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发芽糙米营养特性、γ-氨基丁酸富集及生理功效的研究

郑艺梅  
【摘要】: 稻谷砻谷后的糙米虽然营养丰富,但蒸煮性和适口性等较差,且脂肪含量高,长期贮藏易酸败而导致品质下降。糙米加工精米的过程中造成了大量的营养损失。因此,在传统稻谷加工基础上,结合现代生物技术对糙米进行深加工是今后稻谷及其制品深加工的主要发展趋势之一。 发芽糙米是糙米发芽至适当长的芽体,主要由幼芽和带种皮的胚乳构成,富含许多生物活性物质如γ-氨基丁酸(gamma aminobutyric acid,GABA),是一种具有全营养概念、特殊营养价值的功能性主食。本研究在糙米发芽后组织化学、理化特性的变化以及γ-氨基丁酸(GABA)富集探索基础上,进一步探讨GABA对小鼠体内糖类、脂类和蛋白质代谢的影响。旨在从宏观和微观揭示糙米发芽过程中发生的变化,评价发芽糙米的营养价值;筛选富含GABA发芽糙米制备的工艺条件;开发富含GABA发芽糙米及其制品。 1糙米发芽过程中营养成分及抗营养因子、碳水化合物组成及其相关酶活性的变化 目的:研究不同品种糙米发芽过程中营养成分和植酸含量、碳水化合物组成及相关酶活性的变化。方法:Ⅱ优838、川香优2号、江镇粳糯和香粳99糙米分别在35℃下发芽60h,每间隔12h取样并进行化学分析。结果:不同品种糙米发芽过程中淀粉、直链淀粉、支链淀粉和抗营养因子植酸含量均呈下降趋势,其他营养成分先上升后下降。总淀粉酶活力、α-淀粉酶活力先增加后降低。4个品种糙米发芽24h时抗坏血酸含量最高;赖氨酸含量约是发芽前的3倍,除江镇粳糯在发芽24h最高外,其余3个品种均在发芽36h达到峰值。色氨酸含量除Ⅱ优838在发芽48h最高外,其余3个品种在发芽36h达到峰值,约是发芽前的2倍。Ⅱ优838和川香优2号糙米可溶性蛋白、游离氨基酸和还原糖的含量在发芽36h达到峰值,江镇粳糯和香粳99的峰值则出现在发芽48h。其中,籼稻糙米(Ⅱ优838和川香优2号)糙米发芽36h时,还原糖和可溶性糖含量、总淀粉酶和α-淀粉酶活力达到高峰,而粳稻糙米(香粳99)和糯稻糙米(江镇粳糯)高峰值则出现在发芽48h时。结论:发芽可提高糙米营养成分的含量,降低抗营养因子植酸的含量;并通过影响糙米淀粉酶的活性,改善碳水化合物的组成,有利于糙米品质的改善。 2发芽对糙米蛋白质及氨基酸组成特性的影响 目的:研究发芽过程中糙米蛋白质和氨基酸含量和组成特性的变化,并与精米和糙米比较,评价发芽糙米蛋白质的营养价值。方法:糙米在35℃下发芽48h,每隔6h取样并进行化学分析。结果:发芽可以增加糙米蛋白质、总氨基酸和必需氨基酸的含量,必需氨基酸指数提高。发芽过程中清蛋白和谷蛋白含量均呈上升趋势,球蛋白含量呈下降的趋势。除发芽24h外,醇溶蛋白的含量在整个发芽期间也呈现增加趋势,增加的蛋白质主要是谷蛋白。各发芽阶段糙米的必需氨基酸和总氨基酸的比值均大于55%。18种氨基酸中有12种的含量在发芽24h最高。发芽后赖氨酸和苏氨酸的含量增加较明显,但仍是限制性氨基酸;丝氨酸、谷氨酸、精氨酸和组氨酸含量均有所增加。发芽24h时必需氨基酸指数最大,与FAO/WHO模式相比,必需氨基酸组成模式更加合理。结论:发芽可以提高糙米蛋白质的营养价值,改善籼稻米的品质,其中以发芽24h为宜。 3发芽对糙米淀粉理化特性和超微结构的影响 目的:研究发芽对糙米淀粉理化特性和超微结构的影响。方法:以未发芽、发芽12h、24h、36h的糙米为原料提取淀粉,并对淀粉及其组分含量、淀粉糊的透明度、凝沉性质、冻融稳定性、酶解率以及粘度等进行分析。结果:糙米发芽后淀粉及其组分的含量、淀粉糊的酶解率以及淀粉糊的粘度均降低;淀粉糊的透明度和冻融稳定性均增强;凝沉稳定性、糊化温度和淀粉颗粒超微结构变化不明显。结论:发芽对糙米淀粉的理化特性具有一定的改善作用。其中发芽24h的糙米淀粉的理化特性变化最明显。 4糙米发芽过程中GABA富集的研究 目的:研究不同浸泡剂对糙米发芽过程中γ-氨基丁酸富集的影响。方法:采用蒸馏水、CaCl_2溶液和壳聚糖溶液浸泡糙米,并通过控制不同的发芽温度(A:25℃、35℃、45℃)、发芽时间(B:12h、24h、36h)和pH(C:5.6、7.0、8.4)的正交试验设计[L_9(3~4)],研究γ-氨基丁酸富集的适宜条件。结果:(1)蒸馏水浸泡的糙米在发芽24h前其GABA的含量呈现增加的趋势,发芽24h达到高峰,然后GABA含量呈下降趋势;各发芽阶段糙米中GABA含量均高于糙米和精米。(2)随着发芽时间的延长,0.1%CaCl_2溶液浸泡的糙米中GABA含量呈逐渐增加趋势,而0.5%CaCl_2溶液浸泡的糙米中GABA含量先增加后降低转而又增加,两种浓度下发芽42h时GABA均达到峰值,但低浓度下GABA的峰值高于高浓度。(3)随着发芽时间的延长,0.1%、0.3%和0.5%壳聚糖浸泡后糙米发芽24h内GABA含量呈逐渐增加趋势,24h后GABA含量逐渐减少;3种浓度下糙米发芽24h时GABA均达到峰值,在整个发芽期间,壳聚糖浓度高低与糙米中GABA含量呈正相关。(4)三因素三水平正交设计试验结果表明,pH为5.6时GABA富集效果明显。各因素水平对GABA含量的影响从主到次的顺序为C>A>B。结合前面系列实验结果综合考虑,选择各因素的最佳水平组合为A_3B_2C_1,即发芽温度为45℃、发芽时间为24h、发芽pH为5.6。 结论:蒸馏水、低浓度的CaCl_2和壳聚糖浸泡均有利于糙米发芽过程GABA的富集;pH值是影响发芽糙米GABA富集的主要因素,其中酸性环境有利于GABA的富集,其次是发芽温度,再次是发芽时间。 5小鼠体内GABA生理功效的研究 目的:通过分析GABA对小鼠体内血清、肌肉和肝脏中与糖类、脂类和蛋白质等代谢相关的生理生化指标的影响,探讨小鼠体内GABA的生理功效。方法:56只体重22g左右的4w雄性昆明种小鼠(p>0.05),随机分成4组,每组设2个重复,每个重复7只,分别为CK组(对照组,GABA量为零)、A组(低剂量组,GABA量为12.5mg/L)、B组(中剂量组,GABA量为125mg/L)和C组(高剂量组,GABA量为1250mg/L)。饲养2d后每天早晨0.2mL/只空腹灌胃,连续18d;每周末清晨空腹称重一次;屠宰前禁食12h,眼球取血,分离血清;并迅速处死,取其肝脏和肌肉,分析肝脏和肌肉中蛋白质、脂肪和胆固醇的沉积以及血清生理生化指标。结果:(1)每周末各GABA组小鼠的平均体重均高于CK组(p>0.05);C组小鼠的平均体重最大,但与其他各组间差异不显著(p>0.05)。(2)与CK组相比,各GABA组小鼠肝脏和肌肉中蛋白质含量均增加,以B组肝脏和肌肉中蛋白质含量最高,但各组小鼠肌肉中蛋白质的沉积差异不显著(p>0.05);而B组肝脏中蛋白质的沉积显著高于CK组(p<0.01)、A组(p<0.05)和C组(p<0.05)。(3)与CK组相比,各GABA组小鼠肝脏和肌肉中胆固醇含量均下降,但各组间差异不显著(p>0.05)。其中肝脏胆固醇以B组最低,而肌肉中以C组最低。各GABA组小鼠肝脏脂肪含量也均有所降低,但各组间差异不显著(p>0.05),其中以B组最低,比对照组降低2.25个百分点;而肌肉中脂肪的沉积却加强,其中B组沉积量最大,高于CK组(p<0.01)、A组(p<0.05)和C组(p<0.05)。(4)与CK组相比,各GABA组小鼠血清中TP、ALB、GLOB、UA、TG、CHOL、HDL-C、LDL-C含量以及AKP、CHE、LDH、ALT的活性均增加。其中B组TP最高,与CK组间差异极显著(p<0.01),A组和C组与CK组间差异显著(p<0.05),各GABA组间差异不显著性(p>0.05)。ALB以B组最高,各GABA组间无显著性差异(p>0.05),但均显著高于CK组(p<0.05)。各组的GLOB、UA、TG、HDL-C的含量以及CK、CHE、LDH、ALT的活性间差异不显著(p>0.05),其中B组的GLOB、HDL-C和CK最高,A组的UA、CHE、LDH、ALT最高,TG以C组最高。各GABA组小鼠的A/G、GLU均比CK组有所下降,但各组间差异不显著(p>0.05),其中A组的GLU最低,B组的A/G最低。各GABA组的BUN、CREA、BUN/CR与CK组相比增减不一,其中C组的这三个指标均高于CK组(p<0.05;p>0.05;p>0.05),而A组和B组的均低于CK组(p>0.05;p>0.05;p>0.05),此外,C组的BUN也高于A组(p<0.05)和B组(p<0.05)。C组(p<0.01)、A组(p<0.05)和B组(p<0.05)的CHOL均高于CK组,但A、B、C组间无显著性差异(p>0.05)。与CK组相比,C组(p<0.01)、B组(p<0.05)和A组(p>0.05)的LDL-C均增加,A组(p>0.05)、C组(p>0.05)和B组(p<0.05)的AKP也增加。结论:GABA可促进小鼠生长;加强肌肉和肝脏中蛋白质的合成与沉积,减少胆固醇的沉积,降低肝脂含量,加强肌脂的沉积。


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