孟倩楠，劉暢，劉曉飛，楊春瑜，張娜

（哈爾濱商業(yè)大學(xué)食品工程學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150076）

大米是由稻谷碾去殼、果皮和部分的胚后所得到的成品。大米中含有人體所必需的各種營養(yǎng)成分，可提供人體攝取全部能量的35%，蛋白質(zhì)的28%[1]。中國作為世界上最大的大米生產(chǎn)和消費國，其大米年生產(chǎn)量已經(jīng)超過2億噸，占我國糧食總產(chǎn)量的35%以上，人均年消費大米約110 kg，是我國三分之二以上人口的主食[2]。然而，隨著生活水平的提高，人們對大米越吃越“精”，而精米加工過程會導(dǎo)致保存在大米皮層的一些微量營養(yǎng)素的流失，此外，大米在貯藏、運輸、蒸煮過程中也會造成部分微量營養(yǎng)素的損失。主食中微量營養(yǎng)素的缺乏勢必會對國民健康產(chǎn)生不利影響，因此對大米進行營養(yǎng)強化是改善其營養(yǎng)成分流失的有效方法。

1 大米營養(yǎng)強化的必要性

1.1 大米加工過程中的營養(yǎng)損失

稻谷除去稻殼后得到糙米，在糙米加工成精米過程中，果皮、種皮和糊粉層一起被剝除，這部分稱為米糠層，米糠含有豐富的蛋白質(zhì)、脂肪、膳食纖維、B族維生素和礦物質(zhì)，營養(yǎng)價值較高[3]，但是由于含有糠層的糙米較硬，口感不佳，且不易消化，人們不喜愛食用，因此而去除。隨著加工精度的提高，其營養(yǎng)損失越嚴重[4]。蔡沙等[5]通過制備不同加工精度的大米，探究精度對大米營養(yǎng)品質(zhì)的影響，結(jié)果表明，隨著加工精度的提高，大米的蛋白質(zhì)、灰分、脂肪含量降低。米胚中含有豐富的脂肪，但是胚與胚乳結(jié)合疏松，在大米加工過程中易脫落，所得到的精白米主要由胚乳組成，主要成分是淀粉。因此加工得到的大米中普遍缺乏維生素，尤其是維生素B1、維生素B12、維生素E和維生素A的缺乏較嚴重[6]。王伯光[7]對湖南晚秈的糙米、精米及米飯的營養(yǎng)損失情況進行測定，結(jié)果表明糙米加工成精米過程中，蛋白質(zhì)（尤其是賴氨酸）、B族維生素和礦物質(zhì)都有很大損失。其中鈣的損失量高達50%，維生素B1的損失高達52.5%。研究表明，碾米生產(chǎn)白米可以去除約80%的硫胺素和麩皮中的其它營養(yǎng)物質(zhì)，如煙酸、鐵和核黃素。拋光后，蛋白質(zhì)損失29%，脂肪損失79%，鐵損失67%[8]。

1.2 大米貯藏過程的營養(yǎng)損失

大米在貯藏的過程依然進行著呼吸作用，糧食細胞通過氧化糧食內(nèi)部的糖類、脂類和蛋白質(zhì)等有機物來獲得能量，用以維持其生理活動，在這個過程中會消耗大量的營養(yǎng)物質(zhì)[9]。研究表明，孟加拉國稻田收獲后總損失約為14%，其中干燥損失和儲存損失分別為2.3%和3.8%[10]。貯藏時間的延長伴隨著營養(yǎng)素的損失，其蛋白質(zhì)中氨基酸結(jié)構(gòu)會發(fā)生變化和分解，同時其脂肪分解腐化、酶的結(jié)構(gòu)發(fā)生變化都會造成大米的營養(yǎng)損失[11]。

1.3 大米淘洗及蒸煮過程的營養(yǎng)損失

煮飯前對大米進行淘洗在我國是一種傳統(tǒng)的做法，其目的是去除加工過的大米中的麩皮、灰塵和污垢。然而，淘洗過程會去除大部分蛋白質(zhì)、灰分、水溶性維生素、礦物質(zhì)和高達三分之二的粗脂肪[12]。據(jù)報道，在烹飪前對大米進行淘洗，約有2%～7%的蛋白質(zhì)、20%～41%的鉀、22%～59%的硫胺素，11%～26%的核黃素和20%～60%的煙酸可能會損失[8]。謝濤等[13]研究稻米淘洗次數(shù)與微量元素含量關(guān)系，結(jié)果表明，在淘洗過程中，營養(yǎng)成分將不同程度地流失，且淘洗次數(shù)越多，損失越大。大米蒸煮過程中也會造成營養(yǎng)素的損失。王萍[14]對湖南晚秈米進行蒸煮前后的營養(yǎng)成分進行分析，結(jié)果表明其維生素B1和維生素B2蒸煮損失率分別為62.5%和66.67%。Singh等[15]研究表明，大約10%的蛋白質(zhì)、75%的鐵和50%的鈣和磷在淘洗及蒸煮過程中流失。據(jù)報道，用過多的水對大米進行蒸煮會導(dǎo)致30%～50%的硫胺素、25%～35%的核黃素和25%～50%的煙酸流失[16]。

營養(yǎng)強化大米[17]是指以大米為載體，添加某些人體需要的營養(yǎng)物質(zhì)的大米，旨在改善人體缺乏某些微量營養(yǎng)素的情況，具有彌補天然大米中營養(yǎng)素不均衡問題的作用；對減少加工及蒸煮過程的微量營養(yǎng)素的損失，減少地方性營養(yǎng)缺乏癥、營養(yǎng)不良等疾病的發(fā)生具有重要意義。

2 營養(yǎng)強化米研究現(xiàn)狀

大米的營養(yǎng)強化在世界上已有70多年的歷史，最早由菲律賓于1948年提出，菲律賓針對當(dāng)時大量流行的B族維生素和鐵質(zhì)缺乏癥，在大米中強化了維生素B1、尼克酸和鐵質(zhì)。經(jīng)過實施取得了顯著成效[18]。日本政府在20世紀(jì)50年代就已立法規(guī)定了大米營養(yǎng)強化標(biāo)準(zhǔn)，日本的營養(yǎng)強化大米于1981年開始上市，是一種復(fù)合型的營養(yǎng)強化米，強化的營養(yǎng)素包括維生素E、泛酸、維生素B1、維生素B2、尼克酸、鈣和鐵。這種營養(yǎng)強化大米被稱為“新時代的糙米”，對降低日本的中高缺鐵性貧血率做出了較大的貢獻[19]。美國在20世紀(jì)70年代規(guī)定在烘烤食品、通心粉和大米中必須強化維生素B1、維生素B2、尼克酸、鐵、鈣和維生素D等營養(yǎng)素，1998年，美國將葉酸營養(yǎng)素用于大米強化，并規(guī)定了鐵、維生素B1、維生素B2、尼克酸和葉酸為強制性強化營養(yǎng)素，規(guī)定維生素D和鈣為選擇性強化營養(yǎng)素。目前，美國各州均有營養(yǎng)強化大米，且市售大米中超過70%為營養(yǎng)強化大米[20]。哥斯達黎加于2001年發(fā)布了關(guān)于強化大米的強制性法規(guī)。自2008年以來，印度政府通過“中餐”計劃實施多個營養(yǎng)強化大米項目，惠及近20萬人。2009年，巴拿馬通過了一項食品法案，要求所有大米都必須強化。

我國涉足這一領(lǐng)域較晚，從80年代才開始研發(fā)、試生產(chǎn)營養(yǎng)強化大米。20世紀(jì)90年代立法允許大米進行營養(yǎng)強化，僅在江、浙等地有少量的生產(chǎn)和銷售。2010年4月26日，中國糧油學(xué)會、國家發(fā)改委公眾營養(yǎng)與發(fā)展中心等機構(gòu)在北京召開了強化大米上市新聞發(fā)布會，營養(yǎng)強化大米正式推廣[21]。

3 營養(yǎng)強化米標(biāo)準(zhǔn)

為了滿足消費者對微量營養(yǎng)素需求的同時，保障消費者的安全，營養(yǎng)強化大米標(biāo)準(zhǔn)主要從其安全性、可接受性和營養(yǎng)成分方面進行規(guī)定。對于強化大米，可以參考兩個文件：GB14880—2012《食品營養(yǎng)強化劑使用標(biāo)準(zhǔn)》和GB/T23526—2009《食品中必需營養(yǎng)素添加通則》。目前，沒有專門針對強化大米的食品法典標(biāo)準(zhǔn)或準(zhǔn)則。各國則根據(jù)本國的膳食結(jié)構(gòu)，制定適用于本國國民營養(yǎng)健康狀況的標(biāo)準(zhǔn)。De Pee等[22]基于個體對營養(yǎng)素的平均需要量（estimated average requirement，EAR）和人均大米消費的考慮，推薦用于大米強化的營養(yǎng)素水平，如表1所示。

表1 營養(yǎng)強化米的營養(yǎng)素建議水平Table 1 Nutrient fortification of rice at recommended nutrient levels mg/100g

我國營養(yǎng)強化大米的生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)要求符合普通大米國家標(biāo)準(zhǔn)，同時要符合GB 2760—2014《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品添加劑使用標(biāo)準(zhǔn)》等添加劑國家標(biāo)準(zhǔn)。GB 14880—2012《食品營養(yǎng)強化劑使用衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》對營養(yǎng)強化劑種類、使用量及使用范圍等作了詳細的說明。國家公眾營養(yǎng)與發(fā)展中心已公布在大米中強化營養(yǎng)素的推薦配方，為營養(yǎng)強化大米的研究提供了科學(xué)依據(jù)。其推薦配方見表2。

表2 營養(yǎng)強化米推薦配方Table 2 The recommend formula of nutrient fortification rice

4 強化營養(yǎng)素種類

目前，關(guān)于營養(yǎng)強化米的強化類型主要包括維生素類、氨基酸類、礦物質(zhì)類以及一些復(fù)合型營養(yǎng)素。

4.1 維生素類營養(yǎng)強化米

維生素雖然不能為人體直接提供能量，卻是維持生命活動不可或缺的營養(yǎng)素，在機體內(nèi)具有促進酶的活性、作為輔酶發(fā)揮作用的功能[23]。糙米富含VB1、VB6、VE和煙酸，然而糙米加工成精米的過程中，這些維生素的大部分（75%～90%）被去除，此外，人們所食用的米飯較未加工大米VB1和VB2損失可達50%以上，損失量較嚴重[24]。因此對大米進行維生素強化有利于彌補大米在加工及蒸煮過程中的損失。金增輝等[25]以VB1鹽類與環(huán)狀糊精作為添加劑，利用浸吸法或噴涂法制成VB1強化大米，制得的強化大米食感良好。Bajaj等[26]以印度碎米為原料，利用擠壓法制得了VB12強化大米，其留存率為77%，通過考察模具溫度、螺桿轉(zhuǎn)速和進料速度對VB12穩(wěn)定性和物理功能性質(zhì)的影響，制得了高留存率和最佳物理功能的VB12營養(yǎng)強化米。Wahengbam等[27]將半煮法煮熟的糙米浸泡在5種不同濃度的葉酸水溶液中，然后對其碾磨獲得精白米，結(jié)果表明該法制得的葉酸強化米保持了不蒸煮的特點，質(zhì)構(gòu)和理化性能保持良好，但是葉酸強化米有輕微的泛黃現(xiàn)象。類似于小麥和玉米面粉的強化，水溶性VB1、VB6、葉酸和VB12經(jīng)常被用于強化大米而不會影響可接受性。

4.2 氨基酸類營養(yǎng)強化米

糙米中賴氨酸含量較高，而精米中賴氨酸含量較低，因此可以以糙米中賴氨酸的含量為標(biāo)準(zhǔn)進行大米強化，但是如果賴氨酸的含量很高，就會不利于蘇氨酸的吸收利用。因此，在進行賴氨酸強化時需要考慮賴氨酸和蘇氨酸之間的比例，從而提高蛋白質(zhì)利用率[28]。胡愛軍[29]使用L-賴氨酸鹽作為賴氨酸營養(yǎng)強化劑，通過浸吸法對大米的賴氨酸進行強化，制得的強化米中賴氨酸含量為0.296%，提高了蛋白質(zhì)的利用率。武洋[30]以賴氨酸為營養(yǎng)強化劑，用浸吸技術(shù)使?fàn)I養(yǎng)物質(zhì)滲入大米中，制得的強化米中賴氨酸含量保持在3.5 mg/g以上。

4.3 礦物質(zhì)類營養(yǎng)強化米

青少年、老人及婦女易發(fā)生礦物質(zhì)缺乏現(xiàn)象，尤其是鈣、鋅、鐵的缺乏。

鈣構(gòu)成了人體總重量的2%，大約99%存在于骨骼中。缺鈣會影響青少年的生長，導(dǎo)致老年人患骨質(zhì)疏松癥。因此有必要進行鈣的強化。國標(biāo)中可以用于營養(yǎng)強化的鈣鹽主要有三大類，即無機鈣強化劑、生物鈣強化劑及有機鈣強化劑，生物鈣含鈣量較高，有一定的鈣磷比，但溶解性差，難吸收利用，衛(wèi)生安全性低；有機鈣溶解好，但價貴，含鈣量低，較易吸收利用，衛(wèi)生安全性較高[31]。張坤生等[32]采用滲透法，通過浸泡、加溫等措施，讓鈣鹽滲入到大米中，提高大米中鈣含量。Sirisoontaralak等[33]對通過浸泡法制得鈣強化大米，并對其理化特性進行了研究，結(jié)果表明該法制得的鈣強化大米的白度較低。

鐵被認為是最有限的微量營養(yǎng)素之一，特別是在以精米為主要原料的飲食中。糙米含鐵約2.6mg/100g，精米中的鐵含量可以低至0.4 mg/100 g～0.6 mg/100 g。因此有必要對大米進行鐵強化。研究表明，焦磷酸鐵（ferric pyrophosphate，F(xiàn)ePP）更適用于大米強化，因為它不會影響強化粒的顏色，更易被消費者接受，但是，F(xiàn)ePP的生物利用度不如硫酸亞鐵高，并且可以添加到大米中的總鐵相對較低，F(xiàn)ePP的微粉化形式可以在一定程度上提高生物利用度[34]。正磷酸鐵由于其顏色近乎白色，用于強化大米不會影響米粒顏色也常用于大米強化。但是其生物利用度低于FePP。乙二胺四乙酸鐵鈉鹽（NaFe-ethylene diamine tetraacetie acid，NaFe-EDTA）常被用于小麥和玉米粉強化，由于其在植酸鹽等吸收抑制劑存在下具有高的鐵生物利用度，是大米鐵強化的首選強化劑。劉云飛等[35]以早秈米碎米為原料，使用NaFe-EDTA做鐵營養(yǎng)強化劑，通過改良擠壓法制備鐵營養(yǎng)強化大米，其鐵含量為36.95 mg/kg，遠高于晚秈米的7.21 mg/kg。Prom-U-Thai等[36]在大米煮沸過程中添加NaFe-EDTA可使大米籽粒含鐵量提高10倍～50倍，且添加250 mg/kg的稻米對米飯的外觀、色澤、感官品質(zhì)和消費者的總體接受度無不良影響。Moretti等[37]以大米粉為主要原料，添加高生物利用率的硫酸亞鐵和焦磷酸鹽作為鐵元素強化劑，采用螺桿擠壓機生產(chǎn)出感官品質(zhì)與天然大米相接近的鐵強化營養(yǎng)重組米。

鋅對機體有重要的作用，青少年缺鋅會導(dǎo)致發(fā)育不良，在大米中添加鋅強化劑需要一種高度水溶性的產(chǎn)品形式。氧化鋅不會引起味覺問題，具有良好的生物利用度，價格低廉，對顏色沒有影響。使用的水平對維生素A的穩(wěn)定性也沒有影響。硫酸鋅也有效，但價格更高，而且聯(lián)合使用可能會對維生素A的穩(wěn)定性產(chǎn)生負面影響。李天真[38]以葡萄糖酸鋅為鋅源，通過浸泡、加溫等措施使鋅強化劑滲入大米，制得鋅營養(yǎng)強化米。王玉琦[39]使用乳酸鋅作為鋅強化劑，通過擠壓法制備富鋅強化大米，制得的鋅營養(yǎng)強化米米飯口感、外觀良好，鋅含量為48.0 mg/kg。Prom-U-Thai等[40]用硫酸鋅和氧化鋅對大米進行營養(yǎng)強化，將稻谷浸泡在富鋅溶液中一段時間，然后蒸干制得鋅營養(yǎng)強化米。

硒是一種獨特的微量金屬元素，是硒代半胱氨酸的組成部分。在人類中，低硒狀態(tài)會增加死亡率、免疫功能低下和認知能力下降的風(fēng)險，然而，超過三分之二的世界人口的飲食缺乏硒[41]。在硒缺乏的地方（例如哥斯達黎加），強化的首選形式是亞硒酸鈉。郭世龍等[42]以芋艿頭全粉和碎粳米為主要原料，以食品級硒濃縮液作為營養(yǎng)強化劑，利用擠壓膨化法制備富硒芋艿頭營養(yǎng)強化重組米。

4.4 其它營養(yǎng)強化米

大米不僅可以進行單一營養(yǎng)素強化，也可同時強化多種營養(yǎng)素。Hussain等[43]以大米粉為原料，添加維生素A和焦磷酸鐵為營養(yǎng)強化物質(zhì)，采用雙螺桿擠壓機制備維生素A和鐵營養(yǎng)強化米，制得的強化米具有和天然大米相近的微觀結(jié)構(gòu)和糊化性質(zhì)。安紅周等[44]利用擠壓強化技術(shù)制備VB1、VB6營養(yǎng)米，雖然可以在大米中同時添加多種微量營養(yǎng)素，包括鐵、維生素A、鋅和B族維生素，但對微量營養(yǎng)素之間的相互作用，例如鐵和維生素A之間的相互作用，以及添加鐵導(dǎo)致維生素A穩(wěn)定性降低等問題，值得進一步研究。Pinkaew等[45]利用熱擠壓的方式在大米中添加微粉焦磷酸鐵、鋅和維生素A，制得復(fù)合營養(yǎng)強化米，并測定維生素A的穩(wěn)定性，結(jié)果表明鐵會增加維生素A的降解。

5 營養(yǎng)強化米的生物學(xué)效能

營養(yǎng)強化米的主要目的在于通過提高大米中微量營養(yǎng)素含量，減少地方性營養(yǎng)缺乏癥和疾病的發(fā)生。Hotz等[46]對墨西哥18歲～49歲非懷孕、非哺乳期女性進行鐵營養(yǎng)強化米干預(yù)實驗，經(jīng)過鐵強化大米干預(yù)6個月后，結(jié)果表明其體內(nèi)平均血漿鐵蛋白濃度和體內(nèi)鐵存儲量明顯較高，貧血的患病率總體降低了80%。Beinner等[47]對83名巴西貧困兒童進行維生素A強化米干預(yù)實驗，結(jié)果表明接受維生素A強化大米的兒童其血清視黃醇水平顯著提高。在印度，6歲～13歲孩子的學(xué)校午餐中，添加鐵強化大米可以改善體內(nèi)鐵的儲藏量并降低鐵缺乏的患病率。另一項研究顯示，向?qū)W童提供鐵強化米飯8個月，結(jié)果表明鐵缺乏癥的患病率從33%降低到14%，鐵（血清鐵蛋白）儲藏量顯著提高[48]。Kuong等[49]以柬埔寨的1 950名青少年為研究對象，進行6個月的富鋅和葉酸營養(yǎng)強化米試吃，結(jié)果表明，食用營養(yǎng)強化米兒童的血清中葉酸和鋅的濃度均高于食用天然米的兒童，明顯降低了柬埔寨鋅和葉酸缺乏癥的高患病率。Thankachan等[50]對富含多種微量營養(yǎng)素強化大米的研究表明，印度學(xué)童的維生素B12缺乏狀況和身體機能顯著改善。這些研究表明，營養(yǎng)強化大米可以有效地用于實際生活中，可有效地改善微量營養(yǎng)素缺乏導(dǎo)致的疾病。

6 展望

大米營養(yǎng)強化作為主食強化的一種，具有方便快捷、不改善人們生活方式的同時補充人體缺乏的微量元素、以極低的成本改善國民健康狀況的優(yōu)點。我國對營養(yǎng)強化大米的技術(shù)研究尚處于試驗研究階段，營養(yǎng)強化大米還存在如下問題：1）目前，用于營養(yǎng)強化米中的一些營養(yǎng)強化劑還存在不足，還需要進一步探究適合用于營養(yǎng)強化米中的強化劑；2）營養(yǎng)強化米較普通大米價格高，難以被中低收入的人群接受；3）國家尚未頒布關(guān)于營養(yǎng)強化大米的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，使得營養(yǎng)強化大米的生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，影響了營養(yǎng)強化大米的普及和推廣。目前，對于面粉的強化，國家已經(jīng)出臺相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。就這點看來，隨著國人對于健康的重視程度上升與國家推出的大米強化政策，營養(yǎng)強化大米的廣泛應(yīng)用也會成為現(xiàn)實。