楊加珍, 曾亞文, 杜 娟, 楊曉夢(mèng), 陶 祥, 楊樹明, 普曉英, 楊 濤

1.云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院生物技術(shù)與種質(zhì)資源研究所, 云南省農(nóng)業(yè)生物技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 昆明 650223;2.昆明田康科技有限公司, 昆明 650231

紫黑米種質(zhì)功能成分綜合研究與利用

楊加珍1,2, 曾亞文1*, 杜 娟1, 楊曉夢(mèng)1, 陶 祥1, 楊樹明1, 普曉英1, 楊 濤1

1.云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院生物技術(shù)與種質(zhì)資源研究所, 云南省農(nóng)業(yè)生物技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 昆明 650223;2.昆明田康科技有限公司, 昆明 650231

紫黑米富含花青素、黃酮、多酚等功能成分，著重介紹了花青素等功能成分的含量差異及其影響因素、功能研究、基于代謝機(jī)理與育種及食品加工工藝的功能成分強(qiáng)化研究、功能成分的利用及提取工藝等領(lǐng)域的研究進(jìn)展。針對(duì)國(guó)內(nèi)外紫黑米功能成分綜合研究利用進(jìn)展，提出紫黑米的育種利用、食品保健、醫(yī)藥研發(fā)和分子機(jī)理研究及其新型功能食品研制與產(chǎn)業(yè)化對(duì)策，以期為紫黑米相關(guān)研究提供參考。

黑米；紫米；米麩；功能成分；花青素；研究利用

稻米是世界50%以上人口的主食，稻殼及米麩的活性物質(zhì)對(duì)人類和哺乳動(dòng)物抗氧化、抗菌、抗癌、抗糖尿病以及預(yù)防心血管病等具有重要作用[1]。功能稻米是強(qiáng)調(diào)其功能成分對(duì)人體充分顯示機(jī)體防御功能、調(diào)節(jié)生理節(jié)律、預(yù)防疾病和促進(jìn)康復(fù)等功能的大米，功能稻米因防治慢性病功效顯著已成為人類補(bǔ)充功能成分的重要來(lái)源。尤其是富含功能成分的紫黑米及其制品已成為國(guó)內(nèi)外非常流行的功能食品。紫黑米含有植酸、異牡荊黃素、γ-谷維素、植物甾醇類、二十八醇、鯊稀、GABA、維生素E和生育三稀甘油脂衍生物等100多種活性物質(zhì)，具有抗癌、消炎、抗糖尿病、降血脂、抗疲勞和防治心血管疾病等功效。中國(guó)、日本和韓國(guó)有消費(fèi)有色稻米的悠久歷史，紫米在中國(guó)傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)中被用于增強(qiáng)腎功能、防治貧血、促進(jìn)血液循環(huán)、消除瘀血、防治糖尿病和改善視力?！侗静菥V目》記載：紫米有滋陰補(bǔ)腎、健脾暖肝、明目活血、抗癌和預(yù)防心臟病等作用。紫黑米功能成分防治慢性病研究已取得了一定進(jìn)展，但對(duì)紫黑米功能成分的研究還有待深入以促進(jìn)紫黑米綜合利用及其產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。

1 紫黑米功能成分的研究

1.1 功能成分比較

全粒稻米的胚乳、胚和麩皮的總酚含量分別為0.11 mg GAE/g、2.79 mg GAE/g和7.35 mg GAE/g，麩皮中束縛酚酸占全?？偹岬?0%；黑米和紅米麩皮多酚分別占總酚含量的84%和86%，自由/結(jié)合酚酸分別占總酸的85%和65%，而白米多酚和自由/結(jié)合酚分別占總酚和總酸的60%和41%[2]。云南稻核心種質(zhì)紫糙米的抗性淀粉、總黃酮極顯著高于白糙米[3]，紫糙米的鉀和鈣含量最高且極顯著高于白糙米[4]。色米以黑、紅和暗紫色為主，由許多黃酮、丹寧酸、多酚、固醇、維生素E、γ-谷維素、氨基酸和必需脂肪酸組成[5]，這些成分在色米與白米間的差異尚不十分清楚。

目前，已發(fā)現(xiàn)的黑米花青素共14種，以矢車菊素-3-葡萄糖苷和芍藥素-3-葡萄糖苷為主[6]，而矢車菊素-3，5-二葡萄糖苷、矢車菊素-3-O-戊糖苷、矢車菊素-3-O-己糖苷、矢車菊素-3-鼠李糖苷、芍藥素-3-O-戊糖苷、芍藥素-3-O-己糖苷、芍藥素-3-阿拉伯糖苷、錦葵素-3-半乳糖苷、錦葵素和天竺葵素-3，5-二葡萄糖苷等12種含量相對(duì)較少。黑米5種黃酮甙類(189 μg/g)以槲皮素-3-O-葡萄糖苷和槲皮素-3-D-蕓香糖甙為主，類葫蘿卜素(3.9 μg/g)以葉黃素、玉米黃質(zhì)、番茄紅素和β-葫蘿卜素為主，γ-谷維素(279 μg/g)是24-亞甲基環(huán)木菠蘿醇阿魏酸酯、菜油甾醇阿魏酸酯、環(huán)木菠蘿烯醇阿魏酸酯和β-谷甾醇阿魏酸酯的混合物[7]。云谷1號(hào)黑糙米含鈣189.5 mg/kg、鎂1 100.8 mg/kg、鋅26.2 mg/kg、蛋白質(zhì)13.75%和氨基酸13.38%[8]。國(guó)內(nèi)外紫黑米功能成分以花青素研究進(jìn)展顯著，而黃酮、多酚、維生素E、葫蘿卜素、γ-谷維素和礦質(zhì)元素取得一定進(jìn)展。黑米功能成分及其藥理學(xué)研究比紫米功能成分及其藥理學(xué)研究進(jìn)展顯著；黑米和紫米均在糙米果皮累積具有抗氧化活性的花青素，而黑米與紫米其他功能成分的異同尚不十分清楚。

1.2 功能機(jī)理研究

黑米防治慢性病功效顯著，主要?dú)w結(jié)于花色苷、總黃酮、纖維素、維生素E、多酚、咖啡酸和阿魏酸等功能成分。黑米功能成分的利用體現(xiàn)在日常食用黑米、黑米酒等功能食品，以及利用黑米麩中防治人類慢性病的功能成分。日常飲食補(bǔ)充黑米提取物有利于減少肝脂質(zhì)沉著癥、高血脂和高血糖等疾病[9]。用HPLC-MS/MS檢測(cè)出中國(guó)黑米酒15種酚類成分包括8種酚酸、3種黃酮醇和4種花青素[10]。黑米麩是保護(hù)肝臟理想的功能食品原料，黑米麩中矢車菊素-3-葡萄糖苷占黑米麩總花青素提取物的88%，對(duì)肝臟健康起到保護(hù)作用[11]。黑米麩有21種成分，補(bǔ)充黑米麩飼喂老鼠2周腫瘤體積減少35%，誘發(fā)細(xì)胞自然死亡、抑制巨噬細(xì)胞和血管再生有助于腫瘤衰退[12]。黑米麩中親水性花青素和親脂性母育酚防止膽固醇和脂肪酸氧化能力較強(qiáng)，有利于預(yù)防與心血管疾病及其慢性病相關(guān)的炎癥；花青素與母育酚相比抗氧化能力相對(duì)較高而抑制脂肪酸氧化能力較低[13]。黑米因纖維素、維生素E和多酚含量豐富而具有抗癌、消炎、抗糖尿病、防衰老、抗疲勞和抗老年癡呆癥等保健作用[14，15]。紫米γ-谷維素具有抗氧化、抑制膽固醇氧化、減少動(dòng)物血漿膽固醇水平、有效治療炎癥、抑制腫瘤生長(zhǎng)和降低血壓等重要作用[16]。

紫黑米功能成分在醫(yī)藥上應(yīng)用以花青素及其提取物為主，其他功能成分研發(fā)相對(duì)滯后。黑米花青苷復(fù)方膠囊對(duì)CCl4肝損傷起到一定的防治作用[17]，而且對(duì)高血脂癥病人具有明顯的輔助降血脂作用[18]?？诜诿谆ㄇ嗨靥崛∥锿ㄟ^(guò)降低血漿甘油三酸脂和總膽固醇從而改善脂質(zhì)結(jié)構(gòu)、增強(qiáng)血小板的穩(wěn)定性，并具有消炎作用[19]，能夠改善高果糖飲食相關(guān)的高血脂和糖尿病等代謝異常[20]，抗乳腺癌[21]以及減輕人體乙醇傷害[22]。黑米花色素有效預(yù)防視網(wǎng)膜光化學(xué)損傷和抑制熒光燈誘導(dǎo)的視網(wǎng)膜凋亡[23]。紫米麩提取物及花青素能阻止血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子的作用，抑制血管增殖和遷移，控制視網(wǎng)膜損傷[24]。黑米中提取花青苷為矢車菊-3-葡萄糖苷和花青素-3-葡萄糖苷的混合物，可抑制小鼠巨噬細(xì)胞中氧化氮合酶的表達(dá)來(lái)減少細(xì)胞毒性[25]。黑米麩含抗炎和抗變應(yīng)物質(zhì)，可防治慢性炎癥相關(guān)疾病[26]；口服稻殼提取物可使胰島和肝臟細(xì)胞恢復(fù)到正常水平，該物質(zhì)補(bǔ)充于功能食品可防止糖尿病相關(guān)的炎癥和氧化脅迫，保護(hù)胰島細(xì)胞生產(chǎn)胰島素[27]。紫米乙醇粗提物抗氧劑總產(chǎn)明顯強(qiáng)于可溶性己烷和乙酸乙酯，而可溶性己烷可誘導(dǎo)結(jié)腸癌細(xì)胞調(diào)亡[28]。紫米可作為老年癡呆癥的神經(jīng)退化和記憶損傷潛在的有效藥劑[29]。紫米提取物可通過(guò)改變結(jié)腸環(huán)境預(yù)防結(jié)腸癌[30]。

1.3 功能成分的影響因素

紫黑米功能成分含量高低及其穩(wěn)定性受稻種基因型、果皮部位、環(huán)境條件和沉積時(shí)期等因素影響。黑米和野生稻米的花青素種類相似，但兩者的矢車菊素-3-葡萄糖苷含量有差異[31]?；ㄇ嗨匚焯穷?矢車菊素-3-O-戊糖苷和芍藥素-3-O-戊糖苷)位于全果皮，而己糖類(矢車菊素-3-O-己糖苷和芍藥素-3-O-己糖苷)位于果皮背部[32]。黑米果皮授粉后3 d開始沉積花色素，7 d后充滿整個(gè)穎果皮；果皮所有的部位都可獨(dú)立合成和沉積花色素，低溫或缺氧不利于花色素的合成[33]。龍井一號(hào)花青素以矢車菊素-3-葡萄糖苷為主，隨著干旱脅迫加重，花青素含量和苯丙氨酸解氨酶活性上升，但干旱脅迫過(guò)重時(shí)花青素含量下降而苯丙氨酸解氨酶活性上升[34]。云南紫米葉的花青素在530 nm處顯著吸收峰分布在上下表皮細(xì)胞，旗葉中最高光合氧釋放率和葉綠素含量分別是28%和23%；太陽(yáng)下紫葉逆境誘導(dǎo)氧化脅迫下可更有利于花青素成為主要抗氧化劑，紫葉與綠葉間花青素的感光氧化作用可誘導(dǎo)成不同的變異模型[35]。紫黑米基因型、生長(zhǎng)環(huán)境等對(duì)色素含量有一定影響，在功能成分利用時(shí)還要考慮色素理化性質(zhì)的影響因素。黑米花色苷抗氧化穩(wěn)定性受光照、溫度、食品原料、金屬離子和殺菌工藝等多種因素影響[36]。紫外線照射80 min內(nèi)、20～80℃、食鹽和蔗糖對(duì)黑米色素穩(wěn)定性影響不大，在酸性狀態(tài)下穩(wěn)定性好、色澤佳且適合與酸性食品共同食用[37]。pH為2.2～6.0和溫度100～165℃處理黑米花青素的矢車菊素-3-葡萄糖苷和矢車菊素-3-蕓香糖苷抗氧化能力類似[38]。蒸煮時(shí)黑米花青素和酚類化合物降解，增加酚醛類物質(zhì)并增強(qiáng)金屬螯化活性[39]。黑米的生米和熟米均能清除DPPH活性、抑制活性一氧化氮和TNF-α產(chǎn)生，但蒸煮過(guò)程花青素含量及其活性均降低[40]。

2 功能成分強(qiáng)化研究

黑米是飲食中抗氧化物質(zhì)的重要來(lái)源之一[14]。紫黑米醫(yī)藥保健價(jià)值的研究再次使得功能稻米研發(fā)成為熱點(diǎn)領(lǐng)域。目前，紫黑米及其米麩的功能成分防治慢性病研究進(jìn)展顯著，但紫黑米及紫黑米麩功能食品用于防治人類慢性病研究進(jìn)展緩慢，新型紫黑米功能食品和藥品尚待研發(fā)。

2.1 代謝機(jī)理與育種研究

世界稻米消費(fèi)區(qū)慢性病發(fā)病率低與稻米抗氧化復(fù)合物有關(guān)，其活性分子包括類黃酮、花青素、原花色素、酚酸、維生素E、三稀甘油脂、γ-谷維素和植酸，4種米抗氧化活性強(qiáng)弱依次為黑米>紫米>紅米>糙米， 粳稻抗氧化復(fù)合物明顯高于秈稻，顯然以黑米麩或全粒黑米為主消費(fèi)可最大限度的吸收抗氧化復(fù)合物[41]。以529個(gè)栽培稻種質(zhì)中獲得的6.4×106個(gè)SNPs對(duì)840種代謝產(chǎn)物進(jìn)行代謝全基因組關(guān)聯(lián)分析(metabolic genome-wide association study，mGWAS)，發(fā)現(xiàn)秈粳亞種間代謝產(chǎn)物自然變異差異極大，鑒別出了36個(gè)代謝產(chǎn)物候選基因[42]。紫米麩的類葫蘿卜素少，收獲期高溫稻米麩皮中總類胡蘿卜素水平增加而主要的葉黃素含量降低，揭示了紫米抗氧化活性和著色分子機(jī)制[43]。水稻查爾酮合成酶基因DNA序列擴(kuò)增，獲得CHS外顯子Ⅱ部分序列及其SNP 3～5個(gè)氨基酸的變異，可能與黑米黃酮含量差異有關(guān)[44]。水稻花青素合成相關(guān)基因OsPAL，OsCHS和OsCHI在葉、莖、種子中均有表達(dá)，OsF3H，OsF3’H和OsDFR莖中不表達(dá)而在葉內(nèi)表達(dá)，OsANS在黑米和紫葉水稻的葉片和花中少量表達(dá)，OsB1和OsB2在紫葉水稻葉片中表達(dá)，OsC1在花期時(shí)特異表達(dá)[45]。黑米延長(zhǎng)果蠅壽命活性主要與SOD1、SOD2、CAT、Mth和Rpn11基因表達(dá)有關(guān)[46]。黑米花青素著色相關(guān)的137個(gè)轉(zhuǎn)錄因子分為10組，其中9個(gè)上調(diào)基因和6個(gè)下調(diào)基因在調(diào)節(jié)花青素合成中起重要作用[47]。用黑米近等基因系(near-isogenic line，NIL)和全基因組掃描將黑色必不可少的Kala1，Kala3和Kala4相關(guān)著色基因定位于第1、3和4染色體上[48]；水稻第4染色體的Pb和第1染色體的Pa基因同時(shí)存在時(shí)種皮呈紫色，Pa單獨(dú)存在時(shí)白色，Pb單獨(dú)存在時(shí)棕色[49]。龍晴4號(hào)香味受fgr基因控制且第2外顯子8 bp堿基缺失，而紫種皮受Ra(Pb)基因控制且第 7外顯子末端2 bp (GT)缺失[50]；將2 個(gè)基因缺失位點(diǎn)設(shè)計(jì)的2對(duì)功能標(biāo)記(InDel-E7和CAPS-Ra)用于香味紫色基因分子育種。紫黑米花青素的基因表達(dá)、相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子、染色體位點(diǎn)、調(diào)控因子和分子育種等分子水平研究取得一定進(jìn)展，但其他次生代謝產(chǎn)物的分子機(jī)理研究相對(duì)滯后。

盡管中國(guó)保存黑米種質(zhì)441份[51]，但紫黑米育種工作相對(duì)滯后。云南選育的思紫19約占普洱紫米種植面積的50%；云南省墨江縣是中國(guó)紫米之鄉(xiāng)，目前建成 3 萬(wàn)余畝紫米種植基地。墨江紫米單產(chǎn)(5.7 t/hm2)較低而生產(chǎn)成本高，稻谷產(chǎn)量適宜中海拔區(qū)的優(yōu)質(zhì)黑米云谷1號(hào)單產(chǎn)可達(dá)8.5 t/hm2；龍晴 4 號(hào)是云南蘇資 2 號(hào)與螃蟹谷雜交選育而成的優(yōu)質(zhì)紫香型的糯稻品種[50]；以紫寶香糯1號(hào)和海選1號(hào)雜交，培育出富維生素A (20.8 IU/100 g)的兩系黑米恢復(fù)系紫恢07[52]；本課題組已選育出紫米新品種功米2號(hào)(CNA20070618.7)獲農(nóng)業(yè)部植物新品種權(quán)，單產(chǎn)達(dá)8 t/hm2，且籽粒富含GABA(625.4 mg/kg)、鈣(226.5 mg/kg)、鐵(37.8 mg/kg)和鋅(77.9 mg/kg)等功能物質(zhì)。目前的已育成紫黑米品種較少，隨著人們對(duì)營(yíng)養(yǎng)保健食品的要求越來(lái)越高，作為功能性食品加速高產(chǎn)紫黑米新品種選育及其產(chǎn)業(yè)化十分重要。

2.2 功能性食品加工工藝研究

紫黑米的黑米啤酒、黑米掛面和保健飲料等新型功能食品的工藝研發(fā)進(jìn)展顯著。黑米啤酒營(yíng)養(yǎng)及保健功效明顯優(yōu)于普通啤酒[53]。添加α-淀粉酶和適當(dāng)延長(zhǎng)糊化及液化時(shí)間可解決黑米中蛋白質(zhì)及色素含量均高造成的糊化及糖化問(wèn)題。以黑米粉與小麥粉配比1∶9、食鹽1.5%、水30%和海藻酸鈉0.3%為工藝參數(shù)，可制得品質(zhì)優(yōu)良、口感尚佳的營(yíng)養(yǎng)型黑米掛面[54]。以山藥汁40 mL、花生汁20 mL、黑米汁20 mL、水80 mL及白砂糖6%、檸檬酸0.08%配制的復(fù)合型保健飲料口味獨(dú)特、營(yíng)養(yǎng)豐富、風(fēng)味良好，感官得分86.7分[55]。紫糙米熱水加工后浸出花青素保留量較低而單酚醛類含量高，煮熟過(guò)程中果皮有利于保留水溶性抗氧化物[56]。

3 功能成分的利用與開發(fā)

3.1 開發(fā)功能食品

紫黑米是中國(guó)消費(fèi)量最大的功能稻米，其功能成分花青素還是一種重要的天然食品著色劑。色米提取物被用作面包、冰淇淋、酒和功能食品中天然食品的著色劑[57]。紫米是煮食和加工功能食品的原料，如紫米粑粑、紫米甜白酒、大棗紫米粥、紫米三七燉雞、紫米八寶飯、紫米汽鍋雞和紫米葫蘆鴨等。墨江紫米被列為云南六大名米和中國(guó)六大高營(yíng)養(yǎng)米之一；墨江紫米當(dāng)?shù)胤Q接骨米，源于元朝墨江紫米粒大、細(xì)膩、粘性強(qiáng)，蒸制后斷米接成整米飯的特點(diǎn)；紫米色素溶于水、粥晶瑩透亮，具有補(bǔ)血益氣作用。以墨江紫米為原料研制出紫米封缸酒、紫谷酒、紫米花雕黃酒和紫米果凍。以紫米、魔芋精粉為原料研制出具有保健功能、風(fēng)味獨(dú)特且品質(zhì)優(yōu)良的低糖型紫米魔芋果凍[58]。云南地道酒業(yè)公司以墨江紫米為原料釀制成天溪紫米封缸酒、紫谷酒和紫米花雕黃酒等名牌產(chǎn)品。

黑米又稱補(bǔ)血米、長(zhǎng)壽米、藥米、月米和貢米。黑米已廣泛應(yīng)用于制備護(hù)肝功能食品、黑米啤酒、黑米掛面、黑米復(fù)合飲料、黑米復(fù)合乳和黑米酸奶。黑米發(fā)酵乳清除DPPH·、清除·OH、總抗氧化能力和螯合Fe2+能力分別高達(dá)60.16%、30.76%、0.847%和28.43%[59]。

3.2 稻米功能成分提取

黑米的功能成分提取物及其抗氧化能力等功效均受提取條件的影響，應(yīng)優(yōu)化提取條件以提高功能成分的提取效率和活性。提取條件對(duì)黑米黑色素提取的影響大小依次為：pH>乙醇濃度>液料比>溫度>時(shí)間； pH 2、超聲時(shí)間30 min、提取溫度50℃、液料比30 mL/g和乙醇濃度70%的條件下，平均提取率6.85%[60]。pH 2.5、料液比1∶25時(shí)，用40%的乙醇在60 ℃條件下，紫米提取4 h多酚得率最高(195.6 mg/100g)[61]。采用4種溶劑和6種吸附劑進(jìn)行提取優(yōu)化，以70%的酸化乙醇提取的花青素含量最高，為461.72 mg/L，Amberlite XAD7HP吸附容量最高為0.406±0.010 mg/g，退吸能力0.252±0.016 mg/g[62]。70%乙醇適合作為紫米中多酚類和黃酮類化合物的提取溶劑[63]。在二氯甲烷-Payao-紫米提取物中的γ-谷維素水平最高(44.17 mg/g)而甲醇-Payao-紫米提取物中的花青素含量高 (5.80 mg/g)；甲醇-Payao-紫米提取物常引起人類HepG2細(xì)胞中毒，及能與長(zhǎng)春堿細(xì)胞毒素相互增強(qiáng)作用[5]。黑米麩提取物中抗氧化和增加傷口愈合的矢車菊素-3-葡萄糖苷、咖啡酸和阿魏酸含量較高，有利于控制皮膚老化和慢性病[64]。黑米中分離了2-(3，4-二羥基苯基)-4，6-二羥基苯并呋喃-3-羧酸葡萄糖酯和2-O-(3，4-二羥苯甲?；?-2，4，6-二羥苯酰乙酸葡萄糖酯2個(gè)新氧化產(chǎn)物[65]。

紫米麩提取的親水抗氧化劑活力比親脂抗氧化劑更強(qiáng)，花青素和γ-母育酚提取以紫米麩中的內(nèi)果皮為主，內(nèi)果皮親水花青素提取物(29.0 mg/g)是外果皮的8倍，內(nèi)果皮親水酚(489.1 μg CE/g)和氧自由基清除力(433.6 μmol TE/g)分別是外果皮的4.3倍和5.5倍[66]。

4 展望

紫黑米花青素含量高低及其穩(wěn)定性受野生和栽培稻種基因型、果皮部位、環(huán)境條件和色素沉積時(shí)期等因素影響的有關(guān)研究進(jìn)展顯著，然而其他功能成分含量和穩(wěn)定性的影響因素研究報(bào)道甚少。盡管紫米和黑米均研制出較多的新型功能食品，黑米花色苷、總黃酮、纖維素、維生素E、多酚、咖啡酸和阿魏酸等功能成分及其藥理學(xué)研發(fā)進(jìn)展顯著，但不同黑米品種中色素的種類分布、藥理作用、提取分離技術(shù)和穩(wěn)定性等問(wèn)題仍然是今后研究的重點(diǎn)，紫米功能成分研發(fā)相對(duì)較少尚待加強(qiáng)。黑米和紫米均是糙米果皮處累積具有抗氧化活性的花青素，在功能成分及其藥理學(xué)研究方面，黑米比紫米進(jìn)展顯著，紫米與黑米功能成分的異同尚不十分清楚。目前，紫黑米及紫黑米麩的功能成分用于防治慢性病的研究較多，但紫黑米及紫黑米麩功能食品研究進(jìn)展緩慢。盡管紫黑米是中國(guó)消費(fèi)量最大的功能稻米，并且紫黑米的分子育種和食品加工工藝取得一定進(jìn)展，但紫黑米的單產(chǎn)偏低和育種水平滯后影響了紫黑米的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。紫黑米功能食品生產(chǎn)尚處于起步階段，僅局限于黑米啤酒、黑米掛面、黑米復(fù)合乳、黑米酸奶和黑米復(fù)合飲料；防治人類慢性病的紫黑米新型功能食品日益受到關(guān)注，新型紫黑米功能食品和藥品研制亟待加強(qiáng)。稻米尤其是紫黑米次生代謝物分子機(jī)理和功能成分提取工藝研究將促進(jìn)新型功能食品研發(fā)。

結(jié)合國(guó)內(nèi)外紫黑米功能成分綜合研究利用進(jìn)展，提出功能稻紫黑米的育種利用、食品保健、醫(yī)藥研發(fā)、分子機(jī)理研究及其新型功能食品研制與產(chǎn)業(yè)化對(duì)策如下：①紫黑米富含100多種活性物質(zhì)而功能成分研發(fā)主要集中于花青素，應(yīng)加強(qiáng)紫黑米強(qiáng)其他功能成分的育種利用、分子機(jī)理、提取工藝及醫(yī)療保健作用等領(lǐng)域的研發(fā)；②盡管紫黑米及其制品已成為國(guó)內(nèi)外非常流行的功能食品，然而古老野生稻紫黑米種質(zhì)仍有50%以上尚未開發(fā)利用，而紫黑米消費(fèi)量?jī)H占世界稻米消費(fèi)量的0.01%。因此，建立紫黑米種質(zhì)資源利用與育種中心，聯(lián)合醫(yī)藥保健及功能食品研發(fā)中心，提升紫黑米防治人類慢性病的影響力，推動(dòng)其產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程；③鑒于花青素基因作為報(bào)告基因可提高植物轉(zhuǎn)基因研究工作效率[67]，紫黑米花青素基因作為報(bào)告基因研發(fā)應(yīng)用前景廣闊；④鑒于花青素的抗氧化、肝功能保護(hù)、改善血液循環(huán)、抗癌、抗炎、抗過(guò)敏和視力保護(hù)等生理功能及作用機(jī)制研究進(jìn)展顯著[68]，應(yīng)加速紫黑米功能食品研發(fā)，將稻米由單一飽腹轉(zhuǎn)變?yōu)榧柛埂⒚牢?、營(yíng)養(yǎng)與保健等為一體的復(fù)合功能稻米，紫黑米在發(fā)揮此復(fù)合功能和成為新型功能食品上具有天然的優(yōu)勢(shì)；⑤稻殼提取物包含161種復(fù)合物[69]，可作改良食物品質(zhì)、安全和環(huán)境友好的新型生物材料。

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Comprehensive Utilization and Research of Functional Components of Purple Black Rice Germplasm

YANG Jia-zhen1,2, ZENG Ya-wen1*, DU Juan1, YANG Xiao-meng1, TAO Xiang1, YANG Shu-ming1, PU Xiao-ying1, YANG Tao1

1.ProvincialKeyLaboratoryofAgriculturalBiotechnologyofYunnan,BiotechnologyandGeneticResourcesInstitute,YunnanAcademyofAgriculturalSciences,Kunming650223,China;2.KumingTiankangScience&TechnologyCo.Ltd.,Kunming650231,China

Black and purple rice is rich in functional ingredients，such as anthocyanins，flavonoids，polyphenols and so on. The paper reviewed the research progress of composition differences in functional ingredients and the factors，especially anthocyanin，functional studies，functional components strengthening studies based on the metabolic mechanism， breeding and food processing. According to the progress of comprehensive research and utilization of functional components in purple black rice at home and abroad，we put forward to countermeasures of breeding utilization，health food，pharmaceutical research，molecular mechanism， new functional food development and industrialization for purple black rice, which were expected to provide reference for related research.

black rice; purple rice; rice bran; functional components; anthocyanin; research and utilization

2014-11-05; 接受日期：2014-11-24

云南省科技惠民計(jì)劃項(xiàng)目(2014RA060)；云南省重點(diǎn)新產(chǎn)品開發(fā)項(xiàng)目(2014BD001)資助。

楊加珍，實(shí)驗(yàn)師，本科，主要從事功能食品作物育種利用研究。E-mail：2657313071@qq.com。*通信作者：曾亞文，研究員，博士，碩士生導(dǎo)師，主要從事大麥和功能稻米等功能作物育種利用研究。E-mail：zengyw1967@126.com

10.3969/j.issn.2095-2341.2015.01.07