胚芽大米的營養特性及營養支持作用

馬文領，景 軍，耿文葉

(1 第二軍醫大學熱帶醫學與公共衛生學系環境衛生學教研室，上海 200433；2陜西羽東科技股份有限公司，陜西咸陽 712083；3復旦大學藥學院，上海 201203)

稻米在過度加工的過程中，大量存在于稻米外皮、糊粉層和胚芽中的膳食纖維、維生素、礦物質以及部分功能活性物質隨米糠一起被拋棄。稻米的精加工不但造成極大的浪費，還容易導致人們維生素和礦物質以及抗氧化物質的缺乏而危害人們的健康[1-2]。為了提高大米的營養品性和營養支持作用，并迎合現代人們對大米外觀及口感的要求，世界各國在大米新品種的培育和大米深加工工藝方面均投入了巨大的人力和物力，其中以大米作為主食的日本在大米深加工成套設備的開發和特殊功效大米的商業化生產以及不同種類大米的營養功能特性研究方面，取得了令人矚目的成果。胚芽米做為功能性大米的代表，它不但含有豐富的維生素和礦物質，還含有豐富的功能因子，其營養價值遠高于普通的精白米，對于我國功能大米的研發具有極高的借鑒意義[3]。本文以具有特殊功效的胚芽米為例，重點論述胚芽米的特殊營養成分及對包括軍人在內的特定人群的營養支持作用，以推動我國功能大米的開發，提高不同人群的健康水平。

1 胚芽大米的營養特性

胚芽含有大量的維生素和礦物質以及一些其他功能活性物質[4-5]。糙米和胚芽米由于保留了胚芽部分而使其營養特性大為改觀。

1.1 糙米的營養特性

由于糙米保留了部分外皮、糊粉層和胚芽，其維生素和礦物質以及膳食纖維的含量明顯增加，不飽和脂肪酸和植物黃酮、谷胱甘肽(GHS)、二十八烷醇等抗氧化和具有特殊營養支持作用的物質的含量也明顯增加[3-4]。但是，由于糙米被一層密度極高的粗纖維組織和糠蠟等包裹住，其吸水性和膨脹性較差，蒸煮時間長且淀粉很難糊化，口感粗糙且帶有糠味，而外皮中含有植酸影響礦物質的吸收，米飯的色澤和口感難以被大眾接受，目前主要摻在精白米中銷售，因此其推廣和應用受限。

1.2 胚芽米的營養特性

為了進一步改善糙米的外觀和口感，通過特殊的加工設備和加工工藝，在糙米碾壓過程中除去大米外皮的同時，保留大米的胚芽部分即制成胚芽米。與糙米相比，胚芽米礦物質和膳食纖維含量有所降低，但胚芽部分的維生素、礦物質和不飽和脂肪酸及某些功能活性物質仍得以保留[6]。同時，由于去除了外皮，使得胚芽米的口感和外觀獲得明顯改善的同時，植酸的含量也明顯降低，使其對鐵、鈣等礦物質吸收的影響明顯減弱[6]。但是，胚芽米加工的一個瓶頸問題是胚芽留存率不高，一般胚芽米僅有30%左右的留芽率，甚至更低，從而使胚芽米的營養價值大打折扣。為了提高留芽率，近年來日本在胚芽米的加工工藝和加工設備進行了大量研究，通過特殊的工藝設備使留芽率提高到90%左右，大大提高了大米的營養特性[7]。

1.3 富含GABA胚芽米的營養特性

大米特別是胚芽米除了含有的傳統五大營養素之外，還含有一些“非營養素”類的植物化合物，如具有鎮靜安神作用的γ-氨基丁酸(GABA)、具有抗氧化功能的植物黃酮和谷胱甘肽、具有調節血脂的植物甾醇等[8]。為了進一步提高胚芽米的營養特性，特別是微量營養素和功能活性物質的含量，在現有胚芽米生產技術的基礎上，經過特殊工藝制備成具有特殊功效的“功能大米”。其中，稻谷在脫殼前或脫殼形成糙米后，在適宜濕度和溫度條件下，通過濕式(溫水浸泡)或干式(高溫高濕環境)加工工藝使胚芽部分萌發，以形成發芽糙米。在糙米在胚芽萌動過程中，胚芽內的谷氨酸在谷氨酸脫羧酶的作用下轉化為GABA[9]。糙米經發芽萌動形成富含GABA的胚芽糙米后，不但GABA的含量可增加10倍以上(由2mg/100g左右提高到20mg/100g左右)，同時還可使谷皮中的纖維軟化，提高了大米的品性和口感，更保留了大米外皮中的維生素和礦物質，提高了膳食纖維的利用率[9]。長期食用這種大米除可預防營養缺乏性疾病外，更可提高機體的機能，預防和治療慢性精神性(如抑郁、失眠)和代謝性疾病(如高血壓、糖尿病)[10]。后續的研究中進一步發現，糙米在發芽過程中形成的GABA可隨水分以濃度梯度的方式自然移動至胚乳部，并且干燥后很少產生裂紋，不影響后期的稻米碾壓過程。萌動過程形成的富含GABA的糙米結合前述的胚芽米加工工藝，可制備為富含GABA(GABA含量可達15mg/100g左右)的精制GABA胚芽大米，其口感與精制大米相當甚至更好，同時其功效成分更為突出。近年來，在富含GABA的胚芽米基礎上，強化了某些微量元素，制備出了富含微量元素的GABA胚芽米。如通過育種和施用富硒肥技術生產出富硒水稻，再結合GABA胚芽米的生產工藝，或者通過在糙米發芽過程中噴灑硒制劑，已經生產出了富硒GABA胚芽米[11]。利用相似的技術，同樣可以生產出富含鈣、鐵、鋅、鉻等礦物質或富含胡蘿卜素、黃酮、谷胱甘肽等功能成分的GABA胚芽米，以豐富胚芽米市場的品種并滿足不同人群的要求。

2 胚芽米內功能活性物質對人體的影響

經過特殊工藝處理的胚芽米，其功能活性物質的含量明顯升高，而這些活性物質作為特定的功能因子，除具有強身健體的功能外，還可滿足特定人群的需要，并對某些慢性病起到較好的預防和治療作用。

GABA是中樞神經系統一種重要的抑制性神經遞質，具有抑制興奮性遞質過度活動的作用，從而保持中樞神經系統興奮性和抑制性的平衡[12]。同時，外周組織中也存在一定量的GABA及其受體。中樞和外周的GABA可以通過調節神經內分泌的活性而影響機體的代謝、提高葡萄糖磷酸酯酶的活性、促進腦組織的新陳代謝和恢復神經元的功能，還可通過抑制飽食中樞而發揮促進攝食的作用。目前認為攝入一定量的GABA對緩解精神緊張、抑郁和失眠均可發揮一定的作用[12]。

在動物和人體試驗中已經證明GABA可以降低血壓，而攝入高GABA含量的食物同樣也具有降低血壓的作用。如Shimada等[13]研究證明，對于正常高限血壓和臨界性高血壓受試者，攝入4g/d含0.5%GABA的小球藻(含20mg的GABA)12w，在攝入第8、10和12w均降低了受試者的收縮壓，而利用富含GABA發芽糙米胚芽喂食自發性高血壓的大鼠，結果發現，其具有抑制血壓上升的作用[14]，說明通過攝入高含量GABA的食物有利于緩解高血壓的癥狀。富含GABA食物的降壓機制雖然仍未充分闡明，但認為可能與GABA擴張血管、抑制外周交感神經活性或者降低總的外周血管阻力相關。另外，富含GABA的發芽糙米還有利于降低餐后血糖耐受曲線面積和降低鏈唑霉素(STZ)誘導的糖尿病模型大鼠。給予大鼠攝食7w富含GABA的胚芽糙米，可減少STZ誘導模型大鼠的糖尿病癥狀[15]，人體試驗表明用部分富含GABA的胚芽糙米代替一部分精白米，可降低正常人餐后血糖，但不增加餐后胰島素的水平，其機制除與富含GABA的胚芽高含量的膳食纖維和維生素與礦物質相關外，還可能與富含GABA的胚芽糙米降低了交感神經的緊張性，從而增加胰島的血液供應相關[16]。除GABA外，胚芽中的GSH(谷胱甘肽)和生物黃酮具有抗氧化、有效清除體內自由基和延緩衰老的作用；谷維素具有降低總膽固醇和甘油三酯含量、促進血液循環、調節內分泌、降低皮膚色素的沉積和改善腸胃道功能的作用[8]。硒是人體紅細胞谷胱甘肽過氧化物酶和磷脂過氧化氫谷胱甘肽過氧化物酶的組成成分，保護細胞膜的結構與功能免遭氧化應激產物的攻擊，在預防慢性非傳染性疾病的發生方面均具有重要作用[11]。

3 胚芽米對特殊人群的營養支持作用

胚芽米不但適合于普通人群的營養保健的需要，更適合于某些特殊人群的營養和預防慢病的需求。

3.1 對長航人員的營養支持作用

長航人員主食以精加工的食物為主，新鮮水果和蔬菜的攝入不足，同時在船上一旦遇到風浪，導致暈船的發生而引起惡心嘔吐，每天攝入的食物總量也可能不足，而船上緊張的工作導致機體經常處于疲勞和應激狀態，長而久之容易導致船員維生素和礦物質的缺乏，氧化應激水平增加[17]。此時可以通過改善主食結構，用部分胚芽米代替普通大米，以提高維生素和礦物質的攝入量，以預防維生素和礦物質的缺乏。由于通過胚芽米還能夠提高黃酮和GHS等抗氧化物質的攝入量，因此還能提高其抗氧化應激的能力，預防氧化應激損傷的發生，以提高其健康狀態。

長航人員在航行過程中精神壓力也不容忽視，長期緊張工作、與外界相對隔絕的環境和不良的工作條件導致失眠、抑郁等精神心理疾病發病率明顯高于陸地工作人員[18-19]，而針對這部分人員，長期攝入一定量的富含GABA的胚芽米，由于GABA攝入量的增高，可降低人體交感神經的興奮性[12]，從而緩解精神緊張的程度，改善睡眠質量和緩解抑郁癥狀。再加上該類胚芽米提高了維生素、礦物質和抗氧化物質的攝入水平，將從身體和精神兩個方面提高長航人員的健康水平，以降低差錯的誤操作率并提高勞動工效。

3.2 胚芽米對特殊生理狀態人群的營養支持作用

當人體處于特殊生理狀態(青少年、孕婦和乳母)時，由于基礎代謝率和能量消耗量均明顯增加，其對維生素、礦物質和抗氧化物質的需求量均有不同程度的增加。如嬰幼兒和兒童的生長發育期以及孕期和哺乳期的婦女，不但對能量和三大產能營養素的需求量明顯增加，對維生素和礦物質的需要量也明顯增加，而現代社會由于人們生活水平的提高和對下一代重視程度的增加，導致兒童攝入蛋白質、脂肪和精制糖等精加工食物增加，其總能量攝入不但不減少甚至能量攝入過剩，但是其維生素、礦物質和抗氧化應激物質的攝入量明顯減少，導致維生素和礦物質以及抗氧化應激物質的“隱形缺乏”[20]。而少年兒童巨大的學習壓力和緊張的生活節奏又進一步增加了維生素和礦物質的缺乏程度，以至于目前兒童肥胖、失眠、注意力不集中和抑郁的發病率明顯增高[21]，影響了下一代的健康成長。因此，提高這類人群的維生素、礦物質以及抗氧化物質的攝入，將對于提高兒童的健康水平和身心健康方面發揮積極的作用。而攝入富含維生素和礦物質的胚芽米，特別是富含GABA的胚芽米，為提高該類人群的健康水平提供了一個經濟而可行的有效途徑。攝入100g含GABA的大米即可攝入14mg左右的GABA，有效發揮GABA的生物作用，因此可通過大米攝入充足的營養素和礦物質同時，還可通過攝入足量的GABA等活性物質改善其精神狀態。

除對青少年、孕婦及乳母的作用外，胚芽米對老年人的營養支持作用也是近年來研究的熱點。由于老年人慢性疾病特別是高血壓、糖尿病、失眠及精神抑郁性疾病的高發[22]，而胚芽米特別是富含GABA的胚芽米及富含某些微量元素的胚芽米營養成分的特殊性，為該類人群的慢性病防治提供了一種新的干預和支持手段。如食用發芽糙米對糖尿病和高血壓的防治作用，以及食用富含GABA的胚芽米對抑郁和失眠的緩解作用，將為提高老年人的健康水平和慢性病的防治提供新的思路和途徑。

總之，隨著胚芽米和富含GABA的功能研究的深入，生產加工工藝以及成套加工設備的日益成熟，胚芽米和富含GABA胚芽米等高端功能大米產業將成為具有潛力農業深加工的新興產業，而特殊功能大米的推廣和使用也將為提高人們的健康水平，特別是特殊職業人群和特殊生理需要人群的健康水平做出應有的貢獻。我國作為大米的生產和消費大國，在具有特殊功能大米的育種、富硒和富含GABA胚芽米的加工和成套設備的研發方面，做了大量工作，如在糙米發芽溫度、濕度和時長的控制，胚芽米、富硒和富鉻大米的生產和加工工序、不同大米的功效方面均進行了深入的研究[23-25]。但我國功能大米的工業化生產仍處于“小”、“散”、“亂”的狀態。2015年，陜西羽東科技股份有限公司在國內首家引進了日本佐竹公司的成套GABA大米生產設備[26]，其生產的胚芽米和富含GABA的胚芽米的留胚率和GABA含量均達到和超過日本同類設備加工的產品。今后應加強功能大米加工配套設備的國產化、功能大米有效功能因子的研究，同時加大市場推廣力度，以提高我國功能大米深加工產業的健康發展，為造福我國的功能大米的品質、提高國民特別是特殊人群的健康水平，做出應有的貢獻。◇

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