杨闯，王占兵，曹俊博，马淑萍，刘园园，王俊玲

吉林农业科技学院（吉林 132101）

糙米是稻谷仅经脱壳处理，保留米糠层和胚芽的大米[1]。发芽糙米是指将糙米在一定温度、湿度下进行培养，经发芽至一定芽长，所得到的由幼芽和带糠层胚乳组成的糙米制品[2]。何新益等[3]研究了糙米发芽，结果表明：经发芽处理后，糙米中含有丰富VC，同时多酚物质的羟自由基效果消除比糙米好得多。糙米中大部分内源酶被激活、释放，生成新的酶，导致糙米内部的各种生化反应发生改变，从而合成更多有益的生物活性成分[4]。在这些酶的作用下，谷物的营养状态及食用性得以显著改善[5]。

γ-氨基丁酸（GABA）是在动物界、植物界分布极广泛的一种天然活性物质[6]。GABA在人体大脑皮质、海马、丘脑、基底神经节和小脑中起重要作用，并对机体的多种功能具有调节作用[7]。研究表明，在动物体内，其含量最高部位是大脑黑质；在植物如谷物类、豆属等中，尤其是谷物的胚芽中都含有一定量的GABA[8]。GABA作为一种重要的活性物质，是哺乳动物中枢神经中首要神经传递抑制素，在生物体内参与多种生理活动[9]。在人脑中，GABA是由谷氨酸脱羧而成的，受GDA的控制，但随着年龄和精神压力的增大，GABA的含量变少[10]。可通过饮食补充使体内GABA的含量达到平衡状态，从而促进人体健康。

1 材料与方法

1.1 材料

糙米，吉林市永鹏农副产品开发有限公司；果胶酶、纤维素酶、GABA标准品，北京索莱宝科技有限公司；冰乙酸、醋酸钠、次氯酸钠、磷酸氢二钠、磷酸二氢钠、硫酸亚铁、硼酸、硼砂、苯酚、无水乙醇、硫酸亚铁、过氧化氢，国药集团化学试剂有限公司，均为分析纯。

1.2 仪器与设备

DHG-9240A型电热鼓风干燥箱，上海一恒科学仪器有限公司；GL-20G-Ⅱ型高速离心机，上海安亭科学仪器厂；UV-1600型紫外可见分光光度计，上海光谱仪器有限公司；KQ3200DE型数控超声波清洗器，昆山市超声仪有限公司；HH-8型数显恒温水浴锅；FA1004A型电子分析天平。

1.3 糙米的预处理

精心挑选优质糙米，除杂（去除发霉、未成熟和破碎糙米粒），挑选质粒饱满、色泽均匀的糙米，用密封袋封装保存，在4 ℃冰箱中备用。

1.4 搅拌浸泡处理法

每组称取8 g糙米，放入烧杯中，清洗数次，洗净后用0.1 mmol/L的次氯酸钠溶液消毒10 min，冲洗3～5次。将已处理的糙米浸泡在装有蒸馏水的三角瓶中，然后在40 ℃条件下分别处理至目标时间，以无搅拌浸泡处理的糙米发芽为对照，取出进行发芽试验。沥干水分，放置在垫有灭菌纱布的带孔隔板上，表面覆盖润湿的纱布，隔板下端有配套盛水盒。在恒温32 ℃，湿度90%～95% RH条件下分别发芽培养，至目标发芽时间点（12，24，32和48 h），计算发芽率并将样品于70 ℃烘箱中干燥3 h，粉碎，经孔径0.150 mm的网筛过滤，密封保存在4 ℃冰箱中，备用。

1.5 复合酶处理法

每组称取8 g糙米，放入烧杯中，洗净后用0.1 mmol/L的次氯酸钠溶液消毒10 min，冲洗3～5次，以无复合酶处理的糙米发芽为对照。所选复合酶溶液是将纤维素酶与果胶酶按质量比1∶1 g/g于烧杯中混合，用pH 5.0的磷酸盐缓冲液溶解，将酶溶液置于40 ℃的恒温水浴锅中活化。已处理的糙米按固液比1∶4（g/mL）浸泡于复合酶溶液内。分别处理至目标时间，取出糙米，清洗，沥干水分，放置在垫有灭菌纱布的带孔隔板上，表面覆盖润湿的纱布，隔板下端有配套盛水盒。在恒温32 ℃、湿度90%～95% RH条件下分别发芽培养，至目标发芽时间点，计算发芽率并将样品于70 ℃烘箱中干燥3 h，粉碎，密封，经孔径0.150 mm的网筛过滤，保存在4 ℃冰箱中，备用。

1.6 超声波辅酶处理法

每组称取8 g糙米，放入烧杯中，清洗数次，洗净后用0.1 mmol/L的次氯酸钠溶液消毒10 min，冲洗，所选复合酶溶液是将纤维素酶与果胶酶按质量比1∶1 g/g于烧杯中混合，用pH 5.0的磷酸盐缓冲液溶解，将酶溶液置于40 ℃活化。超声功率30 W，温度40 ℃，分别处理至目标时间，处理完之后，将处理液倒入锥形瓶中备用，将处理后的糙米冲洗数次，沥干水分，放置在垫有灭菌纱布的带孔隔板上，表面覆盖润湿的纱布，隔板下端有配套盛水盒，以无超声波辅酶处理的糙米发芽为对照。在恒温32 ℃、湿度90%～95% RH条件下分别发芽培养，至目标发芽时间点，计算发芽率并将样品于70 ℃烘箱中干燥3 h，粉碎，经孔径0.150 mm的网筛过滤，密封保存在4 ℃冰箱中，备用。

1.7 生理指标的测定

1.7.1 发芽率的测定

参考GB/T 3543.4—1995及前期预试验，选定糙米发芽条件：温度32 ℃，相对湿度RH 90%～95%，光强0 lx。培养至目标发芽点，取出，每个样品做3次平行试验，取平均值，计算糙米发芽率。

1.7.2 GABA含量的测定

GABA标准曲线的绘制：取GABA标准样品，分别配制成3，5，7，9 和11 mmol/L的标准品溶液。用微量移液器取0.4 mL上述不同浓度的标准品溶液，各自加入0.6 mL浓度为0.2 mol/L（pH 9.0）的硼酸盐缓冲液，混匀，向各混合溶液中加入2 mL 5%的苯酚溶液，混匀，再加入1 mL含有效氯为6%的次氯酸钠溶液，振荡混匀。将上述混合液放入沸水浴中反应5 min后，立即置于冰浴中冷却5 min，待溶液变成蓝绿色后，向溶液中加入2 mL 60%的乙醇，充分混匀，在630 nm下测定溶液的吸光度，绘制GABA的标准曲线。

1.7.3 羟自由基清除率测定

按表1添加各试剂，在刻度试管中依次加入1 mL 6.0 mmol/L FeSO4、1 mL 1.0 mmol/L水杨酸乙醇溶液、适量的蒸馏水，振荡混匀，再加入1 mL 6.0 mmol/L H2O2，充分混匀，于37 ℃水浴15 min，冷却，测其吸光度A0。每个样品做3次平行试验，取平均值。A0的参比溶液为不加双氧水的反应体系。

每个样品各称取1.0 g，用60%乙醇溶解并定容至5 mL，振荡浸提2 h，离心，取上清，即得待测液。按上述方法，加入表1所示的各溶液，在510 nm处测定吸光度A1和A2。用蒸馏水做A1和A2的参比溶液。

表1 羟自由基清除率测定加样顺序

式中：P为清除率，%，A0为样品溶液被硫酸亚铁溶液加水杨酸-乙醇溶液代替的空白管吸光度；A1为样品的吸光度；A2为不加显色剂H2O2的吸光度。

2 结果与分析

2.1 GABA标准曲线的绘制

GABA的标准曲线如图1所示，其中横坐标为GABA质量浓度，纵坐标为吸光度（A），得到方程y=0.138 7x-0.011 1，其相关系数R2=0.999 4。

图1 GABA标准曲线

2.2 搅拌浸泡处理对糙米发芽及抗氧化性的影响

搅拌浸泡处理对各个发芽时间点糙米的发芽率、GABA含量及抗氧化性的影响结果如图2～图4所示。

由图2可知，不同搅拌浸泡前处理均显著改变糙米的发芽率。发芽36 h时，与无搅拌浸泡相比，发芽率增加了16.42%，此时增幅最大；发芽48 h，发芽率增加了3.98%，此时增幅最小。在发芽36 h以后，再延长发芽时间，糙米发芽率不再有明显变化。综上可得，搅拌浸泡处理与无搅拌浸泡相比缩短糙米发芽时间，其中搅拌浸泡处理20 min对糙米的发芽作用效果最为明显。

图2 搅拌浸泡处理对糙米发芽率的影响

由图3可知，达到发芽时间点时，糙米中GABA的最大增幅依次为7.61，8.06，10.33和13.55 mg/100 g。综上可得，搅拌浸泡处理对糙米中GABA含量的变化有促进作用，其中处理20 min对发芽糙米中GABA含量变化最为明显。

图3 搅拌浸泡处理对糙米发芽过程中GABA含量的影响

由图4可知，不同搅拌浸泡处理时间均提高了糙米发芽过程中羟自由基清除率。与无搅拌浸泡相比，在发芽24 h时糙米的·OH清除效果最明显，增幅为12.44%。在发芽24 h后，继续延长发芽时间，羟自由基清除率基本趋于平缓。综上可得，搅拌浸泡处理与无搅拌浸泡相比提高了发芽糙米的抗氧化性，其中在糙米发芽前对糙米进行搅拌浸泡处理20 min，糙米的发芽及抗氧化性变化最为明显。

由此可知，利用搅拌浸泡法对糙米进行处理，其发芽率及抗氧化性均有显著提高。当处理时间为20 min时，糙米的发芽和抗氧化性的积累作用效果最优。糙米发芽率、GABA含量和抗氧化性变化趋势相似，说明在发芽12～48 h内，糙米的发芽率、GABA含量及抗氧化性均呈正相关。

图4 搅拌浸泡处理对糙米发芽过程中羟自由基的清除率影响

2.3 复合酶处理对糙米发芽及抗氧化性的影响

复合酶处理是指利用多种外源酶混合溶液选择性地降解糙米皮层，以达到加快糙米发芽的目的。复合酶处理对各个发芽时间点（12，24，36和48 h）糙米的发芽率、GABA含量、抗氧化性的影响结果如图5～图7所示。

由图5可知，发芽前对糙米进行复合酶处理对糙米发芽率均呈正相关。在糙米发芽36 h时，发芽率增幅最大，为25.53%；在糙米发芽48 h时，增幅最小，为11.45%。发芽36 h后，继续延长发芽时间，发芽效果变化不明显。综上可得，复合酶处理与无复合酶处理相比缩短糙米发芽时间，其中复合酶处理40 min对糙米的发芽作用效果最为明显。

图5 复合酶处理对糙米发芽率的影响

由图6可知，与无复合酶相比，复合酶处理对发芽糙米中GABA的变化均呈正相关。在发芽过程中糙米中GABA变化的最大增幅分别为5.47，6.40，10.88和8.18 mg/100 g。综上可得，复合酶处理促进了糙米中GABA含量的变化，其中处理40 min对发芽糙米中GABA的积累作用效果最为明显。

由图7可知，不同复合酶处理时间均提高了糙米发芽过程中羟自由基清除率。与无复合酶处理相比，发芽36 h时，糙米的羟自由基清除率增幅最大，为25.94%。此后，延长发芽时间，羟自由基清除率变化趋于平稳，综上可知，复合酶处理提高了发芽糙米的抗氧化性，其中复合酶处理60 min对糙米的抗氧化性变化影响最为明显。

图6 复合酶处理对糙米发芽过程中GABA含量的影响

图7 复合酶处理对糙米发芽过程中羟自由基的清除率影响

由此可知，复合酶处理20，40和60 min对糙米发芽率、GABA含量、抗氧化性均有显著正向作用。复合酶处理糙米40 min对糙米的发芽率、GABA含量和抗氧化性的积累作用效果最为明显。糙米发芽率和抗氧化性的变化趋势与GABA含量的变化趋势不完全相同，具有时限性。

2.4 超声波辅酶处理对糙米发芽及抗氧化性的影响

超声波辅酶处理是指将超声和复合酶法这2种方法结合起来，通过超声波辅助处理使复合酶的作用效果更加明显，糙米能够更加快速发芽的一种方法。该处理在发芽12，24，36和48 h对糙米的发芽率、GABA含量、抗氧化性的影响结果如图8～图10所示。

由图8可知，利用超声波辅酶法处理糙米，其发芽率显著提高。当发芽时间为12 h时，其发芽率增幅最大，为40.26%；在发芽48 h时，增幅最小，为8.49%。在发芽时间点后继续延长发芽时间，发芽率无明显变化。综上可得，超声波辅酶处理与无超声波辅酶处理相比缩短糙米发芽时间，其中超声波辅酶处理60 min对糙米的发芽作用效果最为明显。

由图9可知，超声波辅酶处理对发芽糙米中GABA的变化均呈正相关。与无超声波辅酶相比，在发芽36 h时糙米的GABA含量变化最大，为25.33 mg/100 g。综上可得，超声波辅酶处理与无超声波辅酶相比，促进了糙米中GABA含量的增加，其中超声波辅酶处理40 min对发芽糙米中GABA的积累作用效果最为明显。

图8 超声波辅酶处理对糙米发芽率的影响

图9 超声波辅酶处理对糙米发芽过程中GABA含量的影响

由图10可知，不同超声波辅酶处理时间均能提高糙米发芽过程中羟自由基清除率。发芽48 h时，发芽糙米羟自由基清除效果最好，与无超声波辅酶处理相比，清除率增加了34.48%。延长发芽时间，羟自由基清除率变化趋势不明显。综上可得，超声波辅酶处理与无超声波辅酶相比提高了发芽糙米的抗氧化性，其中超声波辅酶处理60 min对糙米的发芽作用效果最为明显。

图10 超声波辅酶处理对糙米发芽过程中羟自由基的清除率影响

由此可知，超声波辅酶处理20，40和60 min对糙米发芽率、GABA含量、抗氧化性均有显著正作用。在糙米发芽前用超声波辅酶处理60 min对糙米发芽及抗氧化性的影响最大。在24～36 h这段发芽时间点糙米发芽及抗氧化性影响最大，在发芽36 h时对GABA含量的变化影响最大。

3 结论

通过在发芽前对糙米进行搅拌浸泡处理、复合酶处理及超声波辅酶处理方法，测定处理后糙米的发芽率、GABA含量以及抗氧化性的变化。结果表明，上述3种前处理均能影响糙米的发芽及抗氧化性。其中，利用超声波辅酶处理，样品的发芽率平均增幅23.4%，复合酶法的平均增幅为19.5%，搅拌浸泡法的平均增幅最低，为11.1%。利用超声波辅酶、搅拌浸泡、复合酶处理，发芽糙米中GABA含量的平均增幅分别为16.6，9.9和7.7 mg/100 g。复合酶处理糙米，其羟自由基清除率的平均增幅为23.6%。其次是超声波辅酶处理（22.8%）、搅拌浸泡处理（11.1%）。综上，超声波辅酶处理法的效果最好。此次试验为优化发芽糙米的开发利用提供理论基础，具有一定的实际指导意义。