发芽米加工原理与技术

• 在开展发芽糙米研究的同时，中国水稻研究所黄 大年等独辟蹊径，应用生物工程技术培育出一种 富含GABA的水稻新品种，诱发水稻组织中L-谷 氨酸脱羧酶变异，提高该酶的表现水平，选育出 L-谷氨酸脱羧酶活性高、能合成大量GABA的突 变体，研制成富含GABA的水稻新品种，其每 100g大米中含GABA比一般水稻品种的精米高56倍。 • 2003年国家对“发芽糙米产业化项目”进行评审， 专家认为，开发生产发芽糙米，符合我国食品工 业“营养、卫生、方便”的发展趋势，为提高稻 米的生物利用度，提高附加值，为开发功能性食 品提供了良好的途径
（三）国内发芽糙米的 研究现状及趋势
• 我国生产豆类发芽食品已有数千年历史， 对谷类胚芽的药理研究与记载最早见于 《本草纲目》，其中指出，谷芽有“消烦 活中、益精健脾、止泄止泻、促进消化” 的药效。我国古代药物学经典之作对谷芽 的药效记载较多，如《本草纲目会篆》称 之“可消烦和中、益精健脾、止泄止泻、 促进消化。”《日化本草》称“可补中、 壮筋骨、益肠胃”等。
• 在20世纪90年代，国内粮食加工企业开发了大 量的米胚芽制品，如膨化谷芽米粉、胚芽油、 米糠油、糙米酵素等。现在国内市场上销售的 紫米、黑米等保健食品，均是以糙米形态经过 粉碎、配合、膨化等物理加工方法制成的。 • 随着日本发芽糙米产品的出现。 • 发芽米于2002年8月进入台湾，迅速得到力捧， 并被美誉道：“能让智慧、形象、健康全面提 升的奇米”、“21世纪健康养生妙品”、“发 芽米—生机饮食新主张” 。 • 国内大陆对于发芽糙米的研究起步于2001年。
• 稻米中必需成分与生理活性成分积聚在皮层与胚 中。必需成分在糙米中含量甚丰。如VA及VA源、 VE、硒等，在大米中均为未检出，在糙米中含 量分别为0.13 mg/100g、13.1 mg/100g、39 mg/kg。又如：VB1、VB2、泛酸、VB6、VB5、VH （生物素）、 VP、VB12、叶酸、磷、钾、钠、 铁、铁、锌等，糙米中含量大大高于大米。 • 色米如黑米、紫米、红米、绿米等，均以糙米形 态食用。除具有通常稻米的生理活性成份外，还 富含VC、黄酮类生化物、花育素、生物碱、强 心苷、天然色素（如黑米素等）、木酚素（含量 特高）等。
• 谷氨酸脱羧酶的最适pH值为5.9，GABA、 丙酮酸转氨酶的最适pH值为8.9，所以微 酸环境有利于GABA的产生，在碱性条件 下GABA含量不会增加。 • 富集温度60℃，时间20min,会使GABA的 富集被限制;pH值为8时GABA含量也很低。 GABA最佳富集条件是40℃、pH5.5,说明 这是米胚芽中谷氨酸脱羧酶(GAD)的最适 作用条件。在此条件下米胚芽浸泡4h,可使 GABA富集达到400mg/100g是未富集前 的10倍左右。
发芽米与白米、胚芽米
3、发芽米的营养优势
• 发芽糙米实质上是糙米活性化。糙米芽体是具 有旺盛生命力的活体。糙米中含有大量酶，如 α-淀粉酶、β-淀粉酶、R-酶、β-葡聚搪酶、戌 糖聚糖转化酶、麦芽糖酶、纤维素酶、半纤维 素酶、蛋白酶、核酸酶、脂肪酶、磷脂酶、植 酸酶、醛酸脱氧酶等，以结合态贮存于胚及皮 层中。 • 当糙米的水分增加到一定程度时，使部份储藏 物质变为溶胶；同时，酶由结合态转化为游离 态，而起酶解作用，籽粒中不溶于水的物质转 化为供胚利用的物质。 • 糙米发芽实质上是一个生物化学反应的过
• 目前，国人强调粗粮、精粮、杂粮、杂 豆搭配混食，注重主食中生理活性物质 的保存率，意在通过主食途径摄取较多 的生理活性物质，达到食补、食养的目 的 。日本、欧美等国，非常重视稻米中 必需成分与生理活性成分的保存量，推 崇食用糙米。 • 然而，糙米直接食用在米饭煮制、口感 方面存在诸多问题。
• 发芽糙米与糙米相比，其生理活性具有 明显的优势。功能性活性成分更多，含 量更丰富。 • 糙米发芽后，糙米糠层中存在的纤维素、 半纤维素酶能水解粗纤维，改善糙米吸 水、膨胀性差的缺陷，发芽糙米炊煮方 便，特别是将它与精米混配后炊煮而成 的米饭，食感与大米饭无异。能明显提 高糙米的食用品质；植酸盐被植酸酶水 解，大大提高了糙米中矿物质元素的吸 收利用率。
2、稻米的营养分析
• 我国医学古籍对米糠的保健功效称之为“味甘 平、无毒，具有通肠、开胃、下气、磨积块” 功能。米胚是有生命的物质，被营养学家誉为 长寿因子，长青素。 • 米糠蛋白（含糊粉层蛋白、亚糊粉层蛋白）及 其米胚蛋白的必需氨基酸组成，优于存在于胚 乳中的米蛋白。米糠与胚所含的脂质中，必需 脂肪酸含量≥80%，其中油酸与亚油酸比例接近 1∶1。这是一个理想的模式。它与血清胆固醇 的变动率为-17%(花生油、大豆油为-1%,菜籽油 为0，猪油为8~30% )，是一种功能性油脂。
（二）国外发芽糙米的 研究现状及趋势
• 发芽糙米的研究最早始于日本，1994年日本农 林水产省中国地区农业试验场的三枝、崛野和森 等人发现，将糙米用水浸泡后，γ-氨基丁酸的含 量急剧增加，这一现象在糙米发芽时尤为明显。 • 2001年年产值已经超过60亿日元。 • 2002年年产值已经超过100亿日元，年产量超过 1万吨。 • 目前，日本已有数家工业化生产发芽糙米食品的 工厂。产品已形成米制品、方便食品、饮料、糕 点等众多系列。发芽糙米及其系列产品的销售额 超过150亿日元。
• 同时糙米发芽后，糙米糠层中存在的纤 维素、半纤维素酶能水解粗纤维，改善 糙米吸水、膨胀性差的缺陷，发芽糙米 炊煮方便，特别是将它与精米混配后炊 煮而成的米饭，食感与大米饭无异。能 明显提高糙米的食用品质；植酸盐被植 酸酶水解，大大提高了糙米中矿物质元 素的吸收利用率。 • 发芽糙米是一种食用品质接近精白米， 营养成分大大超过精白米，且具有多种 功能性疗效的主食品。
• 郑州工程学院郭晓娜等人应用响应面法研究了 发芽糙米发芽条件；湖南文理学院杨明毅等人 利用北京华通康源科技有限公司开发的糙米发 芽一体化设备研究了糙米发芽的生理活性化工 艺条件；浙江省粮科所许仁溥综述了发芽糙米 的营养价值和基本生产工艺；江南大学食品学 院张晖等人综述了稻米胚芽中GABA的富集方 法。国内学者金增辉、王文高、陈正行、许仁 溥等就发芽糙米的功能性和生产技术进行了研 究。许多单位己经开展了糙米发芽的初步研究 并开发了专用设备。北京、南京等地研制的发 芽糙米全套生产设备及技术。
• 在米胚芽富集GABA的过程中，最初 20min内GABA迅速上升，同时伴随谷 氨酸下降;之后谷氨酸停止下降而GABA 仍逐渐增加，说明谷氨酸含量充足。这 是内源蛋白酶作用的结果，蛋白质水解 后产生大量谷氨酸，并由谷氨酸脱羧酶 催化转化成GABA。 • 米胚芽富集GABA能力主要取决于其中 的谷氨酸脱羧酶和蛋白酶的活性。 • 富集GABA要用新鲜的、具有良好发芽 能力的稻米。
1、稻米的食用习惯
• 我国是世界最大的稻谷生产和消费国，大米是我们 的传统主食，其营养作用在膳食中的地位举足轻重。 • 长期以来，精白米占据了主食消费的主导地位，精 白米口感好，容易消化，但在营养上并不是最佳。 • 精白米在加工过程中碾去了糠层和胚芽，一些对人 体健康很重要的营养元素，如维生素、矿物质、膳 食纤维等损失巨大。长期食用精白米，会出现脚气 病、口腔溃疡症、创口愈合难等营养素缺乏症，进 而诱发更严重的疾病。
• 发芽糙米是一个酶活性被激活、释放的多酶系。 经科学分析，发芽可改变糙米的化学成分。发芽 糙米中的必需成分、生理活性成分，与糙米相比， 种类更多，含量更丰富。 • 发芽糙米中γ-氨基丁酸GABA（游离态）为白米 的10倍、为糙米的2倍。 • 发芽糙米中谷胱甘肽GSH含量是糙米的近3倍 • 发芽糙米中的肌醇六磷酸盐 IP6更是增加为原来 的10倍之多。经检测，发芽糙米中各项人体所需 必须氨基酸的含量，均比精白米高出1倍以上，膳 食纤维增加了15％，钙、镁、锌、铁等微量元素 也明显增多 。
• 国际市场零售价格，发芽米1公斤可以卖7 到9美元，台湾进口发芽米平均每公斤售 价300多元台币，知名日本发芽米，500公 克包装卖260元台币。发芽糙米已在日本 市场零售价一般为1000日元/kg。台湾公 司打算引进日本Domer公司的发芽米技术 和设备，仅专利费，日方就开价2500万元， 加上营运资金和其他投资，总计要1亿元 左右。
二、发芽米功能及分类
• （一）发芽米定义及分类 • （二）发芽米的主要成分及其生理功能
（一）发芽米定义及分类
• 发芽糙米是将糙米经发芽至一定芽长 （0.5~1mm），所得到的由幼芽和带糠层的胚乳 组成的糙米制品。 • 简单地说，就是将糙米在一定温度、湿度下进行 培养，待糙米发芽到一定程度时将其干燥，得到 的产品就是发芽糙米。发芽糙米的实质，是糙米 中所含有的大量酶被激活和释放，并从结合态转 化为游离态的酶解过程。正是由于这一生理活性 化过程，使得发芽糙米具有多种药理功能。 • 发芽糙米类型：主食用 、食品配料用。 • 整米、米粉 。
• 提高GABA含量的方法 : • 无氧发酵法：植物中GABA主要通过谷氨酸的脱羧 来产生，无氧的环境可以增加谷氨酸脱羧酶的活 性，抑制 GABA 、丙酮酸转氨酶的活性，从而使 GABA能大量产生并积累，减少GABA的分解。 • 机械处理：由于在被破坏的细胞组织上GABA会大 量产生，挤压或碾磨使植物组织分离，可以有效 提高GABA的含量。 • 迅速降温处理：温度的迅速降低,导致植物组织细 胞内的隔室化，同时谷氨酸脱羧酶与GABA、丙酮 酸转氨酶的活性比也会变大，从而引起GABA含量 的增加。
• 发芽糙米研究集中于GABA富集的研究 • 稻米粒用水浸泡 GABA 的变化主要是在胚芽部分 发生的。 • 不同品种的米胚芽富集 GABA 的能力有很大差异， 其中GABA富集最高的是一种巨胚米的米胚芽。 • 发芽糙米中的 GABA 含量升高通过以下两种途径 实现：一是糙米本身含有一定量的谷氨酸，在发 芽过程中谷氨酸脱羧酶被激活，以谷氨酸为底物 脱去羧基生成 GABA 。二是蛋白酶水解蛋白质生 成一定量的谷氨酸，在一定条件下谷氨酸脱羧酶 催 化 谷 氨 酸 生 成 GABA 。 同 时 ， GABA 又 会 在 GABA 、丙酮酸转氨酶的作用下降解为琥珀半醛。 只有在谷氨酸脱羧酶的活性大于 GABA 、丙酮酸 转氨酶活性时，才会使GABA含量增加。
发芽米加工原理与技术
发芽米加工原理与技术
• 一、发芽米的产生及发展 • 二、发芽米功能及分类 • 三、发芽米的加工工艺
一、发芽米的产生及发展
• （一）发芽米的产生 • （二）国外发芽糙米的研究现状及趋势 （三）国外发芽糙米的研究现状及趋势
（一）发芽米的产生
• • • • 1、稻米的食用习惯 2、稻米的营养分析 3、发芽米的营养优势 4、稻米的食用方法的新趋势
• 发芽糙米是一种食用品质接近精白米，营 养成分大大超过精白米，且具有多种功能 性疗效的新一代“医食同源”的主食品。 • 在2004年罗马召开的联合国粮农组织水稻 会议中，发芽米已被列为对人体健康很重 要的食米。 • 近年，发芽糙米被称之为“营养丸”、 “神农米”、“元气米”。发芽糙米面市， 即被消费者所认可、青睐，广为人知，竞 相食之。 • 有些科学家预言：发芽糙米可能将成为21 世纪的主食资源。
• 主食用：芽长为0.5~1.0 mm为宜，可称为发芽 糙米。 • 在流通环节中有两种形态： • ①湿润品：发芽终止后，制品真空包装，臵于冷 藏库备用。 • ②干制品：终止发芽后，芽体经低温干燥至接近 原糙米的含水量后其空包装或充氮气包装。 • 前者生产成本低，但在流通过程中需要冷藏链， 经营成本高，制品具有生命力，活性好。后者生 产成品高，需配低温干燥机，但流通环节要求低， 方便，活性的优劣主要是严格控制干燥温度。
• 对米胚芽GAD酶学性质的研究发现，其 最适pH为5.6,最适温度为40℃。该酶对 热不稳定，当热处理温度超过60℃时， 酶活性基本丧失。米胚GAD对谷氨酸 (Glu)的Km值为32.37mmol/L。因此在 利用米胚GAD富集和制备GABA时，应 选择米胚GAD的最适作用条件，并且温 度要避免超过60℃ 另外，钙离子可用来 激活米胚GAD,从而提高GABA的产量。