全谷物糙米的營養特性及其應用研究進展

付宸睿 高婷婷 孫斯遠 周雨涵

摘要：糙米中含有蛋白質、維生素、不飽和酸、微量元素（如鐵元素）、膳食纖維等多種營養物質。全谷物糙米是整粒糙米在去殼后依舊保存著一些外部結構，如皮層、胚芽等。全谷物糙米保留的外層組織營養成分豐富，維生素、礦物質、膳食纖維都比白米豐富。隨著生活水平的不斷提高，人們逐漸意識到全谷物食品對人體的重要性。本文主要從全谷物糙米的營養特性、加工工藝和應用研究進展三個方面介紹了全谷物糙米的營養特性和應用研究進展，并展望了全谷物糙米在食品領域應用的發展前景。

關鍵詞：全谷物糙米 營養特性 應用研究

水稻是中國主要糧食作物之一，在食品消費和生產中占據了核心位置。全谷物糙米是一種以稻米為原材料加工而成的米。其在加工后仍保留著一些外在組織，比如胚芽、皮層、糊粉層，這些保留的外層組織使全谷物糙米的營養比大米更加豐富，其中膳食纖維、維生素、礦物質等營養物質尤為明顯。因其營養價值豐富，全谷物糙米也被人們視為安全營養食品。但由于全谷物糙米的蒸煮性、消化性等性能較差，且儲藏周期較短，從而限制了其在市場上的消費以及推廣。因此，采用新的技術來改善全谷物糙米的功能性和儲藏穩定性已經成為當今推廣全谷物糙米主食化的研究重點。本次研究采用雙螺旋桿擠出技術，改變全谷物糙米原有的一些品性，使全谷物糙米中蛋白質、維生素、不飽和酸等功能性成分更加豐富，使全谷物糙米更加適合市場的消費及推廣，全谷物糙米必將成為開拓功能性食物的主要原料之一。

一、全谷物糙米的營養特性

全谷物糙米在加工后，仍保留著一些外在結構，具有著精米幾乎不含的膳食纖維、生物素、維生素、礦物質等物質[1]。這些營養物質大部分集中在全谷物糙米外皮、糊粉層和胚芽中，糙米在糊粉層中含有的維生素和外殼中的礦物質含量明顯比在精米中的含量更高，其他外在結構中含有的膳食纖維、不飽和脂肪酸和具有特殊營養作用的物質也比在精米中的含量高[2]。但也由于其存在這些外在結構，使其口感變差以及蒸煮條件變得更加復雜。由于全谷物糙米的營養特性，其擁有促進新陳代謝、提高免疫力、降血糖血脂、延緩皮膚衰老等生理功能[3]。

二、全谷物糙米的加工工藝

通過物理法和生物法對糙米進行加工，從而使全谷物糙米中的營養更加豐富，口感更加符合大眾口味。

（一）浸泡法

在含有特殊溶劑的溶液中或水中浸泡過一定時間的糙米，表面結構會因內外濃度差產生膨脹而造成軟化，并且導致胚乳充分吸水，而其中的淀粉也因此滿足糊化水分要求[4]。通過浸泡使糙米的組織發生軟化，這是最簡單的方法。通過延長浸泡時間可以縮減糙米的蒸煮時長，但在延長浸泡時間的過程中微生物可能污染糙米[5]。Zhang等[6]為減少微生物，使用微酸性電解水對糙米進行浸泡，其電解水無副作用，同時還能進一步縮短糙米在溫水里浸泡的時間，而且隨著水溫的上升，吸水速度也會隨之加快。何易雯等[7]論述糙米浸泡時間、溫度高低對糙米糊化特性的影響。研究表明，浸泡時間大于20小于40min時，溫度的影響并不明顯，浸泡時間多于40min時，浸泡時間的影響也不再明顯。

全谷物糙米浸泡方法操作簡單，并且對全谷物糙米口感起到了一定的改善作用，大部分營養特性沒有產生流失，而全谷物糙米經過處理后米黃變化不大，并且浸泡液也需要進行一定的處理。

（二）碾削法

糙米經過碾削法處理后其吸水率會升高。經過研究表明糙米的研磨度與糙米的體積膨脹率和吸水率呈正相關，與硬度以及蒸煮時間呈負相關。謝有發等[8]研究結果表明，當糙米碾削率為6%時，由于研磨率較高，糙米中的維生素、礦物質等營養成分會逐步加深，從而損耗嚴重，所存在的活性物質也會被損耗。這就造成了資源的浪費，因此需要注意控制研磨率，但研磨率也不應太低，因為碾削過程中糙米脫皮的情況比較少，在輕碾后會損失掉皮層中的大部分營養成分，也會留下大量的生物酶和油脂，這使得輕度研磨的糙米容易酸敗，比大米更難儲存[9]，從而會使其產品成本增加。

（三）擠壓膨化法

擠壓膨化法是目前已知的較為理想的食品加工方法，它是一種集混合、攪拌、破碎、加熱等多單元操作為一體的方法，同時還可以實現淀粉糊化、降解、蛋白質變性等多種變化，因為擠壓膨化技術可以在高壓、高剪切力和高溫條件下改變食品的性質[10]。馬永軒[11]等研究表明，擠壓膨化后，在水中溶脹過程中，糙米淀粉的降解和淀粉所產生的凝膠性能均有提高，還原糖和糊化程度均有明顯提高。糙米中蛋白質的含量并沒有發生明顯變化，脂肪含量明顯減少。擠壓膨化過程增加了可溶性膳食纖維的含量，降低了糙米粉的亮度，減少了與不溶性膳食纖維搭配的總膳食纖維。擠壓膨化技術能夠最大限度保留全谷物糙米的營養特性，并且該技術操作簡單、資金投入少、環境污染小、安全性能高，是目前糙米加工技術中應用前景較好的一項技術。

（四）發芽法

糙米合適的生理條件下，作為活體植物，能夠進行活化、發芽。在發芽過程中糙米的酶系統會啟動，與粗纖維、蛋白質、淀粉等多種大分子物質結合，從而將大分子物質分解成氨基酸、糖類等小分子物質，這就造成了糙米在營養、生理、質構等方面的特點發生了明顯改變。糙米吃起來的口感會有所提高，并且營養成分也更加多種多樣[12-13]。

高麗紅[14]等將發芽糙米與發芽前糙米的各種營養成分進行對比后發現，發芽前后兩者氨基酸含量并沒有發生明顯變化，發芽糙米的礦物質含量比發芽前糙米減少了約15%，但發芽糙米的粗脂肪含量增加了約12%。

發芽糙米的產品價格高、口感差，且生產周期較長、制作工藝復雜、制作成本高，因此必須采用多種技術合作。

（五）發酵法

發酵法對吸水性的提高和硬度的降低都有很好的作用。研究表明經過發酵制成的糙米米糠食品，無論從風味、口感還是營養成分上，都得到了極大的提高[15]。但這種技術處理出來的糙米需要二次滅菌，其缺點也有很多，比如發酵程序比較復雜、時間比較長、費用也比較高。這些缺點也限制了其進一步推廣。

（六）雙螺旋擠出改性法

雙螺旋擠出改性法是機械壓力和剪切力對糙米的應用，通過雙螺桿擠出技術對糙米粉糊化特性、營養物質含量產生影響。在使用雙螺桿技術過程中，當水分添加量到某一定值時，隨擠出溫度升高，糊化度逐漸升高，但當它達到最大值時，繼續升高溫度，糊化度反而降低。在糙米的結構和性狀上，擠出改性起著不可忽視的作用。

糙米通過雙螺旋擠出改性處理，使其膨脹力顯著增加，持水力增加，可溶性膳食纖維含量得到提高。導致這種現象的原因主要是全谷物糙米受到高剪切、擠壓力、高溫等因素影響，從而使物料的分子結構重新排列、連接鍵斷開，內部結構更加疏松，大量自由水更易于滲透到物料內部，吸水持水性有所改善，使全谷物糙米的相關理化特性均有不同幅度的改善。

三、全谷物糙米應用研究進展

目前已經不再使用大米的白度、精確度來衡量飲食健康程度的優劣，而是將目光投向對糙米營養成分如何多樣化的研究上。隨著研究的深入和成果的發表，人們已經接受了合理健康的飲食習慣。糙米酵素、發芽糙米等一系列糙米相關產品相關產品逐漸出現在國人的餐桌上。

（一）糙米酵素

糙米酵素為功能性食品原料。而且糙米酵素基于糙米的胚芽和麩皮制作而成，會使糙米營養物質得到“濃縮”，其營養密度較高，營養價值遠超過糙米本身。糙米酵素還富含多種有益功能，如營養神經、降低血壓、活化肝功能等，還富有豐富的生物活性成分[16]。糙米酵素水溶性超強，多途徑攝取非常輕松，如可以在日常飲食中加入糙米酵素食用。酵素也可以和其他營養食物一起食用，尤其是靈芝。由于靈芝含有豐富的營養物質，如氨基酸、三萜類物質等，在強化人體免疫功能的同時，對某些內臟也起到了強化作用。與天然活性酶一起食用，其功效可翻倍增長[17]。

馬青雯等[18]研究玫瑰花發芽糙米酵素，其產品不僅使玫瑰花的澀味減少，并且保持了發芽糙米具有的高營養物質含量，非常符合大眾口味以及營養需求。在傳統食品生產過程中，將糙米酵素作為食品添加劑和保健成分加入，可以使傳統食品營養價值更加豐富，糙米酵素也尤其適用于新型功能食品的開發[19]。

（二）糙米烘焙

糙米面粉用糙米浸泡、加熱、烘烤、打碎后即可制作烘焙品。如果按一定比例適當搭配面粉和糙米面粉，其中的氨基酸能更好地平衡，蛋白質品質會得到明顯的提高，產品營養價值也會得到加強。而且因為米粉蛋白屬于非筋蛋白，所以對面粉的面筋度有一定的緩解作用，會使面團彈韌性降低，產品的脆度也會得到提高。同時，糙米粉在烘焙過程中會發生美拉德反應，能產生比純面粉更清香的獨特米香。

熊蘭等[20]研究糙米面包加工中原料糙米保留了大部分營養物質，其與普通面包對照兩者感官品質無顯著差別，但糙米面包營養價值遠大于普通面包。糙米烘焙產品的蛋白質、脂類等營養物質含量較普通烘焙產品含量高，糙米烘焙產品具有一定優勢，其功能性逐漸被開發[21]。

四、前景與展望

雖然我國對谷物食品的研究起步較晚，但現階段對全谷物糙米食品的研究正逐漸深入，已經能滿足消費者的多樣性需求。并且隨著人們的身體健康和消費理念的不斷提升，對五谷雜糧的養分和身體健康的關注也越來越多。因此全谷物糙米的開發，不僅可以加強我國糧食資源的利用率和增值效益，提高人們的健康水平，減少能源消耗，保證糧食安全，而且對提高全谷物食品的消費量等多方面都具有十分重要的作用。

不斷開發全谷物糙米及其系列產品，使之成為大眾餐桌上的主食，不僅有助于調整大眾的膳食結構，并且在降低糧食資源浪費的同時，也提高了大眾的身體素質，有利于糧食安全的進一步保障。目前全谷物糙米的大眾消費還需要一個逐步引導和普及知識的過程，但相信隨著糙米加工技術研究的逐步深入，糙米及其產品將會有很大的發展潛力。

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（作者單位：吉林農業科技學院食品工程學院）