楊 椰 王 博 胡小芳 蒲云峰 鐘 耕,3
(西南大學(xué)食品科學(xué)學(xué)院1,重慶 400716)
(新疆塔里木大學(xué)2,新疆 843300)
(重慶市特色食品研究工程技術(shù)中心3,重慶 400716)
無機(jī)硒在糙米發(fā)芽中的有機(jī)轉(zhuǎn)化及對糙米化學(xué)組分影響
楊 椰1王 博1胡小芳1蒲云峰2鐘 耕1,3
(西南大學(xué)食品科學(xué)學(xué)院1,重慶 400716)
(新疆塔里木大學(xué)2,新疆 843300)
(重慶市特色食品研究工程技術(shù)中心3,重慶 400716)
研究了無機(jī)硒在硒強(qiáng)化糙米發(fā)芽過程中的有機(jī)轉(zhuǎn)化,同時(shí)研究了硒強(qiáng)化對發(fā)芽糙米化學(xué)組分的影響。結(jié)果表明,經(jīng)過亞硒酸鈉溶液浸泡處理后,發(fā)芽糙米中的總硒和有機(jī)硒含量顯著提高;隨著硒濃度的增加、粗蛋白、粗脂肪、總糖含量先減少后增加,可溶性蛋白、還原糖含量先增加后減少,干物質(zhì)的損失量增加,α-淀粉酶活力和過氧化氫酶活動(dòng)度先增加后降低。低濃度亞硒酸鈉對γ-氨基丁酸含量的影響不顯著,但高濃度明顯會(huì)降低富硒發(fā)芽糙米中的γ-氨基丁酸含量。
發(fā)芽糙米 富硒 有機(jī)轉(zhuǎn)化 化學(xué)組分
將糙米在一定溫度、濕度下進(jìn)行培養(yǎng),待糙米發(fā)芽到0.5~1.0 mm時(shí)將其干燥,所得到的由幼芽和帶糠層的胚乳組成的制品即稱為發(fā)芽糙米[1]。糙米發(fā)芽的實(shí)質(zhì)是在一定的生理活化工藝條件下,其所含有的大量酶(如淀粉酶、蛋白酶、植酸酶等)被激活和釋放,并從結(jié)合態(tài)轉(zhuǎn)化為游離態(tài)的酶解過程。正是由于這一生理活化過程,糙米產(chǎn)生了多種具有促進(jìn)人體健康和防治疾病的成分(如γ-氨基丁酸、肌醇六磷酸等),使其營養(yǎng)成分大大超過白米,成為具有廣泛功能性療效的新一代“醫(yī)食同源”的主食產(chǎn)品[2-4]。
硒是人體紅細(xì)胞谷胱甘肽過氧化物酶和磷脂過氧化氫谷胱甘肽過氧化物酶的組成成分,其主要作用是參與酶的合成,保護(hù)細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)與功能免遭過度氧化和干擾,具有許多重要的生理功能[5-7]。食物是人體攝取硒的主要來源,但食物中的硒含量普遍較低[8]。中國營養(yǎng)學(xué)會(huì)對全國13個(gè)省市的調(diào)查表明,成人日平均硒攝入量僅為26~32 μg,而推薦的最低限度為50 μg[9]。因此,僅靠天然食物中的硒含量一般不夠滿足人體的正常需要。在糙米發(fā)芽過程中添加硒,可以在獲得營養(yǎng)豐富的發(fā)芽糙米的同時(shí),也達(dá)到富硒的目的。研究表明,有機(jī)硒化合物毒性遠(yuǎn)低于無機(jī)硒化合物,且生物利用率更高[10]。因此,將無機(jī)硒利用生物為載體轉(zhuǎn)化成有機(jī)硒,具有普遍食用和保健價(jià)值。
發(fā)芽糙米已進(jìn)入商品化階段,富硒發(fā)芽糙米的生產(chǎn)工藝已有研究報(bào)道[11]。但是,有關(guān)在發(fā)芽糙米中無機(jī)硒的有機(jī)轉(zhuǎn)化率,以及硒對發(fā)芽糙米理化成分的影響研究尚未見報(bào)道。亞硒酸鈉是無機(jī)硒的代表,在補(bǔ)硒的藥品中經(jīng)常使用,具有價(jià)格便宜,吸收快等優(yōu)點(diǎn)。本試驗(yàn)以重慶產(chǎn)Q優(yōu)雜交稻糙米為原料,利用糙米發(fā)芽的生理活性功能,將無機(jī)硒(亞硒酸鈉)進(jìn)行生物轉(zhuǎn)化成為有機(jī)硒,同時(shí)研究了富硒對發(fā)芽過程中糙米生理生化方面的影響,為富硒發(fā)芽糙米工業(yè)化生產(chǎn)和使用提供科學(xué)依據(jù)。
1.1 試驗(yàn)材料
Q優(yōu)雜交水稻:重慶市銅梁龍米業(yè)有限公司,2009年收獲,經(jīng)MOW95-1型稻谷出糙機(jī)礱谷制得糙米,出糙率76.51%。由Q優(yōu)雜交水稻礱谷得到的糙米理化指標(biāo)見表1。
表1 糙米的理化指標(biāo)
可溶性淀粉、氯化鈣、五水硫酸銅、亞硒酸鈉:成都科龍化工試劑廠;γ-氨基丁酸:美國SIGMA公司。
1.2 主要儀器
凱氏微量蒸餾裝置:重慶福星玻璃儀器廠;S-53紫外-可見光分光光度計(jì):上海棱光技術(shù)有限公司;HH-S恒溫?cái)?shù)顯水浴鍋:鞏義市英峪予華儀器廠;pH211哈納pH計(jì):北京哈納科儀科技有限公司;CS101-A電熱恒溫干燥箱:中國重慶試驗(yàn)設(shè)備廠;AFS-820雙道原子熒光分光光度計(jì):北京吉天儀器有限公司;AS-2 SE燈:北京有色金屬研究所。
1.3 試驗(yàn)方法
1.3.1 富硒發(fā)芽糙米生產(chǎn)工藝
對礱谷后得到的糙米進(jìn)行人工精選,去除無胚粒、異色粒、未成熟粒及石子等雜質(zhì)。取適量糙米置于燒杯中用蒸餾水沖洗3遍,洗去表面的糠粉和灰塵。瀝干水后,用0.01%的二氧化氯溶液浸泡5 min,加入量以能淹沒糙米為宜。用蒸餾水沖洗經(jīng)消毒的糙米、瀝干水分,并轉(zhuǎn)移至另一燒杯中,加入一定量不同濃度的亞硒酸鈉溶液,置于培養(yǎng)箱中恒溫浸泡,浸泡一定時(shí)間,取出瀝干表面水分后,均勻地?cái)傆阡佊薪駷V紙的瓷盤上,用濕棉紗覆蓋,在恒溫條件下培養(yǎng)發(fā)芽,當(dāng)芽長到一定程度后,終止活性,干燥得到富硒發(fā)芽糙米[16]。將得到的發(fā)芽糙米粉碎過60目篩,包裝密封,置于低溫避光處,備用。
1.3.2 總硒和無機(jī)硒含量測定[16]
1.3.2.1 總硒測定的樣品處理
準(zhǔn)確稱取1.000 0 g樣品,裝入250 mL磨口燒瓶,依次加入濃硝酸12 mL,高氯酸6 mL,過氧化氫(30%)6 mL,振蕩,靜置冷消化過夜后,將燒瓶置于電爐上,先小火加熱,等消化液變透明時(shí),加大火力,待產(chǎn)生大量白煙時(shí),停止加熱,冷卻,加5%的鹽酸溶液5 mL,加100 g/L鐵氰化鉀2 mL,用5%的鹽酸定容至50 mL,待測。
1.3.2.2 無機(jī)硒測定的樣品處理
準(zhǔn)確稱取1.000 0 g樣品,裝入100 mL燒杯,加入20 mL蒸餾水,攪拌均勻,常溫靜置1 h,過濾,濾液于80℃水浴恒溫1 h,過濾,加100 g/L鐵氰化鉀2 mL,用5%的鹽酸定容50 mL,待測。
1.3.2.3 測定條件
氬氣流速:載氣400 mL/min;屏蔽氣1 000 mL/min;測量方式:標(biāo)準(zhǔn)曲線法;讀數(shù)方式:峰面積;讀數(shù)時(shí)間:10.0 s;讀數(shù)延遲時(shí)間:1.0 s;空心陰極燈電流:80 mA;負(fù)高壓:300 V;原子化器高度:8 mm;溫度:200℃;載流:5%鹽酸;還原劑:10 g/L硼氫化鉀溶液。
1.3.3 硒濃度對糙米發(fā)芽率的影響
依據(jù) GB/T 3543.4—1995 方法[17],適當(dāng)修改如下:取100粒完整糙米,用蒸餾水清洗,瀝干后加入100 mL硒溶液,質(zhì)量濃度(以Se2+計(jì))分別為0、10、20、40、60、80、100 mg/L 的亞硒酸鈉溶液,在 25 ℃的恒溫條件下浸泡12 h,取出、瀝干、裝盤后于25℃的恒溫條件培養(yǎng)48 h后,取出計(jì)數(shù),糙米發(fā)芽到0.5~1.0 mm時(shí)計(jì)算其發(fā)芽率。重復(fù)測定3次。
1.3.4 可溶性蛋白、粗蛋白和粗脂肪的測定
可溶性蛋白的測定采用甲醛滴定法[12],粗蛋白和粗脂肪的測定分別參照GB 5511—1985[16](微量凱氏定氮法)和 GB 5512—1985[17](索氏抽提法提取)。
1.3.5 總糖含量測定
總糖的測定采用斐林試劑法[12]。
1.3.6 還原糖含量測定
采用 DNS(3,5 -二硝基水楊酸)比色法[13]。
1.3.7 α -淀粉酶活性測定
參照 GB 5521—1989[18]。
1.3.8 過氧化氫酶活性測定
參照 GB 5522—1985[19]。
1.3.9 γ -氨基丁酸含量測定
參照文獻(xiàn)[15]。
1.4 數(shù)據(jù)處理
數(shù)據(jù)表示為平均值±標(biāo)準(zhǔn)差,采用DPS 7.05軟件操作系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。
2.1 不同硒濃度處理對糙米中硒含量的影響
采用無機(jī)硒溶液浸泡的糙米發(fā)芽后,硒含量測定結(jié)果見圖1。由圖1可見,與對照相比糙米經(jīng)過亞硒酸鈉溶液浸泡處理后,發(fā)芽能顯著提高糙米中的總硒和有機(jī)硒含量,總硒最大能提高43.37倍,有機(jī)硒含量最大能提高40.04倍;隨著浸泡液硒濃度增加,發(fā)芽糙米中的總硒、有機(jī)硒和無機(jī)硒含量增加,當(dāng)浸泡硒質(zhì)量濃度超過60 mg/L后,總硒含量增加變得緩慢,有機(jī)硒含量也在此時(shí)達(dá)到最大。此后,隨著硒濃度增大,有機(jī)硒與硒濃度的增加成負(fù)相關(guān),在硒濃度變化的過程中,無機(jī)硒與硒濃度成正相關(guān),當(dāng)質(zhì)量濃度超過80 mg/L后,無機(jī)硒的含量增加十分明顯;無機(jī)硒的有機(jī)轉(zhuǎn)化率與硒濃度成負(fù)相關(guān)。10 mg/L處理時(shí),無機(jī)硒的有機(jī)轉(zhuǎn)化率為98.19%,當(dāng)60 mg/L處理時(shí),無機(jī)硒的有機(jī)轉(zhuǎn)化率降至95.95%,當(dāng)100 mg/L處理時(shí),無機(jī)硒的有機(jī)轉(zhuǎn)化率降至80.31%。
圖1 原子熒光光譜法測得糙米中硒含量
2.2 硒濃度對糙米發(fā)芽率的影響
由圖2可以看出,在一定濃度范圍內(nèi),隨著硒濃度的增大,糙米的發(fā)芽率增加,但硒質(zhì)量濃度超過40 mg/L后,隨著其濃度的增加,糙米的發(fā)芽率出現(xiàn)降低現(xiàn)象,并且發(fā)芽后的糙米有紅色(硒)斑出現(xiàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明,低濃度硒促進(jìn)糙米的發(fā)芽,高濃度硒則抑制糙米發(fā)芽。
圖2 硒質(zhì)量濃度對發(fā)芽率的影響
2.3 不同硒濃度處理對糙米組分的影響
采用 0、10、20、40、60、80、100 mg/L 硒溶液處理后,各組分含量測定結(jié)果見表2。
表2 發(fā)芽糙米各組分含量測定結(jié)果
由表2可以看出,當(dāng)亞硒酸鈉溶液質(zhì)量濃度超過40 mg/L時(shí),發(fā)芽糙米中干物質(zhì)損失量相對于空白減少了??扇苄缘鞍踪|(zhì)含量降低,濃度越高影響越明顯,這說明亞硒酸鈉溶液處理低濃度時(shí)可促進(jìn)糙米發(fā)芽過程中蛋白質(zhì)降解,高濃度時(shí)有抑制蛋白質(zhì)降解;粗蛋白含量有所增加,最多增加了2%;粗脂肪含量相對于空白有所增加;還原糖含量逐漸降低;總糖含量有上升趨勢。糙米在萌發(fā)的過程中,種子內(nèi)的酶被激活,與此同時(shí)貯藏物質(zhì)開始發(fā)生分解,淀粉等多糖分解成低分子量的單糖(如葡萄糖、果糖等小分子類物質(zhì)),單糖分解產(chǎn)生能量供種子萌芽,或形成新的糖類,它們是合成新物質(zhì)的基本單元,同時(shí)也是為萌發(fā)過程提供能量的源泉。
2.4 不同硒濃度處理對發(fā)芽糙米中酶活力的影響
采用0、20、40、60、80、100 mg/L 硒溶液處理后,發(fā)芽糙米中α-淀粉酶活力測定結(jié)果見圖3。由圖3可以看出,低濃度亞硒酸鈉溶液處理,α-淀粉酶活力相對于空白約有升高,但亞硒酸鈉溶液質(zhì)量濃度超過20 mg/L,α-淀粉酶活力大小與亞硒酸鈉溶液濃度成負(fù)相關(guān)。因此,可以得出結(jié)論,亞硒酸鈉溶液處理低濃度有促進(jìn)α-淀粉酶活力,而高濃度會(huì)抑制發(fā)芽糙米中α-淀粉酶的活性。
圖3 硒質(zhì)量濃度對糙米發(fā)芽中α-淀粉酶活力的影響
由圖4可以看出,低濃度亞硒酸鈉溶液處理,過氧化氫酶活動(dòng)度相對于空白明顯升高,但亞硒酸鈉溶液質(zhì)量濃度超過20 mg/L,過氧化氫酶活動(dòng)度與亞硒酸鈉溶液濃度成負(fù)相關(guān)。因此,可以得出結(jié)論,亞硒酸鈉溶液處理低濃度有促進(jìn)過氧化氫酶活動(dòng)度,而高濃度會(huì)抑制發(fā)芽糙米中過氧化氫酶活動(dòng)度。
圖4 硒質(zhì)量濃度對糙米發(fā)芽中過氧化氫酶活動(dòng)度的影響
2.5 對γ-氨基丁酸含量的影響
測定了不同濃度硒處理后發(fā)芽糙米中的γ-氨基丁酸含量,其結(jié)果見圖5。由圖5可以看出,糙米發(fā)芽后,其γ-氨基丁酸含量明顯增加,最多可增加約8倍;隨著亞硒酸鈉溶液在浸泡過程中的加入,發(fā)芽糙米中的γ-氨基丁酸含量有所降低,并且與亞硒酸鈉濃度成負(fù)相關(guān);當(dāng)硒質(zhì)量濃度達(dá)到80 mg/L時(shí),發(fā)芽糙米中γ-氨基丁酸含量增加了近2倍。
圖5 硒處理對發(fā)芽糙米中γ-氨基丁酸含量的影響
3.1 試驗(yàn)結(jié)果表明,發(fā)芽能顯著提高糙米中的總硒和有機(jī)硒含量,并且低濃度硒促進(jìn)糙米的發(fā)芽,高濃度硒則抑制糙米發(fā)芽。
3.2 同濃度的亞硒酸鈉溶液處理對發(fā)芽糙米中粗蛋白、可溶性蛋白、總糖、還原糖及粗脂肪含量均有明顯影響。低濃度時(shí),粗蛋白含量降低而可溶性蛋白含量增加,總糖含量急劇降低而還原糖含量增加,粗脂肪含量逐漸減少。當(dāng)質(zhì)量濃度接近40 mg/L處理時(shí),粗蛋白含量明顯有增加趨勢,同時(shí)可溶性蛋白含量明顯減少,總糖含量有增加的趨勢,同時(shí),還原糖的含量明顯減少。粗脂肪含量隨著處理的亞硒酸鈉濃度的增加而增加,但增加的范圍都在1%之內(nèi)。
3.3 隨著處理亞硒酸鈉溶液濃度的增加,糙米發(fā)芽后干物質(zhì)的損失量逐漸增加,但當(dāng)亞硒酸鈉溶液質(zhì)量濃度接近40 mg/L時(shí),發(fā)芽糙米中干物質(zhì)損失量減少了,質(zhì)量濃度越高,干物質(zhì)的減少量越少。
3.4 亞硒酸鈉溶液處理后,α-淀粉酶活力和過氧化氫酶活動(dòng)度相對于空白約有升高,但亞硒酸鈉溶液質(zhì)量濃度超過20 mg/L,α-淀粉酶活力和過氧化氫酶活動(dòng)度隨著亞硒酸鈉溶液濃度增加而降低。
3.5 硒處理使發(fā)芽糙米中γ-氨基丁酸含量逐漸下降,低濃度亞硒酸鈉對γ-氨基丁酸含量的影響不顯著,但高濃度硒明顯會(huì)降低發(fā)芽糙米中的γ-氨基丁酸含量。
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Study on Organic Transformation of Inorganic Selenium and Its Effects on Chemical Composition of Sprouted Brown Rice
Yang Ye1Wang Bo1Hu Xiaofang1Pu Yunfeng2Zhong Geng1,3
(Southwest University1,Chongqing 400716)
(Tarim University2,Xinjiang 843300)
(Engineering Technique Center of Chongqing for Special Food3,Chongqing 400716)
In this paper,the physiological activity of brown rice was used to change inorganic selenium into organic selenium in the progress of sprouting,and the effect of selenium - enrichment on the chemical composition of brown rice was also investigated.The results showed:after treatment of serenity solution soaking,total selenium and organic selenium content of sprouted brown rice would be increased apparently.Along with the increase of the concentration of Se,the mass of macro substances such as protein,fat,and total carbohydrate increased after the first reduction,the mass of substances such as soluble protein and reducing sugar first increased and then decreased,lost amount of dry substance increased,the activity of alpha - amylase and perhydrol enzyme increased and then decreased.Lower concentration of sodium selenite had no obvious effect on the GABA content,but the higher one has converse effect.
sprouted brown rice,selenium - enrichment,organic transformation,chemical composition
TS210.4
A
1003-0174(2011)09-0001-05
國家農(nóng)業(yè)科技成果轉(zhuǎn)化資金(2009GB2F100311),重慶高校優(yōu)秀成果轉(zhuǎn)化項(xiàng)目(KJZH08221)
2010-10-12
楊椰,女,1986年出生,碩士,糧油食品加工用研究
鐘耕,男,1964年出生,教授,博士生導(dǎo)師,糧油食品加工