黑米储藏与加工方式对其加工品质及膳食多酚影响的研究进展
2023-01-12黄碧君晏芳芳黄艳春丁士勇
毋 鑫,黄碧君,晏芳芳,黄艳春,鲁 群,2,丁士勇,2,刘 睿,2,3,*
(1.华中农业大学食品科技学院,湖北 武汉 430070;2.环境食品学教育部重点实验室,湖北 武汉 430070;3.农业农村部华中都市农业重点实验室,湖北 武汉 430070)
有色稻米是指种皮、果皮堆积有红色、褐色、黄色、黑紫色、黑褐色等色素的稻米,多以糙米形式被食用。我国红米和黑米的种质资源最为丰富,黑米品种数目占据世界90%以上,主要为糯性,分布在广西、云南、贵州、湖北、湖南、安徽等省份[1]。稻在中国的栽培历史已有4 000多年[2],在20世纪80年代,为改善黑米花色苷含量、巨胚、甜味、糯性等多种特殊性状,学者们采用现代生物学技术等多种技术加大了对黑米品种的改良并在资源创新上取得进展,培育了‘海亚黑稻1号’‘海亚黑稻2号’‘黑丰糯’‘黑珍米’‘龙锦1号’‘上农黑糯07’‘乌贡1号’‘籼型杂交黑糯’等优质品种,其中‘龙锦1号’的花色苷含量提升至普通黑米的3~5 倍[3-4]。此外,黑米因其独特的风味和丰富的营养价值广受国际市场欢迎,巴西于20世纪90年代开始培育、生产商业化黑稻品种,目前,在巴西的部分地区,农民将有机种植和生物动力农业应用于黑稻的种植,以满足消费者对健康饮食的需求,并拓宽黑米市场[2]。美国健康协会、美国癌症协会和2005年美国人饮食指南中建议人们要经常食用黑米以预防心脏病和癌症等疾病[5]。因此,学者们对黑米的营养成分和活性成分进行了大量表征。
黑米糙米营养价值丰富,其蛋白质、碳水化合物、膳食纤维、矿物元素以及维生素含量皆高于普通糙米,经统计分析,163 个品种黑米糙米的氨基酸质量分数均值为11.28%,而普通糙米仅有6%~8%[6]。黑米米糠是精米制作过程中的副产物,由胚、珠心层、糊粉层、种皮组成[7],其富集了黑米中花色苷、生育酚、生育三烯酚、谷维素、γ-氨基丁酸(gamma-aminobutyric acid,GABA)等多种活性成分,这些活性成分具有调节血脂、血糖和抗炎等多种生理功能[8-10]。由此,越来越多的学者围绕黑米的活性成分,尤其是花色苷等活性成分进行大量研究,并对其中活性成分的组成、结构进行分析和鉴定。为了更好地推动黑米相关研究,学者们围绕其药理作用、化学成分、食药应用进行总结[2,11]。然而,黑米适口性不良、不易糊化、质地硬,不受消费者喜爱,因此,改善黑米品质的储藏和加工方法也引起了学者的关注。研究表明,适当的储藏和加工处理不仅可以改善黑米感官品质和蒸煮品质,还可以提高黑米营养价值,甚至可以提高花色苷等活性成分的含量[12-13]。这说明选择适当的储藏和加工处理对黑米生产、消费、食用有重要意义。本文就储藏和主要加工方式(如干燥、挤压膨化、发芽、发酵、超声波处理、超高压处理、酶处理、环境胁迫和蒸煮处理等)对黑米组分、品质及活性成分的影响进行综述。
1 热加工方式对黑米成分、品质的影响
目前,广泛应用于黑米加工的热处理方式包括挤压膨化、干燥和烹饪。热处理对黑米质地、活性成分的影响与加工原料、加工参数相关。
1.1 挤压膨化对黑米成分、品质的影响
挤压膨化是集混合、搅拌、破碎、加热蒸煮、膨化成型于一体的连续过程[14],可作为一种强化技术,将物料与营养素混合后挤压成型,制备富营养素的强化大米[15],并可钝化粗粮中的不良因子,而且通过改变粗粮的组织结构,细化其口感,并引起淀粉糊化、蛋白质变性,从而提高其人体消化率[16]。研究表明,经挤压膨化后,黑米吸水系数和水溶系数有所增加,淀粉消化率显著提高[17]。同时,挤压膨化过程中的高温、高压剪切力会对黑米多酚含量及其抗氧化活性产生影响,且产生的影响与不同黑米原料(黑米、黑米糙米、黑米米糠)相关。经挤压膨化后,黑米中花青素含量由749.76 mg矢车菊素-3-葡萄糖苷(cyanidin-3-glucoside,C3G)/100 g降低至60.96 mg C3G/100 g[17]。尽管黑米糙米和黑米经挤压膨化后总酚含量分别下降了71.18%和46.64%,花色苷及其氧化自由基吸收能力(oxygen radical absorbance capacity,ORAC)分别下降了87.9%、88.5%和14.7%、33.1%,然而黑米米糠总酚、花色苷含量和ORAC却相比于挤压膨化前显著上升[18],这可能与原料中的多酚组成形式有关。
黑米多酚在挤压膨化过程中的变化是动态且复杂的,一方面,挤压膨化的高压剪切力作用会破坏黑米膳食纤维化学键,使纤维裂解,从而导致结合酚游离出来,提高了游离酚含量;同时,高压作用会改变黑米组织结构,提高多酚提取率;另一方面,黑米多酚会在高温高压作用下发生降解脱羧、聚合,降低了其提取率和抗氧化活性[19]。此外,物料含水量、螺杆转速和原料品种、基因型等都可能会影响黑米多酚变化,且影响程度存在差异[20]。可见挤压膨化技术会对黑米多酚含量造成积极或消极影响。
1.2 干燥对黑米成分、品质的影响
黑稻收割后由于水分含量较高导致其储藏稳定性差,故其入库储藏前需进行干燥处理。黑稻中多酚类化合物对热敏感,故干燥过程中,黑稻中的花青素、酚酸等酚类物质会发生热降解、存在形式转变。经过最高温度不超过35 ℃的日晒干燥后,黑稻的花色苷、γ-谷维素、β-生育酚和γ-生育酚含量均显著下降,但其保留率显著高于40 ℃的热风干燥组,可见相对较低的干燥温度对黑稻花色苷等活性成分的保留效果较好[21]。当干燥温度超过40 ℃时,除原儿茶酸会因花色苷的降解转化而含量升高外,黑稻的花色苷和大部分游离酚含量会随干燥温度的升高而降低。然而,更高的干燥温度又会导致黑稻中的游离酚与食品中的膳食纤维、蛋白质等基质发生交联从而导致结合酚含量增加,但游离态的类黄酮除外,其含量即使在60 ℃干燥时也无显著变化[22]。由此可见,黑稻中酚类物质在干燥过程中的存在形式及保留率会受干燥温度影响。
此外,干燥方式对黑米多酚、品质的影响同样受到关注。滚筒干燥导致黑米花青素含量降低了64.8%,但显著提高了黑米的溶解性能和淀粉消化率,并通过增强淀粉交联来增强其弹性特征,改善黑米不易被人体吸收消化的缺点,这一特点为以黑米为原料的米粉制作提供加工技术的指导[17]。两段式热风干燥通过预糊化能显著降低黑米硬度和缩短蒸煮时间,且相比于一段式热风干燥不易使黑米出现硬壳、爆腰的现象[23]。高温流化床干燥处理对黑米的ORAC影响不大,但可提高黑米的吸水性能和黑米米饭感官品质,在改善黑米品质的同时又保留了其抗氧化成分和ORAC[24]。可见,干燥加工中的热作用可使黑米预糊化,从而改善了黑米饭的蒸煮品质和适口性,但也会带来黑米中膳食多酚的损失或转移。
近年来,热风-微波等组合干燥技术在稻谷干燥中的应用受到研究者的关注,微波-热风联合干燥加热均匀、干燥速度快,不仅可以弥补热风干燥时间长的不足之处,还能够减小耗能,使干燥后的产品有良好的色泽和复水性[25-26]。但是,鲜见其对黑稻品质和组成成分影响的相关研究。
1.3 烹饪对黑米成分、品质的影响
烘烤、油炸和蒸煮作为典型的热烹饪处理会对黑米制品的质地、多酚含量与稳定性及其抗氧化活性产生影响,且不同烹饪方式和烹饪参数对其影响程度存在差异。焙烤后,黑米制品中花青素发生明显热降解,并伴随有原儿茶酸的合成;此外,焙烤与油炸联用会降低黑米制品中总酚含量、减弱其对α-葡萄糖苷酶的抑制活性及血糖指数的调控效果[8]。蒸煮时,黑米淀粉颗粒吸水溶胀到一定程度会发生破裂,内容物溶出并覆盖在黑米表面,使其黏性增加,硬度和咀嚼性降低[27]。同时,蒸煮会显著降低黑米游离酚、类胡萝卜素和花色苷含量,且其含量损失因黑米品种的不同而有差异[28]。
而且不同蒸煮设备也会对黑米中花色苷含量变化有影响,经电饭锅、高压锅和燃气灶蒸煮烹饪后,黑米米饭的矢车菊素-3-葡萄糖苷含量均显著降低,高压锅烹饪的黑米米饭矢车菊素-3-葡萄糖苷损失率最高,高达79.8%,其次为电饭锅、燃气灶烹饪的黑米米饭[29]。蒸煮时间相同时,经燃气灶烹饪的米饭中总酚、总黄酮、单体花青素含量和1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl,DPPH)自由基清除能力、铁离子还原/抗氧化能力(ferric ion reducing antioxidant power,FRAP)均高于经电饭煲烹饪的米饭[30],不同蒸煮方式引起黑米产品中多酚变化差异的主要原因是不同的烹调压力和温度。然而,当烹调压力和温度相同时,水米比例也会引起黑米米饭中不同程度的多酚变化。将水分完全吸收的黑米Risotto(一种意大利调味饭)相比于黑米粥而言可以较好地保留花色苷、黄酮醇和酚酸等活性成分,甚至提高了可溶性花青素含量,是一种良好的烹饪米饭[31],但Risotto的宏观结构、细胞内部结构的完整性要低于黑糙米粥[32]。此外,蒸煮时间也是影响黑米多酚的重要参数,其与黑米酚类含量呈负相关[30]。由此可知,选择适当的烹饪方式和烹饪参数对黑米营养成分的保留有重要意义。
近些年来,人们对即食食品的需求有所增加,并且开发了许多与米饭有关的产品(以方便米饭为主),这些产品通常经过烹饪后包装在聚乙烯袋中进行冷藏,以延长其保质期。在冷藏过程中,米饭的生物活性物质含量、淀粉回生和质构性能都会受到影响[33-34]。高静水压技术可通过提高生物活性成分、改善淀粉组成和米饭质地等来提高方便米饭的营养价值和稳定性。经高静水压处理后,黑米实现了快速烹饪,其吸水率、弹性、黏聚性等性能都有显著提高,并通过降低结晶度减少其在储藏环节的回生[35],且在冷藏过程中的总黄酮、花青素、可萃取酚类水平均显著高于未处理组,提高了快速消化淀粉含量,减少了慢消化性淀粉以及抗性淀粉含量[36]。可见,在黑米烹饪时加以适当辅助处理可进一步提高产品品质和营养价值。
1.4 蒸谷加工对黑米的成分及品质的影响
蒸谷米一般是稻谷经过清理、浸泡、蒸煮后,再通过干燥、脱壳、碾磨等工序得到的大米制品[37-38],而在国外的蒸谷米生产中,稻谷也可先经过脱壳后,再通过浸泡、蒸煮等过程得到蒸谷米[39]。通过蒸煮处理的稻谷,米粒强度增加,加工后的碎米率降低,并能改善大米的蒸煮性能,使米粒具有溶胀性好、出饭率高、米饭易消化等优点,而且稻谷皮层的维生素和矿物质等营养成分扩散进入胚乳层,提高精米的营养价值,同时,蒸煮过程能杀死部分微生物,钝化大米中的酶,延长产品的储存期[40]。故蒸谷米的理化性质、营养成分和生产工艺被学者们广泛研究,近年来有色蒸谷米的品质、多酚变化同样引起了学者关注[41-43]。经浸泡、蒸煮后,蒸谷黑(糙)米由于淀粉糊化重结晶导致其结构致密性增加,使其蒸煮后的硬度小于生黑(糙)米[43],而其酚类物质因水溶损失、热降解及与其他食品成分(如多糖、蛋白质等)的结合损失而导致可溶性总酚含量降低32.8%[41]。但黑稻稻壳会一定程度地阻碍皮层和胚中的游离酚向外界环境流失,使其向内部胚乳转移,从而减少了游离酚在碾磨抛光环节的损失,然而并未被发现结合酚有向胚乳转移现象[43]。结合酚以酯键或醚键与细胞壁木质素、蛋白质、多糖连接[44],在蒸谷米蒸煮时难以迁移,这可能是结合酚类物质未从皮层向胚乳层迁移的原因。综上,蒸谷(黑)米的生产工艺会提高黑米饭质地、降低多酚含量,但可以相对提高游离酚的保留率。
近年来,蒸谷米生产过程中的浸泡方式和浸泡时间对其品质和多酚含量的影响受到关注。目前的浸泡方法有常温浸泡和高温浸泡。常温浸泡法因条件温和,故浸泡时间长,导致稻谷在高水分环境下易受微生物污染,发生油脂氧化、风味异变等不良变化[45]。高温浸泡法所需时间较短[46],但有色米的多酚可能在高温作用下加剧降解。因此,已有学者研究了缩短蒸谷米浸泡时间的方法,发现超声波及超高压辅助处理可以大幅缩短常规稻谷蒸谷米浸泡时间,利于其淀粉糊化[37-38,47],但上述辅助处理对有色蒸谷米的浸泡时间、多酚组成、抗氧化活性的影响尚待研究。
2 非热加工对黑米的成分、品质的影响
2.1 碾磨抛光对黑米的成分及品质的影响
碾磨抛光是精米加工中的重要环节,糙米经碾磨后可除去8%的糠层和胚芽,再经抛光除去2%的浮糠,并使精米表面的淀粉胶质化,提高外观品质[48-49]。稻米的胚乳主要包含了蛋白质和碳水化合物,而花色苷、γ-谷维素等植物活性成分以及膳食纤维、矿物质、脂质主要富集在糠层和胚芽[36],储藏期间,未碾磨糙米的脂质氧化降解可能会对其挥发性成分造成不良影响[50],故糙米加工中会通过碾磨抛光环节降低其脂质含量,提高储藏稳定性。但是,碾磨抛光会导致黑米等有色米的营养价值显著降低,且其降低程度与碾磨度相关。随着碾磨度的增加(0~15%),黑米游离酚、结合酚、总黄酮、总花青素、基本化学组成(灰分、蛋白质、脂质)含量和DPPH、2,2’-联氨-双-(3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸)(2,2’-azino-bis(3-ehtylbenzothiazoline-6-sulfonic acid),ABTS)阳离子自由基清除能力会持续降低;当达到7%碾磨度时,黑米脂肪被除去了47%,总花青素、游离酚和结合酚含量分别降低了91%、64%、75%;碾磨度为9%时,黑米矿物元素、灰分、脂质、总酚、总黄酮含量和DPPH自由基清除能力显著降低,总酚损失率达85%以上;15%碾磨度除去了绝大部分黑米花青素,使其未能检出[51]。综上,选择适当的碾磨度可降低黑米(精米)脂质含量,提高黑米的存储稳定性,又可一定程度地保留其营养成分,尤其是膳食多酚类化合物。
但是,也有研究认为碾磨度还应该与储存期关联考虑,比如10.4%的碾磨度并不能完全去除脂质,使得黑米虽然在短期储藏(3 个月)内较为稳定,但在长时间储藏(3 个月以上)内因脂质氧化而产生的异味化合物相比于未碾磨黑米更多。因此建议黑米(精米)储藏期为3 个月内,应对黑米进行碾磨,而储藏期在6 个月内,黑米不碾磨为宜[50]。由上可知,建立碾磨度与储藏时间的关系对黑米仓储有重要意义。
此外,因碾磨除去了部分脂质等疏水性物质,有利于水分进入黑米米饭,使得黑米容易糊化[52],故碾磨度对黑米蒸煮品质的影响也受到关注。2%碾磨度即可显著降低黑米饭的硬度和缩短蒸煮时间,并显著提高其吸水率,碾磨度继续增加,米饭硬度无显著变化[53]。因此,适当的碾磨度可以改善黑米米饭质地,对黑米生产加工有重要意义。
2.2 发芽对黑米的成分及品质的影响
发芽处理是将谷物浸泡在水中使其萌发的过程。在发芽过程中,谷物内源酶在高水分环境中被激活,通过水解蛋白质、淀粉等物质生成氨基酸、小分子糖等营养素,来优化谷物的营养组成[54],也可通过水解膳食纤维来改善谷物适口性。更重要的是,发芽处理能显著提高黑米糙米经生育酚、酚酸、GABA、γ-谷维素、花色苷等多种功能成分含量[55-57]。基于核磁共振、代谢组学、多元统计联合分析,黑稻、红稻和白稻在发芽过程中营养成分变化的分子代谢途径得以揭示,其发芽代谢物与生物活性(α-葡萄糖苷酶抑制活性和DPPH自由基清除能力)的相关性也被建立。研究结果还表明3 种不同色泽发芽水稻中的酚类物质、GABA、α-亚麻酸、γ-谷维素、谷氨酸、亮氨酸等代谢物含量对其生物活性有着巨大贡献[58]。
可见,发芽是一种有益的稻米加工方式,但由于其加工周期长,且发芽时的高水分环境容易导致稻米品质不稳定,所以近些年来学者们主要研究了发芽与其他加工方式联合使用对稻米的影响,例如超声波处理可以改善稻米组织结构,促进水分的迁入,从而提高糙米发芽速度[59];高静水压处理可提高发芽糙米活性成分含量,降低脂类氧化水解程度来提高其储存稳定性[60-61]。
2.3 微生物发酵对黑米的成分及品质的影响
黑米米糠在发酵过程中在微生物代谢酶的作用下其多酚组成和含量会发生改变,其发酵效果与发酵时间有关。Aspergillus oryzae和A.awamori生长繁殖过程中可以产生α-淀粉酶、β-葡萄糖苷酶、木聚糖酶等多种碳水化合物水解酶[62]。这些酶一方面可催化水解结合酚与细胞壁基质之间的共价键;另一方面可破坏细胞壁结构,从而促进结合多酚的释放,使得黑米米糠的总酚含量在发酵4 d内持续上升[13]。而阿魏酸、香草酸、原儿茶酸等酚酸含量在发酵周期(5 d)中的变化是复杂、动态的[13],可能是其在发酵中发生了降解、自聚合、转化[63],或者与黑米米糠成分发生了结合而导致[64],因此,糙米在发酵加工过程中可能因为微生物的作用,其加工制品中膳食多酚的含量和产品的营养品质得到提高,值得加以关注和研究。
2.4 环境胁迫对黑米活性成分的影响
环境胁迫是指由环境改变而引起的植物生长状态的改变。植物种子受胁迫后会加速活性氧的产生,从而产生应激,调动其防御机制,如提高抗氧化物酶的活力[65]、促进酚类物质的合成[66]等。无氧处理作为一种胁迫方式可有效地提高发芽黑糙米活性成分,但γ-射线辐照胁迫对其影响不显著。发芽黑糙米经无氧处理10 h后,总酚、主要酚酸、花色苷、GABA和大部分氨基酸(天冬氨酸、谷氨酸除外)含量以及抗氧化活性(DPPH自由基、ABTS阳离子自由基清除能力)显著增加[57,67];而发芽黑糙米经辐照后,总酚和各酚酸含量均无显著变化,而GABA含量有所降低[57]。无氧胁迫和γ-射线辐照胁迫作为应激因子可激活植物多酚合成途径中的关键酶(如苯丙氨酸裂解酶等),有助于酚类物质前体物——苯丙氨酸的合成;同时可活化糖化酶,促使与细胞壁多糖连接的结合酚释放,对植物多酚有积极影响[68]。然而,γ-射线辐照胁迫也会促使植物自由基的产生,从而使多酚物质消耗增加,对植物多酚同样存在消极影响[57]。由上可知,环境胁迫方式可以对植物多酚产生不同程度影响。
2.5 酶处理对黑米制品的成分及品质的影响
无麸质产品是为了满足麸质过敏群体的需要而生产的低面筋食品或无面筋食品[69],通常采用酶处理[70-71]、米粉代替面粉[72-73]等方法制作。其中,转谷氨酰胺酶可以降低面粉中面筋含量,修饰蛋白质功能和促进食品成分(如赖氨酸)的交联,被用于无麸质产品生产中改善此类产品的特性[69]。但是将转谷氨酰胺酶应用到黑米粉中,其氨基会与黑米酚酸之间形成共价、非共价作用,引起酶的构象变化,并降低了黑米产品的总酚和大部分酚酸含量,但对黑米蛋糕的比体积和硬度无显著影响[72]。因此,在富含酚类化合物的黑米制品加工中,转谷氨酰胺酶可能并不能有效改善相关产品的感官和质构品质。
3 储藏对黑米成分及品质的影响
稻米在食用前通常会在仓库或者流通环节储藏较长时间,而且储藏条件各异,因此储藏温度和时间对黑米及黑米糙米酚类物质、风味组成成分和品质的影响受到关注。黑米米糠,即黑米糙米的糊粉层经碾磨加工精米时产生,在不同温度(16~40 ℃)下存储6 个月内,花青素和总酚含量不受储存温度和时间的影响,在整个储存过程中基本保持不变[74],而黑米在37 ℃下储存6 个月过程中,游离酚含量先显著上升后显著下降,产生这一现象的原因可能是结合酚的化学键在黑米储藏初期发生断裂生成游离酚,导致游离酚的生成速率大于游离酚的氧化降解速率,而储藏后期的游离酚生成速率减缓,以游离酚的降解为主导。除酚类物质外,储藏条件对黑米及黑米糙米的风味组成成分和品质也有影响,黑米在储藏过程中会发生脂肪酸的氧化酸败,其脂肪酸值随储藏时间的延长而显著增加。研究还发现由于脂质氧化的影响,黑米米糠中的己醛、2-壬醛、辛烷、辛酸和2-戊呋喃等挥发性物质含量会随储存时间的延长而增加,且增加幅度与温度相关,黑米米糠挥发物含量在25 ℃下储存6 个月时才开始大幅度增加,而在35 ℃下储存仅一个月时便开始大幅度增加[50];上述研究表明,商品黑米糙米更不宜在高温下储存,否则不仅会导致酚类物质的损失,并能促进黑米米糠层的脂质氧化,使其产生不良挥发性化合物。
另外,储藏过程中,包装方式和包装材料可能会影响黑米糙米食用品质甚至多酚等活性成分的变化。比较真空、大气、氮气储藏环境,发现充氮气的尼龙/低密度聚乙烯材料包装对黑米糙米中酚酸、花青素和关键风味物2-乙酰吡咯啉保留效果更好,且能有效减少己醛等异味化合物的产生;此外,铝袋包装同样可以减少黑米糙米储藏过程中的脂质氧化,减少异味化合物生成,但是对多酚的保留效果不如尼龙/低密度聚乙烯[22,75]。目前对于中国市场上常用的包装材料(塑料编织袋、复合塑料袋),鲜有学者研究其对黑米储藏中多酚、脂质等组分的影响,这些材料的透气性强,可能会导致黑米与存储环境中氧气接触,加速多酚和脂质的变化。
为解决黑米制品在储藏中因油脂氧化而导致的风味、品质劣变问题,储藏前适当的加工处理对黑米制品储藏稳定性的改善作用受到学者关注。经滚筒干燥或挤压膨化后进行储藏,黑米米粉芳香物质的含量与组成均增加,烷烃、醛类物质的含量和组成均减少,且脂肪酸酯和过氧化值均显著降低[17]。
因此,黑(糙)米的活性成分和风味组成成分在储藏环节会变生异变,且异变程度受储藏条件(储藏时间、温度、包装)和预加工处理影响。
4 黑米研究展望与储藏、加工建议
4.1 黑米中膳食多酚的组成及其在体内分解、代谢、吸收规律
结合酚被公认为是普通糙米多酚的主要存在形式,其含量占总酚85%~90%[76],然而研究表明,黑米等有色糙米在加工前后的游离酚含量均比结合酚含量高4~6 倍[43,74],这说明有色稻米与普通稻米的多酚组成形式及含量存在差异,引起该差异的原因尚未明晰,可能是因有色稻米的结合酚物质更难以提取而导致其测定值偏低,或是因为有色稻米和普通稻米的基因性状而决定的天然差异。
而且,越来越多的研究表明,膳食多酚在体内消化、分解、吸收、代谢具有多样性和复杂性的特点,不仅与消化道中消化液、吸收转运机制相关,而且与肠道微生物发生相互作用有关。谷物中的膳食多酚可分为游离酚和结合酚,游离酚主要通过消化液作用在胃和小肠释放,并通过主动转运和被动运输等机制被吸收[77]。然而,结合酚以化学键与食品基质连接,在胃和小肠中较难释放[78],进入结肠后,在肠道微生物作用下游离化,从而进行释放、代谢,其代谢产物又可调节肠道微生物组成[79]。目前,已有研究者采用体外模拟消化道探究了黑米多酚在胃肠消化阶段的释放变化规律[80],而黑米酚类物质(游离酚、结合酚)从口腔至结肠整个消化过程中的释放、吸收、代谢、排泄规律以及对机体的健康效应尚需研究。
4.2 黑米抗氧化活性的评价方法
目前,文献报道的黑米抗氧化活性测定方法主要包括ABTS、DPPH、FRAP和ORAC法。ORAC法是国内外广泛使用的抗氧化评价方法,适用于多数谷物[81];ABTS法适合亲水、亲脂系统,广泛应用于果蔬[82];FRAP法既可应用于化学样品,又适用于生物样品;DPPH法操作简单且快速[83]。由于有色稻米既富含花色苷等水溶性抗氧化物质,又富含VE等脂溶性物质,故评价其体外抗氧化活性往往结合以上2 个或3 个方法进行,但仍会存在因所选评价方法不统一而导致结果差异的问题。其次,由于上述方法忽略了黑米在体内吸收、代谢和利用度的问题,故其与黑米在体内发挥抗氧化活性的相关性已被学者们质疑。有学者提出细胞抗氧化能力可更好地评估谷物抗氧化活性[64,84],但鲜见应用于黑米抗氧化活性评价。
4.3 黑米加工后的膳食多酚及其活性变化
目前已知发芽、发酵、环境胁迫等加工方式对黑米中多酚的释放、转移、降解、合成、结合酚的游离化、游离酚的结合化(与食品基质结合)产生重要影响,从而会影响到黑米加工产品的健康效应。但鲜见学者基于加工对黑米多酚的影响,从多酚与肠道微生物互作的角度出发,探究加工对黑米多酚在体内的生物转化以及发挥抗炎、调节血脂和血糖等活性的影响。
4.4 黑米储藏与加工方法的建议
黑米因为保留富含膳食多酚、矿物质元素、膳食纤维、维生素的皮层而呈现“黑色”闻名于世,有“黑珍珠”和“世界米中之王”的美誉,但是由于目前市面上的商品黑米存在不易糊化、质地较硬、适口性不佳、消化性不良等问题,在国内市场呈现消费积极性不佳的现象,因此,在最大限度保护黑米表层健康因子的前提下,采用现代食品加工技术对黑米进行适度加工处理是促进黑米产业发展的必由之路。蒸谷米加工可能是黑米产业发展的有益途径,通过蒸煮湿热处理的稻谷,黑米加工的碎米率降低,烹饪时米粒易糊化、出饭率高、米饭易消化,而且稻谷皮层的维生素和矿物质等营养成分扩散进入胚乳层,提高米饭的营养价值,同时,蒸煮过程中能杀死部分微生物,钝化大米中的酶,延长了产品的储存期。而采用挤压膨化对黑米重组化加工是另一个有效途径,挤压膨化不仅可以制备营养强化大米,还可以提高产品的消化率和口感,但是需要注意优化挤压膨化方式和条件,以减少加工对花色苷等成分的破坏。发芽也是一种良好的稻米加工方式,不仅有利于改善谷物的适口性,也可以优化谷物的营养组成,甚至有利于延长发芽糙米的货架期。而采用微生物发酵黑米进行高附加值产品开发,如黑米发糕、黑米酒、黑米发酵面食等,不仅可以丰富黑米产品线,提高黑米的转化利用率,也是我国黑米花色产品加工的常用方法之一。
另外,储藏稳定性也是黑米产业发展的另一个需要考虑的问题,适度碾磨可以在一定程度上保留黑米表面的黑色要素花色苷的含量,同时提高产品外观和脂质氧化的稳定性;合适的包装材料和包装方法,如真空或者充氮包装也有利于避免黑米表面健康因子的氧化变质和有效控制脂质氧化带来的不良变化。因此,深入研究黑米合适的储藏方法和加工技术对于促进我国黑米产业的发展具有重要意义。