糙米食品研究現狀及發展趨勢

王立，段維，錢海峰，張暉，齊希光

(江南大學 食品學院，江蘇 無錫,214122)

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糙米食品研究現狀及發展趨勢

王立*，段維，錢海峰，張暉，齊希光

(江南大學 食品學院，江蘇 無錫,214122)

摘要稻米是我國主糧之一，現代加工技術由于片面追求高精度，而使得糊粉層和胚芽中的營養成分大部分被除去，導致營養失衡，繼而引發糖尿病、肥胖癥、心血管病等慢性病，因此，全谷物食品成為一個開發和利用的熱點。作為全谷物食品的重要原料之一，糙米能有效降低心腦血管疾病、糖尿病和惡性腫瘤等相關慢性疾病的風險。目前為止，世界各國已相繼開發出了發芽糙米、糙米餅干、糙米面包、糙米飲料和糙米粉等多種糙米食品。文中首先介紹了糙米中的多種營養因子的營養價值和功能特性，如谷胱甘肽、膳食纖維、γ-氨基丁酸和谷維素等；其次，介紹了國內外發芽糙米食品和焙烤糙米食品等多種類型的糙米食品的加工技術及研究現狀，最后，分析了糙米食品的開發中所存在的問題，并對發展趨勢進行了探討。

關鍵詞糙米；全谷物；營養；食品加工

稻米和小麥是我國最主要的2種主糧，據統計，我國約2/3以上的人口以米飯為主食[1]。目前，市場上的大米產品絕大部分為精加工產品，這些產品經過了脫殼、碾白、拋光等工序，糊粉層和胚芽中的營養成分被除去。研究表明[2]，這些被除去的營養成分，對人體的健康具有很好的保健作用。部分消費者由于片面追求“精”加工食品，導致營養失衡，進而引發了糖尿病、肥胖癥、心血管病等慢性病。這些慢性病的出現，引起了人們對營養全面的食品的關注[3-4]。全谷物食品因保留了富含營養物質的糊粉層和胚芽，而成為了一個開發和利用的熱點[5]。

糙米作為一種全谷物食品原料，具有來源豐富、營養價值高、開發前景廣等優點，同時還能作為一種無面筋原料而廣泛應用于非面筋食品的開發。國外已相繼開發出了糙米茶、糙米面條、糙米蛋糕、高蛋白糙米粉等一系列糙米營養食品[6]，并得到了消費者的認可。我國水稻產量居全球第一，但有關糙米產品的研發還處于起步階段，相關產品生產規模不大，種類也較少，有待于進一步開發[7]。本文綜述了國內外糙米食品的開發利用現狀。

1糙米的營養和功能價值

1.1糙米的營養價值

稻谷脫殼后剩下的完整果實即為糙米，它比精米更多地保留了糠層和胚。有報道顯示[1]：糙米中的營養成分分布極不均勻：粗纖維主要分布在皮層；維生素、脂肪和小部分蛋白質分布在糊粉層及胚部；而淀粉和蛋白質大部分分布在胚乳中。營養物質的分布不均，一方面使得糙米比精白米含有更多的營養成分(見表1)；另一方面，導致了加工過程中粗纖維、脂肪等存在于皮層和胚中的營養物質極易流失。

表1　糙米和精白米營養成分比較

注：數據來源于文獻[8-9]。

較白米而言，糙米除含有更多的營養成分外，還含有較多的膳食纖維、磷脂、γ-氨基丁酸、谷胱甘肽、谷維素和肌醇等具有生理活性的健康功能因子。這些功能因子主要存在于糙米的糠層和胚中，對預防疾病、改善人體健康狀況有積極作用[2]。因此，以糙米為原料，結合食品加工新技術，生產出兼顧營養、功能和口感的糙米產品將成為一大趨勢。

1.2糙米中的營養因子及其應用研究

糙米中富含的營養因子給糙米食品帶來了多種功能特性，如提高人體免疫功能、去除體內氧自由基、降血脂、預防心腦血管疾病、延緩衰老、提高記憶力和美容等[10-11]。

1.2.1谷胱甘肽

谷胱甘肽(GSH)為活性三肽，糙米中的含量約含3.64 mg/100g[12]。GSH除廣譜解毒[13]、抗動脈粥樣硬化[14]等健康功效外，還有增加腫瘤細胞抗藥性[15]等負面作用。關于糙米中的GSH，國內外均有報道。SAKURAI等[16]用米曲霉將糙米進行發酵處理，制成的產品能使小鼠巨噬細胞中GSH含量增加。郝迎等[17]確定了液體和固體發酵生產米糠GSH的最優工藝。另外，李志江等[18]通過發酵方式，制備出了高γ-氨基丁酸、低GSH含量的糙米酵素，這在一定程度上降低了產品由于GSH的存在而帶來的負面作用。由此看來，不同GSH含量的糙米食品具有較大發展空間。

1.2.2膳食纖維

糙米中的膳食纖維絕大部分分布在米糠中，含量約為3.76g/100g，占到米糠重量的25%～40%[9]。MARTI等[19]研究發現，糙米中膳食纖維的含量是精米的3倍之多，但其中大部分為不溶性膳食纖維。目前關于米糠膳食纖維的研究主要集中在2個方面：米糠中膳食纖維提取工藝的優化[20]和提取工藝對膳食纖維的影響[21-22]。研究發現，將糙米進行發芽處理，能使糙米粗纖維皮層酶解軟化，使產品變得更加柔軟適口[23]；而擠壓有助于提高水溶性的膳食纖維含量和改善膳食纖維生理活性，使其預防疾病的效果更加明顯[24]。

1.2.3γ-氨基丁酸

γ-氨基丁酸(GABA)是廣泛分布于動植物中的一種非蛋白質氨基酸，能參與多種代謝活動，有很高的生理活性[25]。糙米中的GABA含量約為3.8 mg/100g，據報道糙米在發芽過程中GABA的含量可達到210.8 mg/100g，甚至更高[26]。到目前為止，已有較多關于GABA功能特性的研究報道，而關于糙米食品中GABA的研究報道還不多，已有的報道主要集中在：加工工藝對GABA含量的影響[27]，以及富集GABA的糙米食品的開發[28]。相信隨著科技的不斷發展，富含GABA的產品種類將會越來越多。

1.2.4谷維素

谷維素是環木菠蘿醇類阿魏酸酯及部分甾醇類阿魏酸酯組成的混合物，糙米中的谷維素主要存在于糠層中，含量為0.3%～0.5%[29]。章杏等[30]通過研究發現，黑米米糠中的谷維素含量高于紅米和白米米糠。目前關于谷維素功能性質的報道很多，主要有抗炎癥[31]、降血糖血脂[32]等作用。另有研究報道[33]，利用米糠中的γ-谷維素制得的阿魏酸可阻止大腸癌變。XU等[34]發現，γ-谷維素的抗氧化活性高于VE，而米糠中的谷維素含量是VE的10倍，因此米糠中的谷維素是更為重要的抗氧化物質。

1.2.5米糠蛋白

米糠中蛋白質含量為12%～18%，與精米中蛋白組成不同的是，米糠中蛋白組成質量比為：清蛋白∶球蛋白∶醇溶蛋白∶谷蛋白質量比為37∶36∶5∶22[35]。據報道，米糠蛋白中的氨基酸組成與FAO/WHO建議的氨基酸模式接近，其營養價值可與雞蛋蛋清媲美[36]。關于米糠蛋白功能特性的研究也有一些報道，如將米糠可溶性蛋白進行酶解處理，并利用超濾法可獲得類阿片拮抗肽，此物質能降低阿片類藥物反復食用后的一些副作用[37]。同時，米糠蛋白及其酶解物具有降低倉鼠肝臟中總脂肪、總膽固醇和游離膽固醇含量，并增加糞便中脂肪和膽固醇排出量的作用[38]。因此，高效利用米糠蛋白也許會獲得意外效果。

1.2.6其他

脂多糖分為細菌脂多糖和植物脂多糖，米糠中富含植物脂多糖。陳正行[39]采用超濾和納濾手段對米糠脂多糖進行分離濃縮，得到了高純度的米糠脂多糖。目前為止，發現米糠脂多糖具有對抗內毒素血癥[40]和增強免疫力[41]等功能。另有發現[42]，米糠脂多糖在激活小鼠網狀內皮系統產生TNF和安全性方面更具優勢，是一種無毒且有高免疫活性的植物脂多糖，具有很高的營養價值。

肌醇屬于維生素類功能成分，多與磷酸離子結合形成多磷酸肌醇，具有防癌的功效[43]。目前，關于米糠肌醇提取純化的研究較多，有離子交換樹脂法[44]和微波輻射法[45]等。而米糠肌醇的應用范圍涉及較廣，可應用于食品和飼料等行業，極大地增加了米糠的附加值[46]。還有研究發現[47]，從脫脂米糠中提取菲丁，再將菲丁水解制取肌醇的方法可以提升米糠肌醇的利用率。

2糙米食品及其加工技術

據統計，2011年中國大米產量中，糙米總產量為70萬t，僅占總產量的0.9%[48]。由此看來，國內糙米全谷物食品的發展仍處于起步階段。但是，隨著政府、企業以及消費者對全谷物食品關注程度的增加，人們生活品質的不斷提高，糙米全谷物食品的開發趨勢有所增強。另外，一些食品加工高新技術，如擠壓技術[49]的應用，為制備營養物質豐富、食味品質優良的全谷物糙米產品提供了技術支持和保障。

2.1發酵類糙米食品

2.1.1糙米酵素

糙米酵素是在糙米的胚芽和糠中加入蜂蜜后，利用酵母和乳酸菌發酵而成的混合生物酶體系，發酵過程會衍生出數十種新的酵素，提升了糙米的營養價值，引發了糙米酵素的研究熱潮[50]。金明曉[51]以發芽糙米為主要原料，發酵制得糙米酵素，并確定了最佳發酵條件。呂美等[52]以米糠、糙米為主要原料進行發酵，以還原型GSH為指標，確定了糙米酵素發酵培養基的最佳配方和糙米酵素最佳發酵條件，最終得到GSH含量最高值為2.62 mg/g。張麗萍等[53]以糙米為原料，利用酵母進行發酵制備糙米酵素，并對其品質進行了分析。陳庶來等[54]使用正交法對糙米酵素的制備工藝進行了探討，獲得了發酵的最佳工藝。雖然關于糙米酵素的研究已有很多，但是對該領域的研究并不深入，進一步開發富含糙米酵素的功能產品是今后糙米加工的一大趨勢。

2.1.2發芽糙米酒

以糙米為原料，蒸煮后進行糖化處理，再加入酵母進行發酵即可制成糙米酒。而以發芽糙米為原料、采用雙邊發酵法，可制備出營養價值更高的發芽糙米酒。肖連冬等[55]以發芽糙米為主要原料，參考啤酒生產的糖化原理和黃酒發酵工藝，經雙邊發酵，生產出具有高營養的功能性糙米芽低醇釀造酒。魏婧[56]對糙米酒和發芽糙米酒發酵工藝進行了較詳細的探討，并確定了最佳生產工藝條件。KOO等[57]也對糙米酒進行了類似研究。另外，還有人對糙米酒的功效和風味等品質進行了研究。姜忠麗等人[58]研究了糙米酵素紅曲酒的發酵工藝，并發現該產品具有抗疲勞的功效。PARK等[59]通過在發芽糙米酒中添加紅辣椒，制備出了風味獨特的發芽糙米酒。糙米酒能在一定程度上擴大購買人群的范圍，因此具有一定的開發價值。

2.2焙烤類糙米食品

糙米蛋白為非面筋蛋白，能降低面團黏彈性，提高產品的酥松性；同時焙烤中的美拉德反應會使產品產生米香味，改善了產品風味。故而焙烤糙米食品具有較好的發展前景。另外，糙米焙烤食品的研制，拓寬了糙米的用途，彌補了焙烤食品原料單一、品種不足的缺陷。

2.2.1糙米蛋糕

傳統清蛋糕為低脂、高糖、高蛋白類食品，不利于患有糖尿病、肥胖癥等疾病的特殊人群食用。以糙米為原料可以制備出無糖而又營養價值豐富的蛋糕，為那些特殊人群帶來了福音[60]。HUFF等[61]以不同品種的糙米為原料，探討了糙米蛋糕的制作工藝。李增利[62]用糙米粉代替部分面粉、阿斯巴甜代替蔗糖，制成了孔泡細密均勻、口感綿軟的蛋糕。LEE等[63]以黑米和糙米為原料，對影響膨化糙米蛋糕制作的因素進行了分析，并確定了其最佳工藝。劉顏等[64]以苦蕎和發芽糙米為主要原料，對無糖蛋糕的配方和生產工藝進行了優化，制備出具有營養保健功能的蛋糕制品。事實上，國內以全糙米為原料制備糙米蛋糕的研究并不多，而更多的研究集中在以米、面粉為混合原料的蛋糕制品的制作工藝上，因此，純糙米蛋糕的研制和推廣仍是今后研究的一個方向。

2.2.2糙米餅干

糙米粉存在黏彈性弱、富含油脂難以混勻等問題，故糙米餅干制作過程中需要添加增稠劑和乳化劑來改變面團的性質，增加黏著性、持氣性，抑制餅干“起油”、發硬及老化，便于餅干結構的維持。因此，研究糙米餅干加工工藝的過程就是改善其結構穩定性的過程[65]。李雨露[66]研制出了一種添加20%面粉的糙米餅干，隨后又進一步研究并確定了發芽糙米酥性餅干的最佳配方[67]。而國外對雜糧糙米餅干也進行了一些研究[68]。SCHOBER等[69]以糙米粉為主要原料，通過加入其他雜糧粉，制成了無麩質餅干。糙米餅干的研究雖然已開展了一段時間，在工藝上也比較成熟，但是產品的推廣卻并不算成功，分析主要原因可能有以下幾個方面：糙米的米糠味導致米糠餅干風味不佳；纖維含量高導致餅干口感與傳統餅干差異過大；以及人們觀念中認為米糠是加工副產物不適于加工成食品等等，因此關于米糠餅干的研究還有大量工作需要開展。

2.2.3糙米面包

面包制作的核心是發酵過程的確定，但其他加工過程也會影響面包品質。HAMADA等[70]研究分析了糙米浸泡工藝對糙米面包品質的影響。CHAROENTHAIKIJ等[71]通過將面粉和糙米粉進行復配，生產出了口味更好、營養更優的產品。熊蘭等[72]采用一次發酵法制作了糙米面包，并研究了糙米粉添加量對面包品質的影響，而NAOFUMI等[73]則對發芽糙米粉進行了研究，發現發芽糙米粉的加入能夠改善面包品質。另外，CHAROENTHAIKIJ等[74]通過研究發現，將糙米粉和小麥粉按質量1∶1混合后制成的面包感官特性并未受到明顯影響。還有研究報道[75-76]，發芽糙米粉的加入使面包的營養價值得到提升。糙米面包的配方和工藝雖然已經有較多研究，但糙米面包推廣過程中所存在的保質期短、市場飽和度高、口感以及消費觀念等問題限制了糙米面包的發展。

2.3其他糙米食品

2.3.1糙米粉

常用的速食糙米粉制備方法有濕法、干法和干濕復合法。其中，干法特有的擠壓膨化過程為其產品帶來更多優勢，經過擠壓后的產品在溶解性、口感、香味等方面的品質均有所提升，為糙米粉帶來了更優良的口感和風味[77]。金增輝[78]采用生化法對加工純天然速食糙米粉的工藝進行了探討，并研究出一種濕法加工全糙米粉的技術。蔡向忠等[79]則以烏貢黑糙米為原料，加入其他輔料制成了營養均衡、老少皆宜的糙米粉。而WU等[80]則研究分析了發芽時間對糙米粉理化性質的影響，為研制更優質的糙米粉提供理論基礎。糙米粉的成功研制既解決了糙米難煮、難吸收的問題，又保留了糙米的營養，為老人、小孩提供了更多的選擇。同時，糙米粉可以作為原料添加到其他食品中，改善食品的風味。

2.3.2發芽糙米

發芽糙米是糙米在適宜的環境條件下經過一系列變化長成的新個體，發芽激活了糙米的內源性酶，改變了營養物質，同時改善了口感[81-82]。目前，關于糙米發芽工藝的研究有較多的報道[83]。楊明毅等[84]得出了糙米發芽的適宜工藝條件，在此條件下GABA含量較高，為650 mg/100 g，且產品口感好。黃迪芳等[85]對影響糙米發芽的各種條件進行了分析，并發現糙米芽長為1 mm時，GABA含量最高。也有人對發芽糙米進行了后續產品的研究，OHTSUBO等[86]用雙螺旋壓片機對發芽糙米進行擠壓處理發現經過壓片的發芽糙米產品比未擠壓的發芽糙米含有更多的游離氨基酸。MAMIYA等[87]發現，發芽糙米對小鼠腦功能有一定影響。關于發芽糙米的研究較多且工藝基本成熟，但市場上與發芽糙米相關的產品并不多，除宣傳不足外，可能的原因是發芽糙米的口感不佳。因此，今后發芽糙米的研究工作應該從食用品質改良出發，同時，加強發芽糙米系列食品的深度開發，以便更充分的利用發芽糙米。

2.3.3發芽糙米飲料

發芽糙米飲料是以發芽糙米為主要原料，經過浸泡、磨漿、均質、滅菌等工藝制備而成的具有較好穩定性的飲料。飲料研究的重點是通過特殊的加工手段和工藝來提高產品的穩定性[88]。丁志剛等[89]通過單因素試驗，確定了各添加劑的加入量和發芽糙米飲料的最佳配比。BULATAO等[90]通過研究發現，發芽糙米可以改善飲料的營養和功能品質。KOYAMA等[91]以糙米為原料，通過濕磨法制備出了含0.3%的黃原膠的糙米飲料。關于復合型飲料的研究也有一些報道，張群[92]研究出了糙米果汁復合型飲料，該產品口感細膩、口味純正、質地均勻，同時富有糙米和果汁特有的營養價值。因此，以糙米為原料的復合型飲料的生產將能同時滿足人們對營養和美味的追求，倍受消費者喜愛。

3存在問題及發展建議

隨著人們生活水平的提高，消費者越來越重視自身健康。全谷物保留了谷物可食用部分最完整的營養成分，其中的谷胱甘肽等功能性成分，有控制體重、預防心血管疾病和促進腸道健康等積極作用[93]。因此，以全谷物為原料的產品的開發成為了一大熱點。另外，據統計，歐美面筋過敏人數占到總人數約為1%[94]。近年來，面筋過敏人群數量的大量增加[95]，擴大了對糙米食品的需求，而新技術的開發應用使得更多糙米產品的研制開發成為可能。然而，事實上，國內糙米食品的開發速度并不如預想的那樣快速，究其原因是糙米食品的開發過程中存在的一些問題阻礙了糙米食品的發展。在糙米食品的后續加工過程中，只有逐一將這些問題解決才能將糙米食品發展得更全面更完善。

(1)雖然皮層的保留使得糙米比精白米具備更高的營養價值，但是皮層中主要成分的存在會給糙米產品的加工帶來不利影響。例如，糙米中高含量纖維的存在阻止了水分進入淀粉粒，導致了淀粉糊化難的現象發生，同時纖維造成的“麩渣感”影響了糙米食品的口感[96]；高脂肪易導致糙米食品的氧化酸敗，不利于糙米食品的長期儲藏；植酸等抗營養因子會抑制人體對礦物質的吸收[97]；糙米中含有較多的磷，長期食用糙米加工成的酸性食品會對健康不利[98]。因此，為了保證糙米食品的營養價值，又確保其良好的口感和較長的保藏期，需要開發新的加工技術。

(2)糙米蛋白為非面筋蛋白，雖然適合加工成無麩質食品，但缺少面筋蛋白易造成食品蛋白網絡結構的不穩定。因此，在糙米食品的后續開發過程中，關于糙米食品網絡結構穩定性的研究顯得尤為重要。目前常用的改善方法有：將糙米粉和其他面粉混合，增強網絡結構穩定性[71]；在糙米粉中加入增稠劑、乳化劑等，增強面團的黏彈性[63]。這些方法不是加入面筋蛋白等過敏原，就是加入較多的添加劑，在一定程度上違背了開發糙米食品的初衷，因此，研究可行的方法來改善糙米制品的結構穩定性是一個需要解決的難題。

(3)雖然糙米較精米含有更豐富的營養物質和更多的功能性成分，但是其營養并不全面均衡，健康功效亦不顯著。如賴氨酸為大米中的第一限制性氨基酸，只有將大米和其他食品一起食用才能滿足人體需求。雖然通過糙米發酵可以提高糙米食品的營養性，但是此法比較單一，還可以通過添加一些同時具備營養價值和藥用價值的來源廣、廉價易得的物質來增加糙米食品的營養和功能特性，如加入一定量的藏紅花素等，使糙米食品具備醫食同源的功效。

(4)糙米較白米而言，較完整地保留了皮層，而報道顯示[99-100]，谷物中的金屬元素成分主要集中在皮層中，因此，皮層的存在極易導致重金屬的富集殘留，進而導致重金屬含量超標問題的出現，該問題的存在限制了糙米食品的進一步開發。有研究表明[101]，水稻是吸鎘最強的大宗谷類作物。鎘會破壞人體骨骼系統，引發“骨痛病”，對人體健康極為不利。然而，研究顯示[102]，中國稻米的平均鎘含量為0.076 mg/kg，最高達2.11 mg/kg，遠遠超過中國谷物中鎘含量的最高許可含量0.2 mg/kg，超標率為8.8%。高含量的金屬累積限制了糙米的開發利用。因此，在深度開發糙米食品之前，需要解決可能存在的重金屬超標問題。

總的來說，雖然國外已開發出了多種多樣的糙米食品，但是國內關于糙米產品的開發起步較晚，市場上的糙米產品種類也較少，糙米食品的發展還有待于進一步深化。

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Research and development of brown rice products

WANG Li*, DUAN Wei, QIAN Hai-feng, ZHANG Hui, QI Xi-guang

(School of Food Science and Technology, Jiangnan University, Wuxi 214122, China)

ABSTRACTRice is one of the most important staple food in China. Modern rice of wheat processing removed most of the functional ingredients in bran. This can cause people having diabetes, obesity and cardiovascular disease. Hence, whole grain foods have been got to the consumer’s attention. As one of the important raw materials for whole grain products, brown rice can effectively decrease the risk of some chronic disease, such as cardiovascular diseases, diabetes and malignancies. So brown rice foods are now popular throughout the world for its health benefits. Several brown rice products are in the market, such as germinated brown rice, brown rice biscuits, brown rice breads, brown rice beverage and brown rice flours. The nutrients and functional ingredients of brown rice, such as glutathione, dietary fiber, γ-aminobutyric acid and oryzanol are summarized in this paper. The brown rice foods and their processing technology were also introduced. At last, the development tendency of brown rice products are discussed.

Key wordsbrown rice; whole grain; nutrition; food processing

收稿日期：2015-03-13，改回日期：2015-08-28

基金項目：國家“十二五”科技攻關項目(2012BAD37B08-3)；863計劃(2013AA102203-7)

DOI:10.13995/j.cnki.11-1802/ts.201602041

第一作者：博士，教授(本文通訊作者,E-mail:wl0519@163.com)。