稻米加工精度对大米多糖分子量分布的影响

彭彩暾,章 慧，陈 新

(武汉轻工大学生物与制药工程学院，湖北武汉 430023)

我国是水稻生产和消费大国，有60%的人口以大米为主食，稻谷在我国人民膳食构成中占有突出的地位。稻谷由颖(稻壳)和颖果(糙米)组成，颖果(糙米)是由颖果皮(米 皮)、胚(胚芽)、胚乳(精米)构成，除含有人体必需的基础营养物质外，还含有丰富的氨基酸、维生素、钙、铁、锌等微量元素[1]。各种营养成分在稻谷中不是均匀分布的，在一系列加工过程中营养成分将会有不同程度流失，且加工精度越高，损失越大。

稻谷中多糖主要包括淀粉、纤维素、非纤维素多糖(如β-葡聚糖、阿拉伯木聚糖、甘露聚糖等)和糖醛酸(又称果胶多糖)，淀粉集中在胚乳的淀粉细胞内，是人类最理想、经济的能量来源，我国人民膳食生活中50%～70%的能量来自谷类的碳水化合物；植物多糖具有降胆固醇、降血脂、防心血管疾病和增强免疫力等生理功效[2-4]。近年来，以稻谷为代表的谷物多糖研究一直是碳水化合物领域内的热门课题，英国、美国以及西欧发达国家和地区的科研人员对全谷物食品与慢性疾病的关系做了大量、深入的研究[5-6]。研究发现含有大量植物纤维的食物有助于预防心脏病和2型糖尿病[7]，降低一些癌症(如胰腺、前列腺、食道和胃癌等)的风险[8-10]，多糖的活性与其分子量大小和分布密切相关。笔者通过对不同加工精度的大米样品进行分子量分布检测，探讨加工精度与大米多糖分子量分布的关系，旨在为今后加工精度与营养功能的关系研究和加工质量标准的制定提供依据。

1 材料与方法

1.1材料

1.1.1原料。水稻鄂香1号产自湖北省十堰市房县，干燥、粉碎过筛后，干燥保存。

1.1.2主要仪器及试剂。十万分之一分析天平(日本岛津 AUWl20D)；数显恒温水浴锅(丹瑞HH-D4)；PerkinElmer Lambda 950紫外可见分光光度计(PERKINELMER公司)；瑞士Buchi R-210旋转蒸发仪(瑞士Buchi公司)；FC2K砻谷机(日本大竹制作所)；VP-32碾米机(日本山本公司)；Varian ProStar 210 HPLC高效液相色谱仪(美国瓦里安公司)；Wyatt DAWN Heleos-II十八角度激光光散射检测器(美国Wyatt公司)，色谱柱为Agilent PL aquagel-OH柱；化学试剂均为分析纯(国药集团化学试剂有限公司)。

1.2方法

1.2.1样品预处理。挑出样品中的石子、杂草等，先将稻谷用出糙机去谷壳，将糙米进行筛选，去除未成熟的米粒，得到糙米；参照GB/T 1354—1986《大米》[11]标准，用碾米机对糙米进行碾制，分别收集预测的标三米、标二米、标一米和特等米。

不同加工精度的判定：依据GB/T 5502—2008《粮油检验：米类加工精度检验》[12]染色法，利用大米各不同组织成分对各染色基团分子的亲和力差异，通过染色处理，根据米粒各组织呈现的颜色，判定大米的加工精度。将5种样品粉碎后过60目筛，备用。

1.2.2大米多糖的制备。

1.2.2.1热水提取。准确称取大米样品粉末20 g，加入200 mL蒸馏水，在95 ℃恒温水浴中搅拌提取1 h，滤渣加入200 mL蒸馏水，再重复提取2次，合并3次提取液，浓缩至200 mL，在浓缩液中加入800 mL无水乙醇，冷藏沉淀4 h后离心，弃去上清液，取沉淀冷冻干燥，取干燥物研细，备用。

1.2.2.2脱蛋白。取云芝多糖原料约100 mg，加水5 mL超声使其溶解，采用 Sevage 法去蛋白，即加入等量氯仿-正丁醇(4∶1)充分振摇，离心后弃下层凝胶样物，取上层溶液同法处理，直至下层溶液不再出现凝胶样物质。取上层溶液冷冻干燥 ，取干燥物研细，为多糖样品，备用。

1.2.3供试样品的制备。精密称量10 mg多糖样品，溶于适量0.9%NaCl水溶液中，并用该溶液定容于10 mL容量瓶中，10 000 r/min离心10 min，然后用0.45 μm滤膜过滤，取滤液，HPLC进样20 μL。

1.2.4色谱条件。高效液相色谱仪(备有Varian Prostar-210高压泵、7725 Ⅰ 型手动进样器、Varian Prostar 500柱温箱、Wyatt DAWN Heleos-Ⅱ十八角度激光光散射检测器)，色谱柱为Agilent PL aquagel-OH柱；流动相为0.9%NaCl水溶液(用前经0.45 μm滤膜过滤)，柱温箱温度为25 ℃，流速为1.0 mL/min，进样量20 μL。

1.2.5供试样品的测定。样品溶液进样，正确记录样品保留时间及色谱图，按照已知折光仪校正常数和质量回收率设为100%数据处理法计算样品分子量及其分布。

2 结果与分析

2.1不同加工精度大米多糖级分组成差异分析对不同加工精度大米多糖分子量组成进行分析，其结果如图1及表1所示。通过对比可以发现，不同加工精度的大米多糖被分为3～5个级分，不同级分的多糖含量有显著差异，并且不同加工精度不同多糖级分的相对比例大小明显不同。糙米与各加工精度大米谱图差异最大，造成这种差异的原因可能是米糠中富含多种多糖成分，米糠的碾除造成大米多糖组成的明显变化。各等级加工大米，随着加工精度的升高，中等和较小分子量多糖所占比例逐渐上升，造成这种差异的原因是加工精度越高，稻米外皮层、胚部、糊粉层去掉就越多，大分子多糖去掉得也越多，中等和较小分子量的多糖所占比例升高。

注： a.糙米多糖样品；b.标三米多糖样品；c.标二米多糖样品;d.标一米多糖样品；e.特等米多糖样品Note：a.Polysaccharide samples of brown rice；b.Polysaccharide samples of standard grade-3 rice；c.Polysaccharide samples of standard grade-2 rice；d.Polysaccharide samples of standard grade-1 rice；e.Polysaccharide samples of special-grade rice图1 大米多糖样品色谱图Fig.1 The chromatography of rice polysaccharide samples

表1不同加工精度大米多糖各级分保留时间及分子量

Table1Theretentiontimeandmolecularweightofpolysaccharidesinricegrainsatdifferentprocessingprecision

样品种类Kinds of samples保留时间Retentiontime∥min重均分子量(Mw)Weight-average molecular weight糙米 7.375～9.5457.479×106Brown rice9.580～13.8149.077×10513.849～15.4596.577×10415.494～16.1941.188×104标三米 6.965～8.2935.530×107Standard grade-3 rice8.353～14.7781.037×10715.382～16.8308.264×106标二米 6.776～8.0354.029×107Standard grade-2 rice8.070～9.4691.197×1079.469～14.6814.444×10615.590～16.9892.457×106标一米 6.951～8.2101.000×108Standard grade-1 rice8.245～13.7371.364×10713.771～15.4153.522×10615.450～17.1294.211×106 特等米 7.020～7.9687.025×107Special-grade rice8.003～9.3046.423×1069.339～14.6807.282×10515.453～16.5425.097×10518.053～21.4621.053×105

2.2不同加工精度大米多糖的分子量及其分布比较根据检测结果(表2)可知，糙米多糖平均分子量较小，分子量分布范围较宽；标一米、标二米和标三米多糖的平均分子量较大，相互比较接近，随着加工精度的提高，分子量的分布范围逐渐变宽；特等米多糖分子量中等，分子量分布范围较大。

3 结论

该研究结果表明，不同加工等级大米中多糖的种类、分子量和分布发生了明显变化。同时，稻谷中多糖成分不均匀分布，各部位差异较大；不同加工等级大米中稻米加工成为精米，多糖的分子量及分布的变化表明多糖发生不同程度流失，而且加工精度越高，损失越大。目前，稻米多糖的研究中

普遍仅考虑多糖含量是不够全面的，应同时将多糖分子量及其分布作为重要因素进行深入研究。十八角度激光光散射法是测定大米多糖分子量及其分布的一种简单快速、精密有效的分析手段。

表2不同加工精度大米多糖的分子量大小及分布

Table2Themolecularweightanditsdistributionofpolysaccharidesinricegrainsatdifferentprocessingprecision

样品种类Kinds of samples重均分子量(Mw)Weight-average molecular weight数均分子量(Mn)Number-average molecular weight糙米 Brown rice9.764 9×1058.578 7×104标三米 Standard grade-3 rice 2.024 7×1071.257 7×107标二米 Standard grade-2 rice1.017 4×1073.406 0×106标一米 Standard grade-1 rice2.856 7×1076.250 7×106特等米 Special-grade rice 2.233 1×1063.286 9×105