全谷物糙米的营养特性及其应用研究进展

付宸睿 高婷婷 孙斯远 周雨涵

摘要：糙米中含有蛋白质、维生素、不饱和酸、微量元素（如铁元素）、膳食纤维等多种营养物质。全谷物糙米是整粒糙米在去壳后依旧保存着一些外部结构，如皮层、胚芽等。全谷物糙米保留的外层组织营养成分丰富，维生素、矿物质、膳食纤维都比白米丰富。随着生活水平的不断提高，人们逐渐意识到全谷物食品对人体的重要性。本文主要从全谷物糙米的营养特性、加工工艺和应用研究进展三个方面介绍了全谷物糙米的营养特性和应用研究进展，并展望了全谷物糙米在食品领域应用的发展前景。

关键词：全谷物糙米 营养特性 应用研究

水稻是中国主要粮食作物之一，在食品消费和生产中占据了核心位置。全谷物糙米是一种以稻米为原材料加工而成的米。其在加工后仍保留着一些外在组织，比如胚芽、皮层、糊粉层，这些保留的外层组织使全谷物糙米的营养比大米更加丰富，其中膳食纤维、维生素、矿物质等营养物质尤为明显。因其营养价值丰富，全谷物糙米也被人们视为安全营养食品。但由于全谷物糙米的蒸煮性、消化性等性能较差，且储藏周期较短，从而限制了其在市场上的消费以及推广。因此，采用新的技术来改善全谷物糙米的功能性和储藏稳定性已经成为当今推广全谷物糙米主食化的研究重点。本次研究采用双螺旋杆挤出技术，改变全谷物糙米原有的一些品性，使全谷物糙米中蛋白质、维生素、不饱和酸等功能性成分更加丰富，使全谷物糙米更加适合市场的消费及推广，全谷物糙米必将成为开拓功能性食物的主要原料之一。

一、全谷物糙米的营养特性

全谷物糙米在加工后，仍保留着一些外在结构，具有着精米几乎不含的膳食纤维、生物素、维生素、矿物质等物质[1]。这些营养物质大部分集中在全谷物糙米外皮、糊粉层和胚芽中，糙米在糊粉层中含有的维生素和外壳中的矿物质含量明显比在精米中的含量更高，其他外在结构中含有的膳食纤维、不饱和脂肪酸和具有特殊营养作用的物质也比在精米中的含量高[2]。但也由于其存在这些外在结构，使其口感变差以及蒸煮条件变得更加复杂。由于全谷物糙米的营养特性，其拥有促进新陈代谢、提高免疫力、降血糖血脂、延缓皮肤衰老等生理功能[3]。

二、全谷物糙米的加工工艺

通过物理法和生物法对糙米进行加工，从而使全谷物糙米中的营养更加丰富，口感更加符合大众口味。

（一）浸泡法

在含有特殊溶剂的溶液中或水中浸泡过一定时间的糙米，表面结构会因内外浓度差产生膨胀而造成软化，并且导致胚乳充分吸水，而其中的淀粉也因此满足糊化水分要求[4]。通过浸泡使糙米的组织发生软化，这是最简单的方法。通过延长浸泡时间可以缩减糙米的蒸煮时长，但在延长浸泡时间的过程中微生物可能污染糙米[5]。Zhang等[6]为减少微生物，使用微酸性电解水对糙米进行浸泡，其电解水无副作用，同时还能进一步缩短糙米在温水里浸泡的时间，而且随着水温的上升，吸水速度也会随之加快。何易雯等[7]论述糙米浸泡时间、温度高低对糙米糊化特性的影响。研究表明，浸泡时间大于20小于40min时，温度的影响并不明显，浸泡时间多于40min时，浸泡时间的影响也不再明显。

全谷物糙米浸泡方法操作簡单，并且对全谷物糙米口感起到了一定的改善作用，大部分营养特性没有产生流失，而全谷物糙米经过处理后米黄变化不大，并且浸泡液也需要进行一定的处理。

（二）碾削法

糙米经过碾削法处理后其吸水率会升高。经过研究表明糙米的研磨度与糙米的体积膨胀率和吸水率呈正相关，与硬度以及蒸煮时间呈负相关。谢有发等[8]研究结果表明，当糙米碾削率为6%时，由于研磨率较高，糙米中的维生素、矿物质等营养成分会逐步加深，从而损耗严重，所存在的活性物质也会被损耗。这就造成了资源的浪费，因此需要注意控制研磨率，但研磨率也不应太低，因为碾削过程中糙米脱皮的情况比较少，在轻碾后会损失掉皮层中的大部分营养成分，也会留下大量的生物酶和油脂，这使得轻度研磨的糙米容易酸败，比大米更难储存[9]，从而会使其产品成本增加。

（三）挤压膨化法

挤压膨化法是目前已知的较为理想的食品加工方法，它是一种集混合、搅拌、破碎、加热等多单元操作为一体的方法，同时还可以实现淀粉糊化、降解、蛋白质变性等多种变化，因为挤压膨化技术可以在高压、高剪切力和高温条件下改变食品的性质[10]。马永轩[11]等研究表明，挤压膨化后，在水中溶胀过程中，糙米淀粉的降解和淀粉所产生的凝胶性能均有提高，还原糖和糊化程度均有明显提高。糙米中蛋白质的含量并没有发生明显变化，脂肪含量明显减少。挤压膨化过程增加了可溶性膳食纤维的含量，降低了糙米粉的亮度，减少了与不溶性膳食纤维搭配的总膳食纤维。挤压膨化技术能够最大限度保留全谷物糙米的营养特性，并且该技术操作简单、资金投入少、环境污染小、安全性能高，是目前糙米加工技术中应用前景较好的一项技术。

（四）发芽法

糙米合适的生理条件下，作为活体植物，能够进行活化、发芽。在发芽过程中糙米的酶系统会启动，与粗纤维、蛋白质、淀粉等多种大分子物质结合，从而将大分子物质分解成氨基酸、糖类等小分子物质，这就造成了糙米在营养、生理、质构等方面的特点发生了明显改变。糙米吃起来的口感会有所提高，并且营养成分也更加多种多样[12-13]。

高丽红[14]等将发芽糙米与发芽前糙米的各种营养成分进行对比后发现，发芽前后两者氨基酸含量并没有发生明显变化，发芽糙米的矿物质含量比发芽前糙米减少了约15%，但发芽糙米的粗脂肪含量增加了约12%。

发芽糙米的产品价格高、口感差，且生产周期较长、制作工艺复杂、制作成本高，因此必须采用多种技术合作。

（五）发酵法

发酵法对吸水性的提高和硬度的降低都有很好的作用。研究表明经过发酵制成的糙米米糠食品，无论从风味、口感还是营养成分上，都得到了极大的提高[15]。但这种技术处理出来的糙米需要二次灭菌，其缺点也有很多，比如发酵程序比较复杂、时间比较长、费用也比较高。这些缺点也限制了其进一步推广。

（六）双螺旋挤出改性法

双螺旋挤出改性法是机械压力和剪切力对糙米的应用，通过双螺杆挤出技术对糙米粉糊化特性、营养物质含量产生影响。在使用双螺杆技术过程中，当水分添加量到某一定值时，随挤出温度升高，糊化度逐渐升高，但当它达到最大值时，继续升高温度，糊化度反而降低。在糙米的结构和性状上，挤出改性起着不可忽视的作用。

糙米通过双螺旋挤出改性处理，使其膨胀力显著增加，持水力增加，可溶性膳食纤维含量得到提高。导致这种现象的原因主要是全谷物糙米受到高剪切、挤压力、高温等因素影响，从而使物料的分子结构重新排列、连接键断开，内部结构更加疏松，大量自由水更易于渗透到物料内部，吸水持水性有所改善，使全谷物糙米的相关理化特性均有不同幅度的改善。

三、全谷物糙米应用研究进展

目前已经不再使用大米的白度、精确度来衡量饮食健康程度的优劣，而是将目光投向对糙米营养成分如何多样化的研究上。随着研究的深入和成果的发表，人们已经接受了合理健康的饮食习惯。糙米酵素、发芽糙米等一系列糙米相关产品相关产品逐渐出现在国人的餐桌上。

（一）糙米酵素

糙米酵素为功能性食品原料。而且糙米酵素基于糙米的胚芽和麸皮制作而成，会使糙米营养物质得到“浓缩”，其营养密度较高，营养价值远超过糙米本身。糙米酵素还富含多种有益功能，如营养神经、降低血压、活化肝功能等，还富有丰富的生物活性成分[16]。糙米酵素水溶性超强，多途径摄取非常轻松，如可以在日常饮食中加入糙米酵素食用。酵素也可以和其他营养食物一起食用，尤其是灵芝。由于灵芝含有丰富的营养物质，如氨基酸、三萜类物质等，在强化人体免疫功能的同时，对某些内脏也起到了强化作用。与天然活性酶一起食用，其功效可翻倍增长[17]。

马青雯等[18]研究玫瑰花发芽糙米酵素，其产品不仅使玫瑰花的涩味减少，并且保持了发芽糙米具有的高营养物质含量，非常符合大众口味以及营养需求。在传统食品生产过程中，将糙米酵素作为食品添加剂和保健成分加入，可以使传统食品营养价值更加丰富，糙米酵素也尤其适用于新型功能食品的开发[19]。

（二）糙米烘焙

糙米面粉用糙米浸泡、加热、烘烤、打碎后即可制作烘焙品。如果按一定比例适当搭配面粉和糙米面粉，其中的氨基酸能更好地平衡，蛋白质品质会得到明显的提高，产品营养价值也会得到加强。而且因为米粉蛋白属于非筋蛋白，所以对面粉的面筋度有一定的缓解作用，会使面团弹韧性降低，产品的脆度也会得到提高。同时，糙米粉在烘焙过程中会发生美拉德反应，能产生比纯面粉更清香的独特米香。

熊兰等[20]研究糙米面包加工中原料糙米保留了大部分营养物质，其与普通面包对照两者感官品质无显著差别，但糙米面包营养价值远大于普通面包。糙米烘焙产品的蛋白质、脂类等营养物质含量较普通烘焙产品含量高，糙米烘焙产品具有一定优势，其功能性逐渐被开发[21]。

四、前景与展望

虽然我国对谷物食品的研究起步较晚，但现阶段对全谷物糙米食品的研究正逐渐深入，已经能满足消费者的多样性需求。并且随着人们的身体健康和消费理念的不断提升，对五谷杂粮的养分和身体健康的关注也越来越多。因此全谷物糙米的开发，不仅可以加强我国粮食资源的利用率和增值效益，提高人们的健康水平，减少能源消耗，保证粮食安全，而且对提高全谷物食品的消费量等多方面都具有十分重要的作用。

不断开发全谷物糙米及其系列产品，使之成为大众餐桌上的主食，不仅有助于调整大众的膳食结构，并且在降低粮食资源浪费的同时，也提高了大众的身体素质，有利于粮食安全的进一步保障。目前全谷物糙米的大众消费还需要一个逐步引导和普及知识的过程，但相信随着糙米加工技术研究的逐步深入，糙米及其产品将会有很大的发展潜力。

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（作者单位：吉林农业科技学院食品工程学院）