胡廣林　胡曉夢　朱　莉　李遠頌

(1. 熱帶生物資源教育部重點實驗室，海南大學材料與化工學院，?？凇?70228；2. 海南大學研究生處，?？凇?70228)

?

發(fā)芽糙米微量元素鋅的生物強化

胡廣林1胡曉夢1朱莉1李遠頌2

(1. 熱帶生物資源教育部重點實驗室，海南大學材料與化工學院，?？?70228；2. 海南大學研究生處，?？?70228)

目的發(fā)芽糙米的鋅生物強化培育及對人體補鋅的適用性探討。方法選取3個品種(吉梗81號、博優(yōu)209號、黑糯米)的糙米為材料，用不同質量濃度鋅培養(yǎng)液(0～250 μg·mL-1)浸種24 h (28 ℃)并發(fā)芽36 h (30 ℃)，在萌發(fā)過程中實行鋅的生物強化，培育富鋅發(fā)芽糙米。通過測定不同鋅含量條件下發(fā)芽糙米的萌發(fā)參數(shù)(吸水率、發(fā)芽率)，以及鋅、Vc和礦物質(Fe、Mn、Mg)含量，探明培養(yǎng)液鋅的適宜含量條件和富鋅發(fā)米糙米的補鋅適用性。結果對吉梗81號、博優(yōu)209號、黑糯米等3個品種，富鋅發(fā)芽糙米培育的鋅培養(yǎng)液適宜質量濃度均為75～150 μg·mL-1，最佳質量濃度為100 μg·mL-1。 3個品種發(fā)芽糙米對鋅的富集能力由強到弱順序為：吉梗81號，博優(yōu)209號，黑糯米。與對照處理(CK)相比，富鋅發(fā)芽糙米Vc、GABA含量較高，而礦質元素(Fe、Mn、Mg)滲漏損失略低。富鋅發(fā)芽糙米每10 g(DW)的鋅積累量，對吉梗81號、博優(yōu)209號及黑糯米等3個品種可提供鋅占中國成人RNI百分數(shù)分別是：53.8%(男性)和89.7%(女性)，45.6%(男性)和76.0%(女性)，以及41.1%(男性)和68.5%(女性)。結論發(fā)芽糙米可能是進行鋅生物強化的優(yōu)良載體，預計富鋅發(fā)芽糙米適用于人體補鋅。

發(fā)芽糙米；鋅；生物強化；萌發(fā)

HU Guanglin1, HU Xiaomeng1, ZHU Li1, LI Yuansong2

(1. Key Laboratory of Tropical Biological Resources of Ministry of Education, College of Material Science and Chemical Engineering, Hainan University, Haikou 570228, China；2. Graduate Department, Hainan University, Haikou 570228, China)

鋅是人體必需微量元素之一，鋅缺乏嚴重危害人體健康。鋅缺乏存在于不同階段人群中，而嬰幼兒和兒童鋅缺乏問題尤為突出[1-2]。

膳食補充是預防和糾正鋅缺乏的重要途徑。稻米是人體內鋅等微量營養(yǎng)素的主要膳食來源，而發(fā)芽糙米是糙米經(jīng)萌發(fā)處理形成的一種糙米制品，具有相當高的營養(yǎng)價值[3]。近年來，生物強化作為應對微量營養(yǎng)素缺乏的策略被提出來并受到較大關注[4]。用鋅培養(yǎng)液萌發(fā)進行發(fā)芽糙米鋅生物強化方面的研究已有文獻報道。例如：WEI等[5]用一定含量硫酸鋅溶液在萌發(fā)過程中對發(fā)芽糙米進行了強化研究，實驗發(fā)現(xiàn)，萌發(fā)過程中鋅強化對發(fā)芽糙米鋅含量和鋅生物可用率都有重要影響，且糙米品種間有顯著差異。姜曉坤等[6]以50 mg/L葡萄糖酸鋅溶液浸泡糙米進行發(fā)芽處理，得到發(fā)芽糙米鋅含量是精白米和普通糙米的12倍和8倍。徐航丹等[7]實驗探討了硫酸鋅溶液浸泡對紅香糙米萌發(fā)、鋅積累量及其他營養(yǎng)成分的影響，并確定了硫酸鋅處理的適宜含量。本文以吉梗81號、博優(yōu)209號、黑糯米等3個品種糙米為原料，進行了富鋅發(fā)芽糙米生物強化培育的實驗研究，以期最終為補鋅提供一種新食用資源。

1　實驗部分

1.1材料、試劑與儀器

實驗涉及3個品種稻谷種子：黑糯米、博優(yōu)209號，產(chǎn)地海南；吉梗81號，產(chǎn)地吉林。2,6-二氯靛酚(上海生工進口分裝)，γ-氨基丁酸(99%，上海思艾特試劑)，硫酸鋅及其余試劑均是AR級試劑。實驗用水為去離子水。

JLGJ-45型檢驗礱谷機(臺州市京奧糧用器材廠)，CP-ST50A培養(yǎng)箱(長沙長錦科技有限公司)，101B型數(shù)顯式電熱恒溫干燥箱(上海瀘越科學實驗儀器廠)，TAS-990型火焰原子吸收分光光度計(北京普析通用儀器有限責任公司)，722S型分光光度計(上海菁華科技儀器有限公司)。

1.2實驗方法

1.2.1糙米制備、精選稻谷經(jīng)礱谷機去外殼而形成糙米，人工去除霉變、蟲蛀、未成熟或無胚粒及雜質，保存大小均勻一致的糙米粒待用。

1.2.2鋅培養(yǎng)液的配制準確稱取4.40 g ZnSO4·7H2O用水溶解并定容至1 000 mL，得到鋅質量濃度為1 000 μg·mL-1的貯備液；用水逐級稀釋至質量濃度為25、50、75、100、150、200、250 μg·mL-1鋅培養(yǎng)液。采用去離子水做空白對照(CK)。

1.2.3發(fā)芽糙米的鋅生物強化采用鋅培養(yǎng)液，參照文獻[7-8]進行富鋅發(fā)芽糙米培育，浸種24 h(28 ℃)，發(fā)芽至36 h(30 ℃)采收。

1.2.4糙米吸水率、發(fā)芽率及礦質元素的滲漏率糙米以不同含量鋅培養(yǎng)液浸泡處理24 h (28 ℃)后，測定吸水率，繼續(xù)萌發(fā)(發(fā)芽)36 h (30 ℃)后測定發(fā)芽率[8]。萌發(fā)過程中糙米礦質元素(Fe、Mn、Mg)的滲漏率[9]，按下式計算。

式中，c0代表原料糙米礦質元素質量分數(shù)，單位：μg·g-1；c1代表發(fā)芽糙米礦質元素質量分數(shù)，單位：μg·g-1。

1.2.5成分測定方法Zn、Fe、Mn、Mg等4種礦質元素：火焰原子吸收光譜法。Vc：2，6-二氯靛酚滴定法(GB/T 6195-1986)。γ-氨基丁酸：參照文獻[10]方法，于645 nm測定吸光度，標準曲線法定量。

2　結果與討論

2.1鋅強化對糙米萌發(fā)的影響

通過吸水率、發(fā)芽率，考察了外源鋅強化對糙米萌發(fā)的影響,實驗數(shù)據(jù)見表1

表1　3個品種糙米的吸水率、發(fā)芽率(n=3)

2.2鋅生物強化培育的發(fā)芽糙米中鋅含量

為了考察萌發(fā)過程中不同含量水平外源鋅對發(fā)芽糙米的強化效果，采用火焰原子吸收光譜法(FAAS)測定了3個品種發(fā)芽糙米的鋅含量，結果見表2。

[11]提出富集因子(Concentration Factor, CF)，用于定量描述發(fā)芽糙米對微量元素(鋅)的富集能力。這里CF定義為微量元素(鋅)在發(fā)芽糙米中富集量和培養(yǎng)液中含量的比值，表示如下。

由上式計算了3個品種發(fā)芽糙米對鋅的富集因子，結果見表2。

表2　不同質量濃度鋅培養(yǎng)液處理下發(fā)芽糙米中鋅含量及富集因子　單位：μg·g-1DW

由表2可見，與對照處理(CK)相比，用鋅培養(yǎng)液萌發(fā)的發(fā)芽糙米鋅含量得到大幅度提高；3個品種發(fā)芽糙米對鋅的富集能力由強到弱順序為：吉梗81號，博優(yōu)209號，黑糯米。隨鋅培養(yǎng)液質量濃度(25～250 μg·mL-1)的升高，吉梗81號、博優(yōu)209號、黑糯米等3個品種發(fā)芽糙米的鋅含量逐漸增加，而對鋅的富集因子(CF)逐漸減?。贿@可能是受發(fā)芽糙米對鋅的吸收能力限制以及培養(yǎng)液滲透壓逐漸升高共同作用所致。

2.3礦質元素的滲漏損失

礦質元素是糙米中存在的一類重要營養(yǎng)物質。在萌發(fā)過程中貯藏在糙米粒中的礦物質大部分保留于發(fā)芽糙米中，同時有少量礦物質因滲漏至培養(yǎng)介質而損失。實驗考察了外源鋅生物強化對發(fā)芽糙米中礦質元素(Fe、Mn、 Mg)滲漏率的影響。3個品種發(fā)芽糙米中Fe、Mn 、Mg等3種元素的滲漏率數(shù)據(jù)見表3。由表3可見，在對照處理(CK)中，吉梗81號、博優(yōu)209號、黑糯米等3個品種發(fā)芽糙米礦質元素都有不同程度滲漏損失，同種元素品種間滲漏率差異不大，滲漏程度由高到低順序為：Fe (33.22%～40.00%)， Mn (27.23%～39.78%), Mg (5.94%～8.72%)。但是，不同鋅含量水平下各品種發(fā)芽糙米中礦質元素(Fe、Mn、Mg)的滲漏率分別都低于對照處理(CK)的相應元素，表明用適當含量鋅培養(yǎng)液萌發(fā)不會加劇礦質元素的滲漏損失程度。

表3　不同含量鋅培養(yǎng)液處理下發(fā)芽糙米中Fe、Mn、Mg的滲漏率(n=3)　單位：%

2.4鋅生物強化培育的發(fā)芽糙米中Vc和GABA的含量

為了進一步考察鋅生物強化培育的發(fā)芽糙米的營養(yǎng)品質，測定了鋅培養(yǎng)液質量濃度0～250 μg·mL-1下的發(fā)芽糙米中Vc和GABA的含量，結果見表4。

表4　不同質量濃度鋅培養(yǎng)液處理下發(fā)芽糙米中Vc、GABA的含量(n=3)

注 ：* 原料糙米粒未行萌發(fā)處理。

由表4可見，原料糙米粒中Vc含量很低，經(jīng)用去離子水萌發(fā)處理(CK)后，吉梗81號、博優(yōu)209號、黑糯米等3個品種發(fā)芽糙米中Vc含量均急劇上升；GABA含量較原料糙米粒大幅度提高，吉梗增加186.2%(9.44 mg/100g DW vs. 27.02 mg/100g DW)，博優(yōu)209號增加200.9%(8.92 mg/100g DW vs. 26.84 mg/100g DW)，黑糯米增加165.2%(10.82 mg/100g DW vs. 28.70 mg/100g DW)。與對照處理(CK)相比，吉梗81號于75～200 μg·mL-1鋅培養(yǎng)液中萌發(fā)，鋅強化的發(fā)芽糙米中Vc含量顯著升高(P<0.05)；博優(yōu)209號于75～150 μg·mL-1鋅培養(yǎng)液中萌發(fā)，鋅強化的發(fā)芽糙米中Vc含量顯著升高(P<0.05)；黑糯米于75～150 μg·mL-1鋅培養(yǎng)液中萌發(fā)，鋅強化的發(fā)芽糙米中Vc含量顯著升高(P<0.01)。同時，與CK相比，吉梗81號、博優(yōu)209于25～200 μg·mL-1鋅培養(yǎng)液中萌發(fā)，鋅強化的發(fā)芽糙米中GABA含量顯著升高(P<0.01)，且均于100 μg·mL-1增加最大(較CK分別增加33.8%、29.5%)；黑糯米于50～200 μg·mL-1鋅培養(yǎng)液中萌發(fā)，鋅強化的發(fā)芽糙米中GABA含量顯著升高(P<0.01)，且于150 μg·mL-1增加最大(較CK增加34.9%)。結果表明，培養(yǎng)液中適量存在的Zn2+可促進GABA的生成，這與相關文獻[13]報道類似。

2.5富鋅發(fā)芽糙米的補鋅適用性

綜合萌發(fā)指標(吸水率、發(fā)芽率)、富集能力(鋅含量、CF)以及營養(yǎng)成分(Vc，GABA，F(xiàn)e、Mn及Mg等3種礦物質)，確定適宜于鋅生物強化的培養(yǎng)液質量濃度(以Zn計)范圍為75～150 μg·mL-1，最佳質量濃度為100 μg·mL-1。在最佳質量濃度下，富鋅發(fā)芽糙米的鋅含量，對吉梗81號為672.5 μg·g-1DW，對博優(yōu)209號為569.7 μg·g-1DW，對黑糯米為513.7 μg·g-1DW(見表2)。

2014年發(fā)布的中國居民膳食營養(yǎng)素參考攝入量(Dietary Reference Intakes, DRIs)[14]中，成年男性和成年女性鋅的推薦攝入量(Recommended Nutrient Intake, RNI)分別為12.5、7.5 mg/d。在最佳鋅含量下培育的富鋅發(fā)芽糙米，按每份10 g(DW)計，對吉梗81號、博優(yōu)209號及黑糯米等3個品種可提供鋅占RNI百分數(shù)分別是：53.8%(男性)和89.7%(女性)，45.6%(男性)和76.0%(女性)，以及41.1%(男性)和68.5%(女性)。同時，富鋅發(fā)芽糙米中其他礦質元素(Fe、Mn及Mg)的滲漏率略低于對照處理(CK)，且Vc、GABA含量均顯著高于CK。總之，在適當條件下培育得到的富鋅發(fā)芽糙米，不僅微量元素鋅的營養(yǎng)價值高，同時其他營養(yǎng)成分(Fe、Mn、Mg及Vc、 GABA)的營養(yǎng)價值亦有一定改善或提高；由此可知，富鋅發(fā)芽糙米可能是人體補鋅的良好來源。

3　結　論

發(fā)芽糙米對鋅元素具有較強的富集能力，且與糙米品種有關；實驗中3個品種發(fā)芽糙米對鋅的富集能力相對由強到弱順序為：吉梗81號，博優(yōu)209號，黑糯米。發(fā)芽糙米可能是適合鋅元素生物強化的良好載體。富鋅發(fā)芽糙米預計在人體補鋅健康領域中具有應用價值，有待于進一步研究和開發(fā)。

參考文獻：

[1]張永鑫，王人民，孫曉梅，等. 富鋅水稻—改善人類鋅營養(yǎng)的新途徑[J]. 上海農業(yè)學報，2005，21(4)：120-123.

[2]曹繼瓊，何長華. 鋅缺乏對人體健康的影響[J]. 現(xiàn)代醫(yī)藥衛(wèi)生，2014，30(7)：1016-1019.

[3]康彬彬，陳團偉，張鑫桐，等. 發(fā)芽糙米的營養(yǎng)價值及開發(fā)利用[J]. 農產(chǎn)品加工：創(chuàng)新版，2009，11(3)：60-61.

[4]WHITE P J, BROADLEY M R. Biofortification of crops with seven mineral elements often lacking in human diets-iron, zinc, copper, calcium, magnesium, selenium and iodine [J]. New Phytol, 2009, 182(1): 49-84.

[5]WEI Y, SHOHAG M J I, WANG Y, et al. Effect of Zinc Sulfate Fortification in Germinated Brown Rice on Seed Zinc Concentration, Bioavailability, and Seed Germination [J]. J Agric Food Chem, 2012, 60(7): 1871-1879.

[6]姜曉坤，范杰英，王昱，等. 富鋅發(fā)芽糙米的研制[J]. 吉林農業(yè)科學，2014，39(3)：94-96.

[7]徐航丹，胡廣林，熊先清，等. 硫酸鋅溶液浸泡對紅香糙米萌發(fā)、鋅積累量及其他營養(yǎng)成分的影響[J]. 食品工業(yè)科技，2015，36(17)：146-169.

[8]李蘇紅，王俊偉，邵洋，等. 浸泡及發(fā)芽條件對糙米吸水率·發(fā)芽率和γ-氨基丁酸含量的影響[J]. 安徽農業(yè)科學，2011，39(22)：13527-13529.

[9]鄒濤. 富鋅大豆芽菜的生物強化培育及其生物利用性的研究[D]. 海南大學，2013.

[10]陳恩成，張名位，彭超英，等. 比色法快速測定糙米中γ-氨基丁酸含量的研究[J]. 中國糧油學報，2006，21(1)：125-128.

[11]FELIZETER S, McLACHLAN M S, De VOOGT P. Root uptake and translocation of perfluorinated alkyl acids by three hydroponically grown crops [J]. J Agric Food Chem, 2014, 62(15): 3334-3342.

[12]ZOU T, XU N, HU G, et al. Biofortification of soybean sprouts with zinc and bioaccessibility of zinc in the sprouts [J]. J Sci Food Agric, 2014, 94(14): 3053-3060.

[13]江湖，付金衡，蘇虎，等.富鈣發(fā)芽糙米的生產(chǎn)工藝研究[J]. 食品科學，2009，25(16)：15-18.

[14]中國營養(yǎng)學會. 中國居民膳食營養(yǎng)素參考攝入量:2013版[M]. 北京：科學出版社，2014：217.

微量元素作用不微

它能使克山病高發(fā)成為歷史，它能使克汀病流行成為過去；

它能使亞健康比率降低，它能使人類壽命提高；

它能使出生人口素質提高，它能使少年聰明伶俐；

它能使成年人活力充沛，它能使老年人健康長壽；

它能使中西醫(yī)緊密結合，它能使中醫(yī)藥數(shù)字量化；

它能使慢性病發(fā)病減少，它能使疑難病治病有方；

它能使環(huán)境質量標化，它能減少地方病的發(fā)生；

它能使生物養(yǎng)分提高，它能使農牧漁增產(chǎn)豐收。

它的量雖微，但作用巨大。

摘錄自《元素醫(yī)學診病治病實用手冊》

Biofortification of Germinated Brown Rices with Exogenous Zinc Element

ObjectiveTo explore the cultivating zinc-enriched germinated brown rices by biofortification and its applicability in zinc supplementation for human body. MethodsZinc-enriched germinated brown rices were cultivated from rice seeds (three varieties: Jigeng No. 81, Boyou No.209 and Black Glutinous Rice) by biofortification during germination with zinc cultures (0～250 mg/L) at a 24 hour seed soaking time (28 ℃) and a 36 hour cultivation time. Appropriate concentration of zinc cultures for zinc biofortification and the Zn-supplementing applicability of the resulting zinc-enriched germinated brown rices were ascertained in terms of germination parameters (percentage of water absorption, percentage of seed germination), contents of zinc, Vc, GABA, and minerals (Fe, Mn and Mg) in germinated brown rices. ResultsThe appropriate zinc concentration in cultures was in the equal range of 75～150 mg/L for Jigeng No.81, Boyou No. 209 and Black Glutinous Rice, with the optimum concentration at 100 mg/L. The zinc enrichment ability of germinated brown rices for the varieties is in the following order: Jigeng No.81>Boyou No.209>Black Glutinous Rice. Contents of Vc and GABA in zinc-enriched germinated brown rices were higher than those in the control (CK), while leakage percentages of minerals (Fe, Mn and Mg) in zinc-enriched germinated brown rices were slightly lower than those in CK. The percentages of zinc accumulation amounts in zinc-enriched germinated brown rices accounting for the recommended nutrient intake (RNI) of zinc for Chinese adults were as follows: 53.8% (male) and 89. 7% (female) for Jigeng No. 81, 45.6% (male) and 76.0% (female) for Boyou No. 209, as well as 41.1% (male) and 68.5% (female) for Black Glutinous Rice. Conclusion Germinated brown rices may be a good vehicle for zinc biofortification. It is expected that zinc-enriched germinated brown rices will be utilized for the zinc supplementation for Zn-deficient populations.

germinated brown rice; zinc; biofortification; germination

國家自然科學基金項目(31460390)

胡廣林(1967—)，男，博士，教授，主要從事生物微量元素及天然產(chǎn)物化學方面的研究。

TS 210.1:Q 945.34

A