外源物理场诱导技术在发芽糙米生产中的应用研究

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摘要：摘要：根据国内外相关研究结果，总结不同外源物理场诱导对发芽糙米发芽率、营养成分和功能因子的影响和作用机理，探讨外源物理场诱导糙米发芽食品开发的研究方向，为发芽糙米的进一步开发利用提供参考。 关键词：外源物理场;糙米;发芽;诱导;机理 糙米是稻米

　　摘要：根据国内外相关研究结果，总结不同外源物理场诱导对发芽糙米发芽率、营养成分和功能因子的影响和作用机理，探讨外源物理场诱导糙米发芽食品开发的研究方向，为发芽糙米的进一步开发利用提供参考。

　　关键词：外源物理场;糙米;发芽;诱导;机理

　　糙米是稻米砻谷脱壳后的产物，完整保留稻米的营养成分，富含一些能够促进人体健康的功能性微量成分，如γ-氨基丁酸、谷胱甘肽、谷维素、阿魏酸、植物甾醇、酚类物质等。糙米发芽后能够激活内源酶活性，使一些大分子物质部分降解，富集一些功能性微量成分，降低或消除糙米中的有害物质或抗营养物质。大量的研究表明，植物种子在经过外源物理场诱导后，活力大大增强，发芽率大幅提高，功能活性成分大量增加，且功能活性成分的富集时间缩短。当前，通过外源物理场诱导调控糙米发芽，已经成为功能性糙米发芽食品开发的研究热点。根据国内外相关研究结果，总结不同外源物理场诱导对发芽糙米发芽率、营养成分和功能因子的影响和作用机理，探讨今后的研究方向，以期为发芽糙米的进一步开发利用提供参考。

　　1 糙米在发芽过程中营养品质的变化

　　在糙米发芽过程中，会发生各种化学物质转化和理化性质改变：淀粉和蛋白质等大分子物质被部分解，氨基酸组成发生改变;某些成分如还原糖、限制性氨基酸、功能因子的含量增加。此外，糙米籽粒原有的抗营养物质被降解，食用品质和营养品质得到有效改善。

　　1.1 功能因子的富集

　　发芽糙米中的γ-氨基丁酸(GABA)是一种功能性微量成分，广泛分布于动植物体内，直接参与生物体代谢活动。GABA对人体有重要的生理作用，可以通过调节人体中枢神经系统达到降低血压、舒缓血管的作用，具有镇静神经、调节心情，改善睡眠的功效。目前的研究已经证实，GABA能够降低肿瘤细胞中端粒酶的活性，从而抑制肿瘤细胞的进一步扩散。

　　糙米发芽过程中，GABA的合成酶谷氨酸脱羧酶活性被激活，加之蛋白质水解GABA的前体物质谷氨酸的含量增加，使糙米发芽后的GABA含量是未发芽前的2～3倍。六磷酸肌醇(IP6)是一种糖分子，具有强大的抗氧化功能，能够抑制人体内脂质发生过氧化反应，具有降低人体血脂、预防心脏病发作、抑制癌细胞增殖的功效。糙米发芽后的IP6含量可大幅度增殖。谷胱甘肽(GSH)是一种短肽，结构中有3个氨基酸分子，能够有效提高细胞活力。发芽可使糙米的GSH含量提高3倍以上。同时，发芽糙米的总酚类物质提高63.2%，抗氧化活性明显提高。

　　1.2 抗营养物质的降解

　　糙米籽粒内所含的一些矿物质元素如Fe，Ga，Mg大都与植酸结合在一起，以植酸盐的形式存在，人体不易消化吸收。在糙米发芽过程中，植酸酶被激活，植酸盐被部分降解，使这些人体必需的矿物质元素呈游离态，消化吸收率大大提高。同时，发芽激活糙米中某些内源酶，使所含的一些抗营养物质如植酸、蛋白质抑制剂的浓度降低，蛋白质消化率和生物利用率增加，从而使营养品质显著提高。

　　2 外源物理场诱导技术在糙米发芽生产中的应用

　　植物种子发芽受多种外在因素影响，如发芽温度、发芽时间、可见光、外源激素、外源物理场等。调控影响糙米发芽的外在因素，可有效提高发芽糙米的食用品质和营养品质。外源物理场诱导糙米发芽技术是一种新兴的发芽糙米生产辅助技术，为一种非热处理技术，包括超声波诱导技术、微波诱导技术、外电场诱导技术、脉冲强光诱导技术等。

　　2.1 超声波诱导技术

　　超声波作为一种高效、无毒、环保的物理诱导方法，广泛用于促进植物种子发芽。调整超声波的频率、功率、诱导时间和诱导温度，能改变糙米的生理活性，促进其发芽和功能因子富集。在超声波的作用下，植物细胞的细胞壁与液体介质产生多种物理性的机械效应，使植物细胞的物理结构得到改变，水分进入植物细胞的速度加快。此外，超声波的振荡会导致植物种子种皮破碎，促进休眠种子的水合作用。这不仅能提高种子吸水率，而且通过空化和能量传输有效改变酶分子结构，促进酶活性激发和胚萌发。超声波诱导还可以改变植物细胞壁结构，促进细胞壁酶的释放，并增强种子的生理代谢速度，进而提高生物活性物质的含量和抗氧化活性。

　　超声波诱导处理对糙米发芽的影响研究表明，在46 kHz功率条件下处理5～15 min，糙米发芽率可提高4.2%～6.5%，发芽时间比未经超声波诱导处理的短15%～20%，芽长增加15%。进一步的研究表明，调节培养液pH 6.0，在超声波温度40 ℃、频率30 kHz的条件下处理糙米16 min，得到的发芽糙米GABA含量比未经超声波诱导处理的高37.6%，且核黄素、磷酸乙醇胺和葡萄糖-6-磷酸的含量也顯著增加。

　　2.2 微波诱导技术

　　微波诱导处理可以对植物种子产生生物性质的非热效应。当微波能量与生物组织相互作用时，微波辐射会改变细胞膜表面的电荷密度和细胞膜两侧的电位差，从而影响细胞离子通道的活性，进而促进植物种子发生一系列生理变化。

　　据报道，微波能使种子的种皮产生大量的裂缝网络，加快种子的吸水速度。种子吸收微波能量后，细胞内的温度迅速升高，当其内压超过细胞壁膨胀能力后导致细胞壁破裂，有效成分自由流出。可溶性物质穿透细胞生物膜后，改变生物大分子结构，影响植物细胞的生理生化特性。

　　微波诱导处理对糙米发芽的影响研究表明，微波处理功率过强，不利于糙米的发芽和功能因子的富集，而低功率微波辐射对糙米的发芽率、根长、功能因子富集有益。糙米经过460 W的微波处理10 s后，发芽率提高21%，GABA含量提高19.6%。

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