米糠贮藏时间对米糠可溶性膳食纤维抗氧化性质的影响

2017-09-18付旭恒吴晓娟王小瑜

中国油脂 2017年8期

关键词：酸败米糠螯合

付旭恒，吴伟，吴晓娟，王小瑜

(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可溶性膳食纤维抗氧化性质的影响

付旭恒，吴伟，吴晓娟，王小瑜

(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；米糠可溶性膳食纤维；抗氧化性

米糠是糙米碾白过程中产生的副产物，我国米糠年产量在1 000万t以上，位居世界第一[1-2]。米糠含有稻谷64%以上的重要营养物质，被誉为“天赐营养源”，米糠的综合利用和深度开发已成为国内外粮食深加工领域的研究热点[3]。在米糠贮藏过程中，米糠内源脂肪水解酶催化脂质水解，快速形成游离脂肪酸，导致米糠水解酸败；形成的游离多不饱和脂肪酸在内源脂肪氧化酶的作用下氧化，导致米糠氧化酸败，降低米糠营养品质和加工性能，因此米糠在综合利用和深度开发之前需要得到及时有效的稳定化处理[4]。目前我国一般采用集中稳定化模式处理米糠，从而导致米糠在稳定化处理之前已经发生了一定程度的酸败[5]。

目前国内外对于米糠的综合利用首先是制备米糠油，制油后的脱脂米糠中含有20%～40%膳食纤维。膳食纤维包括可溶性膳食纤维和不溶性膳食纤维，可溶性膳食纤维主要包括葡聚糖、果胶、琼脂和羟甲基纤维素等，可溶性膳食纤维不仅功能性质优于不溶性膳食纤维，而且其抗氧化活性远超不溶性膳食纤维[6]。近年来关于谷物膳食纤维抗氧化性质的研究越来越多，如小麦麸皮[7]、苦荞麸皮[8]等，然而对于米糠可溶性膳食纤维抗氧化性质方面的研究相对较少，尤其是米糠贮藏时间对米糠可溶性膳食纤维抗氧化性质影响的研究更是未见报道。本文以新鲜米糠为原料，在室温条件下贮藏不同时间得到不同酸败程度的米糠，经过稳定化和脱脂处理后制备米糠可溶性膳食纤维，研究米糠贮藏时间对米糠可溶性膳食纤维抗氧化性质的影响，为进一步开发米糠膳食纤维提供理论依据。

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；2,2-联氮-二(3-乙基-苯并噻唑-6-磺酸)二铵盐(ABTS)、高硫酸钾、1,1-二苯基-2-苦肼基(DPPH)：美国 Sigma-Aldrich公司；其他试剂均为分析纯。

Sorvall LYNX 6000高速落地离心机：美国Thermo Fisher公司；FMHE36-24双螺杆挤压机；BlueStar紫外可见分光光度计。

1.2 实验方法

1.2.1 米糠预处理

参考吴伟等[5]米糠预处理方法。新鲜米糠过40目筛，调整水分含量为12%，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：喂料量为15 kg/h，水分含量为16%，双螺杆挤压机二区至六区温度依次为70、120、120、70℃和60℃。干燥、粉碎过40目筛，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 米糠可溶性膳食纤维的制备

参考钱海峰等[6]方法制备米糠可溶性膳食纤维。将脱脂米糠以料液比1∶10与去离子水混合，40℃条件下用2 mol/L 氢氧化钠调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，取上清液，调节pH至4.0，静置40 min，然后在4℃条件下8 000 r/min离心15 min，在上清液中加入4倍体积95%乙醇，静置过夜，抽滤并洗涤沉淀，所得沉淀真空干燥12 h，即为米糠可溶性膳食纤维。

1.2.3 米糠可溶性膳食纤维抗氧化物质的提取

参考钱海峰等[6]方法提取米糠可溶性膳食纤维抗氧化物质。将米糠可溶性膳食纤维样品磨碎后全部通过60目筛。准确称量3.000 g米糠可溶性膳食纤维于烧杯中，加入15 mL正己烷，25℃条件下磁力搅拌1 h，过滤，滤渣在通风橱中风干。将干燥的滤渣重新转入烧杯中，加入30 mL 80%的甲醇，25℃条件下磁力搅拌提取2 h，过滤后将滤液定容至50 mL得到米糠可溶性膳食纤维抗氧化物质的提取液，锡箔纸包裹后贮于4℃冰箱中备用。

1.2.4 米糠可溶性膳食纤维还原能力测定

参考钱海峰等[6]方法。取0.4 mL米糠可溶性膳食纤维抗氧化物质的提取液于试管中，加入2.5 mL 0.2 mol/L pH 6.6的磷酸盐缓冲液，再加入2.5 mL 1%铁氰化钾溶液，混合均匀后置于50℃水浴中反应20 min，再加入2.5 mL 10%三氯乙酸，混匀后6 000 r/min离心10 min。取上清液2.5 mL，加2.5 mL超纯水和0.5 mL 0.1% 三氯化铁，混合均匀后静置10 min，测定700 nm处吸光度OD700。

1.2.5 米糠可溶性膳食纤维金属离子螯合能力测定

参考钱海峰等[6]方法。取3 mL米糠可溶性膳食纤维抗氧化物质的提取液于10 mL试管中，加入0.2 mL 2 mol/L的硫酸亚铁溶液，再加入0.4 mL 5 mmol/L 菲啰嗪溶液，混合均匀，室温条件下静置10 min，测定其在562 nm的吸光度A1，对照组以80%甲醇代替样液，在562 nm下测定对照组的吸光度A0。金属离子螯合率计算公式如下：

1.2.6 米糠可溶性膳食纤维清除ABTS+·能力测定

参考陶颜娟[7]方法制备ABTS+·储备液。取5 mL 7 mmol/L ABTS和88 μL的140 mmol/L过硫酸钾混合均匀，锡箔纸包裹后置于4℃冰箱中过夜，形成ABTS+·储备液。使用前用0.05 mol/L pH 7.4磷酸盐缓冲液稀释成工作液，要求其在30℃、734 nm波长下的吸光度为0.70±0.02。取40 μL的米糠可溶性膳食纤维抗氧化物质的提取液，加入3 mL的ABTS+·工作液，25℃条件下反应6 min，测定734 nm处吸光度，记为A1；用等体积无水乙醇作空白，测定734 nm处的吸光度，记为A0。ABTS+·清除率计算公式如下：

1.2.7 米糠可溶性膳食纤维清除DPPH·能力测定

参考钱海峰等[6]方法。准确称取DPPH标准品2.56 mg，用无水甲醇溶解后定容至100 mL，使用前将其稀释至6.5×10-5mol/L。取0.2 mL米糠可溶性膳食纤维抗氧化物质的提取液于试管中，加入3.8 mL DPPH溶液，25℃下避光反应30 min，测定517 nm的吸光度Ai，同时测定3.8 mL DPPH溶液与0.2 mL无水甲醇混合液的吸光度Ac，以及0.2 mL米糠可溶性膳食纤维抗氧化物质的提取液与3.8 mL无水甲醇混合液的吸光度Aj。根据下式计算DPPH·清除率：

1.2.8 米糠可溶性膳食纤维清除·OH能力测定

参考赵宪略[9]方法。准确称取米糠可溶性膳食纤维0.100 g，用蒸馏水溶解后定容至50 mL。取1.0 mL可溶性膳食纤维抗氧化物质的提取液于试管中，按顺序分别加入0.5 mL 9 mmol/L 水杨酸-乙醇溶液、0.5 mL 9 mmol/L 硫酸铁溶液和 5.0 mL 0.5% 双氧水，25℃条件下反应20 min，在 510 nm 处测定吸光度，记为A1，以不加可溶性膳食纤维抗氧化物质的提取液作为空白，记录吸光度A0。根据以下公式计算·OH清除率：

2 结果与讨论

2.1 米糠贮藏时间对米糠可溶性膳食纤维还原能力的影响

米糠贮藏时间对米糠可溶性膳食纤维还原能力的影响如图1所示。

注：图中不同字母表示在P<0.05水平上有显著差异，下同。

图1米糠贮藏时间对米糠可溶性膳食纤维还原能力的影响

由图1可知，随着米糠贮藏时间的延长，米糠可溶性膳食纤维的还原能力先上升后下降，并且在米糠贮藏5 d时OD700值达到最大，为0.943。还原能力反映了抗氧化物质提供电子的能力，还原能力大的样品是良好的电子供体，可以通过提供电子使自由基变为稳定的物质，以中断自由基连锁反应[6]。可溶性膳食纤维是一类低聚糖化合物，其分子结构中含有醇羟基，具有给出电子的能力，因而具有还原能力[10]。蔡勇建[11]在与本实验相同的米糠贮藏条件下研究了米糠酸值和过氧化值的变化，发现新鲜米糠贮藏0、1、3、5、10 d酸值(KOH)分别为4.31、16.28、26.55、33.63、38.72 mg/g，过氧化值分别为1.42、1.80、2.12、3.27、7.79 mmol/kg，新鲜米糠贮藏10 d后酸值和过氧化值分别增加了8.0倍和4.5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。米糠酸败导致米糠可溶性膳食纤维还原能力的变化原因可能是在新鲜米糠贮藏初期，米糠酸败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，暴露出更多的羟基等基团，使其还原能力提高；随着米糠贮藏时间的进一步延长，米糠酸败程度加剧，产生更多的脂质氧化产物作用于暴露出的羟基等解离基团，导致米糠可溶性膳食纤维的还原能力变小。

2.2 米糠贮藏时间对米糠可溶性膳食纤维金属离子螯合能力的影响

亚铁离子能催化加速Haber-Weiss反应，该反应能够利用由酶产生的活性较小的过氧化物和过氧化氢等，产生活性更强的自由基[7]，因此铁离子螯合能力可以反映重要的抗氧化信息。米糠贮藏时间对米糠可溶性膳食纤维金属离子螯合能力的影响如图2所示。

图2 米糠贮藏时间对米糠可溶性膳食纤维金属离子螯合能力的影响

由图2可知，随着米糠贮藏时间的延长，米糠可溶性膳食纤维的金属离子螯合能力先上升后下降，并且在米糠贮藏5 d时螯合率达到最大值，为35.16%。米糠酸败导致米糠可溶性膳食纤维金属离子螯合能力变化的原因可能是在新鲜米糠贮藏初期，米糠酸败产生的脂质氧化物作用于米糠可溶性膳食纤维，使米糠可溶性膳食纤维的网状结构展开，增加了比表面积，有利于米糠可溶性膳食纤维对金属离子的螯合作用；随着贮藏时间的延长，不断暴露的疏水基团会聚集形成大分子聚集体，限制了米糠膳食纤维与金属离子的螯合作用，导致米糠可溶性膳食纤维金属离子螯合能力下降。

2.3 米糠贮藏时间对米糠可溶性膳食纤维清除ABTS+·能力的影响

米糠贮藏时间对米糠可溶性膳食纤维清除ABTS+·能力的影响如图3所示。

图3 米糠贮藏时间对米糠可溶性膳食纤维清除ABTS+·能力的影响

由图3可知，随着米糠贮藏时间的延长，米糠可溶性膳食纤维清除ABTS+·能力先上升后下降，并且在米糠贮藏5 d时清除率达到最大值，为32.28%。ABTS+·为稳定的有机自由基，样品提供电子的能力越强，则其与该自由基的反应越容易发生，样品的抗氧化能力也就越强[7]。米糠酸败导致米糠可溶性膳食纤维清除ABTS+·能力变化的原因可能是在新鲜米糠贮藏初期，米糠酸败产生的脂质氧化物作用于米糠可溶性膳食纤维，使米糠可溶性膳食纤维的结构展开，暴露出更多的供氢体或电子供体，使得米糠可溶性膳食纤维清除ABTS+·的能力上升；随着贮藏时间的延长，米糠酸败加剧，产生更多的脂质氧化产物作用于暴露出的供氢体或电子供体，使米糠可溶性膳食纤维清除ABTS+·的能力下降。

2.4 米糠贮藏时间对米糠可溶性膳食纤维清除DPPH·能力的影响

米糠贮藏时间对米糠可溶性膳食纤维清除DPPH·能力的影响如图4所示。

图4 米糠贮藏时间对米糠可溶性膳食纤维清除DPPH·能力的影响

由图4可知，随着米糠贮藏时间的延长，米糠可溶性膳食纤维清除DPPH·能力先上升后下降，并且在米糠贮藏5 d时清除率达到最大值，为73.51%。DPPH·是一种很稳定的以氮为中心的自由基，反应活性较强而寿命短暂，当抗氧化剂或供氢体出现时，稳定的自由基会变成DPPH-H[7]，米糠酸败导致米糠可溶性膳食纤维清除DPPH·能力变化的原因可能是在新鲜米糠贮藏初期，米糠酸败产生的脂质氧化物作用于米糠可溶性膳食纤维，使米糠可溶性膳食纤维的结构展开，暴露出更多的供氢体，使米糠可溶性膳食纤维清除DPPH·的能力上升；随着贮藏时间的延长，米糠酸败加剧，产生更多的脂质氧化产物作用于暴露出的供氢体，使米糠可溶性膳食纤维清除DPPH·的能力下降。

2.5 米糠贮藏时间对米糠可溶性膳食纤维清除·OH能力的影响

米糠贮藏时间对米糠可溶性膳食纤维清除·OH能力的影响如图5所示。

图5 米糠贮藏时间对米糠可溶性膳食纤维清除·OH能力的影响

由图5可知，随着米糠贮藏时间的延长，米糠可溶性膳食纤维清除·OH能力先上升后下降，并且在米糠贮藏5 d时清除率达到最大值，为13.83%。钱海峰等[6]利用纤维素酶水解米糠膳食纤维，制备米糠可溶性膳食纤维，测得所制备的米糠可溶性膳食纤维·OH清除率为14.12%。有研究[12]发现，抗氧化剂对·OH的抗氧化效果除了与其供氢或供电子能力有关，还与抗氧化剂自身的螯合金属离子能力有关，这是因为抗氧化剂通过螯合亚铁离子等金属离子，能抑制Fenton反应的发生，从而抑制了·OH的生成。米糠酸败导致米糠可溶性膳食纤维清除·OH能力变化的原因可能是在新鲜米糠贮藏初期，米糠酸败产生的脂质氧化物作用于米糠可溶性膳食纤维，使米糠可溶性膳食纤维的结构展开，金属离子螯合能力提高且暴露出更多的供氢体或电子供体，导致米糠可溶性膳食纤维清除·OH能力上升；随着贮藏时间的延长，米糠酸败加剧，米糠可溶性膳食纤维的金属离子螯合能力下降，并且产生的脂质氧化产物作用于暴露出的供氢体或电子供体，使米糠可溶性膳食纤维清除·OH能力下降，这与前面米糠酸败对米糠可溶性膳食纤维金属离子螯合能力的影响结果一致。

图6 米糠贮藏时间对米糠可溶性膳食纤维清除能力的影响

3 结论

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Effectsofricebranstoragetimeontheantioxidantactivityofricebransolubledietaryfiber

FU Xuheng,WU Wei, WU Xiaojuan, WANG Xiaoyu

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