不同加工方式对米糠可溶性膳...纤维结构和抗氧化活性的影响_陈燕霞.pdf

现代食品科技 Modern Food Science and Technology 2023,Vol.39,No.6 124 不同加工方式对米糠可溶性膳食纤维结构 和抗氧化活性的影响 陈燕霞1，赵东1，刘磊2，董丽红1，邓梅1，张瑞芬1*（1.广东省农业科学院蚕业与农产品加工研究所，农业农村部功能食品重点实验室，广东省农产品加工重点实验室，广东广州 510610）（2.五邑大学生物科技与大健康学院，广东江门 529020）摘要：该研究以米糠为原料，分别采用挤压膨化、米根霉发酵及发酵-挤压膨化技术处理制备米糠可溶性膳食纤维（Soluble Dietary Fiber，SDF），分析其 SDF 的微观结构、吸收峰特征、分子量和单糖组成，并进行抗氧化活性评价。结果表明，3 种加工方式均显著增加了SDF 含量，较未处理的 SDF 分别提高了 51.49%、108.63%、118.15%；经加工处理后的米糠 SDF 的微观结构更为疏松多孔且分子量更低；4 种米糠 SDF 具有相似的特征吸收峰，但其吸收峰强度存在一定差异。与未处理的米糠 SDF 相比，米根霉发酵及其联合挤压膨化处理的米糠 SDF 出现岩藻糖结构片段，且其鼠李糖、阿拉伯糖、木糖、甘露糖和半乳糖含量比例更高，而经挤压膨化处理后其葡萄糖含量更高；此外，挤压膨化和发酵的米糠 SDF 具有更高抗氧化活性，但二者联合处理的 SDF 抗氧化活性无显著差异。综合比较发现经三种加工处理的米糠 SDF 具有显著的结构差异及增强抗氧化活性能力，其中发酵处理对米糠 SDF 的影响最显著，该研究对开发米糠加工新工艺以制备高活性米糠 SDF 具有指导意义。关键词：米糠；可溶性膳食纤维；加工；结构特征；抗氧化活性 文章编号：1673-9078(2023)06-124-131 DOI:10.13982/j.mfst.1673-9078.2023.6.0782 Effects of Different Processing Methods on the Structure and Antioxidant Activity of Soluble Dietary Fibers in Rice Bran CHEN Yanxia1,ZHAO Dong1,LIU Lei2,DONG Lihong1,DENG Mei1,ZHANG Ruifen1*(1.Sericultural&Agri-Food Research Institute Guangdong Academy of Agricultural Sciences,Key Laboratory of Functional Foods,Ministry of Agriculture and Rural Affairs,Guangdong Key Laboratory of Agricultural Products Processing,Guangzhou 510610,China)(2.School of Biotechnology and Health Sciences,Wuyi University,Jiangmen 529020,China)Abstract:Rice bran soluble dietary fibers(SDF)were obtained from rice bran by extrusion,fermentation with Rhizopus oryzae,and fermentation-extrusion.The microstructure,absorption peak characteristics,molecular weight,and monosaccharide composition of the rice bran SDFs were examined,and their antioxidant activities evaluated.The three processing methods significantly increased the SDF content to 51.49%,108.63%,and 118.15%as compared to unprocessed SDF.Additionally,there was an increase in the number of porous microstructures observed following processing,along with a decrease in molecular weight.The four types of rice bran SDFs exhibited similar characteristic absorption peaks,but at different intensities.Compared to the unprocessed rice bran SDFs,SDFs prepared by fermentation and fermentation-extrusion contained structural fucose fragments and had higher rhamnose,arabinose,xylose,mannose,and galactose content.引文格式：陈燕霞,赵东,刘磊,等.不同加工方式对米糠可溶性膳食纤维结构和抗氧化活性的影响J.现代食品科技,2023,39(6):124-131.CHEN Yanxia,ZHAO Dong,LIU Lei,et al.Effects of different processing methods on the structure and antioxidant activity of soluble dietary fibers in rice bran J.Modern Food Science and Technology,2023,39(6):124-131.收稿日期：2022-06-21 基金项目：国家自然科学基金项目（31972082）；珠海市科技计划项目（ZH22036201210043PWC）；中央引导地方（南雄）科技发展资金项目；广东省农业科学院中青年学科带头人培养计划（R2020PY-JG011）；广东省农业科技创新推广项目（粤财农2021170 号）作者简介：陈燕霞（1992-），女，硕士，研究实习员，研究方向：农产品加工，E-mail： 通讯作者：张瑞芬（1976-），女，博士，研究员，研究方向：营养功能食品，E-mail： 现代食品科技 Modern Food Science and Technology 2023,Vol.39,No.6 125 Meanwhile,a higher glucose content was observed in the extruded rice bran SDFs.Both extruded and fermented SDFs exhibit improved antioxidant activities,while no change was observed in the fermentation-extrusion-generated SDFs in terms of antioxidant activity.Comprehensive comparison revealed that SDFs prepared from these three processing methods had significant structural differences and enhanced antioxidant activity as compared to SDFs from unprocessed bran.Fermentation had the most significant effect on the SDFs.This study is of significance in developing new rice bran processing technology for the preparation of highly active rice bran SDFs.Key words:rice bran;soluble dietary fiber;processing;structure characteristics;antioxidant activity 我国是世界上最大的稻米生产国，每年产量约2.0108 t，米糠是稻谷加工过程中的主要副产物，年产量 1.2108 t 左右1。米糠由稻米的种皮、糊粉层、珠心层以及少量胚芽构成，约占稻谷质量的 6%，富含膳食纤维（Dietary Fiber，DF），维生素和酚类化合物等活性成分，被称为“天赐营养源”2,3。然而，米糠具有口感粗糙以及脂肪氧化“哈败”引起的风味劣变等问题，长期作为饲料甚至燃料使用，无法体现其营养价值，造成粮食资源的浪费4。通过加工处理改善米糠的风味口感，提升其功能成分的生物活性是米糠增值加工的重要方向。微生物发酵和挤压膨化是两种常用的谷物及其副产物加工方式，在改善谷物营养品质和风味口感等方面都具有积极作用。项目组前期研究发现，挤压膨化和米根霉发酵处理可促进米糠中结合态酚类物质释放为游离态，同时改变米糠基质结构，提高其结合酚的提取效率，使得其酚类物质总含量较加工处理前分别提高 36.30%和 71.62%5。但上述处理对其他营养活性成分的影响尚不清楚。如上所述，DF 是米糠中重要的营养和活性成分，DF 根据其溶解性不同分为可溶性膳食纤维（Soluble Dietary Fiber，SDF）和不溶性膳食纤维（Insoluble Dietary Fiber，IDF）两类。SDF 通常较IDF 显示出更强的持水力、吸水膨胀性等理化特性和抗氧化活性等生物活性6。研究发现，麦麸等谷物 SDF中富含活性多糖，且具有较强的抗氧化能力7,8。然而，米糠中的 DF 以 IDF 为主，一方面影响其口感，同时也不利于其健康功效的发挥9。研究表明，挤压膨化通过高温、高压、高剪切作用，使物料在挤压机模具口瞬间膨化，实现大分子的降解，改变膳食纤维的结构特性，促进 IDF 转化为SDF10-12；米根霉等真菌在生长过程中，能够分泌大量的纤维素酶，降解纤维素为其自身的增殖提供碳源，且能提高 SDF 的产量13。因此，挤压膨化和米根霉发酵处理可能促进米糠 IDF 转化为 SDF，改变米糠 DF的功能特性，进而改善米糠的口感和功能品质。但两种处理对米糠 DF，特别是 SDF 的结构和功能特性的影响尚未见相关的研究报道。因此，本研究以脱脂米糠为原料，分别采用挤压膨化、米根霉发酵、米根霉发酵-挤压膨化处理米糠后，比较分析上述 3 种加工技术对米糠 SDF 的含量、显微结构、分子量、单糖组成以及抗氧化化活性的影响，旨在探明不同加工处理对米糠 DF 结构特征和功能特性的影响，为米糠高值化利用提供科学依据和技术支撑。1 材料与方法 1.1 材料 1.1.1 原料 新鲜米糠购自广东乡意浓农业科技有限公司，米糠经超临界CO2萃取脱脂处理后，获得脱脂米糠（DRB）。1.1.2 试剂 半乳糖醛酸、葡萄糖、半乳糖、阿拉伯糖、鼠李糖、甘露糖、核糖标准品、DPPH（1,1-二苯基-2-三硝基苯肼），Sigma-Aldrich 公司（美国）；羟自由基试剂盒、总抗氧化能力试剂盒，南京建成生物工程研究所；其它化学试剂均为分析纯。1.1.3 主要仪器设备 FDU-2100 冷冻干燥机，东京理化器械株式会社；EYELA N-1100 旋转蒸发仪，东京理化器械株式会社；Infinite M200pro 酶标仪，奥地利 TECAN 公司；Merlin高分辨率场发射扫描电子显微镜系统，德国Zeiss公司；6890N