分級脫殼加工對薏米品質及抗氧化性的影響

,,2,*,,

(1.貴州大學 貴州省發酵工程與生物制藥重點實驗室,貴州貴陽 550025;2.貴州大學釀酒與食品工程學院,貴州貴陽 550025)

分級脫殼加工對薏米品質及抗氧化性的影響

萬良鈺1,王明力1,2,*,羅光琳1,冉繼平1

(1.貴州大學 貴州省發酵工程與生物制藥重點實驗室,貴州貴陽 550025;2.貴州大學釀酒與食品工程學院,貴州貴陽 550025)

以貴州興仁薏米為原料,研究碾壓分級脫殼加工方式對其基本營養物質和抗氧化性的影響。與帶殼薏米相比,其它等級脫殼的薏米產品中基本營養物質含量顯著性降低(p<0.05),其中粗脂肪、蛋白質、還原糖、粗纖維的含量,帶殼薏米中分別為8.95%、20.21%、91.33%、0.22%;拋光精米中則分別為8.04%、20.17%、86.52%、0.12%。DPPH、ABTS和FRAP的實驗表明,帶殼薏米的抗氧化性顯著高(p<0.05),對DPPH、ABTS自由基清除率和鐵離子還原力最高分別可達94.85%、98.06%、1.67 mmol/g;拋光精米則分別為93.78%、97.44%、1.14 mmol/g。由此可得,分級脫殼加工方式可使薏米營養物質流失及抗氧化性降低,但經加工后的薏米仍具有較高的營養價值。

薏米,脫殼,基本營養物質,抗氧化性

薏米(Coixlachryma-jobiL.),為一年生禾本科薏苡屬草本植物的種仁,又名薏苡仁、苡米、苡仁等[1]。《本草綱目》中就有這樣的記載:薏米能“健脾益胃,補肺清熱,去風滲濕。炊飯食,治冷氣。煎飲,利小便熱淋”[2]。

薏米中含豐富的B族維生素和磷、鐵、鈣、鋅、鉀等多種礦物質[3],有人采用近紅外光譜成像技術快速檢測薏苡仁中營養成分,結果表明,薏米中含淀粉60%～65%、可溶性糖6.38%～8.25%、蛋白質14.7%～16.6%、粗脂肪9.5%～11.5%,鉀2991.9 mg/kg、磷1761.1 mg/kg、硫3965.8 mg/kg、鎂1759.1 mg/kg[4-5]。其營養價值在禾本科植物中占第一位,被譽為“世界禾本科植物之王”[6]。

在近年醫學研究中表明,薏米中的多酚類、薏苡多糖[7]、薏苡酯[8]、薏苡素[9]、木脂素類、黃酮類[10]、甾醇類以及多種氨基酸類等物質[11]都具有顯著的抗氧化活性,可以清除游離自由基,它們通過增強抗氧化能力、破壞生物大分子等途徑從而達到抑制腫瘤的目的[12]。薏仁、麩皮和殼中的多酚類物質具有較強的生理活性,如消炎、強心、抗病毒、鎮靜和鎮痛功效,是一種有效的活性成分[13]。

薏米脫殼方式有很多種,常用的方法有揉搓法[14]、撞擊法[15]和碾壓法[16]等,目前的薏米脫殼加工設備大多數是根據大米、小麥等谷物脫殼機改造而成[17]。薏米在脫殼加工過程中,其營養物質及成分都會有不同程度的變化和損失,目前對于其具體的品質變化研究卻鮮有報道。本文采用碾壓加工得到不同程度脫殼的薏米產品,對這些產品中基本營養物質和抗氧化性進行研究,旨在對不同程度脫殼的薏米特別是拋光精米和碎米進行客觀的品質評價,以體現它們的食用價值。

1 材料與方法

1.1材料與儀器

薏米 興仁薏米,由貴州薏仁集團有限公司提供;α-淀粉酶 天津市大茂化學試劑廠;1-苯基-2-苦肼基自由基(DPPH) 梯系愛(上海)化成工業發展有限公司;2,2-聯氮-3-乙苯-二噻唑-6磺酸(ABTS) 源葉生物;水溶性維生素E(Trolox)、TPTZ Solarbio。

AL204型電子天平、SX2-12-10A型 馬福爐梅特勒-托利多(上海)有限公司;101-1型電熱鼓風干燥箱 北京科偉永興儀器有限公司;DK-98-ⅡA型電熱恒溫水浴鍋 天津市泰斯特儀器有限公司;SHB-Ⅲ型循環水式真空泵 鄭州長城科工貿有限公司;721型可見分光光度計 深圳市鼎鑫宜實驗設備有限公司;薏米脫殼分選成套設備 錦州俏牌機械有限公司;NDJ-1型旋轉粘度儀 上海天平儀器廠。

1.2實驗方法

1.2.1 樣品的篩選和制備 利用脫殼機對帶殼薏米進行加工,采用負壓振動風選篩將其中的皮殼清理掉,并采用螺旋卸料器將皮殼運輸出去,脫殼工藝流程圖[18]如下:

由上述脫殼工藝,得到一級脫殼、二級脫殼、三級脫殼、四級脫殼薏米,對無殼薏米進行拋光得到拋光精米,由于拋光過程中產生的碎米利用率低[19],而碎米也具有營養價值,因此將隨著分級加工依次產生的碎米納入研究范圍,并編號為碎米一號、碎米二號和碎米三號。將這些樣品中基本營養物質和抗氧化性與薏米原料進行對比。

1.2.2 基本營養物質的檢測 水分的檢測參照GB/T 5009.3-2010直接干燥法[20],粗脂肪的檢測參照GB/T 14772-2008索氏提取法[21],還原糖的檢測參照GB/T 5009.7-2008直接滴定法,淀粉的檢測參照GB/T5514-2008,蛋白質的檢測參照GB/T 5009.5-2010分光光度法[21],粗纖維的檢測參照GB/T 5009.10-2003,灰分的檢測參照GB/T5505-20085 50 ℃灼燒法。

1.2.3 粘度的檢測 采用粘度儀測定法,首先稱取4 g樣品粉末,加入蒸餾水溶解,采用均質攪拌機對其進行充分攪拌,使樣品充分溶于水中,用粘度儀測量粘度,測三次取平均值。

1.2.4 抗氧化性的檢測

1.2.4.1 樣品的制備 采用丙酮提取法[22],并進行適當修改。稱取4 g樣品,加入80%預冷的丙酮30 mL進行攪拌。充分混合后5000 r/min離心10 min,收集上清提取液。濾渣用80%預冷的丙酮再次提取,重復3次。收集全部上清提取液后在45 ℃旋轉蒸發至干。用70%甲醇定容至10 mL。提取液儲存于-4 ℃備用。所有提取重復操作3次。

1.2.4.2 DPPH自由基清除能力測定 DPPH(1-苯基-2-苦肼基自由基)清除能力的測定方法參照文獻[23-24]。分別配制濃度為25、50、100、200、400 mg/mL的樣品溶液,取0.5 mL 樣品溶液和4.5 mL 60 μmol/L的DPPH甲醇溶液,充分混勻后于室溫(18～24 ℃)下密封避光靜置30 min,于517 nm下測吸光值,以甲醇做空白。

DPPH自由基清除率計算公式:

DPPH自由基清除率(%)=(A0-A1)/A0×100

式(1)

式(1)中:A0為對照管的吸光度值;A1為樣品管的吸光度值。

1.2.4.3 ABTS自由基清除能力測定 ABTS(2,2-聯氮-3-乙苯-二噻唑-6磺酸)清除能力的測定方法參照文獻[25]。使用前將濃度為7 mmol/L的ABTS溶液與2.45 mmol/L過硫酸鉀溶液混合,室溫避光放置 16～24 h,制得ABTS+·自由基溶液。用甲醇稀釋,制得在734 nm處吸光度為0.700±0.050的應用液。

分別配制濃度為25、50、100、200、400 mg/mL的樣品溶液,取100 μL 樣品溶液加入4 mL的ABTS+·應用液,混合,室溫下避光反應6 min,立即測定其在734 nm處吸光度,空白對照為4 mL ABTS+·應用液加入100 μL 水。

ABTS自由基清除率計算公式為:

ABTS自由基清除率(%)=(A0-A1)/A0×100

式(2)

式(2)中:A0為空白管的吸光度值,A1為樣品管的吸光度值。

表1 薏米分級脫殼加工過程中基本營養物質含量的變化Table 1 Changes of nutrient content in the process of classification of barley shelling

注:同一列數據中,不同字母表示有顯著差異(p<0.05),相同字母表示無顯著差異(p>0.05)。

1.2.4.4 FRAP鐵離子還原能力測定 FRAP(亞鐵還原能力)鐵離子還原能力測定參照文獻Benzie等人[26]的方法。稱取一定量的醋酸鈉,溶于乙酸中,配制成300 mmol/L的醋酸鹽緩沖液(pH3.6);稱取0.0312 g TPTZ,溶于40 mmol/L的鹽酸中,并用40 mmol/L的鹽酸定容至10 mL,配制成10 mmol/L的TPTZ溶液;取一定量氯化鐵溶于水中,配制成20 mmol/L的氯化鐵溶液。按體積比10∶1∶1分別將上述溶液充分混合制成FRAP試劑。

FRAP標準曲線的繪制:分別配制不同濃度的FeSO4溶液(0、0.1、0.2、0.4、0.6、0.8、1、2 mmol/L),取6 mL FRAP試劑與0.2 mL FeSO4溶液混勻,置于38 ℃的水浴鍋中反應30 min,反應結束后迅速冷卻并在λ=593 nm下測定吸光值,并制得標準曲線,樣品根據吸光值計算得到FRAP值,結果以mmol/g(FeSO4/DW)表示[27]。

樣品的測定:樣品溶液濃度為400 mg/mL,方法參照上述“FRAP標準曲線的繪制”,空白對照為6 mL FRAP試劑加入0.2 mL水。

1.3數據處理

利用SPSS軟件對數據進行分析,并利用excel制作圖表。

2 結果與分析

2.1基本營養物質的比較

由表1可知,薏米中基本營養物質的含量隨著脫殼工序的進行而依次減少。與帶殼薏米、4種級別脫殼薏米和拋光精米相比,3種碎米中水分含量有所減少,但帶殼薏米、4種級別脫殼薏米和拋光精米間水分含量無顯著性差異(p>0.05),同時,3種碎米間水分含量也無顯著性差異(p>0.05),碎米體積小,相對表面積較整米的大,因此水分流失量有所增加。就粗脂肪而言,拋光精米含量為8.04%±0.17%,碎米三號含量最低為4.92%±0.24%,它們與含量最高的帶殼薏米(8.95%±0.12%)相比,粗脂肪含量分別減少了10.17%、45.0%,這是由于薏米破碎過程中脂肪會被破壞且流失,由表中數據可知,帶殼薏米與一級脫殼薏米間脂肪含量無顯著性差異(p>0.05),二級、三級、四級脫殼薏米間脂肪含量也無顯著性差異(p>0.05),這是由于脫殼加工精度相差不大而產生了相仿的結果。就還原糖而言,拋光精米含量為86.52%±0.06%,碎米三號含量最低為86.10%±0.44%,它們與含量最高的帶殼薏米(91.33%±0.71%)相比,還原糖含量分別減少了5.27%、5.73%,由此可見還原糖流失量并不大。就淀粉而言,拋光精米含量為86.54%±0.04%,碎米二號含量最低為86.30%±0.01%,它們與含量最高的帶殼薏米(99.21%±0.05%)相比,淀粉含量分別減少了12.77%、13.01%,這是由于薏米破碎過程中,部分淀粉發生氧化褐變從而流失。就蛋白質而言,拋光精米含量為20.17%±0.01%,碎米二號含量最低為20.02%±0.01%,它們與含量最高的帶殼薏米(20.23%±0.10%)相比,蛋白質含量分別減少了0.30%、1.04%,雖然從表中數據可以看出所有薏米產品間蛋白質含量均有顯著性差異(p<0.05),但蛋白質的流失量很少。就粗纖維而言,拋光精米含量為0.12%±0.02%,碎米一號含量最低為0.11%±0.02%,它們與含量最高的帶殼薏米(0.22%±0.01%)相比,粗纖維含量分別減少了45.45%、50.00%,這是由于大部分粗纖維存在于殼中,隨著殼被脫掉,粗纖維含量也依次減少。就灰分而言,拋光精米含量為1.56%±0.02%,碎米二號含量最低為1.50%±0.04%,它們與含量最高的帶殼薏米(6.64%±0.05%)相比,灰分含量分別減少了76.51%、77.41%,灰分中主要物質是無機物及各種礦物元素的氧化物,說明在脫殼加工過程中,礦質元素流失量大,對于其中礦質元素的研究將在下一階段進行。

2.2粘度檢測結果分析

由表2可知,帶殼薏米粘度顯著高于其它8種薏米產品(p<0.05),3種碎米間粘度無顯著差異(p>0.05),且碎米粘度均小于其它不同等級脫殼的薏米。拋光精米粘度為(39.80±0.38) mPa·s,相對帶殼薏米粘度減小了18.94%;碎米三號粘度最低為(39.53±0.29) mPa·s,相對帶殼薏米粘度減小了19.49%。

2.3抗氧化性結果分析

2.3.1 DPPH自由基清除能力 經過分級脫殼薏米的DPPH自由基清除活性結果如圖1所示。

表2 薏米分級脫殼加工過程中粘度的變化Table 2 The viscosity variation in the process of classification of barley shelling

圖1 分級脫殼加工對薏米DPPH自由基清除率的影響Fig.1 Classification of shelling on the clearance rate of barley DPPH radical注:同種樣品濃度數據中,不同字母表示有顯著差異(p<0.05),相同字母表示無顯著差異(p>0.05)，圖2同。

注:同一行數據中,不同字母表示有顯著差異(p<0.05),相同字母表示無顯著差異(p>0.05)。

從圖1中可以看出,薏米對DPPH自由基具有良好的清除率,分別對圖中相同薏米產品在不同濃度條件下對DPPH自由基清除率做出顯著性分析。相同加工條件的薏米中,帶殼薏米、一級脫殼、二級脫殼薏米在濃度為25～100 mg/mL時,對DPPH自由基清除率顯著升高,而在濃度為100～400 mg/mL時,升高趨勢變緩甚至趨于穩定;而其它6種薏米樣品在濃度為25～200 mg/mL時,對DPPH自由基清除率均有顯著差異(p<0.05),而在濃度為200～400 mg/mL時無顯著差異(p>0.05)。由圖中可直觀看出,相同濃度的樣品溶液中,帶殼薏米對DPPH自由基清除率大于其它8種薏米樣品,而碎米系列則小于其它樣品。樣品濃度在25～400 mg/mL范圍內,帶殼薏米、一級脫殼、二級脫殼、三級脫殼、四級脫殼、拋光精米、碎米一號、碎米二號、碎米三號對DPPH自由基清除范圍依次為47.09%～94.85%、34.65%～94.66%、43.51%～94.78%、24.22%～93.15%、18.25%～92.77%、33.33%～93.78%、17.44%～90.95%、28.06%～91.20%、27.1%～91.08%。

2.3.2 ABTS自由基清除能力 經過分級脫殼薏米的ABTS自由基清除活性結果如圖2所示。

圖2 分級脫殼加工對薏米ABTS自由基清除率的影響Fig.2 Classification of shelling on the clearance rate of barley ABTS radical

從圖2中可以看出,薏米對ABTS自由基的清除效果好,分別對圖中相同薏米產品在不同濃度條件下對ABTS自由基清除率做出顯著性分析。相同加工條件的薏米中,帶殼薏米、一級脫殼、二級脫殼薏米在濃度為25～100 mg/mL時,對ABTS自由基清除率有顯著升高,而在濃度為100～400 mg/mL時,升高趨勢變緩甚至趨于穩定;而其它6種薏米樣品在濃度為25～400 mg/mL時,均呈一定的上升趨勢，對ABTS自由基清除率樣品濃度在25～400 mg/mL范圍內,帶殼薏米、一級脫殼、二級脫殼、三級脫殼、四級脫殼、拋光精米、碎米一號、碎米二號、碎米三號對ABTS自由基清除范圍依次為25.47%～98.06%、27.29%～97.83%、36.64%～98.46%、18.29%～97.21%、13.73%～97.61%、19.54%～97.44%、17.04%～91.05%、24.27%～97.04%、20.06%～97.32%。其中,對ABTS、DPPH自由基最大清除率,帶殼薏米分別為98.06%、94.85%;拋光精米分別為97.44%、93.78%;碎米三號最大,分別為97.32%、91.08%,由此可以得出,薏米對ABTS自由基的清除效果比對DPPH自由基清除效果好。

2.3.3 FRAP總還原力 標準曲線如圖3所示。

圖3 FRAP鐵離子總還原力標準曲線Fig.3 FRAP iron total reducing power of standard curve

建立的回歸方程為:y=0.7441x+0.237(0～2000 μmol/L,R2=0.9992),式中:y為還原力(mmol/g);x為FeSO4的濃度(mmol/L)。利用標準曲線公式,計算樣品的FRAP鐵離子總還原力。

經過分級脫殼薏米的FRAP鐵離子總還原力結果如圖4所示。

圖4 分級加工對脫殼薏米FRAP鐵離子總還原力的影響Fig.4 Influence of classification processing of barley FRAP iron hulled total reducing power注:圖中不同字母表示有顯著差異(p<0.05),相同字母表示無顯著差異(p>0.05)，圖5同。

由圖4可知,FRAP鐵離子總還原能力隨著脫殼工序的進行呈明顯遞減趨勢,其中一級脫殼與二級脫殼產品間還原力無顯著差異(p>0.05)。其中帶殼薏米對鐵離子總還原力為1.67 mmol/g,拋光精米為1.14 mmol/g,相比帶殼薏米,拋光精米對鐵離子還原力下降了31.71%。

碎米的FRAP鐵離子總還原力結果如圖5所示。

圖5 分級加工對薏米碎米FRAP鐵離子總還原力的影響Fig.5 Influence of processing of barley rice grading FRAP iron total reducing capacity

由圖5可知,3種碎米對FRAP鐵離子總還原力的影響無顯著差異(p>0.05),3種碎米對鐵離子總還原力平均值為(1.02±0.01) mmol/g,帶殼薏米對鐵離子總還原力為1.67 mmol/g,即碎米相比帶殼薏米對鐵離子還原力下降了38.92%。

3 結論

與帶殼薏米相比,其它8種薏米樣品中水分、粗脂肪、還原糖、淀粉、蛋白質、粗纖維、灰分含量減少,同時對DPPH自由基、ABTS自由基清除率和鐵離子還原力降低。其中拋光精米和碎米作為人們藥食兩用的直接原料,因此作為重點突出對象。拋光精米中水分、粗脂肪、還原糖、淀粉、蛋白質、粗纖維、灰分含量依次為7.83%、8.04%、86.52%、86.54%、20.17%、0.12%、1.56%;而碎米中平均含量依次為7.80%、5.10%、86.37%、86.33%、20.03%、0.12%、1.53%。拋光精米對DPPH、ABTS自由基清除率及鐵離子還原力最高依次可達93.78%、97.44%、1.14 mmol/g;則碎米最高依次可達91.08%、97.32%、1.02 mmol/g。綜上所述,薏米在分級脫殼加工過程中會有營養物質流失,并且抗氧化性有所降低,但經加工后的薏米中營養物質的含量比高粱、青稞、紫米等[28]高,具有很高的營養價值,薏米在市場中的應用和發展前景非常好。

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Effectofprocessingofgradingshellingonqualityandantioxidationofbarley

WANLiang-yu1,WANGMing-li1,2,*,LUOGuang-li1,RANJi-ping1

(1.The Provincial Key Laboratory of Fermentation Engineering and Bio-Pharmaceutical,Guizhou University,Guiyang 550025,China; 2.School of liquor and food engineering,Guizhou University,Guiyang 550025,China)

Taking Guizzhou Xingren barley as raw material,the effects of processing methods on the basic nutrients and antioxidant activities of the classified grading system were studied. Compared with the shelled barley,basic nutrient contents in other grades of shelling was significantly lower in barley products(p<0.05).Among them,crude fat,protein,reducing sugar,crude fiber content,in the seed shell,was 8.95%,20.21%,91.33% and 0.22%,respectively and the data of polished rice was 8.04%,20.17%,86.52%,0.12%.Experiments of DPPH,ABTS and FRAP showed that,antioxidation of shelled barley was significantly higher(p<0.05). DPPH,ABTS radical scavenging rate and ferric ion force were up to 94.85%,98.06%,1.67 mmol/g.And the data of polished rice was 93.78%,97.44%,1.14 mmol/g.Thus available,classification of shelling method can make the loss of nutrients and antioxidant activity of barley decreased,but the nutritional value of processed barley has high.

barley;shelling;basic nutrients;antioxidant

2017-03-27

萬良鈺(1991-)，女，在讀碩士，研究方向：食品生物技術，E-mail:172388164@qq.com。

*通訊作者:王明力(1961-)，女，博士，教授，從事食品生物技術和果蔬貯藏與加工研究，E-mail:wmlgycn@163.com。

黔科合重大專項字(2014)6023；貴州大學研究生創新基金項目；農業部公益性行業(農業)科研專項項目201303069；黔科合中藥字(2011)5077。

TS210.4

:A

:1002-0306(2017)17-0033-06

10.13386/j.issn1002-0306.2017.17.007