薛鵬，張威毅，張豐香，任貴興

（1.濰坊醫(yī)學(xué)院公共衛(wèi)生與管理學(xué)院，“健康山東”重大社會風(fēng)險預(yù)測與治理協(xié)同創(chuàng)新中心，山東濰坊 261053）（2.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所，北京 100081）（3.齊魯工業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，山東濟南 250353）

元陽縣位于云南南部，紅河南岸，是集邊疆、山區(qū)、民族、貧困四位一體的國家扶貧開發(fā)工作重點縣。境內(nèi)山高谷深，無一平川。梯田紅米栽種于海拔1600～1800m 之間，獨特的地域、氣候、水源才能滿足其生長需求，采用山泉水灌溉、施農(nóng)家肥、人工耕禾除草的原始耕作方式，保證哈尼紅米品質(zhì)的優(yōu)越。元陽紅米米色紅潤，米粒細(xì)長，熟紅米飯松軟可口，清香回甜，冷不回生，堪稱大米中的精品，被譽為云南六大名米之一。

留胚米又稱胚芽米，在加工過程中保留了胚芽部分的一種精制米，既胚的保留率在80%以上，并且每100 g中胚的含量在2 g以上[1]。糙米主要是指稻谷剝?nèi)ゴ挚范Ａ魞?nèi)皮層，隨著加工過程的深入，碾米過程中皮層及胚逐步脫落，形成市場上常見的精米[2]。稻米的胚芽和皮層中富含蛋白質(zhì)、維生素及量營養(yǎng)元素。留胚米保留了一定量的胚芽和皮層，與精米相比，營養(yǎng)保留較多。

與無色稻米不同的是，有色米如黑米，紅米的麩皮中還含有大量的花色苷類物質(zhì)，其中黑米中提取的紅色素也作為綠色安全的著色劑在市場上推廣應(yīng)用[3,4]。元陽縣糧食局根據(jù)生產(chǎn)需要安裝了一條紅米留胚米加工生產(chǎn)線。加工過程中發(fā)現(xiàn)，在產(chǎn)出留胚米及精米的同時，也會生成一部分的副產(chǎn)品，如麩皮。目前元陽縣可產(chǎn)紅米1萬t左右，但是其麩皮碎米在2000余t，大多數(shù)情況下，麩皮會當(dāng)做肥料還田或者飼用；造成了資源浪費；急需綜合分析麩皮中的營養(yǎng)及功能性成分，建立相應(yīng)的生產(chǎn)線，并對其進一步開發(fā)和利用，為元陽縣“精準(zhǔn)扶貧”提供科技支撐。實驗室前期收集了紅米原糧在加工過程中所產(chǎn)生的麩皮作為實驗材料，其精米，糙米，及留胚米作為實驗對照材料。利用各類分析方法，考察各類材料中的營養(yǎng)及功能成分含量。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

紅米產(chǎn)于云南省元陽縣牛角寨，所用的紅米麩皮，精米，糙米，留胚米由元陽縣糧食供銷公司提供；γ-氨基丁酸標(biāo)準(zhǔn)品(純度≥99%)，美國Sigma公司；芍藥苷3-葡萄糖苷標(biāo)準(zhǔn)品（純度≥98%）購于中國食品藥品檢定研究院；鈣、鎂、鐵、鋅和氨基酸等標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)購于國家質(zhì)檢總局標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)中心；乙腈，色譜純，德國Merck公司；4-二甲胺基苯基偶氮苯磺酰氯（Dabsyl chloride），美國Sigma公司；三水合乙酸鈉、無水乙醇、碳酸氫鈉，分析純，國藥集團化學(xué)試劑有限公司；實驗室用水為去離子水。

1.2 儀器

島津LC-20A高效液相色譜儀；日立L-8800型氨基酸自動分析儀；Foss凱氏定氮儀；原子吸收光譜TAS-986。

1.3 材料與試劑

1.3.1 一般營養(yǎng)成分測定

水分測定：GB/T 5009.03-2010直接干燥法；灰分：GB/T 5009.04-2010；蛋白質(zhì)：GB/T 5009.05-2003凱氏定氮法；脂肪：GB/T 5009.06-2003索氏提取法。

1.3.2 氨基酸測定

參考文獻[5]的方法。

1.3.3 礦物質(zhì)測定

原子吸收光譜法：鋅：GB/T 5009.14-2003；鐵、錳：GB/T 5009.90-2003，鉀、鈉：GB/T 5009.91-2003；鈣：GB/T 5009.92-20031。

1.3.4 γ-氨基丁酸的測定

1.3.4.1 標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制

稱取γ-氨基丁酸標(biāo)準(zhǔn)品11.2 mg（精確到0.1 mg），用80%乙醇溶解定容至10 mL，得到質(zhì)量濃度為1000 mg/L的標(biāo)準(zhǔn)儲備溶液，于4 ℃冰箱中保存。

1.3.4.2 樣品的處理

精密稱取試樣502.12 mg試樣于50 mL離心管中，加10 mL體積分?jǐn)?shù)80%的乙醇，稱重，浸泡30 min后，超聲波輔助提取15 min，靜置5 min，用體積分?jǐn)?shù)80%的乙醇補足失重，5000 r/min離心5 min，提取上清液，備用。

1.3.4.3 衍生化處理

準(zhǔn)確吸取樣液1 mL于具塞試管中，加入200 μL 0.4 moL/L碳酸氫鈉溶液和400 μL 3.0 mmol/L 4-二甲胺基苯基偶氮苯磺酰氯衍生試劑，漩渦振蕩器混勻、70 ℃水浴衍生反應(yīng)20 min后，經(jīng)0.45 μm濾膜備用。

1.3.4.4 液相條件

色譜柱：Shiseido CAPCELL PAK MG ⅡC18(4.6 mm×250 mm i.d.，5 μm)；流動相：A，50 mmol/L三水合乙酸鈉，B，乙腈；10%B 0～5 min；10～20%B 5～20 min，60～80%B 20～45 min，80～10%B 45～49 min，10%B 50～55 min；流速：1.0 mL/min；柱溫：30.0 ℃；檢測波長：436 nm；進樣量：20.0 μL。

1.3.5 花色苷的測定

1.3.5.1 標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制

稱取芍藥苷3-葡萄糖苷標(biāo)準(zhǔn)品1.21 mg，用50%乙醇溶解定容至10 mL，于4 ℃冰箱中保存。

1.3.5.2 樣品的處理

稱取紅米樣品0.52 g于15 mL離心管中，加入10 mL乙醇/水/鹽酸（50/50/0.5，V/V/V）提取液，避光，震蕩提取8 h，離心，取上清液過0.45 μm濾膜，備用。

1.3.5.3 液相條件

Ultrasphere 5 C18 (4.6 mm×250 mm，Ultrasphere Co., Ltd., Berkshire，UK)，檢測波長520 nm，柱溫箱25 ℃，色譜相A：水，B：乙腈：10%B 0～5 min；10～25%B 5～10 min，25～30%B 10～15 min，30～60% B 15～50 min；進樣量：20.0 μL。

2 結(jié)果與討論

2.1 一般營養(yǎng)成分分析

脂肪、蛋白與淀粉是糧食作物主要的營養(yǎng)物質(zhì)，其中脂肪含量與蛋白含量的高低也直接影響到食物的風(fēng)味。

紅米各樣品的營養(yǎng)成分含量如表1所示，其中蛋白麩皮中蛋白含量為 12.74±0.21%，粗脂肪含量為13.96±0.31%，其中精米中主要含有粗淀粉可達84.87±2.34%，

除粗淀粉含量外，全胚米中各類營養(yǎng)成分含量略低于糙米；但是高于精米；糙米、全配米及精米的各成分沒有明顯差異，留胚米中脂肪含量為1.46±0.08%顯著高于精米中0.49±0.02%，留胚米可能會更好的保留紅米的營養(yǎng)和風(fēng)味。

各個材料之間的含水量沒有明顯差異，而麩皮灰分含量為 7.13±0.03%顯著高于糙米的 1.74±0.01，糙米，留胚米及精米其灰分含量無明顯差異；說明大多數(shù)礦物質(zhì)存在于外皮層中，隨著加工過程中，皮層被剝離，礦物質(zhì)元素也隨之流失。

紅米的胚芽米的營養(yǎng)品質(zhì)與常見稻米無明顯差異[1]，元陽紅米中蛋白質(zhì)含量灰分含量要高于陜西產(chǎn)黑米及紅糯米，而脂肪含量明顯低于陜西產(chǎn)特種稻米[6]。

表1 一般成分分析表Table 1 Ggeneral composition of the red rice bran, brown rice, polished rice and germ-left rice sampled from Yuanyang county of Yunnan province

2.2 氨基酸分析

本實驗采用氨基酸自動分析儀對樣品中的氨基酸進行測定，氨基酸分析結(jié)果如表2所以，此次分析的17種常見氨基酸中以谷氨酸含量最高，在糙米、精米、留胚米及麩皮中的含量分別為 9.584±0.162 mg/g，10.675±0.215 mg/g ， 11.733±0.136 mg/g ， 及21.909±0.309 mg/g；與基本營養(yǎng)成分含量一致的是，麩皮中的各類氨基酸含量都高于其他樣品；除此之外所檢測到麩皮中必需氨基酸含量 90.03±0.98 mg/g和總氨基酸含量41.643±36 mg/g明顯高于其他樣品。而糙米，全胚米，精米中的各類氨基酸含量無明顯差異。天冬氨酸、谷氨酸、甘氨酸、丙氨酸作為改善大米滋味的重要因素又稱呈味氨基酸，在紅米樣品中大量存在，在總氨基含量的比例均超過40%，說明紅米的口感會更好[6]。

2.3 礦物質(zhì)分析

紅米中有豐富的礦物質(zhì)資源，特別是鈣、鎂、鐵和鋅等物質(zhì)。本實驗采用原子吸收光譜對樣品中的礦物質(zhì)元素進行了測定，測定結(jié)果見表3。實驗發(fā)現(xiàn)紅米的礦物質(zhì)元素主要積累在麩皮中，隨著加工的深入，礦物質(zhì)元素逐步流失，以鈣元素為例麩皮中的含量為（1132.09±21.2 μg/g），糙米中的含量為（507.02±4.39 μg/g）留胚米中（248.19±0.67 μg/g），進一步拋光到精米時只有（209.81±4.33 μg/g），另一種損失較為嚴(yán)重的礦物質(zhì)元素為鎂，麩皮中含量高達（7530.89±151.63 μg/g），糙米中的含量為（1611.20±6.5 μg/g）留胚米中（1288.44±7.59 μg/g），進一步拋光到精米時只有

（659.04±7.87 μg/g）；值得注意是麩皮中也含有一定量的鐵元素（80.13±0.43 μg/g）而加工成精米之后其鐵元素的含量僅為3.51 μg/g；紅米中的鐵、鎂、鈣和鋅等元素是傳統(tǒng)稻米礦物質(zhì)含量的數(shù)倍[1]，是陜西產(chǎn)特種米的幾十倍[6]；云南哈尼當(dāng)?shù)丶t米又稱“月子米”與其所含豐富的礦物質(zhì)元素有重要關(guān)系。

值得注意的是，元陽梯田紅米之所以富含如此高的礦物質(zhì)元素與其當(dāng)?shù)鬲毺氐臍夂蚝吞厥獾霓r(nóng)耕文化有著巨大關(guān)系。

圖1 γ-氨基丁酸的高效液相圖Fig.1 HPLC chromatogram of γ-aminobutyric acid in reference substance (a) and bran sample (b)

圖2 花色苷的高效液相圖，F(xiàn)ig.2 HPLC chromatogram of anthocyanin in reference substance (a) and bran sample (b)

表2 氨基酸分析Table 2 Analysis of amino acids of the red rice bran, brown rice, polished rice and germ-left rice e (mg/g)

注：*必需氨基酸；★半必需氨基酸；▲呈味氨基酸。

表3 礦物元素分析表Table 3 Analysis of minerals of the red rice bran, brown rice, polished rice and germ-left rice (μg/g)

表4 功能成分分析表Table 4 Analysis of functional components

2.4 γ-氨基丁酸及花色苷含量分析

2.4.1 線性關(guān)系考察

采用高效液相法考察紅米中γ-氨基丁酸和花色苷含量；γ-氨基丁酸對照品及樣品中的HPLC圖，見圖1；如圖1所示，在4-二甲胺基苯基偶氮苯磺酰氯衍生劑的作用下，γ-氨基丁酸衍生物可在436 nm波長下檢測到，樣品中的樣品衍生物也在相應(yīng)的位置出現(xiàn)，且干擾峰較少，因此方法，符合檢測需要；芍藥苷3-葡萄糖苷對照品及樣品的HPLC圖，見圖2；如圖2所示，在當(dāng)前檢測波長下，可以發(fā)現(xiàn)紅米中含有不同類型色素，因為對紅米色素結(jié)構(gòu)研究較少，樣品中的花色苷含量以芍藥苷3-葡萄糖苷對照品的量計算。

采用自動進樣裝置，分別精密吸取含量為1.12、11.2、22.4、44.8、67.2、89.6、112、224 μg/mL γ-氨基丁酸和1.21、12.1、24.2、48.4、72.6、96.8、121 μg/mL芍藥苷3-葡萄糖苷對照品溶液，20 μL注入液相色譜儀，測定。以進樣量（μg）為橫坐標(biāo)，峰面積為縱坐標(biāo)，進行線性回歸，分別得回歸方程 Y=200000000X（r＝0.9991）和 Y=165400000X-84512（r=0.995）。結(jié)果表明：γ-氨基丁酸在1.12～224 μg，芍藥苷 3-葡萄糖苷在1.21～242 μg范圍內(nèi)，進樣量與峰面積呈良好的線性關(guān)系。

2.4.2 γ-氨基丁酸與花色苷的含量

γ-氨基丁酸（γ-aminobutyric acid，GABA）又稱4-氨基丁酸，是一種非蛋白質(zhì)氨基酸，在稻米、豆屬、參屬、中草藥等的種子、根莖和組織液中都含有γ-氨基丁酸，是哺乳動物中樞神經(jīng)系統(tǒng)中一種重要的抑制性神經(jīng)遞質(zhì)，具有降血壓、抗疲勞、改善腦機能和增強記憶等功能[7～9]。通過種子萌動技術(shù)，可以使稻米中的 γ-氨基丁酸含量得到明顯的提高[10,11]；γ-氨基丁酸化學(xué)結(jié)構(gòu)清晰，目前通過稻米發(fā)芽提取和化學(xué)合成獲得[12]。

紅米中的γ-氨基丁酸含量，如表4所示，γ-氨基丁酸主要保存在種子的胚中，所以在糙米中的含量較高為 17.91±0.24 μg/g，其次為留胚米 14.41±0.21 μg/g，精米 11.39±0.19 μg/g，然而在麩皮中含量較低為6.3±0.11 μg/g；糙米、留胚米及精米中 γ-氨基丁酸的含量雖無明顯差異，但也呈遞減趨勢；然而麩皮中的也檢測到一定量的γ-氨基丁酸存在，雖然其含量低于其他加工品種，仍可說明麩皮中有加工過程中紅米脫落的胚。

花色苷是高等植物次生代謝中產(chǎn)生的黃酮類化合物之一，廣泛存在于被子植物表皮細(xì)胞液泡中，賦予植物花、葉、果實、皮等器官紅、紫、藍等色[13～16]。在自然界中廣泛分布，花色營作為一種天然食用色素，安全、無毒、資源豐富；花色苷具備顯著的抗氧化、抗酒精致神經(jīng)損傷，保護視神經(jīng)，抗糖尿病等活性[17～19]，在食品、化妝品和醫(yī)藥等領(lǐng)域有著巨大的市場。

花色苷為紅米主要的色素物質(zhì)，主要集中在紅米的種皮上，因此，紅米麩皮中含量最高為198.62±5.02 μg/g并遠遠高于其他加工品種，糙米中含量為34.95±2.12 μg/g，留胚米保留一部分色素含量為24.58±2.01 μg/g，而精米中含量僅為 7.57±0.91 μg/g。

花色苷在黑米中的含量要遠遠高于在紅米中的含量[20]。矢車菊素類、芍藥素類、天竺葵素類和錦葵素類等是黑米中花色苷的主要成分[20～22]，紅米中色素類型尚未進行研究。本次試驗中尚未檢測到芍藥苷3-葡萄糖苷，推測紅米色素中花色苷類型可能與黑米不同，值得進一步探究。

3 結(jié)論

哈尼紅米含有礦物質(zhì)含量和花色苷類物質(zhì)遠遠高于普通稻米；哈尼族獨特的農(nóng)耕文化造就了紅米中所含豐富的礦物質(zhì)。然而由于當(dāng)?shù)乜萍妓桨l(fā)展較低，造成了紅米麩皮浪費。紅米麩皮是尚未發(fā)掘的一座寶庫，完善完成對紅米各類形態(tài)的成分評價，不但可以讓我們對紅米有更進一步的認(rèn)識，還可以進一步對紅米麩皮進行精加工以獲取里面的紅色素和礦物質(zhì)，這樣綜合利用云南稀有的紅米資源，帶動當(dāng)?shù)亟?jīng)濟發(fā)展，改善農(nóng)民生活。

[1]朱一帆,馮亞斌,林軒,等.胚芽米營養(yǎng)成分研究[J].科技通報,2013,29(9)：51-54 ZHU Yi-fan, FENG Ya-bin, LIN Xuan, et al. Nutritional components analysis of germ-remaining rice [J]. Bulletin of Science and Technology, 2013, 29(9)：51-54

[2]全東興,劉曉兵.胚芽米(活米)的品質(zhì)分析及其應(yīng)用前景[J].種子世界,2010,5：15 QUAN Dong-xing, LIU Xiao-bing. The quality analysis and application prospect of the embryo rice (live rice) [J]. Seed World, 2010, 5：15

[3]張守文,周云.綠米、紅米、黑米的食用品質(zhì)研究[J].糧食與食品工業(yè),2004,11(4)：11-14 ZHANG Shou-wen, ZHOU Yun. Study on edible quality of green rice, red rice and black rice [J]. Cereal and Food Industry, 2004, 11(4)：11-14

[4]劉琴,李敏,胡秋輝.黑米麩皮與紫包菜花青素提取物的組成、抗氧化性與穩(wěn)定性比較研究[J].食品科學(xué),2012,33(19)：113-118 LIU Qin, LI Min, HU Qiu-hui. Purification and structural characterization of exopolysaccharide produced by Streptococcus thermophilus CH9 [J]. Food Chemistry, 2012,33(19)：113-118

[5]喬海鷗.陜西洋縣紅米營養(yǎng)成分分析[J].營養(yǎng)學(xué)報,2013,35(6)：616-617 QIAO Hai-ou. Analysis of the nutrient composition of red glutinous rice [J]. Acta Nutrimenta Sinica, 2013, 35(6)：616-617

[6]程國霞,聶曉玲,郭蓉,等.陜西漢中 3種特種稻米營養(yǎng)成分分析與評價[J].營養(yǎng)學(xué)報,2016,38(1)：99-101 CHENG Guo-xia, NIE Xiao-ling, GUO Rong, et al. Analysis of the nutrient composition of three kinds of particular rice in Hanzhong Shaanxi [J]. Acta Nutrimenta Sinica, 2016, 38(1)：99-101

[7]王子平.中國紅米資源的研究與利用進展[J].湖南農(nóng)業(yè)科學(xué),2008,4：32-34 WANG Zi-ping. Research and utilization of red rice resources in China [J]. Hunan Agricultural Sciences, 2008, 4：32-34

[8]陳起萱,凌文華.黑米和紅米對兔主動脈脂質(zhì)斑塊面積和血脂的影響[J].衛(wèi)生研究,2000,29(3)：45-46 CHEN Qi-xuan, LING Wen-hua. Effects of black and red rice on the formation of aortic plaques and blood lipids in rabbits[J]. Journal of Hygiene Research, 2000, 29(3)：45-46

[9]劉守坎,陳孝賞.紅米的營養(yǎng)價值及其開發(fā)利用[J].上海農(nóng)業(yè)科技,2008,5：41 LIU Shou-kan, CHEN Xiao-shang. The nutrition value of red rice and its development and utilization [J]. Agricultural Technology of Shanghai, 2008, 5：41

[10]高雪燕.留胚米營養(yǎng)成分研究及留胚米產(chǎn)品的開發(fā)[D].天津：天津科技大學(xué),2016 GAO Xue-yan. The study on nutrition of embryo rice and development of embryo rice products [D]. Tianjin：Tianjin University of Science and Technology, 2016

[11]鄭藝梅,何瑞國,鄭琳,等.糙米發(fā)芽過程中營養(yǎng)成分及植酸含量變化的研究[J].中國糧油學(xué)報,2006,21(5)：1-4 ZHENG Yi-mei, HE Rui-guo, ZHENG Lin, et al. Change of nutrient and phytic acid contents in brown rice during sprouting period [J]. Chinese Cereals and Oils Association,2006, 21(5)：1-4

[12]馬先紅,劉景圣,陳翔宇.糧食發(fā)芽富集 GABA 及食品開發(fā)研究進展[J].食品研究與開發(fā),2015,36(21)：198-200 MA Xian-hong, LIU Jing-sheng, CHEN Xiang-yu. Research progress on enrichment of γ-aminobutyric acid in germinated grain and function food [J]. Food Research and Development,2015, 36(21)：198-200

[13]Ludwig I A, Mena P, Calani L, et al. New insights into the bioavailability of red raspberry anthocyanins and ellagitannins [J]. Free Radical Biology & Medicine, 2015, 89：758-769

[14]Esposito D, Damsud T, Wilson M, et al. Black currant anthocyanins attenuate weight gain and improve glucose metabolism in diet-induced obese mice with intact, but not disrupted, gut microbiome [J]. Journal of Agriculture and Food Chemistry, 2015, 63(27): 6172-6180

[15]Huang W, Zhu Y, Li C, et al. Effect of blueberry anthocyanins malvidin and glycosides on the antioxidant properties in endothelial cells [J]. Oxidative Medicine and Cellular Longevity, 2016, 2016(2): 1-10 Badshah H, Kim T H, Kim M O. Protective effects of Anthocyanins against Amyloid beta-induced neurotoxicity in vivo and in vitro [J]. Neurochemistry International, 2015, 80:51-59

[16]Jiang Z, Chen C, Xie W, et al. Anthocyanins attenuate alcohol-induced hepatic injury by inhibiting pro-inflammation signallin [J]. Natural Product Research,2015, 30(4): 1-5

[17]Nakamura O, Moritoh S, Sato K, et al. Bilberry extract administration prevents retinal ganglion cell death in mice via the regulation of chaperone molecules under conditions of endoplasmic reticulum stress [J]. Clinical Ophthalmology,2017, 11: 1825-1834

[18]Shim S H, Kim J M, Choi C Y, et al. Ginkgo biloba extract and bilberry anthocyanins improve visual function in patients with normal tension glaucoma [J]. Journal of Medicinal Food,2012, 15(9): 818-23

[19]孔令瑤,汪云,曹玉華,等.黑米色素的組成與結(jié)構(gòu)分析[J].食品與生物技術(shù)學(xué)報,2008,27(2):25-29 KONG Ling-yao, WANG Yun, CAO Yu-hua, et al. Analysis of components and structures of black rice pigment [J].Journal of Food Science and Biotechnology, 2008, 27(2):25-29

[20]韓豪,李新生,江海,等.UPLC-MS/MS定性分析黑米中花青苷類物質(zhì)[J].食品工業(yè)科技,2014,35(17):289-293 HAN Hao, LI Xin-sheng, JIANG Hai, et al. The application of UPLC-MS /MS in the recognition of anthocyanins in black rice [J]. Science and Technology of Food Industry, 2014,35(17): 289-293

[21]El-Sm A A, Young J C, Rabalski I. Anthocyanin composition in black, blue, pink, purple, and red cereal grains [J]. Journal of Agricultural Food Chemistry, 2006, 54(13): 4696-4704