富硒高GABA发芽糙米低温干燥工艺的研究

袁 建 李 倩 何 荣 朱贞映 鞠兴荣

富硒高GABA发芽糙米低温干燥工艺的研究

袁 建 李 倩 何 荣 朱贞映 鞠兴荣

（南京财经大学食品科学与工程学院／江苏省现代粮食流通与安全协同创新中心／江苏高校粮油质量安全控制及深加工重点实验室，南京 210023）

以富硒高γ－氨基丁酸（GABA）发芽糙米为原料，对发芽糙米低温干燥工艺进行研究，并探讨了低温微波干燥和热风干燥对发芽糙米食用品质及营养品质的影响。结果表明：发芽糙米的食用品质及营养品质随干燥温度的升高而下降，且干燥温度越低越有利于发芽糙米品质的保持。干燥温度由40℃升至60℃，褐变反应加剧，发芽糙米色泽变暗；发芽糙米饭硬度、咀嚼性等值增大，口感变差；发芽糙米粉糊的黏度增大，品质下降；微波和热风干燥后发芽糙米中GABA含量分别降低约25%和27%，硒含量分别降低了约30%和7%。因此，热风干燥最佳条件为45℃下干燥270 min，微波干燥最佳条件为45℃下干燥75 min，干燥后发芽糙米中硒和GABA含量高且食用品质良好。

低温 热风干燥 微波干燥 发芽糙米 品质

发芽糙米是在一定条件下，糙米内部相关生物酶被激活促使糙米发芽得到的，糙米发芽后营养素更加丰富，不但富集了大量的γ－氨基丁酸（GABA），同时还软化糙米糠层纤维［1］，使糙米的口感得到改善。现有工艺条件下糙米发芽后，含水量高，需要进一步干燥至安全水分，才宜长时间存放［2］。目前，用于发芽糙米干燥的方法主要有：日光干燥［3］、热风干燥［4］、微波干燥［5］和真空冷冻干燥［6］等。研究表明，真空冷冻干燥对发芽糙米品质影响最小，其次是微波干燥和热风干燥［3］。另一方面，真空冷冻干燥成本较高，不适于商业化生产；日光干燥速度较慢，并且难以控制外界环境［7］；热风干燥和微波干燥是比较常用的2种干燥方式，应用广泛且经济合理，但是高温干燥也会降低发芽糙米的食用品质和营养品质［4］。

因此，本研究探讨低温热风干燥和微波干燥对富硒高GABA发芽糙米品质的影响，开发发芽糙米低温保质干燥工艺，为发芽糙米商业化生产提供参考。

1 材料和方法

1.1 材料与试剂

武运粳：南京远望富硒农产品有限公司；GABA标准品、4－氯－3，5－二硝基三氟甲苯（CBNF）：Sigma公司；硒标准溶液：国家有色金属及电子材料分析测试中心；Waters XBridge C18反相柱：Waters公司；乙腈、甲醇为色谱纯，硝酸、盐酸为优级纯：国药化学试剂公司。

1.2 试验仪器

MCR－3微波化学反应器：西安予辉仪器有限公司；RVA快速黏度分析仪：澳大利亚Newport Scientific仪器公司；CM－5美能达分光测色仪：柯尼卡美能达办公系统（中国）有限公司；TA.XT2i型质构分析仪：英国Stable Micro System公司；Dionex Ultimate 3000高效液相色谱仪：美国Thermo Fisher公司；EXCEL微波消解仪：上海屹尧有限公司；AFS－933原子荧光光度计：北京吉天仪器有限公司。

1.3 试验方法

1.3.1 富硒高GABA发芽糙米的制备

稻谷经脱壳、筛选（去除碎米、杂色米、未成熟米等）得到试验用糙米，清洗消毒后于30℃浸泡13 h（浸泡液组成：pH 5.5，L － 谷氨酸钠0.5 mg／mL，氯化钙3.5 mmol／L，维生素B60.7 mg／mL，亚硒酸钠10 mg／L）、30℃发芽24 h，结束后将发芽糙米取出干燥，于4℃冰箱存放备用。

1.3.2 发芽糙米的干燥

采用热风和微波2种方式干燥发芽糙米，干燥温度为40、45、50、55、60 ℃。热风干燥开始1 h后第1次取样，之后每隔30 min取样；微波干燥开始10 min后第1次取样，之后每隔5 min取样，其中40℃条件下每隔20 min取样。测定发芽糙米水分变化情况，绘制不同温度下2种干燥方式的干燥速率曲线。

1.3.3 色泽参数的测定

采用CM－5美能达分光测色仪测量发芽糙米色泽的变化，记录L*，a*，b*，ΔE值。L*为明度（黑～白，0～100），a*为红绿色相（绿～红，－a*～ ＋a*），b*为黄蓝色相（蓝～黄，－b*～ ＋b*），ΔE为总色差值。

1.3.4 质构特性的测定

采用TA－XT2i型质构分析仪测定发芽糙米的质构特性［8］。仪器参数：探头P／36R，测前速度1.0 mm／s，测试速度0.5 mm／s，测后速度1.0 mm／s，下压间隔5 s，测试压力10 g，测试样品形变75%。以硬度、黏着性、弹性和咀嚼性评价发芽糙米的质构特性。

1.3.5 糊化特性的测定

参照GB／T 24852—2010 快速黏度仪法［9］测定发芽糙米的糊化特性，获得发芽糙米粉黏度变化曲线，记录糊化温度、峰值黏度、衰减值、回生值。

1.3.6 硒的测定

参照GB 5009.93—2010［10］和DB 3301／T 117—2007［11］测定发芽糙米中总硒和有机硒含量。

1.3.7 GABA的测定

参照蒋旭玲等［12］测定氨基酸的方法，并略作改进。色谱柱：Waters XBridge C18，4.6 mm ×250 mm，5 μm。流动相∶A，乙腈：水（1∶1）；B，0.05 mol／L 的醋酸盐缓冲液（pH 6.8）。洗脱梯度（以流动相A计）：0 ～10 min，50% ～80%；10 ～15 min，95% ～95%；15 ～17 min，95% ～50%；17 ～20 min，50% ～50%。流速：1 mL／min。检测波长：238 nm。柱温：30℃。进样量：20μL。

1.3.8 数据分析

采用SAS对数据进行单因素方差分析（ANOVA）、Duncan多重比较，显著差异选用P＜0.05。每组试验重复3次，结果均采用平均值±标准差表示。

2 结果与分析

2.1 低温干燥对发芽糙米水分的影响

以安全水分（14 ±0.5）% 为标准［2］，探讨不同温度下热风干燥和微波干燥对发芽糙米中含水量的影响，结果如图1所示。可见，随着干燥温度的升高，发芽糙米失水速率增加，干燥至目标水分所需时间缩短；干燥前期失水较快，后期逐渐减慢。热风干燥所需时间远大于微波干燥，并且干燥速率低于微波干燥。40、45、50、55、60 ℃ 条件下，热风干燥至目标水分所需时间分别为330、270、210、150、120 min，微波干燥需时分别为205、75、55、40、30 min。40℃时微波干燥较热风干燥缩短了125 min，60℃时微波干燥所需时间仅是热风干燥的25%。因此，相同温度下，微波干燥具有明显节时优势。

图1 不同干燥方式对发芽糙米水分的影响

2.2 低温干燥对发芽糙米色泽的影响

干燥过程中食品会发生褐变反应，褐变程度可用色差值衡量，ΔE值越大，表明其褐变程度越大，品质越差［13］。由表1可知，干燥后发芽糙米的L*、a、b*值均大于糙米（60.37±0.28，4.75±0.12，22.94±0.17），且ΔE值基本随干燥温度的升高而增大，表明发芽糙米干燥后明度、红色度及黄色度增加，褐变加剧，品质变差。Wang等［14］研究指出糙米发芽后自身结构发生变化，导致透明度降低、明度值增加，而褐变反应导致ΔE的增大。微波干燥后发芽糙米的L*及ΔE值变化显著（P＜0.05），且随干燥温度的升高而增大。此外，同一干燥温度下，微波干燥后发芽糙米的L*及ΔE值大于热风干燥（如40℃时，L*值分别为61.81±0.13、61.42±0.25，ΔE 值分别为2.21±0.11、1.94±0.17），a*值小于热风干燥（如40℃时分别为5.97±0.07、6.27±0.16），b*值无明显差异（P ＞0.05），可能是微波干燥时间短、干燥速率大所致［15］。结果表明，微波干燥后发芽糙米褐变程度略大于热风干燥，且干燥温度越高色泽越暗、品质越差，40℃时对发芽糙米色泽品质的影响最小。

表1 低温干燥对发芽糙米色泽的影响

2.3 低温干燥对发芽糙米质构特性的影响

米饭的质构特性是稻米食用品质的重要评价指标。由表2可知，糙米经发芽、干燥后，硬度和咀嚼性有所降低，黏着性（绝对值越大，黏着性越强）增强，弹性变化不大。这是糙米在发芽过程中内部结构发生变化，干燥失水，导致芽体裂纹增多，蒸煮后吸水量增加所致［16］。干燥后发芽糙米的硬度和咀嚼性随干燥温度的升高呈增加趋势，黏着性呈降低趋势，原因可能是温度升高，淀粉酶活性增强，淀粉结构变得紧致、芽体裂纹减少，蒸煮后吸水量降低所致［17］。同一干燥温度，微波干燥后发芽糙米的黏着性和咀嚼性略高于热风干燥，硬度和弹性无显著性差异（P ＜0.05），如45℃下2种方式干燥发芽糙米的黏着性分别为（－87.844±12.907）gs和（－60.337±17.717）gs，40℃下发芽糙米的咀嚼性分别为（474.383±52.177）g.mm 和（306.799±52.833）g.mm，可能是因为发芽糙米在微波环境中受热均匀，结构相对紧致，蒸煮时吸水量较少所致［18］。因此，研究认为，低温（40～45℃）干燥能改善发芽糙米的质构特性，且微波干燥后发芽糙米的质构品质优于热风干燥，而较高温（55～60℃）干燥会增加发芽糙米的硬度和咀嚼性，降低其食用品质。

2.4 低温干燥对发芽糙米糊化特性的影响

糊化是淀粉固有的特性，糙米发芽后淀粉结构及含量发生变化从而导致其糊化特性的改变［19］。由表3可知，糙米粉糊的峰值黏度、糊化温度等值明显高于发芽糙米粉糊（P＜0.05），说明发芽能够改善糙米的糊化特性。

干燥后发芽糙米粉糊的峰值黏度、衰减值等随干燥温度的升高而增大，糊化温度无明显差异。杨丽英等［20］研究也得到相似结果，说明干燥温度升高，发芽糙米粉糊的黏度增大，使其食用性能降低。同一温度下，微波干燥后发芽糙米粉糊的峰值黏度、衰减值及回生值高于热风干燥，糊化温度无显著性差异可能是因为微波干燥时发芽糙米受热均匀，淀粉粒晶体结构破坏程度较大，与水共热时更易膨胀，从而导致黏度上升［18］。因此，研究认为低温干燥能改善发芽糙米粉的糊化特性，且热风干燥后发芽糙米粉的糊化特性优于微波干燥。

表2 低温干燥对发芽糙米质构特性的影响

表3 低温干燥对发芽糙米糊化特性的影响

2.5 低温干燥对发芽糙米中硒和GABA含量的影响

干燥时由于受到温度、时间等因素影响会导致GABA的损失，如图2所示，GABA含量随干燥温度的升高呈现降低趋势，且温度越高损失越多。干燥温度由40℃升至60℃，微波和热风干燥后发芽糙米中GABA含量分别由（449.7±10.4）mg／kg和（436.2±5.2）mg／kg下降至（334.3 ±5.6）mg／kg和（319.1±12.6）mg／kg，原因是温度升高导致GABA发生降解或与还原糖发生美拉德反应造成［3］。另外，某些温度下，微波干燥后发芽糙米中GABA含量略高于热风干燥，如40℃时2种方式干燥后GABA含量分别为（449.7±10.4）mg／kg和（436.2±5.2）mg／kg，55 ℃ 时GABA 含量分别为（377.8 ±10.2）mg／kg和（363.9 ±4.3）mg／kg，可能是因为热风干燥时间较长，导致GABA损失增多［21］。

图2 低温干燥对发芽糙米中GABA含量的影响

干燥也导致了发芽糙米中硒含量的下降，由表4可知，随着干燥温度的升高，发芽糙米中总硒及有机硒含量呈现降低趋势（P ＜0.05），且两者变化基本一致。40℃时，2种方式干燥后发芽糙米中的硒含量相差不大（P＜0.05），升至60℃，热风干燥后硒含量降低了约7%，远小于微波干燥后硒含量30%的损失。可能因为同时受到微波和温度的双重影响，导致含硒化合物分解、蒸发或发生褐变反应［22－23］。

表4 低温干燥对发芽糙米中硒含量的影响

微波干燥对硒影响较大，而热风干燥对GABA影响较大，且干燥温度越低越有利于发芽糙米中硒和GABA的保持。因此，研究认为40～45℃的低温干燥有利于保持发芽糙米的营养品质，而实际生产中可参考采用45℃的微波和热风干燥工艺（干燥时间相对较短，并且发芽糙米营养损失较少）。

3 结论

本研究探讨了发芽糙米的低温干燥工艺，以及干燥对发芽糙米食用品质及营养品质的影响。研究发现，发芽糙米的食用品质及营养品质随干燥温度的升高而下降，且温度越低越有利于发芽糙米品质的保持。干燥温度由40℃升至60℃，褐变反应加剧，发芽糙米色泽变暗；发芽糙米饭的硬度、咀嚼性等值增大，口感变差；发芽糙米粉糊的黏度增大，品质下降；微波和热风干燥后发芽糙米中GABA含量分别降低了约25%和27%，硒含量分别降低了约30%和7%。综上所述，从节能、省时及实际生产等多方面考虑，得到基于本研究试验材料的最佳干燥工艺：热风干燥最佳条件为45℃干燥270 min，微波干燥最佳条件为45℃干燥75 min，干燥时间相对较短，食用品质较好，且干燥后发芽糙米中硒和GABA含量较高，总硒分别为（1 538.27±13.64）μg／kg和（1 323.53 ±14.92）μg／kg；有机硒分别为（1 425.95 ±37.26）μg／kg 和（1 209.71 ±19.85）μg／kg，GABA 分别为（432.97 ± 7.74）mg／kg 和（424.99 ±16.73）mg／kg。

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Low Temperature Drying Process of Germinated Brown Rice Enriched in Selenium and GABA

Yuan Jian Li Qian He Rong Zhu Zhenying Ju Xingrong
（College of Food Science and Engineering／Collaborative Innovation Center for Modern Grain Circulation and Safety／Key Laboratory of Grains and Oils Quality Control and Processing，Nanjing University of Finance and Economics，Nanjing 210023）

With the germinated brown rice enriched in selenium and GABA as the raw material，the study discussed the low temperature drying process of germinated brown rice，and the effects of low temperature hot air drying and microwave drying on edible quality and nutritional quality of germinated brown rice.Results showed that the edible quality and nutritional quality of germinated brown rice decreased with the rises of drying temperature，and it was helpful to keep the quality of germinated brown rice with lower drying temperature.When drying temperature rose to 60℃ from 40℃，browning reaction has caused the color of germinated brown rice became dinginess；hardness and chewiness of germinated brown rice increased so that it has poor mouth feel；the viscosity of germinated brown rice power paste increased and its quality declined；after microwave drying and hot air drying ，the GABA content decreased by 25%and 27%and the selenium content decreased by 30%and 7%，respectively.So the best drying conditions were hot air drying at 45℃for 270 min and microwave drying at 45℃for 75 min.Under these conditions，the contents of selenium and GABA in germinated brown rice were higher and with good edible quality.

low temperature，hot air drying，microwave drying，germinated brown rice，quality

TS210.1

A

1003－0174（2016）07－0126－06

江苏省产学研联合创新资金—前瞻性联合研究项目（BY2012037），江苏省技术创新项目（CX（12）3086），国家科技支撑计划（2014BAD04B10）

2014－11－25

袁建，男，1965年出生，教授，食品质量与安全