泛關注。在此基礎上，本文涉及的營養價值和功效、發酵工藝、產品研發、食用安全性控制等內容，則直觀展示了相關研究現狀。為更好推動功能糙米酵素發展，新型配方研究、糙米酵素風味改善、滅菌工藝優化等方面同樣需要得到重視。