糙米中抗?fàn)I養(yǎng)因子及其去除方法研究

錢(qián)亞丹 毛鵬 張俊杰 代嵐 姜忠麗

摘要：對(duì)糙米中的抗?fàn)I養(yǎng)因子——植酸和胰蛋白酶抑制因子含量進(jìn)行測(cè)定，采用酶解及熱磨法、發(fā)芽法和糙米酵素法去除抗?fàn)I養(yǎng)因子，并比較去除率。結(jié)果表明：3種方法均可有效降低糙米中抗?fàn)I養(yǎng)因子含量，其中酶解法去除植酸效果最佳，糙米酵素法去除胰蛋白酶抑制因子效果最佳且有利于糙米品質(zhì)的改善。

關(guān)鍵詞：糙米；抗?fàn)I養(yǎng)因子；植酸；胰蛋白酶抑制因子；酶解；發(fā)芽；酵素

中圖分類(lèi)號(hào)：TS210.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-1161（2018）02-0036-04

稻谷經(jīng)礱谷機(jī)脫去穎殼后即可得到糙米。糙米由米糠層、胚芽和胚乳組成，其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值較高且具有一定的保健功能特性，但也含有一些抗?fàn)I養(yǎng)因子（ANF）如植酸、胰蛋白酶抑制因子等。抗?fàn)I養(yǎng)因子會(huì)阻礙營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收與利用，例如：植酸會(huì)螯合礦物質(zhì)元素，影響人體對(duì)鈣、鎂、鐵、鋅的吸收；而胰蛋白酶抑制因子對(duì)蛋白質(zhì)的消化利用有不良影響。本課題對(duì)糙米中的植酸和胰蛋白酶抑制因子進(jìn)行測(cè)定，通過(guò)正交試驗(yàn)優(yōu)化酶解工藝參數(shù)，采用最佳工藝條件酶解去除植酸，采用熱磨法去除胰蛋白酶抑制因子，并與發(fā)芽糙米和糙米酵素進(jìn)行比較，以得到去除抗?fàn)I養(yǎng)因子的最佳方法，為糙米應(yīng)用提供可靠依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 原料與試劑

原料：糙米，活性干酵母，玉米胚芽油，蜂蜜。

試劑：氫氧化鈉，氯化鈉，三氯化鐵，鹽酸，磺基水楊酸，植酸鈉標(biāo)準(zhǔn)品，717陰離子交換樹(shù)脂，植酸酶，三羥基甲基氨基甲烷，氯化鈣，胰蛋白酶，胰蛋白酶抑制因子，苯甲酰-L-精氨酸對(duì)硝基苯胺（BAPA），二甲基亞砜，冰乙酸（分析純）。

1.2 儀器與設(shè)備

HH-6型數(shù)顯恒溫水浴鍋：常州國(guó)華電器有限公司；HY-2型多用調(diào)速振蕩器：金壇市醫(yī)療儀器廠；YP20002型電子天平：上海佑科儀器儀表有限公司；ESJ120-4B型分析天平：沈陽(yáng)龍騰電子有限公司；DL-4C型高速離心機(jī)：貝克曼庫(kù)爾特商貿(mào)（中國(guó)）有限公司；PHS-2C型酸度計(jì)：上海皓莊儀器有限公司；HL-2S型恒流泵：上海青浦滬西儀器廠；Φ 10 mm×200 mm層析交換柱：沈陽(yáng)海益科技有限公司；DHG-914A型電熱鼓風(fēng)干燥箱：鞏義市予華儀器有限責(zé)任公司；JJ-1型磁力攪拌器：日本電子（JEDL）；2500A型多功能粉碎機(jī)：永康市速鋒工貿(mào)有限公司；Uv5100型分光光度計(jì)：上海元析儀器有限公司；Scientz-12N型冷凍干燥機(jī)：寧波新芝生物科技股份有限公司。

1.3 試驗(yàn)流程

試驗(yàn)流程如圖1所示。

1.4 抗?fàn)I養(yǎng)因子測(cè)定

1.4.1 植酸測(cè)定 按照GB 5009.153—2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中植酸的測(cè)定》中的方法進(jìn)行測(cè)定。

1.4.2 胰蛋白酶抑制因子測(cè)定 稱取 1～10 g（精確至 0.001 g）試樣于100 mL錐形瓶中，加入50 mL 0.01 mol/L氫氧化鈉溶液，搖勻；用鹽酸調(diào)節(jié)pH值至

9.5±0.1，在0～4 ℃冰箱中靜置15～24 h；將樣品提取液取出放至室溫，轉(zhuǎn)移至100 mL容量瓶中，并用水定容至刻度，搖勻；沉淀15 min后，根據(jù)需要對(duì)樣品提取液進(jìn)行稀釋。

按照表1中的設(shè)計(jì)吸取一定量的溶液分別加至2個(gè)10 mL離心管中，測(cè)定胰蛋白酶使用液活性。測(cè)定流程：將離心管中的溶液混勻→37 ℃恒溫水浴鍋保溫10 min→空白管和標(biāo)準(zhǔn)管各加入1 mL胰蛋白酶使用液并混勻→37 ℃水浴中保溫10 min±5 s→標(biāo)準(zhǔn)管中加入1 mL乙酸溶液并混勻→4 000 r/min離心10 min→410 nm處測(cè)定上清液吸光度（以水調(diào)零）。注意：胰蛋白酶使用液的吸光度和空白液的吸光度之間的差值（Ar-Abr）為0.380±0.050 時(shí)，可以使用該方法。

按照表2中的設(shè)計(jì)分別吸取一定量的4種溶液加入至4個(gè)10 mL離心管中，測(cè)定胰蛋白酶抑制劑活性。測(cè)定流程同上。測(cè)定吸光度后，根據(jù)公式計(jì)算胰蛋白酶抑制因子的含量。

1.5 抗?fàn)I養(yǎng)因子去除

1.5.1 酶解法去除植酸 糙米∶去離子水=1∶10（W∶V）→堿液提取（pH值 7.0，25 ℃，1 h）→離心（9 500

r/min，4 ℃，30 min）→收集上清液→植酸酶處理（正交試驗(yàn)優(yōu)化后的最佳工藝條件）→調(diào)節(jié)pH值 4.5，酸沉30 min →離心（9 500 r/min，4 ℃，30 min）→中和→冷凍干燥→得到去除植酸的糙米。植酸酶濃度1 mg/mL，酶解pH值 4.7。

1） 酶解條件優(yōu)化正交試驗(yàn)。通過(guò)單因素試驗(yàn)尋找拐點(diǎn)參數(shù)為正交試驗(yàn)方案的確定提供依據(jù)。① 固定參數(shù)值：酶解90 min，加酶量15 mL；變換溫度：水平值分別為35，40，45，50，55 ℃。② 固定參數(shù)值：溫度45 ℃，加酶量15 mL；變換酶解時(shí)間：水平值分別為30，60，90，120，150 min。③ 固定參數(shù)值：溫度45 ℃，酶解90 min；變換酶用量：水平值分別為5，10，15，20，25 mL。在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上，以去除率為考察指標(biāo)，選取酶解溫度、酶解時(shí)間、酶用量3個(gè)因素，采用L9（33）正交設(shè)計(jì)進(jìn)行試驗(yàn)（見(jiàn)表3），優(yōu)化工藝參數(shù)。

1.5.2 熱磨法去除胰蛋白酶抑制因子 95 ℃浸燙5 min，100 ℃磨漿去除胰蛋白酶抑制因子。

1.5.3 制備發(fā)芽糙米并檢測(cè)其中的抗?fàn)I養(yǎng)因子 將糙米用清水沖洗后在25 ℃下用清水浸泡12 h；在35 ℃條件下使米粒萌芽48 h，每隔8～12 h換一次清水；將萌芽后的米粒放入循環(huán)通風(fēng)干燥箱，在40～50 ℃下干燥4～12 h，制得水分含量為12%～14%的發(fā)芽糙米。測(cè)定方法同上。

1.5.4 制備糙米酵素并檢測(cè)其中的抗?fàn)I養(yǎng)因子 將發(fā)芽糙米烘干后粉碎，以干粉計(jì)稱質(zhì)量，按質(zhì)量比添加8%蜂蜜、5%玉米胚芽油、100%純凈水、3%酵母活化液，混合，在32 ℃溫度下發(fā)酵2 h，放入55 ℃鼓風(fēng)干燥箱中低溫干燥，直至水分含量≤8%，取出冷卻至室溫，用粉碎機(jī)粉碎。測(cè)定方法同上。

2 結(jié)果與分析

2.1 植酸含量測(cè)定結(jié)果

根據(jù)植酸含量測(cè)定結(jié)果繪制植酸標(biāo)準(zhǔn)曲線（如圖2所示）。測(cè)定樣品的吸光度值，代入植酸標(biāo)準(zhǔn)曲線y=-1.427 7x+0.831 4，得到植酸含量。根據(jù)公式求得糙米、發(fā)芽糙米、糙米酵素中植酸含量分別為8.40，2.84，3.41 mg/g。

2.2 酶解法去除植酸結(jié)果

2.2.1 酶解條件優(yōu)化單因素試驗(yàn)結(jié)果

1） 溫度的影響。在酶解90 min、加酶量15 mL條件下，不同溫度對(duì)植酸酶酶解去除植酸效果的影響情況如圖3所示。

由圖3可以看出：隨溫度升高，植酸去除率呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)。當(dāng)溫度為50 ℃時(shí)，去除率達(dá)到最大；50 ℃之后，由于溫度過(guò)高使植酸酶活性降低，導(dǎo)致去除率下降。

2） 酶解時(shí)間的影響。在溫度45 ℃、加酶量15 mL條件下，不同酶解時(shí)間對(duì)植酸酶酶解去除植酸效果的影響情況如圖4所示。

由圖4可以看出：隨酶解時(shí)間增加，植酸去除率總體呈上升趨勢(shì)。酶解90 min之前，去除率隨時(shí)間增加變化明顯；90 min之后，酶解時(shí)間的增加對(duì)去除率的影響變化不大。

3） 酶用量的影響。在溫度45 ℃、酶解90 min條件下，不同酶用量對(duì)植酸酶酶解去除植酸效果的影響情況如圖5所示。

由圖5可以看出：隨酶用量增加，植酸去除率總體呈現(xiàn)上升趨勢(shì)。當(dāng)加酶量小于15 mL時(shí)，去除率變化明顯；大于15 mL時(shí)，酶用量的增加對(duì)去除率的影響變化不大。

2.2.2 酶解條件優(yōu)化正交試驗(yàn)結(jié)果 正交試驗(yàn)結(jié)果極差分析見(jiàn)表4。

由表4可知：各因素對(duì)植酸去除率影響從主到次依次為A>B>C，各因素最優(yōu)水平為A3B2C2，即最佳工藝條件為酶解溫度50 ℃、酶解90 min、酶用量15 mL。

經(jīng)測(cè)定，糙米樣品在最佳工藝條件下酶解所得糙米中植酸未檢出，說(shuō)明其植酸含量低于儀器最低檢出限。可見(jiàn)，植酸酶酶解法去除植酸效果最佳。

2.3 胰蛋白酶抑制因子含量測(cè)定結(jié)果

按照1.4.2中胰蛋白酶抑制因子測(cè)定方法，測(cè)得糙米、發(fā)芽糙米、糙米酵素中胰蛋白酶抑制因子含量分別為1.93，0.35，0.21 mg/g；經(jīng)95 ℃浸燙5 min，100 ℃磨漿去除胰蛋白酶抑制因子后，測(cè)得胰蛋白酶抑制因子含量為0.32 mg/g。可見(jiàn)，糙米制備為糙米酵素后，胰蛋白酶抑制因子含量降低最為明顯。因此，糙米酵素法去除胰蛋白酶抑制因子效果最佳。

2.4 幾種方法去除抗?fàn)I養(yǎng)因子效果比較

采用幾種方法處理后，抗?fàn)I養(yǎng)因子含量測(cè)定結(jié)果如圖6所示。

由圖6可以看出：在酶解最佳工藝條件下，酶解所得糙米中植酸未檢出，熱磨法去除胰蛋白酶抑制因子后含量由1.93 mg/g降低至0.32 mg/g；糙米發(fā)芽后，植酸含量由8.40 mg/g降低至2.84 mg/g，胰蛋白酶抑制因子含量由1.93 mg/g降低至0.35 mg/g；而發(fā)芽糙米制備為糙米酵素后，植酸含量增加至3.41 mg/g，胰蛋白酶抑制因子含量降低至0.21 mg/g。

3 結(jié)論

3.1 植酸去除

采用優(yōu)化酶解法去除，所得糙米中植酸未檢出；采用發(fā)芽法去除，植酸含量由0.840%降低至0.284%；采用糙米酵素法去除，植酸含量介于酶解法和發(fā)芽法之間。可見(jiàn)，植酸酶酶解法是去除植酸的最佳方法。

3.2 胰蛋白酶抑制因子去除

采用熱磨法去除，胰蛋白酶抑制因子的活性大大降低，去除率達(dá)83.4%；采用發(fā)芽法去除，胰蛋白酶抑制因子含量降低，去除率與熱磨法相近；采用糙米酵素法去除，去除率比前兩種方法更高，且糙米酵素有利于改善糙米的品質(zhì)。可見(jiàn)，糙米酵素法是去除胰蛋白酶抑制因子的最佳方法。

參考文獻(xiàn)

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