分级脱壳加工对薏米品质及抗氧化性的影响

,,2,*,,

(1.贵州大学 贵州省发酵工程与生物制药重点实验室,贵州贵阳 550025;2.贵州大学酿酒与食品工程学院,贵州贵阳 550025)

分级脱壳加工对薏米品质及抗氧化性的影响

万良钰1,王明力1,2,*,罗光琳1,冉继平1

(1.贵州大学 贵州省发酵工程与生物制药重点实验室,贵州贵阳 550025;2.贵州大学酿酒与食品工程学院,贵州贵阳 550025)

以贵州兴仁薏米为原料,研究碾压分级脱壳加工方式对其基本营养物质和抗氧化性的影响。与带壳薏米相比,其它等级脱壳的薏米产品中基本营养物质含量显著性降低(p<0.05),其中粗脂肪、蛋白质、还原糖、粗纤维的含量,带壳薏米中分别为8.95%、20.21%、91.33%、0.22%;抛光精米中则分别为8.04%、20.17%、86.52%、0.12%。DPPH、ABTS和FRAP的实验表明,带壳薏米的抗氧化性显著高(p<0.05),对DPPH、ABTS自由基清除率和铁离子还原力最高分别可达94.85%、98.06%、1.67 mmol/g;抛光精米则分别为93.78%、97.44%、1.14 mmol/g。由此可得,分级脱壳加工方式可使薏米营养物质流失及抗氧化性降低,但经加工后的薏米仍具有较高的营养价值。

薏米,脱壳,基本营养物质,抗氧化性

薏米(Coixlachryma-jobiL.),为一年生禾本科薏苡属草本植物的种仁,又名薏苡仁、苡米、苡仁等[1]。《本草纲目》中就有这样的记载:薏米能“健脾益胃,补肺清热,去风渗湿。炊饭食,治冷气。煎饮,利小便热淋”[2]。

薏米中含丰富的B族维生素和磷、铁、钙、锌、钾等多种矿物质[3],有人采用近红外光谱成像技术快速检测薏苡仁中营养成分,结果表明,薏米中含淀粉60%～65%、可溶性糖6.38%～8.25%、蛋白质14.7%～16.6%、粗脂肪9.5%～11.5%,钾2991.9 mg/kg、磷1761.1 mg/kg、硫3965.8 mg/kg、镁1759.1 mg/kg[4-5]。其营养价值在禾本科植物中占第一位,被誉为“世界禾本科植物之王”[6]。

在近年医学研究中表明,薏米中的多酚类、薏苡多糖[7]、薏苡酯[8]、薏苡素[9]、木脂素类、黄酮类[10]、甾醇类以及多种氨基酸类等物质[11]都具有显著的抗氧化活性,可以清除游离自由基,它们通过增强抗氧化能力、破坏生物大分子等途径从而达到抑制肿瘤的目的[12]。薏仁、麸皮和壳中的多酚类物质具有较强的生理活性,如消炎、强心、抗病毒、镇静和镇痛功效,是一种有效的活性成分[13]。

薏米脱壳方式有很多种,常用的方法有揉搓法[14]、撞击法[15]和碾压法[16]等,目前的薏米脱壳加工设备大多数是根据大米、小麦等谷物脱壳机改造而成[17]。薏米在脱壳加工过程中,其营养物质及成分都会有不同程度的变化和损失,目前对于其具体的品质变化研究却鲜有报道。本文采用碾压加工得到不同程度脱壳的薏米产品,对这些产品中基本营养物质和抗氧化性进行研究,旨在对不同程度脱壳的薏米特别是抛光精米和碎米进行客观的品质评价,以体现它们的食用价值。

1 材料与方法

1.1材料与仪器

薏米 兴仁薏米,由贵州薏仁集团有限公司提供;α-淀粉酶 天津市大茂化学试剂厂;1-苯基-2-苦肼基自由基(DPPH) 梯系爱(上海)化成工业发展有限公司;2,2-联氮-3-乙苯-二噻唑-6磺酸(ABTS) 源叶生物;水溶性维生素E(Trolox)、TPTZ Solarbio。

AL204型电子天平、SX2-12-10A型 马福炉梅特勒-托利多(上海)有限公司;101-1型电热鼓风干燥箱 北京科伟永兴仪器有限公司;DK-98-ⅡA型电热恒温水浴锅 天津市泰斯特仪器有限公司;SHB-Ⅲ型循环水式真空泵 郑州长城科工贸有限公司;721型可见分光光度计 深圳市鼎鑫宜实验设备有限公司;薏米脱壳分选成套设备 锦州俏牌机械有限公司;NDJ-1型旋转粘度仪 上海天平仪器厂。

1.2实验方法

1.2.1 样品的筛选和制备 利用脱壳机对带壳薏米进行加工,采用负压振动风选筛将其中的皮壳清理掉,并采用螺旋卸料器将皮壳运输出去,脱壳工艺流程图[18]如下:

由上述脱壳工艺,得到一级脱壳、二级脱壳、三级脱壳、四级脱壳薏米,对无壳薏米进行抛光得到抛光精米,由于抛光过程中产生的碎米利用率低[19],而碎米也具有营养价值,因此将随着分级加工依次产生的碎米纳入研究范围,并编号为碎米一号、碎米二号和碎米三号。将这些样品中基本营养物质和抗氧化性与薏米原料进行对比。

1.2.2 基本营养物质的检测 水分的检测参照GB/T 5009.3-2010直接干燥法[20],粗脂肪的检测参照GB/T 14772-2008索氏提取法[21],还原糖的检测参照GB/T 5009.7-2008直接滴定法,淀粉的检测参照GB/T5514-2008,蛋白质的检测参照GB/T 5009.5-2010分光光度法[21],粗纤维的检测参照GB/T 5009.10-2003,灰分的检测参照GB/T5505-20085 50 ℃灼烧法。

1.2.3 粘度的检测 采用粘度仪测定法,首先称取4 g样品粉末,加入蒸馏水溶解,采用均质搅拌机对其进行充分搅拌,使样品充分溶于水中,用粘度仪测量粘度,测三次取平均值。

1.2.4 抗氧化性的检测

1.2.4.1 样品的制备 采用丙酮提取法[22],并进行适当修改。称取4 g样品,加入80%预冷的丙酮30 mL进行搅拌。充分混合后5000 r/min离心10 min,收集上清提取液。滤渣用80%预冷的丙酮再次提取,重复3次。收集全部上清提取液后在45 ℃旋转蒸发至干。用70%甲醇定容至10 mL。提取液储存于-4 ℃备用。所有提取重复操作3次。

1.2.4.2 DPPH自由基清除能力测定 DPPH(1-苯基-2-苦肼基自由基)清除能力的测定方法参照文献[23-24]。分别配制浓度为25、50、100、200、400 mg/mL的样品溶液,取0.5 mL 样品溶液和4.5 mL 60 μmol/L的DPPH甲醇溶液,充分混匀后于室温(18～24 ℃)下密封避光静置30 min,于517 nm下测吸光值,以甲醇做空白。

DPPH自由基清除率计算公式:

DPPH自由基清除率(%)=(A0-A1)/A0×100

式(1)

式(1)中:A0为对照管的吸光度值;A1为样品管的吸光度值。

1.2.4.3 ABTS自由基清除能力测定 ABTS(2,2-联氮-3-乙苯-二噻唑-6磺酸)清除能力的测定方法参照文献[25]。使用前将浓度为7 mmol/L的ABTS溶液与2.45 mmol/L过硫酸钾溶液混合,室温避光放置 16～24 h,制得ABTS+·自由基溶液。用甲醇稀释,制得在734 nm处吸光度为0.700±0.050的应用液。

分别配制浓度为25、50、100、200、400 mg/mL的样品溶液,取100 μL 样品溶液加入4 mL的ABTS+·应用液,混合,室温下避光反应6 min,立即测定其在734 nm处吸光度,空白对照为4 mL ABTS+·应用液加入100 μL 水。

ABTS自由基清除率计算公式为:

ABTS自由基清除率(%)=(A0-A1)/A0×100

式(2)

式(2)中:A0为空白管的吸光度值,A1为样品管的吸光度值。

表1 薏米分级脱壳加工过程中基本营养物质含量的变化Table 1 Changes of nutrient content in the process of classification of barley shelling

注:同一列数据中,不同字母表示有显著差异(p<0.05),相同字母表示无显著差异(p>0.05)。

1.2.4.4 FRAP铁离子还原能力测定 FRAP(亚铁还原能力)铁离子还原能力测定参照文献Benzie等人[26]的方法。称取一定量的醋酸钠,溶于乙酸中,配制成300 mmol/L的醋酸盐缓冲液(pH3.6);称取0.0312 g TPTZ,溶于40 mmol/L的盐酸中,并用40 mmol/L的盐酸定容至10 mL,配制成10 mmol/L的TPTZ溶液;取一定量氯化铁溶于水中,配制成20 mmol/L的氯化铁溶液。按体积比10∶1∶1分别将上述溶液充分混合制成FRAP试剂。

FRAP标准曲线的绘制:分别配制不同浓度的FeSO4溶液(0、0.1、0.2、0.4、0.6、0.8、1、2 mmol/L),取6 mL FRAP试剂与0.2 mL FeSO4溶液混匀,置于38 ℃的水浴锅中反应30 min,反应结束后迅速冷却并在λ=593 nm下测定吸光值,并制得标准曲线,样品根据吸光值计算得到FRAP值,结果以mmol/g(FeSO4/DW)表示[27]。

样品的测定:样品溶液浓度为400 mg/mL,方法参照上述“FRAP标准曲线的绘制”,空白对照为6 mL FRAP试剂加入0.2 mL水。

1.3数据处理

利用SPSS软件对数据进行分析,并利用excel制作图表。

2 结果与分析

2.1基本营养物质的比较

由表1可知,薏米中基本营养物质的含量随着脱壳工序的进行而依次减少。与带壳薏米、4种级别脱壳薏米和抛光精米相比,3种碎米中水分含量有所减少,但带壳薏米、4种级别脱壳薏米和抛光精米间水分含量无显著性差异(p>0.05),同时,3种碎米间水分含量也无显著性差异(p>0.05),碎米体积小,相对表面积较整米的大,因此水分流失量有所增加。就粗脂肪而言,抛光精米含量为8.04%±0.17%,碎米三号含量最低为4.92%±0.24%,它们与含量最高的带壳薏米(8.95%±0.12%)相比,粗脂肪含量分别减少了10.17%、45.0%,这是由于薏米破碎过程中脂肪会被破坏且流失,由表中数据可知,带壳薏米与一级脱壳薏米间脂肪含量无显著性差异(p>0.05),二级、三级、四级脱壳薏米间脂肪含量也无显著性差异(p>0.05),这是由于脱壳加工精度相差不大而产生了相仿的结果。就还原糖而言,抛光精米含量为86.52%±0.06%,碎米三号含量最低为86.10%±0.44%,它们与含量最高的带壳薏米(91.33%±0.71%)相比,还原糖含量分别减少了5.27%、5.73%,由此可见还原糖流失量并不大。就淀粉而言,抛光精米含量为86.54%±0.04%,碎米二号含量最低为86.30%±0.01%,它们与含量最高的带壳薏米(99.21%±0.05%)相比,淀粉含量分别减少了12.77%、13.01%,这是由于薏米破碎过程中,部分淀粉发生氧化褐变从而流失。就蛋白质而言,抛光精米含量为20.17%±0.01%,碎米二号含量最低为20.02%±0.01%,它们与含量最高的带壳薏米(20.23%±0.10%)相比,蛋白质含量分别减少了0.30%、1.04%,虽然从表中数据可以看出所有薏米产品间蛋白质含量均有显著性差异(p<0.05),但蛋白质的流失量很少。就粗纤维而言,抛光精米含量为0.12%±0.02%,碎米一号含量最低为0.11%±0.02%,它们与含量最高的带壳薏米(0.22%±0.01%)相比,粗纤维含量分别减少了45.45%、50.00%,这是由于大部分粗纤维存在于壳中,随着壳被脱掉,粗纤维含量也依次减少。就灰分而言,抛光精米含量为1.56%±0.02%,碎米二号含量最低为1.50%±0.04%,它们与含量最高的带壳薏米(6.64%±0.05%)相比,灰分含量分别减少了76.51%、77.41%,灰分中主要物质是无机物及各种矿物元素的氧化物,说明在脱壳加工过程中,矿质元素流失量大,对于其中矿质元素的研究将在下一阶段进行。

2.2粘度检测结果分析

由表2可知,带壳薏米粘度显著高于其它8种薏米产品(p<0.05),3种碎米间粘度无显著差异(p>0.05),且碎米粘度均小于其它不同等级脱壳的薏米。抛光精米粘度为(39.80±0.38) mPa·s,相对带壳薏米粘度减小了18.94%;碎米三号粘度最低为(39.53±0.29) mPa·s,相对带壳薏米粘度减小了19.49%。

2.3抗氧化性结果分析

2.3.1 DPPH自由基清除能力 经过分级脱壳薏米的DPPH自由基清除活性结果如图1所示。

表2 薏米分级脱壳加工过程中粘度的变化Table 2 The viscosity variation in the process of classification of barley shelling

图1 分级脱壳加工对薏米DPPH自由基清除率的影响Fig.1 Classification of shelling on the clearance rate of barley DPPH radical注:同种样品浓度数据中,不同字母表示有显著差异(p<0.05),相同字母表示无显著差异(p>0.05)，图2同。

注:同一行数据中,不同字母表示有显著差异(p<0.05),相同字母表示无显著差异(p>0.05)。

从图1中可以看出,薏米对DPPH自由基具有良好的清除率,分别对图中相同薏米产品在不同浓度条件下对DPPH自由基清除率做出显著性分析。相同加工条件的薏米中,带壳薏米、一级脱壳、二级脱壳薏米在浓度为25～100 mg/mL时,对DPPH自由基清除率显著升高,而在浓度为100～400 mg/mL时,升高趋势变缓甚至趋于稳定;而其它6种薏米样品在浓度为25～200 mg/mL时,对DPPH自由基清除率均有显著差异(p<0.05),而在浓度为200～400 mg/mL时无显著差异(p>0.05)。由图中可直观看出,相同浓度的样品溶液中,带壳薏米对DPPH自由基清除率大于其它8种薏米样品,而碎米系列则小于其它样品。样品浓度在25～400 mg/mL范围内,带壳薏米、一级脱壳、二级脱壳、三级脱壳、四级脱壳、抛光精米、碎米一号、碎米二号、碎米三号对DPPH自由基清除范围依次为47.09%～94.85%、34.65%～94.66%、43.51%～94.78%、24.22%～93.15%、18.25%～92.77%、33.33%～93.78%、17.44%～90.95%、28.06%～91.20%、27.1%～91.08%。

2.3.2 ABTS自由基清除能力 经过分级脱壳薏米的ABTS自由基清除活性结果如图2所示。

图2 分级脱壳加工对薏米ABTS自由基清除率的影响Fig.2 Classification of shelling on the clearance rate of barley ABTS radical

从图2中可以看出,薏米对ABTS自由基的清除效果好,分别对图中相同薏米产品在不同浓度条件下对ABTS自由基清除率做出显著性分析。相同加工条件的薏米中,带壳薏米、一级脱壳、二级脱壳薏米在浓度为25～100 mg/mL时,对ABTS自由基清除率有显著升高,而在浓度为100～400 mg/mL时,升高趋势变缓甚至趋于稳定;而其它6种薏米样品在浓度为25～400 mg/mL时,均呈一定的上升趋势，对ABTS自由基清除率样品浓度在25～400 mg/mL范围内,带壳薏米、一级脱壳、二级脱壳、三级脱壳、四级脱壳、抛光精米、碎米一号、碎米二号、碎米三号对ABTS自由基清除范围依次为25.47%～98.06%、27.29%～97.83%、36.64%～98.46%、18.29%～97.21%、13.73%～97.61%、19.54%～97.44%、17.04%～91.05%、24.27%～97.04%、20.06%～97.32%。其中,对ABTS、DPPH自由基最大清除率,带壳薏米分别为98.06%、94.85%;抛光精米分别为97.44%、93.78%;碎米三号最大,分别为97.32%、91.08%,由此可以得出,薏米对ABTS自由基的清除效果比对DPPH自由基清除效果好。

2.3.3 FRAP总还原力 标准曲线如图3所示。

图3 FRAP铁离子总还原力标准曲线Fig.3 FRAP iron total reducing power of standard curve

建立的回归方程为:y=0.7441x+0.237(0～2000 μmol/L,R2=0.9992),式中:y为还原力(mmol/g);x为FeSO4的浓度(mmol/L)。利用标准曲线公式,计算样品的FRAP铁离子总还原力。

经过分级脱壳薏米的FRAP铁离子总还原力结果如图4所示。

图4 分级加工对脱壳薏米FRAP铁离子总还原力的影响Fig.4 Influence of classification processing of barley FRAP iron hulled total reducing power注:图中不同字母表示有显著差异(p<0.05),相同字母表示无显著差异(p>0.05)，图5同。

由图4可知,FRAP铁离子总还原能力随着脱壳工序的进行呈明显递减趋势,其中一级脱壳与二级脱壳产品间还原力无显著差异(p>0.05)。其中带壳薏米对铁离子总还原力为1.67 mmol/g,抛光精米为1.14 mmol/g,相比带壳薏米,抛光精米对铁离子还原力下降了31.71%。

碎米的FRAP铁离子总还原力结果如图5所示。

图5 分级加工对薏米碎米FRAP铁离子总还原力的影响Fig.5 Influence of processing of barley rice grading FRAP iron total reducing capacity

由图5可知,3种碎米对FRAP铁离子总还原力的影响无显著差异(p>0.05),3种碎米对铁离子总还原力平均值为(1.02±0.01) mmol/g,带壳薏米对铁离子总还原力为1.67 mmol/g,即碎米相比带壳薏米对铁离子还原力下降了38.92%。

3 结论

与带壳薏米相比,其它8种薏米样品中水分、粗脂肪、还原糖、淀粉、蛋白质、粗纤维、灰分含量减少,同时对DPPH自由基、ABTS自由基清除率和铁离子还原力降低。其中抛光精米和碎米作为人们药食两用的直接原料,因此作为重点突出对象。抛光精米中水分、粗脂肪、还原糖、淀粉、蛋白质、粗纤维、灰分含量依次为7.83%、8.04%、86.52%、86.54%、20.17%、0.12%、1.56%;而碎米中平均含量依次为7.80%、5.10%、86.37%、86.33%、20.03%、0.12%、1.53%。抛光精米对DPPH、ABTS自由基清除率及铁离子还原力最高依次可达93.78%、97.44%、1.14 mmol/g;则碎米最高依次可达91.08%、97.32%、1.02 mmol/g。综上所述,薏米在分级脱壳加工过程中会有营养物质流失,并且抗氧化性有所降低,但经加工后的薏米中营养物质的含量比高粱、青稞、紫米等[28]高,具有很高的营养价值,薏米在市场中的应用和发展前景非常好。

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Effectofprocessingofgradingshellingonqualityandantioxidationofbarley

WANLiang-yu1,WANGMing-li1,2,*,LUOGuang-li1,RANJi-ping1

(1.The Provincial Key Laboratory of Fermentation Engineering and Bio-Pharmaceutical,Guizhou University,Guiyang 550025,China; 2.School of liquor and food engineering,Guizhou University,Guiyang 550025,China)

Taking Guizzhou Xingren barley as raw material,the effects of processing methods on the basic nutrients and antioxidant activities of the classified grading system were studied. Compared with the shelled barley,basic nutrient contents in other grades of shelling was significantly lower in barley products(p<0.05).Among them,crude fat,protein,reducing sugar,crude fiber content,in the seed shell,was 8.95%,20.21%,91.33% and 0.22%,respectively and the data of polished rice was 8.04%,20.17%,86.52%,0.12%.Experiments of DPPH,ABTS and FRAP showed that,antioxidation of shelled barley was significantly higher(p<0.05). DPPH,ABTS radical scavenging rate and ferric ion force were up to 94.85%,98.06%,1.67 mmol/g.And the data of polished rice was 93.78%,97.44%,1.14 mmol/g.Thus available,classification of shelling method can make the loss of nutrients and antioxidant activity of barley decreased,but the nutritional value of processed barley has high.

barley;shelling;basic nutrients;antioxidant

2017-03-27

万良钰(1991-)，女，在读硕士，研究方向：食品生物技术，E-mail:172388164@qq.com。

*通讯作者:王明力(1961-)，女，博士，教授，从事食品生物技术和果蔬贮藏与加工研究，E-mail:wmlgycn@163.com。

黔科合重大专项字(2014)6023；贵州大学研究生创新基金项目；农业部公益性行业(农业)科研专项项目201303069；黔科合中药字(2011)5077。

TS210.4

:A

:1002-0306(2017)17-0033-06

10.13386/j.issn1002-0306.2017.17.007