亚铁盐对糙米发芽及其抗氧化活性的影响

符稳群++王瑞++郑俊超++郑艺梅

摘要：以漳州龙海糙米为材料，经0.6 g/L硫酸亚铁浸泡并发芽后，探讨了硫酸亚铁对糙米发芽率及抗氧化活性的影响。结果表明，与对照组相比，硫酸亚铁处理对糙米发芽率无显著影响（P>0.05），但显著增加了发芽糙米中过氧化物酶（peroxidase，POD）、过氧化氢酶（catalase，CAT）和多酚氧化酶（polyphenol oxidase，PPO）活性（P<0.05），降低了超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）活性。以上结果证实，铁盐处理有利于增强发芽糙米的抗氧化能力。

关键词：发芽糙米；硫酸亚铁；过氧化物酶；多酚氧化酶；抗氧化

中图分类号： TS201.1文献标志码： A文章编号：1002-1302（2017）06-0169-03

发芽糙米（germinated brown rice，GBR）是在一定温度、湿度下将糙米进行培养，经发芽至一定芽长，所得到的由幼芽和带糠层的胚乳组成的糙米制品。糙米在发芽过程中，糠层纤维被软化，使糙米的蒸煮、口感和消化性都大大改善。此外，糙米内大量酶也被激活和释放，产生多种活性物质，使得发芽糙米具有更多生理功能。研究证实，发芽糙米营养丰富，富含维生素A、B、E和矿物元素钾、鈉、铁、锌等，其营养价值超过糙米，更胜于精白米[1-2]。此外，发芽糙米还含有多种促进人体健康和防治疾病的成分，如谷胱甘肽、谷维素、阿魏酸与 γ-氨基丁酸（γ-aminobutyric acid，GABA）[3]。1996年，发芽糙米最先在日本实现了商业化，多种发芽糙米食品，如发芽糙米酒、糙米芽酱汁、糙米发芽饮料、发芽糙米药膳、发芽糙米方便食品、糕点等众多系列已经在日本上市销售。在美国、西欧、我国台湾和香港地区，近年来也不断有发芽糙米及其制品上市。我国发芽糙米的研究及应用起步相对较晚，近10年来发芽糙米产品的研究与开发迅速升温，但国内实现产业化的糙米产品仍存在数量相对较少、品种单一等问题[4]。

国外的研究证实，发芽糙米可改善胃肠道环境，提高营养物质的消化吸收效率[5-7]。随着对发芽糙米重视度的提高，富含微量元素的发芽糙米开发也逐渐兴起。目前，富含钙、硒、锌、铁的发芽糙米已研制出来[8-13]。其中，富含铁的发芽糙米尤其受到重视。铁是动物必需的微量元素之一，是构成血红蛋白、肌红蛋白、细胞色素酶体系的辅基和过氧化氢酶的组成成分，在组织呼吸与生物氧化过程中起重要作用[14]。铁也是人体必需的微量营养元素，铁缺乏是全球三大隐性饥饿之首，2002年的《世界健康报告》指出铁缺乏被列为全球十大可预防的健康危险因素之一[15]。2002年中国居民营养与健康调查结果显示，我国居民贫血患病率达20.1%，其中男性为15.8%，女性为23.3%[16]。但目前国内在食品中使用的铁元素主要以无机制剂形态添加，由于这些制剂在贮存中或消化过程中会被酸化，使Fe2+变成难吸收的Fe3+。因此，开发富含铁等微量元素的发芽糙米制品，对我国稻米加工产业及保障人民身体健康都具有重要意义。前期的试验已证实，0.6 g/L 硫酸亚铁处理发芽糙米后，糙米米色好，GABA与铁含量均最高。

研究证实，植物体内的抗氧系统内相关物质的活性对维持细胞正常代谢、提高植物的抗逆性发挥着重要作用[17-18]。其中，超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化物酶（POD）是清除活性氧（reactive oxygen species，ROS）最重要的抗氧化酶类，在植物抗氧化系统中发挥着重要作用[19]。多酚氧化酶（PPO）是植物体内普遍存在的一种末端氧化还原酶，在有氧条件下，植物中的内源性多酚物质氧化为醌类物质，醌类物质聚合产生黑色素[20]。这类反应不但影响产品感官性质，而且降低了产品的经济价值。本试验以漳州龙海籼米为材料，采用 0.6 g/L 硫酸亚铁浸泡并促其发芽，探讨研究硫酸亚铁对发芽糙米在不同时间内抗氧化物酶活性变化的影响，为具有生物活性的发芽糙米的生产提供理论基础。

1材料与方法

1.1材料

糙米，漳州龙海籼米（福建漳州）；硫酸亚铁（食品级）；恒温水浴锅，恒温恒湿培养箱（国产），冷冻离心机，电子天平。磷酸氢二钠、磷酸二氢钠、邻苯二酚、愈创木酚、过氧化氢、核黄素、氮蓝四唑和无水乙醇等试剂均为分析纯，均购自国药集团化学试剂有限公司。

1.2方法

1.2.1糙米发芽工艺流程（1）原料准备：除去杂质及嫩、瘦等成熟度差的糙米颗粒，选取大小均匀一致的糙米粒。用自来水洗去糙米表面灰尘，再用蒸馏水清洗，沥干。（2）浸泡：35 ℃ 恒温恒湿培养箱中浸泡于0.6 g/L硫酸亚铁溶液中。（3）发芽：将吸水胀润的糙米放入35 ℃恒温恒湿培养箱中进行催芽（相对湿度为95%）。

1.2.2糙米发芽率的测定将100 g糙米置于35 ℃、相对湿度为95%的恒温培养箱中浸泡并发芽，分别于6、12、24、36、48、60、72 h测定糙米发芽率，观察不同浸泡时间发芽率的变化，每组3个重复，每个重复6个平行样品。发芽率=发芽糙米粒数/总糙米粒数×100%。

1.2.3硫酸亚铁对发芽糙米过氧化物酶的影响过氧化物酶（POD）采用愈创木酚法测定[21]，以1 min 470 nm处吸光度上升0.01作为1个酶活单位（U），酶活性以U/（g·min）表示。超氧化物歧化酶（SOD）活性采用氮蓝四唑（NBT）法测定[15]，利用SOD抑制氮蓝四唑在荧光下的还原作用，酶活性以抑制NBT还原50%为1个酶活性单位，用U/g表示。过氧化氢酶（CAT）活性采用紫外分光光度法测定[14]，以1 min 240 nm 处吸光度变化 0.01 表示1个酶活力单位，以 U/（g·min） 表示。

1.2.4硫酸亚铁对发芽糙米多酚氧化酶（PPO）活性的影响多酚氧化酶活性测定参照邻苯二酚测定法[21]。测定 420 nm 处吸光度的变化，以30 s 420 nm处吸光度变化0.001定义为1个酶活性单位。

1.2.5数据处理采用SPSS 17.0软件对数据进行统计分析，数据处理间差异显著性检验采用Duncans法。采用Excel 2010软件对统计的数据作图，所有数据为3次以上重复，表示为平均值±标准误差。P<0.05表示差异性显著。

2结果与分析

2.1硫酸亚铁溶液对糙米发芽率的影响

在35 ℃条件下，糙米经硫酸亚铁溶液浸泡并发芽，再于35 ℃保湿培养。分别于12、24、36、48、60、72 h检测糙米的发芽率。结果如图1所示，培养12 h时，糙米的发芽率维持在80%左右。培养24 h检测结果显示，硫酸亚铁处理的糙米发芽率略低于对照组（未经硫酸亚铁处理组），但差异不显著（P>0.05）。培养60 h后，糙米发芽率均大于96%，且随培养时间的延长变化较小。总体而言，与对照组相比，硫酸亚铁浸泡的糙米发芽率无明显差异。

2.2硫酸亚铁对发芽糙米过氧化物酶活性的影响

糙米经0.6 g/L硫酸亚铁溶液浸泡并发芽培养6～72 h后，检测过氧化物酶POD的活性，结果如图2所示，发芽糙米的POD活性随着培养时间的延长迅速增强。培养48 h前，硫酸亚铁处理组糙米POD活性与对照组无显著差异（P>0.05）。培养48～72 h，硫酸亚铁处理组糙米POD活性显著或极显著高于对照组。

2.3硫酸亚铁对发芽糙米超氧化物歧化酶活性的影响

由图3可知，0.6 g/L硫酸亚铁溶液培养24～72 h后，发芽糙米的SOD活性随着培养时间的延长逐渐降低。硫酸亚铁处理6 h后，糙米SOD活性与对照组无显著性差异（P>0.05）。硫酸亚铁处理12、36、60 h时， 糙米SOD活性低于对

照组，但无显著性差异（P>0.05）。硫酸亚铁处理24、48、72 h 时，糙米SOD活性显著或极显著低于对照组。

2.4硫酸亚铁对发芽糙米过氧化氢酶活性的影响

由图4可知，糙米培养6～72 h，硫酸亚铁处理组与对照组糙米的CAT活性均随着培养时间的延长而逐渐升高。在培养6、12、48 h后，硫酸亚铁处理组发芽糙米的CAT活性显著低于对照组（P<0.05）。在培养60、72 h后，硫酸亚铁处理组发芽糙米的CAT活性显著高于对照组（P<0.05）。

2.5硫酸亚铁对发芽糙米多酚氧化酶活性的影响

由图5可知，硫酸亚铁处理组与对照组PPO活性皆随着处理时间的延长而逐渐升高。培养6、12 h时，硫酸亚铁处理组的发芽糙米PPO活性与对照组之间差异不显著（P>0.05）。培养24～72 h，硫酸亚铁处理组发芽糙米的PPO活性均显著高于对照组（P<0.05）。

3讨论

发芽糙米产品符合我国食品工业营养、卫生、方便的发展

趋势，能提高生物利用度和附加值，具有广泛的应用前景[1-2]。已有研究表明，富集微量元素的发芽糙米使用硫酸亚铁进行发芽时，其浓度不宜超过1.0 g/L[13]。本研究中使用0.6 g/L硫酸亚铁浸泡糙米并促其发芽，发现糙米发芽率高达96%。此外，发芽糙米少量褐色，感官品质良好，与江湖等的研究结果[9-10]相一致。

抗氧化系统是植物主要的防御体系之一，SOD、POD、CAT是植物体内活性氧清除系统的3种关键酶，在维持活性氧产生与清除过程中起到關键作用。逆境中高酶活性使植物体活性氧保持较低水平，减少其对膜结构的破坏[22]。SOD是植物体内活性氧酶促清除系统中的一种重要的防御酶，可催化超氧阴离子快速歧化成H2O2和O2，在减轻脂质过氧化作用和膜伤害方面起重要作用[23-24]。CAT是以H2O2为底物的酶，分解细胞内的H2O2，是抗氧化酶系统的重要组成部分[25]。POD能清除胁迫因子诱导产生的活性氧，是活性氧胁迫下植物体内有毒物质H2O2的重要清除剂[26]。国内研究证实，发芽糙米液化汁清除羟基自由基、超氧阴离子与亚硝酸根离子的能力，以及还原能力均高于原料糙米液化汁[27]。本试验结果表明，0.6 g/L硫酸亚铁浸泡糙米并发芽，可显著提高POD的活性，CAT的活性逐渐增强，而SOD活性逐渐降低，它们相互协作可以控制细胞内活性氧的平衡。在清除活性氧方面POD占有优势。

PPO是动物、植物、真菌体内普遍存在的一类铜结合酶。在有氧条件下，果蔬原料中的内源性多酚物质氧化为醌类物质，醌类物质聚合产生黑色素。多酚氧化酶在植物生理方面都有着非常重要的作用[20]。多酚氧化酶是大部分植物中都存在的含Cu元素的氧化还原酶，参与呼吸末端氧化还原反应，易催化各种酚类（儿茶酚等）使之氧化成醌，从而进一步氧化成黑色素[28]。本研究发现，硫酸亚铁浸泡的发芽糙米呈褐色，可能是铁氧化成铁锈色，也可能是激活发芽糙米中多酚氧化酶加快了变褐的速率。

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doi：10.15889/j.issn.1002-1302.2017.06.045