糙米的营养与保健功能

糙米的营养与保健功能

自古以来，食物一直是人类获取营养和能量的主要来源。随着现代人越来越重视健康和保健，食品的营养价值越来越受到重视。近年来，全球粮食生产的发展。糙米作为全谷物食品原料之一,因其来源丰富、营养价值较高,国内外相继开发一些糙米全谷物食品,并很快获得消费者认可。随着我国人民生活水平提高,消费者更加追求食品保健、营养和安全,可预期糙米全谷物食品市场前景非常广阔。本文根据查阅大量国内外文献和本实验室研究积累,及在英国瑞丁大学、美国堪萨斯州立大学Wenger公司挤压膨化中心作访问学者见闻和合作研究基础上,主要针对糙米全谷物食品概念、加工工艺及发展趋势进行阐述和总结,以求与同行共勉。1全谷物食品的发展历程对于全谷物食品定义,目前世界各国尚未统一,不过,现普遍接受的是美国谷物化学家协会10年前对全谷物食品定义,即制作谷物食品原材料包含皮层、胚乳和胚相对比例与天然谷物籽粒构成相当时,即可认为是全谷物食品;如燕麦片、全麦面包和糙米等均属于全谷物食品。西方发达国家对全谷物食品全面研究始于上世纪80年代,其政府、学术团体和工商界对全谷物食品营养价值、加工工艺、市场、消费、教育与宣传给予高度重视。美国国家饮食指南推荐每人每天至少食用三次1盎司全谷物食品,以能减少患糖尿病、冠心病风险及保持适宜体重;但据推测,能达到推荐食用标准人群占总人口比例仍不足10%。统计数据显示,2007年世界各国全谷物制品已高达2368种,然而在2000年仅有164种。发达国家正在引领全谷物食品潮流,兴起食用全谷物食品热潮。发展中国家对全谷物食品研究起步较晚,不过已逐步认识到全谷物食品对人体健康重要性,发展中国家也逐步成为全谷物食品新兴市场。近年来,我国人民在享受改革开放带来小康生活同时,由于膳食生活不合理和营养不平衡,常易引发如心脑血管、癌症等各种疾病。为此,更应重视食物营养保健,全谷物食品理所当然走进人们视线。我国盛产稻谷、小麦、玉米、燕麦、高粱等谷物。小麦粉全谷物食品、燕麦片、糙米全谷物食品等发展迅速,尤其是糙米全谷物食品已逐渐获得社会认可;但目前生产规模都不大,种类也较少。2全谷物大米食品的加工技术[英]乔治•麦克唐纳我国是世界最大稻谷生产和消费国,年产稻谷约我国是世界最大稻谷生产和消费国,年产稻谷约2亿吨,总产量占全国粮食总产量40%左右;全国以大米为主食人口占60%以上,每年直接消费稻米及其制品约1.2亿吨。2亿吨,总产量占全国粮食总产量40%左右;全国以大米为主食人口占60%以上,每年直接消费稻米及其制品约1.2亿吨。糙米系指去除稻壳后其余都保留全谷粒,即含有皮层、糊粉层和胚的大米。由于其含脂类较高,长期存放很易变质,会发生酸败现象;所以,可通过碾白工艺,除去皮层、糊粉层和胚,从而制得易蒸煮、且具很好食用品质精白米。由于糙米营养物质主要集中在除去这三部分,所以随碾白程度提高,大米营养物质也就随之损失越多。目前,我国对从糙米碾白下米糠粉、米粞有相当一部分仍未能进一步深加工,其营养物质尚未能得到充分利用,造成宝贵粮食资源浪费,该方面与西方发达国家差距甚大。若能将糙米直接加工成全谷物食品,将会带来不可估量经济和社会效益。从营养学角度而言,与精白米相比,糙米含有更加丰富营养物质,如膳食纤维、维生素、脂肪、蛋白质及矿物质,并还含有具保健功能营养因子,如γ–氨基丁酸、亚油酸等,这些营养因子对预防疾病、改善人体健康状况具有积极作用。因糙米皮层含丰富纤维,其被蒸煮时,水分不易进入糙米内部,胚乳中淀粉不易糊化,这将造成蒸煮时间很长、且口感很差,难以下咽,不如精白米那样受人欢迎。为充分利用糙米中营养成分,可在不损失营养成分基础上,利用生物技术、挤压膨化技术、高效分离技术等新技术生产全谷物糙米食品,从而改善糙米食用品质,使产品具更优可口性、营养性、消化吸收性及耐贮性已成为令人注目研究热点。世界上近一半人口均以大米为主食,经过度加工精白米已丧失米中大量营养素;因此,研究开发口感良好糙米全谷物食品,对改善人体健康和提高粮食资源利用率具有非常重要意义。3水稻全谷物食品的开发3.1喷泉3.1.1发芽糙米产业糙米发芽实质是通过外界干预激活糙米中含有大量酶,如纤维素酶、植酸酶活性,使其从结合状态转变为游离状态酶解过程。日本学者认为,正是由于这一生理活化过程,发芽糙米粗纤维外壳被酶解软化,部分蛋白分解为氨基酸,淀粉变为糖类,提高糙米感官风味,改善糙米食用品质;且在留存大量膳食纤维、矿物质、维生素等营养成分同时,也产生许多具有保健和预防疾病组分,如阿魏酸、γ–氨基丁酸、六磷酸肌醇等。另外,糙米经一段时间发芽,糙米自身可溶性纤维、可溶性蛋白量得以明显提高,且水溶性维生素C和脂溶性维生素E含量与原糙米相比也得到显著增高。鉴于发芽糙米具有如此重大营养价值,近年来,一些国家相继开发出一些发芽糙米产品,且技术上已相当成熟。日本始于1995年商业化生产发芽糙米,目前发芽糙米食品在日本、中国台湾市场已很普遍。日本最早开发研究发芽糙米食品,生产企业生产规模很大,2004年,日本市场发芽糙米销售量已达1.5万吨,约占大米总消费量1%,发芽糙米产业年产值已达150多亿日元。上世纪90年代末,我国科技人员开始对发芽糙米营养成分、工艺条件等方面进行研究,我国现已有不少企业能生产发芽糙米产品,并已推向市场。3.1.2糙米发芽与酶化发芽糙米主要工艺流程如下:稻谷→砻谷→糙米→除杂→筛选→清洗→浸泡→发芽→检测→干燥→称量→包装。制作方法:将稻谷砻谷,制成新鲜糙米;用清水冲洗后在30℃左右温度下清水浸泡2~4小时;将浸泡后糙米在黑暗中30℃温度下,保温24小时,使糙米发芽,每隔10小时左右换一次清水;再发芽糙米于高于80℃水中浸泡10min,进行酶钝化处理;采用离心设备去除糙米中多余水分;将发芽后米粒放入干燥设备,在45℃左右温度下干燥4~12小时,可获得含水量为14%左右发芽糙米。3.2湿法制备糙米产品湿法和干法是目前制备速食糙米粉较成熟两种方法。湿法是采用生物技术使糙米酶解,然后通过干燥工艺制备糙米粉产品。干法是通过挤压机将糙米膨化,然后粉碎,再通过后续工艺加工成营养糙米粉产品。3.2.1u3000糙米糖浆的生产以净糙米为原料,通过酶解技术,利用淀粉酶将淀粉转变为葡萄糖、低聚糖和α–极限糊精,再用纤维素酶将纤维素转变为葡萄糖和小分子纤维片段,酶解后产物更有利于人体吸收;然后再通过喷雾干燥、滚筒干燥工序,制成冲调特性良好的速食糙米粉。此生产法投产比较大、对生产技术要求较高。在生产工艺中,利用向糙米液添加大麦芽产生多种酶系对糙米进行酶解,开发了糙米酶解一条途径。另外,以糙米为原料,通过蒸煮、淀粉酶酶解、过滤、蒸馏等工序,而不经过干燥工艺,便得到具不同甜度、半透明糖类替代品,这便是糙米糖浆。目前主要由美国、欧洲和日本等国公司生产。由于其主要由葡萄糖、麦芽糖和麦芽三糖组成;甜度高于蔗糖,糖尿病患者应慎食用;但糙米糖浆血糖指数值较低,所以,愈来愈受到市场青睐。3.2.2挤压膨化技术挤压膨化技术是一种能对谷物进行深度加工技术,挤压膨化机在全谷物早餐食品、婴儿食品、膨化面包屑、改性淀粉和烘焙食品等方面已有广泛应用。挤压过程引入合适热能和机械能,使物料淀粉糊化、蛋白质变性、纤维降解,在此过程中,致病菌也被杀死。物料在强大压力作用下,通过模孔,瞬间喷出,水分骤然汽化,物料最后膨化成多孔、酥脆产品。挤压产品具有不易老化、易消化吸收、易储藏、且营养损失少等特点。此外,挤压膨化技术是一种高效能加工方式,与传统生产相比,由于加工过程物料停留时间短、产品水分较低,因此后续干燥能耗较低。与湿法生产速食糙米粉相比,干法工艺和生产操作较为简单。金增辉对挤压膨化技术制备速食糙米粉工艺条件进行研究,通过附聚团粒化技术,改善糙米粉冲调特性。蔡向忠等以乌贡黑糙米为主原料,辅以大豆、麦仁等,生产营养均衡、食用方便、老少皆宜糙米粉。赖来展等以黑优糙米为原料,对生产黑优粘糙米粉工艺条件进行阐述。另外,超细全糙米精细粉一般是采用特殊石磨工艺制备,以消除糙米砂砾感觉,颗粒类似小麦粉;但含有更多纤维素、维生素及矿物质,可用以改善无面筋食品质构和营养价值,如蛋糕、饼干、馅饼皮等。3.2.3与生化酶解集成制备植物的酚米粉挤压技术与传统蒸煮工艺相比,具有较大优越性(详见表1及图1、图2)。我们曾利用挤压蒸煮优点先将净糙米挤压膨化处理,然后与生化酶解集成制备糙米粉,制成糙米粉溶解性、口感及香味能达到很好效果,并申报国家发明专利。糙米挤压膨化处理是高温、高压、短时蒸煮工艺,比传统蒸煮省时、节约能源、利于生产连续化,可使糙米中淀粉充分糊化、纤维发生一定降解及美拉德反应产生特殊香味,大大减少外加纤维素酶和活性酵母使用量,甚至可不用活性酵母,也能制得溶解性、口感及香味均能达到很好效果产品。3.3米食谷物+米浆谷物早餐是西方国家最重要早餐食品,常常与冷牛奶、豆奶、米浆、果汁、水等混合后食用;其主要是通过挤压技术制备。糙米谷物早餐比精米谷物早餐更富有营养,食用时也可采用微波炉加热,方便快捷;因此谷物早餐具有较好市场发展前景。3.4其他糙米发酵原料“糙米酵素”是在糙米中加入适量纯真蜂蜜后,采用酵母或复合菌培养而成,再通过干燥工艺得到所需产品。酵母菌或复合菌在吸收糙米营养同时,将糙米中淀粉、蛋白质、脂肪、纤维素等物质分解,会产生多达几十种新的酵素,所得糙米酵素产品还含有丰富β–胡萝卜素、VB、VE、糖质、铁、钙等成分。长期食用糙米酵素产品可促进人体新陈代谢,提高人体免疫力。张丽萍等以糙米为原料,往其中添加蜂蜜、盐、大麦芽等辅料,通过酵母进行发酵制取糙米酵素,并对其品质进行分析。吕美等以发芽糙米粉、米糠为主要原料,采用高活性干酵母进行发酵,通过正交试验,得出最优配方及最优发酵条件。梁建芬等以糙米为原料,采用乳酸菌进行发酵,得出最佳工艺条件。金增辉对制备糙米酵素工艺条件进行详尽说明,并阐述糙米酵素所含活性成分和制作糙米酵素食品加工过程。以糙米粉为原料,再加入一些辅料,通过焙烤工艺,可生产糙米焙烤食品,如糙米面包、曲奇饼干等。面粉与糙米粉按一定比例合理搭配,将显著提高蛋白质质量,使制品中氨基酸更加均衡,增强营养价值。米粉蛋白无面筋质,能降低面团粘弹性,因此会提高产品酥松性能。另外,糙米粉在焙烤过程中,由于发生美拉德反应,会产生较强米香风味,改善制品食用品质。马涛等以膨化糙米粉、面粉为主原料,采用二次发酵工艺,通过正交试验,得出生产糙米面包最优工艺参数。李增利对以糙米粉为原料,并添加面粉、活性面筋粉、豆粉、单甘油酯等辅料制备糙米面包加工技术进行研究,研制成新型营养面包。李增利还研究利用糙米粉制作曲奇饼干工艺方法,得出生产工艺参数和配方。王小英等以糙米为原料对糙米脆饼生产工艺和配方进行探讨。国外已相继开发出糙米茶、糙米面条、糙米蛋糕、糙米醋、糙米调料及高蛋白糙米粉等一系列糙米营养食品。我国对这些产品研究刚刚起步,也取得一些研究成果。4完善相关法规,加大政府宣传我国自古就有“医食同源”说法,在古代,因受粮食加工技术局限,当时人们只能吃一些粗粮,反而没有现代人“文明病”。近年,由于追求饮食精细化,其后果是易造成营养失衡。由营养失衡引发各种疾病,如糖尿病、肥胖症、心血管病、脚气等慢性病,已对我国人民健康和社会经济发展造成很大影响。为此,国家“十二五”规划,已将全谷物食品列为我国粮食加工和食品工业发展方向,这也为糙米全谷物食品发展提供政策保障。在大力发展糙米全