全谷物糙米不同部位酚类物质与抗氧化活性研究

摘要

稻米是世界约50％的人口的主食，可以为人类提供必须的能量和营养。现代流行病学调查表明，长期食用全谷物膳食可显著降低心血管疾病、糖尿病以及癌症等慢性疾病的发病率，究其原因可部分归因于全谷物中特有的植物活性物质及其抗氧化活性。目前对全谷物糙米营养成分的研究主要集中在淀粉、蛋白质、维生素及矿物质上，亦有部分研究集中在其γ-氨基丁酸、生育酚及膳食纤维等方面。对全谷物中的酚类物质远没有像果蔬中的酚类物质那样受到重视，原因在于谷物中的酚类物质多以结合态形式存在不易被提取，而长期被低估。且关于加工精度对其酚类物质组成及抗氧化活性影响的研究较少，不同组织部位对糙米总酚及总抗氧化活性的贡献亦不清楚。为此，本文：
　　（1）比较不同加工精度的籼型和粳型糙米的酚类物质含量、存在形式及其抗氧化活性差异，分析加工精度对其影响；
　　（2）比较两种类型糙米不同组织部位（果皮、糊粉层、胚及胚乳）中酚类物质含量及其抗氧化活性的差异，分析不同组织部位对全谷物糙米总酚、总黄酮及总抗氧化能力的贡献；
　　（3）优化米糠的连续式微波钝化脂肪酶工艺条件，建立其稳定化的工艺技术，旨在为全谷物糙米的开发利用提供科学依据。
　　（1）加工精度对全谷物糙米酚类物质含量及其抗氧化活性的影响：比较不同加工精度籼型和粳型两种类型糙米总酚、总黄酮含量、酚类物质组成、ORAC和CAA抗氧化能力差异。结果表明，随着糙米的平均加工精度从0增加至9.6%，其总酚、总黄酮含量、ORAC和CAA抗氧化活性的平均值分别降低55.5%、68.2%、63.7%和91.1%。具体地，两种类型糙米平均游离酚、结合酚和总酚分别由63.7±2.2、36.0±2.4和99.9±1.3 mg GAE/100 g DW降至33.1±2.1、11.3±0.5和44.4±2.2 mg GAE/100 g DW；平均游离黄酮、结合黄酮和总黄酮分别由49.5±7.6、45.1±12.0和94.6±19.4 mg CE/100g DW降至17.9±6.8、13.2±4.8和31.1±11.6 mgCE/100g DW；平均游离态、结合态和总ORAC抗氧化能力分别由3946.3±580.3、1467.3±687.9和5413.6±1246.5μmol of TE/100 g DW降至1684.2±252.8、278.4±30.7和1962.6±240.3μmol of TE/100 g DW；平均游离态、结合态和总CAA抗氧化能力分别由63.9±20.8、144.7±28.9和208.6±34.2μmol QE/100 g DW降至2.4±1.3、16.1±4.6和18.5±4.3μmol QE/100 g DW。此外，随着加工精度的升高，糙米中结合酚、结合黄酮及结合ORAC的比例显著下降。进一步采用HPLC分析单体酚的变化，结果发现，当加工精度由0提高至9.6%时，9种单体酚的含量显著下降（p<0.05），其中两种类型糙米平均总原儿茶酸、香草酸、香豆酸和阿魏酸分别下降55.4%、87.4%、88.1%和64.7%；有趣的是，当加工精度至9.6%时，游离态的阿魏酸和香豆酸从粳米中消失了，游离态和结合态的咖啡酸从籼米中消失了。由此表明，糙米在碾磨过程中控制适宜的加工精度，可以较好地保留其酚类物质和抗氧化活性。
　　（2）全谷物糙米不同组织部位酚类物质含量及其抗氧化活性差异：比较了籼型和粳型两种类型糙米不同组织部位（果皮、糊粉层、胚及胚乳）的酚类物质含量、组成及其抗氧化活性。结果表明，糙米不同组织部位酚类物质含量和抗氧化活性存在显著性差异（p<0.05）。两种类型糙米的果皮、糊粉层、胚及胚乳总酚平均含量分别为697.5±188.5、648±158.8、379.8±127.5和56.8±2.1 mg GAE/100 g DW，其结合态酚占总酚平均比例分别为41.8%、38.5%、31.2%和33.8%；总黄酮平均含量分别为721.6±72.5、646.8±76.3、370±25.5和52.8±1.6 mg CE/100g DW，其结合态黄酮占总黄酮平均比例分别为36.2%、38.4%、27.1%和34.9%。HPLC分析糙米中1两种单体酚含量，结果表明，两种类型糙米不同组织部位单体酚组成不同，单体酚含量亦有显著差异（p<0.05）：12种单体酚类物质以阿魏酸含量最高，而各部位中果皮含量最高，其均值为2204.7μg/g DW；香豆酸含量各部位中果皮含量最高，其均值为944.7μg/gDW：胚中表儿茶素以游离态为主，且含量显著高于其他部位，其均值为535.9μg/g DW。两种类型果皮、糊粉层、胚及胚乳总ORAC抗氧化能力平均值分别为274.2±36.4、265.6±38.5、104.9±17.2和16.8±2.1μmol TE/g DW，其结合态ORAC值占总ORAC值平均比例分别为49.9%、45.6%、25.0%和22.4%。两种类型果皮、糊粉层、胚及胚乳总CAA抗氧化能力平均值分别为457.3±67.6、506.4±47.8、423±95.5和21±2.8μmol QE/100g DW，其结合态CAA值占总CAA值平均比例分别为71.0%、78.8%、24.4%和56.2%。提示全谷物糙米不同组织部位的酚类物质主要以游离态形式存在，而 CAA主要以结合态为主。糙米果皮、糊粉层、胚及胚乳四个组织部位对全谷糙米总酚、总黄酮、总ORAC及总CAA的贡献率分别为13.0%、28.5%、8.8%、49.7%；14.1%、29.7%、9.1%、47.1%；18.2%、37.9%、11.1%、32.8%和18.2%、28.0%、11.1%、32.7%。由此说明，就全谷物糙米而言，米糠部位（包括果皮，糊粉层及胚）对其总酚及抗氧化活性的贡献大于精米（胚乳），实际生活中宜多选择糙米、适度加工的半糙米及留胚米消费。
　　（3）米糠连续式微波稳定化工艺优化：采用连续式微波稳化机对米糠进行稳定化处理，以过氧化物酶酶活和脂肪酶活动度为评价指标，通过单因素实验结合正交实验优化米糠微波稳定化工艺。确定其最佳工艺条件为：微波功率4.2kw，转动速度10 r/min，进料速度180 kg/h，原料水分含量22%。在此优化条件下，过氧化物酶的平均残余酶活力为4.87%；脂肪酶的平均残余酶活力为14.30%，这四个因素对米糠稳定化的效果大小排序为：微波功率＞滚筒速度＞进料速度＞原料水分含量。经过8周的贮存，微波处理后的米糠在室温下脂肪酸值为10.7 mg NaOH/g，4℃冷藏下为7.1 mg NaOH/g，远远低于未处理米糠(21.9 mg NaOH/g和16.6 mg NaOH/g)。说明微波处理对米糠稳定化效果非常显著，同时冷藏有助于米糠的储藏。强化储藏试验表明，8周后经微波处理的米糠稳定性提高了3倍，充分说明微波处理能够使米糠长期稳定化。

目录

声明

缩略语表

第一章绪论

1 稻米概述

2 全谷物活性物质的研究进展

3 米糠稳定化技术研究进展

4 立题背景与研究意义

5 研究内容和路线

第二章加工精度对糙米酚类物质含量及其抗氧化活性的影响

1 前言

2 材料和方法

3 结果与分析

4讨论

第三章糙米不同组织部位酚类物质含量及其抗氧化活性差异

1 前言

2 材料和方法

3 结果与分析

4 讨论

第四章米糠连续式微波稳定化工艺优化

1 前言

2 材料和方法

3 结果与分析

4 讨论

第五章结论与创新点

1 结论

2 创新点

3 展望

参考文献

致谢

硕士期间发表的论文