糙米发芽过程中淀粉酶活力及其相关代谢产物变化研究

陶澍，宋玉，曹磊，夏青，刘超

摘要 [目的]探讨糙米发芽过程中淀粉酶活性变化以及相关代谢产物的影响。[方法]以安徽主栽稻米品种徽两优6号为研究对象，将糙米在28 ℃下发芽60 h，考察发芽期间相关淀粉酶活性以及代谢产物的变化。[结果]糙米中总淀粉酶活力和β-淀粉酶活力先上升、后下降；淀粉、直链淀粉及支链淀粉含量降低；还原糖和总糖含量先增加后降低。其中，总淀粉酶和β-淀粉酶活力在糙米发芽48 h时达到高峰，还原糖和总糖含量在发芽36 h时最高；与对照组相比，糙米总淀粉含量在发芽60 h时降低了39.35%，直链淀粉含量降低了45.43%，支链淀粉含量降低了37.81%。[结论]该研究可为糙米深加工和综合利用提供参考。

关键词 发芽糙米；淀粉酶；淀粉

中图分类号 TS210.1 文献标识码 A 文章编号 0517-6611（2018）06-0151-03

Study on the Changes of Amylase Activity and Related Metabolites during the Germination of Brown Rice

TAO Shu，SONG Yu，CAO Lei et al （Institute of Agroproducts processing，Anhui Academy of Agricultural Sciences，Hefei ，Anhui 230031 ）

Abstract [Objective]To explore the changes of amylase activity and the influence of related metabolites during the germination of brown rice.[Method]The main rice variety Huiliangyou 6 was selected as the research object.The brown rice was sprouted under 28 ℃ for 60 h.Then，the activities and metabolites of related amylase during brown rice sprout period were investigated.[Result]The results displayed that the activities of total amylase and βamylase in the brown rice increase and subsequently decrease.The activities of total amylase and βamylase were reached to the peak value after being sprouted for 48 h，while the contents of reducing sugar and total sugar were highest.Compared to the control group，the contents of total starch，amylose and amylopectin in brown rice decrease by 39.35%，45.43% and 37.81%，respectively.[Conclusion]The study can provide a reference for the deep processing and comprehensive utilization of brown rice.

Key words Germinated brown rice；Amylase； Starch

糙米作为一种典型的全谷物，其营养成分丰富且富含多种生物活性物质。但由于外表面糠皮层未去除，其直接蒸煮食用时的口感粗糙，难以下咽，消费者接受度不高。同时糙米中含有大量的酶[1]，在适宜的条件下这些酶被激活，在其作用下使得糙米外表面组织软化，营养状态以及食用品质得到改善。将糙米在适宜条件下进行适度发芽是近年来广泛开展的研究，但大都集中在发芽糙米中γ-氨基丁酸形成机理及富集技术[2]，而对于糙米发芽过程中淀粉酶的变化以及相关代谢产物的降解情況，研究结论各有不同[3-5]。笔者以安徽主栽稻米品种徽两优6号为研究对象，探讨糙米发芽过程中淀粉酶活性变化以及相关代谢产物的影响，为糙米深加工和综合利用提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 供试样品及主要试剂。糙米（徽两优6号），安徽华安种业；3，5-二硝基水杨酸、氢氧化钠、丙三醇、苯酚、亚硫酸钠、酒石酸钾钠、葡萄糖、醋酸钠、冰乙酸、碘、碘化钾，以上药品均为分析纯，国药集团化学试剂公司。

1.1.2 仪器。1009PC紫外可见分光光度计，上海普元仪器有限公司；HZQ-Q200全温振荡培养箱，上海安亭科学仪器厂；JDMZ100稻谷出米率检测仪，北京东孚久恒仪器技术有限公司；HH-S4水浴锅，常州同宇仪器制造有限公司；FW100高速万能粉碎机，天津市泰斯特仪器有限公司；BT457电子天平，深圳市博途电子科技有限公司。

1.2 方法

1.2.1 糙米发芽工艺。参考姚森等[6]、曹磊等[7]研究的发芽方法并稍作改进，取同样砻谷条件下大小基本一致的糙米，剔除断粒、坏粒，用水洗净后用自来水于（25±1）℃条件下浸泡6 h，之后用10 g/L次氯酸钠溶液浸泡消毒15 min，去离子水洗净，沥干，转入培养皿中，加去离子水，在28 ℃、避光条件下发芽，每12 h换水1次。获得发芽糙米，每隔12 h取样，以浸泡6 h后未经发芽的糙米为对照（记为0 h），其中12、24、36、48、60 h取样，冷冻干燥并粉碎过100目筛。

1.2.2 α-淀粉酶、β-淀粉酶、总淀粉酶活性的测定。采用文献[8-9]方法测定，其中酶活力定义为40 ℃，pH 5.0的条件下，1 min由底物催化生成1 mg还原糖的酶量为一个酶活力单位（U）。总淀粉酶活力的计算公式为：

酶活力单位（U/g）=（A2-A1）×nm×t×V

（1）

式中，A1为参比OD值对应还原糖的量；A2为样品OD值对应还原糖的量； n为稀释倍数；m为糙米粉绝干重；t为反应时间；V为显色时所用酶液体积。

β-淀粉酶活力=总淀粉酶活力-α-淀粉酶活力

（2）

α-淀粉酶活力测定方法：利用β-淀粉酶不耐热的特性，将样品溶液在70 ℃下水浴15 min，使得β-淀粉酶钝化而测定α-淀粉酶的酶活性。

1.2.3 发芽糙米中总淀粉、直链淀粉、支链淀粉含量测定。采用文献[10-11]的方法测定，全波段扫描法测定直链淀粉和支链淀粉的最大吸收波长分别是614和544 nm，根据等吸收点作图法确定直链淀粉的测定波长λ1（614 nm）和参比波长λ2（473 nm）；支链淀粉的测定波长λ3（544 nm）和参比波长λ4（728 nm）。

1.2.4 发芽糙米中还原糖和总糖含量测定[12-13]。采用3，5-二硝基水杨酸（DNS）比色法测还原糖和总糖含量。

1.3 数据处理 所有试验重复测定至少3次，取其平均值。采用SPSS分析软件进行数据统计分析，不同处理组间显著性采用Duncan法，相关性分析采用Pearson相关系数进行分析；P<0.05表示有显著性差异。

2 结果与分析

2.1 糙米发芽过程中酶活力变化 α-淀粉酶是谷类种子发芽过程中形成的主要淀粉酶，在干稻谷种子中一般不含或含量甚微，发芽后由于赤霉素的诱导作用，酶活力逐渐升高[14]；而β-淀粉酶主要位于谷物糊粉层中，在发芽过程中，β-淀粉酶得以活化从而使活性先由低变高，再由高变低，到达最高点后受到底物质量浓度的影响而逐渐降低[15]。糙米发芽过程中2种酶活力变化如图1所示，在发芽前期，即0～12 h，淀粉酶活力变化缓慢，总淀粉酶和β-淀粉酶活力在发芽24 h后开始显著上升（P<0.05），48 h后酶活力达到最大值，其β-淀粉酶活力和总淀粉酶活力分别比对照组增加了48.14%和58.56%，其后酶活力略微降低，60 h酶活力降低不显著；糙米中的α-淀粉酶活力相对于β-淀粉酶活力值较低，但是其在糙米发芽12 h后显著增加，并且在随后的60 h发芽过程中一直呈现显著增加的趋势，发芽60 h的糙米α-淀粉酶活力相对于对照组增加了10.03倍，达8.39 U/g。

2.2 糙米发芽过程中淀粉含量的影响 淀粉是稻米的主要成分，主要有直链淀粉和支链淀粉2种，二者比例对淀粉特性有重要影响。直链淀粉和支链淀粉含量一直作为评定米质的重要指标，其比例是决定稻米蒸煮食味品质的主要因素之一，影响着稻米的糊化和老化，对米饭的质地和色泽起决定性作用[16]。糙米发芽过程中淀粉含量的变化如表1所示，随着发芽时间的延长，糙米中淀粉含量呈显著降低趋势，其中直链淀粉含量在发芽24 h时显著降低（P<0.05），发芽60 h的糙米中直链淀粉含量相对于对照组降低了45.43%；支链淀粉含量在发芽12 h以后显著降低，并呈现持续降低趋势，发芽60 h的糙米淀粉其支链淀粉含量比对照组降低了37.81%。

2.3 糙米发芽过程中还原糖和总糖含量变化 糙米发芽过程中还原糖和总糖含量变化如图2所示，还原糖和总糖含量呈现先增加后降低的趋势，在36 h达到最大值。其中还原糖含量在0～36 h呈显著增加趋势（P<0.05），36 h达39.32 mg/g，36～60 h呈显著降低趋势（P<0.05），60 h时含量降低至25.94 mg/g；总糖含量在0～36 h呈显著增加趋势，36 h达62.92 mg/g （P<0.05），36～60 h呈显著降低趋势（P<0.05），60 h时含量降低至42.71 mg/g。还原糖和总糖的含量降低可能是在糙米发芽后期，随着根芽的不断生长，根芽和叶芽呼吸作用日益旺盛，消耗了大量的碳水化合物，其消耗量大于淀粉酶水解产生的糖，从而导致糙米中糖分含量的降低[17]。

2.4 糙米发芽过程中淀粉酶活力与代谢产物含量的相关性分析 对糙米发芽过程中淀粉酶活力與代谢产物含量进行相关性分析，结果如表2所示。发芽时间与直链、支链淀粉含量呈极显著负相关（P<0.01），与淀粉酶活力、还原糖和总糖含量呈极显著正相关（P<0.01），说明随着发芽时间的延长，淀粉酶活力显著增强，淀粉被酶解为还原糖和非还原性糖，总糖含量也随之增加。谷物类种子在发芽初期，α-淀粉酶是将不溶的淀粉颗粒转变成可溶性糖的主要酶，其首先将淀粉粒降解为支链、麦芽糊精等，随后在β-淀粉酶的协同作用下，淀粉最终被降解为麦芽糖和小分子量的糊精[18]。

3 结论

发芽使得糙米中总淀粉酶活力和β-淀粉酶活力先上升、后下降，α-淀粉酶活力上升；总淀粉、直链淀粉及支链淀粉含量均显著降低；还原糖和总糖含量先增加、后降低。其中，总淀粉酶和β-淀粉酶活力在糙米发芽48 h时达到高峰，还原糖和总糖含量在发芽36 h时最高；发芽60 h的糙米与对照组相比，总淀粉含量降低了39.35%，直链淀粉含量降

低了45.43%，支链淀粉含量降低了37.81%。

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