《Journal of Food Composition and Analysis》:Natural High-Vitamin B Parboiled Rice Malt from Thai Rice Varieties
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本研究针对普通糙米货架期短、烹饪时间长、B族维生素等微量营养素易损失等问题,以13种泰国水稻品种为原料,系统评价了其发芽(制麦)与蒸煮(半熟化)联合工艺的潜力。研究发现,Phitsanulok 2 (PHIS)品种在发芽能量、糖化力及B族维生素(尤其是B1、B6、B9)综合含量上表现最优,经加工后维生素B1和GABA含量分别显著提升81.3%和403.4%,且氧化稳定性增强。该研究为开发适合老年人群的营养强化大米产品提供了品种选择和工艺优化的重要依据。
随着全球人口老龄化趋势加剧,开发适合老年人群营养需求的健康食品成为食品工业的重要方向。大米作为世界半数人口的主食,尤其在一些以米饭为主食的地区,是营养强化的理想载体。然而,日常食用的精白米在加工过程中损失了大量B族维生素、矿物质和膳食纤维等微量营养素。相比之下,糙米虽然保留了部分营养成分,但其质地坚硬、烹煮时间长,且由于脂肪含量较高,容易酸败,货架期较短,这些因素限制了其在消费者,特别是消化功能减弱的老年人群中的普及。
为了解决上述矛盾,食品科学家将目光投向了谷物加工的传统技艺——发芽(或称制麦)和蒸煮(半熟化)。发芽能激活谷物内部的酶系,不仅可改善质构,还能显著提升γ-氨基丁酸(GABA)、游离氨基酸和某些B族维生素等生物活性物质的含量。蒸煮工艺则能将麸皮和胚芽中的水溶性维生素迁移至米粒内部,并在淀粉凝胶化后形成更致密的结构,从而减少后续淘洗的损失并延长保质期。将发芽与蒸煮两种工艺结合,有望协同提升大米的营养价值和食用品质。泰国拥有丰富的水稻种质资源,但哪些本地品种最适合用于生产这种高价值的“发芽蒸煮米”,并使其成为针对老年营养的功能性食品,尚缺乏系统性的研究。
为此,研究人员在《Journal of Food Composition and Analysis》上发表论文,系统评估了13种泰国水稻品种(包括6种籼稻、5种糯米和2种日本型粳稻)用于生产富含B族维生素的发芽蒸煮米的适宜性。研究团队建立了一套综合评价体系,核心指标包括发芽能量(GE)、糖化力(DP)、维生素B含量(B1, B2, B3, B5, B6, B9)、γ-氨基丁酸(GABA)以及游离氨基氮(FAN)等。
在关键技术方法上,研究采用了受控的发芽和蒸煮工艺。发芽过程包括清洗、浸泡、在30°C下保湿培养特定时间(因品种而异,如PHIS为60小时),以及50-60°C下干燥终止酶活。蒸煮工艺则包括在60-65°C温水中浸泡2-4小时,100°C蒸汽处理15-30分钟,最后在50-60°C下干燥至安全水分。所有样品(n=3生物学重复,每个测量3次技术重复)均来自泰国水稻部的种质资源库。营养成分分析采用标准方法:糖化力(EBC, 1987)、维生素B1(HPLC法)、GABA(比色法)、蛋白质(凯氏定氮)、脂肪(索氏提取)、膳食纤维等均参照AOAC (2000)标准。
3.1. 发芽特性评估与品种筛选
研究首先评估了品种的发芽潜力。发芽能量作为首要筛选标准,PHIS品种表现出色,发芽能量高达97.63 ± 1.11%,远超商业化制麦所需的95%阈值,表明其发芽整齐度高,适合规模化生产。发芽时间与工业可行性方面,PHIS仅需60小时即可完成发芽,落在48-72小时的最佳经济生产窗口内,有效降低了微生物污染风险。糖化力与酶学潜力分析显示,不同品种差异显著,虽然CHAI品种的糖化力最高(259.7 WK单位),但PHIS也达到了良好的139.0 WK单位,表明其淀粉水解能力强,能为GABA等产物的生物合成提供充足的底物。GABA积累及其对老年健康的功能意义是研究重点。所有品种发芽后GABA含量均显著增加,PHIS的GABA含量从2.05 mg/100g升至9.3 mg/100g(蒸煮发芽米为10.32 mg/100g)。GABA是重要的抑制性神经递质,对调节血压、改善睡眠和缓解焦虑有益,对老年人群尤为重要。蛋白质含量与游离氨基氮有效性方面,PHIS的蛋白质含量(7.5 g/100g)和FAN水平(97.4 mg/L)适中,为酶合成和GABA生成提供了良好的氮源基础。基于加权多标准决策分析,PHIS因其在各项指标上的均衡表现(综合得分87.3/100)而被选为最具潜力的品种。
3.2. 高维生素B发芽蒸煮米
研究人员进一步分析了优选品种的B族维生素谱。PHIS在关键的维生素B1(0.242 mg/100g)、B3(12.63 mg/100g)和B6(0.589 mg/100g)含量上表现突出。值得注意的是,维生素B1含量比未处理的糙米(0.16 mg/100g)提高了约81%,这对于预防老年人因吸收下降而可能出现的维生素B1缺乏(可能导致脚气病或韦尼克-科尔萨科夫综合征)具有重要意义。维生素B6在氨基酸代谢和同型半胱氨酸调节中至关重要,其高水平有助于降低老年人心血管疾病和认知衰退风险。PHIS的维生素B1、B6、B9总和(0.881 mg/100g)最高,凸显其作为维生素B强化食品来源的优势。
3.3. 必需与非必需氨基酸谱
氨基酸分析揭示了PHIS在营养质量上的优势。其总必需氨基酸含量(2327.64 mg/100g)显著高于对照品种PATU。特别值得注意的是亮氨酸含量(593.66 mg/100g),100克 servings 可提供老年人每餐推荐亮氨酸阈值(2.5-3.0克)的20-24%,对于预防年龄相关的肌肉减少症至关重要。此外,较高的组氨酸和精氨酸含量,分别对神经系统功能和心血管免疫健康有积极作用。
3.4. 营养成分
宏观营养成分对比发现,PHIS发芽蒸煮米的热量(370 kcal/100g)和蛋白质(8.91 g/100g)含量较高,有助于解决老年人食欲不振导致的营养摄入不足。虽然其膳食纤维(4.85 g/100g)低于某些品种,但总酚含量(1.54 mg/100g)和GABA的显著提升,赋予了其抗氧化和神经调节功能。更重要的是,蒸煮工艺显著降低了游离脂肪酸和过氧化物值,分别降低了74.1%和69.5%,极大改善了产品的氧化稳定性,延长了货架期。
3.5. 糖谱
PHIS含有更高的葡萄糖(2.12 g/100g)和麦芽糖(3.18 g/100g),这源于发芽过程中淀粉酶的水解作用。这些还原糖不仅有助于形成宜人的风味和色泽(美拉德反应),也使产品更容易消化吸收。
3.6. PHIS作为选定品种
综上所述,PHIS凭借其高发芽能量、适宜的糖化力、优异的维生素B(特别是B1、B6、B9)综合含量、均衡的氨基酸组成以及经蒸煮后大幅提升的氧化稳定性,被确定为生产用于老年营养的功能性发芽蒸煮米的最佳候选品种。
3.7. PHIS品种的糙米、发芽米和发芽蒸煮米的营养成分
通过对比PHIS品种的糙米、发芽米和发芽蒸煮米,研究清晰地展示了加工工艺的效应。发芽和蒸煮过程使维生素B1和GABA含量稳定在较高水平。总还原糖从0.28 g/100g大幅增加至5.37 g/100g。游离脂肪酸和过氧化物值在蒸煮后进一步下降,表明该工艺有效抑制了脂质氧化。物理性质方面,发芽蒸煮米的烹饪时间(10.1分钟)远短于糙米(22.7分钟)和单纯发芽米(15.5分钟),这对烹饪便利性有极大改善。
本研究得出结论,利用泰国本地籼稻品种PHIS,通过优化的发芽与蒸煮联合工艺,可以成功开发出一种营养强化型大米产品。该产品不仅显著提升了B族维生素、GABA等功能性成分的含量,还通过改善氧化稳定性和缩短烹饪时间,克服了传统糙米的缺陷。这项工作为利用农业资源开发针对特定人群(如老年人)的营养干预食品提供了科学依据和实践方案,对促进健康老龄化和提升主食营养价值具有重要意义。