米糠贮藏时间对米糠不溶性膳食纤维功能性质的影响

付旭恒，吴 伟，吴晓娟，何莉媛，杨 英，吴 跃

(中南林业科技大学 食品科学与工程学院，稻谷及副产物深加工国家工程实验室，长沙 410004)

米糠贮藏时间对米糠不溶性膳食纤维功能性质的影响

付旭恒，吴 伟，吴晓娟，何莉媛，杨 英，吴 跃

(中南林业科技大学 食品科学与工程学院，稻谷及副产物深加工国家工程实验室，长沙 410004)

以新鲜米糠为原料，分别贮藏0、1、3、5、10 d稳定化和脱脂后制备米糠不溶性膳食纤维，研究米糠贮藏时间对米糠不溶性膳食纤维功能性质的影响。结果表明：随着米糠贮藏时间的延长，米糠不溶性膳食纤维的持水性、持油性、阳离子交换能力和吸附胆酸钠能力先上升后下降，分别在新鲜米糠贮藏1、3、1 d和3 d达到最大值，分别为4.75 g/g、4.10 g/g、0.39 mmol/g和42.54 mg/g。随新鲜米糠贮藏时间的延长，米糠不溶性膳食纤维的结合水力逐渐下降，膨胀力无显著性变化，粉体亮度先上升后下降。研究表明米糠短期贮藏可以改善米糠不溶性膳食纤维的部分功能性质，而长期贮藏会引起米糠不溶性膳食纤维功能性质的下降。

米糠；贮藏；米糠不溶性膳食纤维；功能性质

米糠中含有丰富的蛋白质、脂肪、维生素、膳食纤维等营养成分，具有很高的营养价值[1]，但是由于米糠本身的特性所致，大部分米糠都被用作畜禽饲料，只有10%～15%的米糠被用来制油或进一步综合利用[2-6]。

米糠中含有丰富的膳食纤维，可占米糠干基的35%～50%[1]。米糠膳食纤维具有良好的持水性、持油性、膨胀力和结合水力等，对糖尿病、心血管疾病和结肠癌等疾病的发生有预防作用[7]。目前关于米糠膳食纤维的研究主要集中在提取和改性等方面[8]，尚未有米糠酸败影响米糠膳食纤维性质的研究。本文以新鲜米糠为原料，在室温条件下贮藏不同时间获得不同酸败程度的米糠，稳定化和脱脂后制备米糠不溶性膳食纤维，研究米糠贮藏时间对米糠不溶性膳食纤维功能性质的影响，为进一步开发米糠膳食纤维和提高米糠综合利用水平提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 实验材料

新鲜米糠：湖南粮食集团有限责任公司；碱性蛋白酶(200 000 U/g)：北京索莱宝科技有限公司；α-淀粉酶(40 000 U/g)：国药集团化学试剂有限公司；糠醛：梯希爱(上海)化成工业发展有限公司；其他试剂均为分析纯，国药集团化学试剂有限公司。

Sorvall LYNX 6000高速落地离心机：美国Thermo Fisher公司；FMHE36-24双螺杆挤压机；DSI Z-300A水浴恒温振荡器；202-2AB电热恒温干燥箱；SHB-III循环水式多用真空泵；RV10旋转蒸发仪：德国IKA公司；722S可见光分光光度计；CR-10便携式色差仪：日本Konica Minolta optics公司。

1.2 实验方法

1.2.1 米糠预处理

参考吴伟等[3]的米糠预处理方法。新鲜米糠(水分含量12%)过40目筛，在室温下分别贮藏0、1、3、5、10 d，得到不同酸败程度的米糠，采用双螺杆挤压机稳定化，稳定化条件为：喂料量15 kg/h，水分含量16%，双螺杆挤压机二区至六区温度依次为70、120、120、70℃和60℃。在40℃条件下干燥、粉碎过40目筛，随后在室温条件下与正己烷按料液比1∶4混合脱脂，振荡30 min后抽滤得到滤饼，滤液旋转蒸发回收正己烷，如此重复脱脂3次。最后将滤饼置于通风橱中风干后得脱脂米糠。

1.2.2 米糠不溶性膳食纤维的制备

参考李伦等[2]的方法制备米糠不溶性膳食纤维。将脱脂后的米糠按照料液比1∶10与去离子水混合，在40℃条件下调pH至9.0，搅拌4 h后将悬浮液在4℃条件下8 000 r/min离心20 min，将沉淀以料液比1∶12与去离子水混合并搅拌均匀，45℃条件下调节pH至10.0，加入碱性蛋白酶(添加量250 U/g)，酶解2 h，升温至90℃进行预糊化，预糊化时间20～25 min，然后在60℃条件下用2 mol/L HCl调pH至6.5，加入α-淀粉酶(添加量200 U/g)，酶解30 min，将温度升高至95℃并保持5 min灭酶，冷却至室温后在4℃条件下8 000 r/min离心20 min，水洗沉淀后将沉淀物在45℃条件下鼓风烘干，得到米糠不溶性膳食纤维。

1.2.3 米糠不溶性膳食纤维持水性、持油性、膨胀力的测定

参考李伦等[2]的方法测定米糠不溶性膳食纤维的持水性、持油性、膨胀力。

1.2.4 米糠不溶性膳食纤维阳离子交换能力的测定

参考陶姝颖等[9]的方法测定米糠不溶性膳食纤维的阳离子交换能力。

1.2.5 米糠不溶性膳食纤维吸附胆酸钠能力的测定

参考陈琬盈等[10]的方法测定米糠不溶性膳食纤维吸附胆酸钠的能力。分别准确称取胆酸钠0、10、20、40、60、80 mg和100 mg置于50 mL容量瓶中，用蒸馏水溶解并定容至刻度。移取样液1 mL于15 mL带塞试管中，加入45%浓硫酸6 mL和0.3%糠醛1 mL，混匀，置65℃恒温水浴中反应30 min，冷却至室温后于620 nm处测吸光度，绘制标准曲线。实验测得标准曲线方程为：y=0.247 6x-0.001 1(x为胆酸钠质量浓度,mg/mL;y为吸光度)，R2=0.992 4。

在100 mL锥形瓶中分别加入含0.100 g胆酸钠的0.15 mol/L的NaCl溶液50 mL，胆酸钠的质量浓度为2 mg/mL，调pH为7.0，加入膳食纤维1.0 g，搅拌均匀，37℃振摇2 h，4 000 r/min离心20 min，准确量取1 mL上清液测定残余胆酸钠的量，根据反应前后的质量浓度差计算吸附量，同时做空白实验。

1.2.6 米糠不溶性膳食纤维结合水力的测定

参考赵宪略[7]的方法测定米糠不溶性膳食纤维的结合水力。称取0.500 g样品于50 mL离心管中，加蒸馏水30 mL，混匀，室温下静置18 h，在4℃条件下8 000 r/min离心20 min，弃去上清液，沉淀转移至滤纸上控干水分，再转移至烘干的玻璃皿中，称重为样品湿质量，干燥至恒重，为样品干质量，重复3次求平均值。结合水力公式如下：

1.2.7 米糠不溶性膳食纤维色差的测定

参考李伦[11]的方法测定不同贮藏时间米糠不溶性膳食纤维的色差。将一定量膳食纤维样品放入透明自封袋中，用CR-10便携式色差仪分别测定样品的L、a、b值，每个样品重复测定5次。其中L值表示白度，a值表示色泽红度，b值表示色泽黄度。

2 结果与讨论

2.1 米糠贮藏时间对米糠不溶性膳食纤维持水性和持油性的影响(见图1)

注：柱状图中不同字母表示在P<0.05水平上差异显著，下同。

图1米糠贮藏时间对米糠不溶性膳食纤维持水性和持油性的影响

从图1可以看出，随着米糠贮藏时间的延长，米糠不溶性膳食纤维持水性和持油性均呈现出先升高后下降的趋势，在米糠贮藏1 d时持水性达到最大值，为4.75 g/g，在米糠贮藏3 d时持油性达到最大值，为4.10 g/g。李伦等[2]和赵宪略[7]研究发现米糠膳食纤维的持水性和持油性与其组织结构、颗粒的比表面积、表面能、孔隙率、亲水/疏水基团的暴露程度有关。蔡勇建[6]研究了相同贮藏条件下米糠酸值和过氧化值的变化，发现贮藏10 d后新鲜米糠的酸值和过氧化值分别增加了7.5倍和5.5倍，表明新鲜米糠在贮藏过程中脂质发生了显著的水解和氧化反应。吴伟等[3,12]进一步研究发现米糠酸败过程中形成的脂质氧化产物可导致米糠蛋白氧化，改变米糠蛋白疏水基团、亲水基团的分布以及米糠蛋白的聚集状态，进而影响米糠蛋白的持水性和持油性。米糠贮藏初期，米糠酸败程度较低，产生的脂质氧化产物作用于米糠膳食纤维，使得米糠膳食纤维结构逐渐展开，暴露出部分疏水基团，同时使得更多水分子进入膳食纤维内部，进而增加了米糠膳食纤维的持水性和持油性；随着米糠贮藏时间进一步延长，米糠酸败程度加剧，脂质氧化产物使得米糠膳食纤维中越来越多的疏水基团暴露出来，暴露出来的大量疏水基团相互聚集，大大降低了米糠膳食纤维的持水性和持油性。

2.2 米糠贮藏时间对米糠不溶性膳食纤维阳离子交换能力的影响(见图2)

从图2可以看出，随着米糠贮藏时间的延长，米糠不溶性膳食纤维的阳离子交换能力先上升后下降，并且在米糠贮藏1 d时达到最大值，为0.39 mmol/g。膳食纤维侧链基团包含有羧基、氨基等解离官能团，这使得膳食纤维具有类似弱酸性阳离子交换树脂的功能[13]。赵宪略[7]研究发现米糠膳食纤维的阳离子交换能力与其羧基、羟基等离子型官能团的暴露量有关。吴伟等[12]研究发现，米糠酸败过程中产生的大量自由基和活性氧化产物能够攻击和修饰蛋白质的主链和侧链基团，导致蛋白质氧化，进而影响其羟基、羧基等亲水基团和疏水基团以及极性与非极性氨基的分布状况。米糠贮藏初期酸败产生的脂质氧化物作用于米糠膳食纤维，引起米糠膳食纤维结构逐渐展开，暴露出羧基、氨基等解离侧链基团，使得米糠膳食纤维阳离子交换能力提高；随着贮藏时间进一步延长，米糠酸败加剧，产生更多的脂质氧化产物作用于暴露出的羧基、氨基等解离基团，改变米糠膳食纤维的带电性，导致米糠膳食纤维的阳离子交换能力变小。

图2 米糠贮藏时间对米糠不溶性膳食纤维阳离子交换能力的影响

2.3 米糠贮藏时间对米糠不溶性膳食纤维吸附胆酸钠能力的影响(见图3)

图3 米糠贮藏时间对米糠不溶性膳食纤维吸附胆酸钠能力的影响

从图3可以看出，随着米糠贮藏时间的延长，米糠不溶性膳食纤维吸附胆酸钠的能力先上升后下降，在米糠贮藏3 d时达到最大值42.54 mg/g，之后显著减小。李伦等[2]研究发现米糠膳食纤维对胆酸钠的吸附能力与其在溶液中的展开结构以及羟基、羧基等侧链基团的暴露量有关。米糠贮藏初期，米糠酸败产生的脂质氧化产物使得膳食纤维结构疏松，暴露出更多的羟基和羧基，增强了膳食纤维对胆酸钠的束缚能力；随着米糠贮藏时间的进一步延长，米糠酸败程度加剧，产生的脂质氧化产物氧化修饰之前暴露出来的羟基、羧基等侧链基团，使得膳食纤维对胆酸钠的束缚能力减弱。

2.4 米糠贮藏时间对米糠不溶性膳食纤维结合水力的影响(见图4)

图4 米糠贮藏时间对米糠不溶性膳食纤维结合水力的影响

从图4可以看出，随着米糠贮藏时间的延长，米糠不溶性膳食纤维的结合水力逐渐下降。蓝海军等[14]研究发现大豆膳食纤维的结合水力与其分子中的亲水基团的暴露量有关，亲水基团暴露的越多，结合水力越高。吴伟等[12]研究发现米糠酸败过程中产生的脂质氧化产物可改变米糠蛋白中亲水基团和疏水基团的分布。米糠贮藏期间米糠不溶性膳食纤维结合水力逐渐下降的原因可能是米糠贮藏期间米糠氧化酸败产生的脂质氧化产物将米糠膳食纤维中的亲水基团转化为疏水基团。

2.5 米糠贮藏时间对米糠不溶性膳食纤维膨胀力和色差的影响(见表1)

表1 米糠贮藏时间对米糠不溶性膳食纤维的膨胀力和色差的影响

从表1可以看出，米糠贮藏不同时间制备的不溶性膳食纤维的膨胀力在4.00～4.40 mL/g之间，无显著差异。随着贮藏时间的延长，米糠不溶性膳食纤维的L值先上升后下降，在米糠贮藏5 d时达到最大，L值越大说明粉体的亮度越大，颜色越浅，更有利于其在食品中的应用。

3 结 论

将新鲜米糠在室温条件下分别贮藏0、1、3、5、10 d，得到不同酸败程度的米糠，稳定化和脱脂后制备米糠不溶性膳食纤维，研究米糠贮藏时间对米糠不溶性膳食纤维功能性质的影响。结果发现随着新鲜米糠贮藏时间的延长，米糠不溶性膳食纤维的持水性、持油性、阳离子交换能力、吸附胆酸钠的能力均先上升后下降；随着贮藏时间的延长，米糠不溶性膳食纤维的结合水力呈现持续下降的趋势，膨胀力无显著变化，粉体亮度先上升后下降，在米糠贮藏5 d时达到最大。表明米糠短期贮藏可以改善米糠不溶性膳食纤维的部分功能性质，而长期贮藏则会引起米糠不溶性膳食纤维功能性质的下降。

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Effectofstoragetimeofricebranonfunctionalpropertiesofricebraninsolubledietaryfiber

FU Xuheng, WU Wei, WU Xiaojuan, HE Liyuan, YANG Ying, WU Yue

(National Engineering Laboratory for Rice and By-product Deep Processing, College of Food Science and Engineering, Central South University of Forestry and Technology, Changsha 410004, China)

With fresh rice bran stored for 0, 1, 3, 5 d and 10 d as raw material, rice bran insoluble dietary fiber was prepared after stabilization and defatting, and the effects of storage time of rice bran on the functional properties of rice bran insoluble dietary fiber were investigated. The results showed that with storage time of fresh rice bran prolonging, water holding capacity, oil holding capacity, cation exchange capacity, and adsorption capacity of sodium cholate of rice bran insoluble dietary fiber firstly increased, and then decreased, and achieved the maximum value when the rice bran was stored for 1, 3, 1 d and 3 d, which were 4.75 g/g, 4.10 g/g, 0.39 mmol/g and 42.54 mg/g respectively. With storage time of fresh rice bran prolonging, water binding capacity of rice bran insoluble dietary fiber gradually decreased, no significant change of expansion of rice bran insoluble dietary fiber was observed, and powder brightness of rice bran insoluble dietary fiber firstly increased, and then decreased. The results indicated that short term storage of fresh rice bran could improve part functional properties of rice bran insoluble dietary fiber, while long term storage would cause functional properties of rice bran insoluble dietary fiber to decline.

rice bran; storage; rice bran insoluble dietary fiber; functional property

2016-10-25；

：2017-03-16

公益性行业(农业)科研专项经费项目 (201303071)

付旭恒(1991)，男，硕士研究生，研究方向为粮油深加工(E-mail)Fxuheng@163.com。

吴 伟，副教授(E-mail)foodwuwei@126.com。

TS209；TS201.2

：A

：1003-7969(2017)07-0084-04