不同處理對糙米發芽后酚類含量及其抗氧化活性影響

曹磊，宋玉，陶澍，洪瑩，陸超群，邵子晗，劉超，劉飛

（1.安徽省農業科學院農產品加工研究所，安徽 合肥 230031；2.淮南市鑫飛信息技術有限公司，安徽 淮南 232001）

酚類物質作為一類抗氧化物質，常見于水果蔬菜中，其抗氧化功效已得到廣泛證實[1-2]；相對于水果蔬菜，谷物原料中酚類物質含量低，易被忽視。但近期對谷物類原料中酚類物質的研究成為新的熱點，主要集中在糙米、小麥、大麥、燕麥、薏米、小米等谷物中酚類組成、存在形式、含量、分布規律以及抗氧化活性等方面[3-8]。酚類物質的體外抗氧化活性評價最常用的方法是 1，1-二苯基-2-三硝基苯肼（1，1-diphenyl-2-picrylhydrazyl，DPPH）法，其主要是通過對DPPH自由基中單電子的抑制效果評價抗氧化的效果。有研究將亞鐵還原能力（ferric ion reducing antioxidant power，FRAP）檢測法和氧化自由基吸收能力（oxygen radical absorbance capacity，ORAC）檢測法也作為體外抗氧化能力的評價方法，前者也稱為鐵離子還原/抗氧化能力，其是通過將Fe3+還原為Fe2+的能力評價抗氧化效果；后者是基于自由基會引起熒光探針強度的變化，通過考察抑制熒光程度評價抗氧化能力[3-8，9-10]。

以糙米、全麥粉為代表的全谷物類產品因其營養全面而備受特定消費者的喜愛，但因其口感粗糙、抗營養因子（如糙米中植酸）等劣勢限制了其大范圍應用。而以糙米為原料進行適度加工，既可以充分保留其原有的營養元素，又能降低其主要抗營養元素和改善口感。發芽糙米即是以糙米為原料在適宜的溫度、濕度條件下，通過激活糙米的內源酶系使得植酸大幅度降低，γ-氨基丁酸（γ-aminobutyric acid，GABA）等功能性成分大幅度提高。由于糙米發芽后含水量較高，一般都大于30%以上，如果不及時進行烘干，則無法進行長期保存。高水分糙米如果烘干方法和工藝不合適，極容易造成產品爆腰，對蒸煮后的品相、營養成分影響也較大[11-13]。

本研究以同一品種的稻谷為原料，在分析精米、糙米、發芽糙米中游離酚、結合酚含量及其DPPH自由基清除能力、FRAP、ORAC的基礎上，以常溫25℃勻漿處理為對照考察熱風干燥、真空干燥兩種干燥方式對糙米發芽后的游離酚、結合酚及抗氧化活性影響，為功能性糙米產品加工方式對抗氧化營養成分的影響提供數據支撐。

1 材料與方法

1.1 主要材料與試劑

稻谷（粳稻）：安徽倮倮米業有限公司。

己烷、乙酸乙酯、福林酚（Folin-Ciocalteu）、沒食子酸、1，1-二苯基-2-三硝基苯肼（DPPH）、三價鐵-三吡啶三嗪（Fenic-tripyridyl triazine，Fenic-TPTZ）、三氯化鐵、水溶性維生素 E（Trolox）標品、熒光素鈉、2，2′-偶氮二異丁基脒二鹽酸鹽 [2，2′-azobis（2-methylpropionamidine）dihydrochloride，AAPH]（以上試劑均為分析純）：國藥集團化學試劑有限公司。

1.2 主要儀器與設備

DHG-9101-2SA型電熱恒溫鼓風干燥箱：上海鴻都電子科技有限公司；DZF-6020型真空干燥箱：上海三發科學儀器有限公司；N-1100型旋轉蒸發儀：上海亞榮生化儀器廠；XSE105DU型電子天平：瑞士梅特勒-托利多有限公司；TGL-16M型冷凍離心機：長沙湘智離心機儀器有限公司；1900PC型紫外可見光分光光度計：上海譜元儀器有限公司；PE-LS55型熒光分光光度計：美國PerkinElmer公司。

1.3 方法

1.3.1 糙米、精米制備

1）糙米制備：按照 GB/T 18810—2002《糙米》中粳糙米三等要求礱谷制備[14]。

2）精米制備：按照 GB/T 1354—2018《大米》中優質粳米二級要求礱碾制備[15]。

1.3.2 發芽糙米制備

按照以下工藝流程制備發芽糙米：糙米→清洗→滅菌→浸泡（28℃，8 h）→萌發（28℃，9 h）→發芽糙米（含水量約35%）。發芽結束后，瀝干表面水分，然后分成等量的3份進行后續處理[12]。

1.3.3 糙米發芽后處理方式

1）熱風干燥：將瀝干表面水分的發芽糙米于45℃熱風干燥8 h，粉碎后過60目篩備用，終水分含量約15%左右。

2）真空干燥：將瀝干表面水分的發芽糙米于35℃、0.05 MPa下干燥8 h，粉碎后過60目篩備用，終水分含量約15%左右。

3）常溫25℃勻漿：將瀝干表面水分的發芽糙米，直接在25℃常溫下進行勻漿處理，含水量約30%。

1.3.4 酚類物質提取

1）脫脂處理：將樣品加入己烷 1：10（g/mL），低溫超聲5 min，5 000 r/min離心10 min，棄去上清液，沉淀作為酚提取的原料。

2）游離酚提取：將脫脂處理后的原料與50 mL、4℃預冷的80%甲醇水溶液混勻，振蕩提取30 min，再在3 000 r/min離心10 min；收集上清液，剩下的沉淀用25 mL預冷的80%甲醇反復提取2次，收集所有上清液用預冷的甲醇定容至100 mL，4℃保存備用；剩余沉淀用作提取結合酚。

3）結合酚提取：提取游離酚后剩余的沉淀用50mL、2 mol/L NaOH水溶液振蕩提取2 h，調pH值至2.0，加入50 mL乙酸乙酯混勻后靜置10 min，3 000 r/min離心10 min，上層濃縮蒸干，下層用乙酸乙酯反復提取2次，再合并乙酸乙酯溶解部分后加入10 mL預冷的80%甲醇獲得結合酚提取液，4℃避光保存備用。

1.3.5 酚類物質含量檢測

采用Folin-Ciocalteu比色法檢測[16]。將0.2 mL提取液與2.8 mL蒸餾水、0.5 mL 0.2 mol/L Folin-Ciocateu試劑混合避光反應5 min，再加入1.5 mL 20% Na2CO3溶液振蕩混合，室溫25℃下避光反應30min，在765nm下測其吸光值。酚含量以每100 g干物質含有的沒食子酸當量毫克數表示（mg GAE/100g DW）。

1.3.6 酚類物質抗氧化能力檢測

1）DPPH自由基清除能力檢測：參考申迎賓等[17]的方法并適當修改。在0.2 mL樣品溶液中加入6 mL 0.1 mmol/L的DPPH溶液，室溫25℃下避光反應30min，在515 nm測其吸光值。以每克干物質含有的Trolox當量微摩爾數表示（μmol TE/g）DW。

2）FRAP檢測：參考Li等[18]的方法并適當修改。100μL待測樣品液與3mLFerric-TPTZ試劑混合，37℃避光反應30 min，在593 nm測吸光值。以每克干樣品所含Trolox當量的微摩爾數表示（μmol TE/g）DW。

3）ORAC檢測：參考Claudia等[9]的方法并適當修改。500 μL提取液與500 μL pH 7.4磷酸鹽緩沖液、500 μL 0.126 μmol/L熒光素鈉溶液混合，在37℃下避光振蕩反應5 min，再加入AAPH溶液1 000 μL混勻，進行熒光檢測。熒光含量每分種檢測一次，連續檢測300 min直到熒光數值為零（激發波長485nm，發射波長528nm），以檢測的熒光衰退曲線峰面積繪制，結果以每克樣品中含有的Trolox當量微摩爾數表示（μmol TE/g DW）

1.4 數據處理

2 結果與分析

2.1 精米、糙米、發芽糙米中酚類含量分析

精米、糙米、發芽糙米中游離酚和結合酚含量如表1所示。

表1 精米、糙米、發芽糙米中酚類物質含量Table 1 The content of phendic in white rice，brown rice and germinated brown rice

3種樣品中均呈現出游離酚高于結合酚含量的趨勢，精米、糙米、發芽糙米中游離酚含量占總酚含量分別為83.04%、72.56%、72.60%；稻谷經過礱谷后得到的糙米其游離酚含量77.75 mg GAE/100g DW，將其經過碾、拋后得到的精米中游離酚含量顯著減少（P＜0.05），只有16.45 mg GAE/100 g DW，而將糙米經過浸泡發芽后得到的發芽糙米中游離酚含量顯著增加（P＜0.05），達到105.03 mg GAE/100 g DW；結合酚含量也呈現出相同的趨勢，經過碾拋處理得到的精米相較糙米減少了約88.57%，而發芽糙米較糙米增加了約34.83%。由于稻米品種、加工工藝與精度的不同，目前的研究報道中糙米總酚含量約在70 mg GAE/100 g DW～200 mg GAE/100 g DW之間，而由于發芽條件的差異，發芽糙米中總酚含量最高可達到將近300 mg GAE/100 g DW。盡管各研究中游離酚、結合酚、總酚含量上有差異，如Moongngarm 等[19]、Ti等[10]的研究顯示，糙米中酚類物質含量分別為70.3、84.3 mg GAE/100 g DW，發芽糙米中酚類物質含量分別為174.0、284.1 mg GAE/100 g DW，但在同一個樣品中基本上都呈現出游離酚含量大于結合酚含量[4，10，20]的趨勢。

2.2 精米、糙米、發芽糙米中酚類抗氧化活性分析

酚類物質的抗氧化活性在果蔬、谷物中已得到廣泛證實，目前常見的體外抗氧化活性檢測方法有DPPH、FRAP和ORAC 3種方法，分別是通過自由基單電子抑制能力、Fe3+還原能力、氧化自由基吸收能力3個方面評價酚類物質的體外抗氧化能力。樣品中游離酚、結合酚的抗氧化能力見圖1、圖2。

圖1 樣品中游離酚的抗氧化能力Fig.1 The antioxidant activity of free phenolic in samples

圖2 樣品中結合酚的抗氧化能力Fig.2 The antioxidant activity of combined phenolic in samples

從圖1可以看出，精米、糙米、發芽糙米中游離酚的DPPH自由基清除能力、FRAP和ORAC均有顯著性差異（P＜0.05），其中精米游離酚的DPPH自由基清除能力、FRAP和ORAC比糙米降低了84.10%、90.28%和66.73%，發現糙米經碾、拋處理后抗氧化能力下降很多，可能與游離酚的下降有直接關系；經過熱風干燥后發芽糙米游離酚的DPPH自由基清除能力、FRAP和ORAC相較于糙米增加了44.35%、24.21%和21.95%，發現經過適當的發芽工藝可以顯著增加樣品中游離酚的抗氧化能力，可能與游離酚的增加有直接關系。通過圖2可以看出，樣品中結合酚的抗氧化能力變化中也出現類似游離酚的趨勢，精米結合酚DPPH自由基清除能力、FRAP和ORAC比糙米降低了87.05%、85.03%和73.21%，熱風干燥后發芽糙米結合酚的DPPH自由基清除能力、FRAP和ORAC相較于糙米增加了45.32%、33.16%和25.09%。這一變化與表1中游離酚、結合酚變化較為一致，可能與樣品中結合酚含量變化有直接關系[5，9]。此外，采用DPPH和FRAP兩種方法檢測樣品中酚類物質抗氧化活性的數值相近，而ORAC法的檢測數值較高，其原因可能是3種檢測方法的原理不同造成的，DPPH法和FRAP法都是基于電子轉移的原理，而ORAC法是基于氫原子轉移的原理[9，21]。

2.3 不同處理方式對發芽糙米中酚類含量影響

糙米經過發芽后其含水量基本都在35%以上，一般要經過干燥階段使其含水量降低到15%以下，以利于其貯藏運輸。本研究以常溫25℃勻漿為對照，采用熱風干燥、真空干燥對發芽后的糙米進行降水處理，考察樣品中酚類物質的變化情況。不同處理方式對發芽糙米中酚類物質的影響見表2。

表2 不同處理方式對發芽糙米中酚類物質影響Table 2 The effects of different treatments on phenolic in germinated brown rice

從表2中可以看出，熱風干燥與真空干燥處理對樣品中游離酚、結合酚含量沒有顯著性差異（P＞0.05），但均顯著小于常溫勻漿對照組中游離酚、結合酚的含量（P＜0.05）。其中，熱風干燥、真空干燥游離酚相對于常溫勻漿減少了10.53、8.92 mg GAE/100 g DW；結合酚分別減少了6.28、7.21mgGAE/100gDW。有研究報道[22-24]，隨著溫度升高、壓力增加、處理時間延長，糙米中游離態酚略有降低，可能是因為熱處理、高壓處理引起了游離態酚的降解，而結合酚的降解是因為熱處理易導致酚從結合態轉變為游離態，而游離態酚更易被降解，進而導致了游離態、結合態酚的降低，還有研究[25]認為酚類糖苷鍵在水熱、高壓處理等加工因素下發生了脫糖反應，從而使得糙米中酚類物質的下降，與本研究中常溫勻漿樣品中酚類物質高于熱風、真空干燥組的結果較為一致。

2.4 不同處理方式對發芽糙米中酚類抗氧化活性影

本研究考察了熱風干燥、真空干燥以及常溫勻漿對照組中游離酚、結合酚中抗氧化情況。圖3、圖4分別為不同處理方式對游離酚、結合酚抗氧化能力的影響。

圖3 不同處理方式中游離酚的抗氧化能力Fig.3 The antioxidant capacity of free phenolic in different treatments

圖4 不同處理方式中結合酚的抗氧化能力Fig.4 The antioxidant capacity of combined phenolic in different treatments

由圖3可知，熱風干燥、真空干燥組樣品之間游離酚的DPPH自由基清除能力、FRAP和ORAC之間沒有顯著性差異（P＞0.05），而相對于常溫25℃勻漿對照組均顯著降低（P＜0.05），其中熱風干燥樣品中游離酚的DPPH自由基清除能力、FRAP和ORAC相對常溫勻漿對照組減少了11.31%、8.61%和15.76%；真空干燥樣品中游離酚的DPPH自由基清除能力、FRAP和ORAC相對常溫勻漿對照組減少了9.51%、7.74%和14.87%。由圖4可知，不同處理方式對樣品中結合酚的抗氧化能力也出現類似趨勢，熱風干燥、真空干燥組樣品之間結合酚的DPPH自由基清除能力、FRAP和ORAC之間沒有顯著性差異（P＞0.05），其中熱風干燥組樣品中結合酚的DPPH自由基清除能力、FRAP和ORAC相對常溫勻漿對照組減少了17.55%、16.16%和36.57%；真空干燥組樣品中結合酚的DPPH自由基清除能力、FRAP和ORAC相對常溫勻漿對照組減少了16.73%、13.47%和39.09%。這一變化與表2中游離酚、結合酚變化較為一致，可能是與樣品中游離酚、結合酚含量的變化有關。

3 結論

本試驗研究了同一稻谷品種的精米、糙米、發芽糙米中酚類物質變化情況，采用DPPH法、FRAP法和ORAC法對各樣品中游離酚、結合酚的抗氧化能力進行評價，其中精米中游離酚、結合酚含量及其DPPH自由基清除能力、FRAP和ORAC較糙米顯著減少，而經熱風干燥的發芽糙米中的游離酚、結合酚含量及其DPPH自由基清除能力、FRAP和ORAC則相對于糙米顯著增加。同時，本試驗針對糙米發芽后水分含量較高，分別采用熱風干燥、真空干燥兩種方式對發芽后的糙米進行干燥，結果顯示熱風干燥、真空干燥兩種方式對樣品中游離酚、結合酚含量及其DPPH自由基清除能力、FRAP和ORAC無顯著性影響，但相較于常溫勻漿處理，兩種方式處理后樣品中游離酚、結合酚含量及其DPPH自由基清除能力、FRAP和ORAC顯著減少。