關(guān)于黑米營養(yǎng)與保健價值的研究,營養(yǎng)學(xué)論文

關(guān)于黑米營養(yǎng)與保健價值的研究,營養(yǎng)學(xué)論文內(nèi)容摘要：主要介紹了黑米的分類、營養(yǎng)物質(zhì)構(gòu)成和保健功能,同時闡述了國內(nèi)外對黑米及其主要營養(yǎng)成分的提取、純化及在各產(chǎn)業(yè)方面的應(yīng)用和研究進度,并瞻望了黑米產(chǎn)品研制的將來發(fā)展前景以及應(yīng)用方向。本文關(guān)鍵詞語：黑米,營養(yǎng)成分,研究與應(yīng)用黑米為禾本科植物,是一類珍奇珍貴的稻米品種,具有黑色、紫色、紅黑雙色等類別。黑米種類能夠分為黑糯米和黑粘米兩種,這是由于我們國家各地種植條件的差異而造成其品種的不同。中國黑米資源共計373個類別,華而不實黑粳糯127種、黑秈糯109種、黑粳粘8種和黑秈粘129種,在世界黑米資源中占90.8%的比重。黑米種植范圍較廣,在中國大多數(shù)省市都有產(chǎn)地,黑粳糯和黑秈糯的主要產(chǎn)區(qū)在湖南、湖北、安徽、云南、上海、四川、貴州、廣西、江西和陜西等省(市),而黑秈粘主要產(chǎn)區(qū)在廣東、廣西等省(區(qū))。黑米具有豐富的營養(yǎng)物質(zhì),華而不實花色苷類物質(zhì)和微量元素尤為豐富。黑米的色、香、味俱全,具有豐富的營養(yǎng)價值,并具有藥用及保健功能。(本草綱目〕中記載,黑米具有暖肝強脾、補腎滋陰、活血養(yǎng)目、強身健體等功能。在民間,黑米有珍貢米、藥米的美譽[1]。黑米含有多種營養(yǎng)成分,其胚芽和種皮是其大部分養(yǎng)分聚集的部位。孫玲等[2]發(fā)現(xiàn)黑米種皮色素中黃酮類化合物和黑米抗氧化能力呈顯著的正相關(guān)。黑米中含有一種溶于水的自然構(gòu)成的色素,對光、熱的穩(wěn)定性均較優(yōu)良,在酸性介質(zhì)中顯現(xiàn)鮮紅色,在中性介質(zhì)中則顯現(xiàn)出暗紫紅色,具有較強的著色能力和較高的色價,合適于酒類、飲料、糖果、膨化食品、果凍、糕點和肉食品等的著色[3]。黑米是一類營養(yǎng)豐富且兼有多種藥用價值于一身的米中珍品,黑米以其特殊的營養(yǎng)成分和特有的藥理作用成為當(dāng)今的研究熱門。1黑米的營養(yǎng)成分1.1蛋白質(zhì)糙米氨基酸含量為9.34g/100g(3868個不同水稻品種的平均值),黑米為11.28g/100g(163個黑米品種的平均值),最高達15.11g/100g。賴氨酸(Lys)在黑米中的存在量是白色大米的2~2.5倍。黑米與普通白米相比照,氨基酸形式愈加類似于人體形式,必需氨基酸量到達25%,所以黑米蛋白質(zhì)營養(yǎng)價值更豐富[4]。1.2植物脂肪黑米中植物類脂肪的含量與普通白色大米相比要高1.9倍,而貴州黑糯143號能夠到達4.6%。不飽和脂肪酸、油酸以及亞油酸為植物脂肪主要構(gòu)成部分,長時間食用,有利于防止心腦血管疾病的發(fā)病[4]。1.3維生素黑米含有多種維生素,與普通白米相比,含量高出1.5~2.4倍,尤其是VB1、VB2的含量是一般精白米的1.5~6.8倍。黑米含有維生素C、花色素苷、胡蘿卜素和葉綠素,這些在普通白米中通常不存在,黑米中胡蘿卜素含量為0.076mg/100g[5]。1.4礦物質(zhì)黑米的礦物質(zhì)元素多而全面,含有人體所必要的鐵、鋅、磷、鈣、銅和錳等。不僅比普通白米中有機硒、碘、鍺等微量元素含量要高很多,還比普通白米中鐵、鋅、磷、鈣等礦物質(zhì)含量高5~7倍。1.5植物多酚花青苷是自然界常見的一種植物多酚,黑米的特征物質(zhì)就是花青苷,黑米中抗氧化作用最主要的物質(zhì)基礎(chǔ)是花青苷類,黑米中附屬于多共軛芳香體系的花青苷的3環(huán)構(gòu)成共軛體系,有很高的生物活性[6,7]。1.6膳食纖維糙米里的膳食纖維含量為3.8%~4.5%,而黑米中含有的膳食纖維量為5.0%[4]。2黑米的研究進展2.1黑米色素成分的提取與純化技術(shù)2.1.1分光光度法劉長姣等[8]評定了分光光度法測定黑米總酚含量的不確定度,要求選擇相關(guān)性較好的標(biāo)準(zhǔn)曲線。吳素萍[9]、郭梅[10]和章銀良等[11]利用分光光度法測定黑米色素的提取率,將黑米提取液稀釋到適宜倍數(shù),最大吸收波長測定吸光度,吸光度的高低作為評估提取及純化之后的標(biāo)準(zhǔn)。周澍堃等[12]以矢車菊素-3-葡萄糖苷為基準(zhǔn)物質(zhì),采用pH示差法分別測定黑米色素溶液在pH4.5,pH1.0時的最大吸光度,以矢車菊素-3-葡萄糖苷的分子相對質(zhì)量和消光系數(shù)為條件,算出黑米中色素濃度。徐杰等[13]利用紫外-可見光光度法、氣相色譜法和柱層析法分析發(fā)現(xiàn),貴州黑糯米鮮稻米皮中的溶于脂肪的組分包括葉綠素A(2.42mg/g)、-胡蘿卜素(1.80g/g)、-胡蘿卜素(0.87g/g),以及油酸、亞油酸和棕櫚酸等,還含有花青素如矢車菊花色素-3-G與矢車菊花色素-3-GG等。2.1.2高效液相色譜法Park等[14]使用紫外可見分光光度法及高效液相色譜法鑒定黑米色素構(gòu)成,結(jié)果表示清楚主要存在的是矢車菊素-3-葡萄糖苷,相對含量高至95%。Konishi等[15]通過柱色譜純化黑米后證明其存在一種花青苷為矢車菊素-3-葡萄糖苷。HiemoriM等[16]運用了高效液相色譜法和其他方式方法,證明矢車菊素-3-葡萄糖苷的相對濃度為91.13%,花青素-3-葡萄糖苷相對濃度為4.74%。應(yīng)龍彬等[17]確定了標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)為矢車菊素-3-葡萄糖苷,建立了檢測黑米中花色苷類物質(zhì)的方式方法為高效液相色譜,確定275nm為檢測波長,用CH3OH與水(含1%HCOOH)進行不同梯度洗脫,回收百分比達99.72%,相對標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD)也為0.9100,0.1mg/mL為其最低檢測限度。2.1.3溶劑提取法吳素萍[9]選用乙醇浸提黑米中色素,各參數(shù)設(shè)置:50目的粉碎度,溶劑濃度為50%,1∶5(g/mL)的料液比,pH為3,浸提時間和溫度分別為30min,80℃。郭梅等[10]選用乙醇浸提黑米色素,測得最好的各參數(shù):溶劑濃度為95%,1∶45(g/mL)的料液比,浸提pH為3.0,浸提時間和溫度分別為90min,80℃。2.1.4超聲波提取法張吉祥等[18]采用超聲波法提取黑米色素,測得最佳提取條件:80%體積分?jǐn)?shù)的乙醇溶劑,1∶32(g/mL)的料液比,超聲功率、超聲波作用時間分別為250W,50min,最優(yōu)提取率為4.5%,相對于傳統(tǒng)提取法,提取率提高了大約3倍。張志輝等[19]提取黑米色素也利用了超聲波法,得到的最優(yōu)工藝條件:70%的乙醇溶劑的體積分?jǐn)?shù),1∶20(g/mL)的料液比,280W的超聲功率,提取溫度和時間分別為50℃和20min。2.1.5微波萃取法馬萍等[20]優(yōu)化了黑米色素微波輔助提取工藝,94s的萃取時間,1∶18(g/mL)的料液比,80%的乙醇溶劑的體積分?jǐn)?shù),此條件下黑米中色素得率到達4.97%,并確定料液比和溶劑濃度這兩個條件對提取率的作用是明顯的。王暉[21]確定了色素提取液吸光度值的評價標(biāo)準(zhǔn),并用微波輔助法提取了黑米中的色素成分。2.1.6酶解法劉永吉等[22]采用纖維素酶酶解法提取黑米皮中花色苷,利用單因素試驗和響應(yīng)曲面法優(yōu)化提取工藝,得到最佳工藝條件:2.0%的酶用量,1∶10(g/mL)的料液比,酶解時間和溫度分別為128.8min和38.7℃,浸提時間和溫度分別為40min和50℃,80%的乙醇浸提液的體積分?jǐn)?shù),這些參數(shù)下花色苷在黑米皮層中的提取率很高。2.1.7黑米色素純化工藝膜分離技術(shù)和大孔樹脂分離純化技術(shù)是純化黑米色素技術(shù)研究中最常見的。侯召華等[23]對ADS-5、ADS-7、ADS-F8、S-8、AB-8、NKA-9、ADS-17、D4020和NKA9種大孔吸附樹脂純化黑米色素效果進行比擬,通過比照其吸附解吸附能力,確定最佳樹脂是AB-8,最優(yōu)的各參數(shù):1.0BV/h的上樣流動速度、80%體積分?jǐn)?shù)乙醇作為洗脫介質(zhì)、2.0BV/h的解吸速率。經(jīng)純化后22.59%花色苷的濃度比粗提后3.448%的量高很多。韓豪等[24]研究表示清楚,黑米花色素苷的純化能夠采用膜分離技術(shù),膜分離技術(shù)純化黑米花色苷色價沒有損失,還能夠起到去除鹽和脂類的作用。2.2微量元素的測定及提取宮葵等[25]對黑米使用高壓密封消解罐法,以原子吸收光譜法(AAS)和電感耦合等離子體-原子發(fā)射光譜法(ICP-AES)測定黑米中鐵、鋅、鎂、錳等微量元素存在量,后者效果更佳,回收率為9.2%~10.9%,相對標(biāo)準(zhǔn)偏差小于2.67%。研究結(jié)果表示清楚,錳含量較少,鐵含量高些,鋅、鎂含量豐富。2.3-氨基丁酸的提取發(fā)芽在谷物中的應(yīng)用非常廣泛,谷物發(fā)芽后能夠提高營養(yǎng)價值和加工特性,尤其是發(fā)芽后谷物中的-氨基丁酸(GABA)含量得到提高[26,27,28]。黑米被活化實際上是黑米發(fā)芽的本質(zhì),黑米胚芽在經(jīng)過適當(dāng)時間浸泡后活化了酶類,通過催化反響,谷氨酸生成了GABA,這使得發(fā)芽后黑米中GABA顯著上升。黎宇翔[29]試驗表示清楚在發(fā)芽黑米中提取GABA最佳工藝條件為:19.0∶1(mL/g)的液料比,65.9%體積分?jǐn)?shù)的乙醇,20.1min的超聲提取時間,239.6W的超聲功率。2.4活性成分的提取紫黑米含有GABA、二十八醇、維生素E、-谷維素、植物甾醇類、植酸以及生育三稀甘油脂衍生物等100多種活性物質(zhì),其具有多重作用,如消炎、降低血脂、抗糖尿病、抗疲憊、抗癌和防治心血管疾病等[30]。黑米中提取出來的功能性成分物質(zhì)及其抗氧化能力等作用均取決于提取條件,為了提升功能性成分的活性和提取率選擇優(yōu)化提取條件。各參數(shù)對黑色素提取的作用效果從小到大為:時間、溫度、液料比、乙醇體積分?jǐn)?shù)、pH;在30min超聲處理時間、50℃的提取溫度、30mg/mL的料液比值、70%體積分?jǐn)?shù)的乙醇和pH2的條件下,提取率為6.85%[31]。在1∶25(g/mL)的料水比、pH為2.5時,用體積分?jǐn)?shù)為40%的乙醇在60℃溫度條件下,紫米提取時間為4h時,最大的多酚得率為195.6mg/100g[32]。對6種吸附劑、4種溶劑比擬,提取的花青素最高的是借助70%的酸化乙醇,最大的AmberliteXAD7HP吸附容量是0.4060.010mg/g,退吸能力為0.2520.016mg/g[33]。用70%體積分?jǐn)?shù)乙醇作黑米中黃酮、多酚提取溶劑較適宜[34]。-谷維素含量最高到達44.17mg/g,是在CH2Cl2-Payao-黑米提取物中的,而花青素水平最高到達5.80mg/g,是在CH3OH-Payao-黑米提取物中的;而經(jīng)常引起人類HepG2細胞中毒的是甲醇-Payao-紫米提取物中的[35]。2.5黑米在各行業(yè)中的應(yīng)用由于黑米含有豐富的營養(yǎng)價值和多種活性物質(zhì)及其生理作用的優(yōu)勢,黑米已被廣泛應(yīng)用到食品生產(chǎn)工業(yè)中,遭到了人們的追捧。當(dāng)前,以黑米為原材料研發(fā)出的黑米飲品及黑米食品主要有:黑米酒及黑米飲料、黑米保健粥、黑米面條、黑米面包、黑米粉絲和黑米膨化食品等六大種類,較多延續(xù)的是傳統(tǒng)的加工工藝,經(jīng)受住了時間和歷史的考驗,深受消費者歡迎。伴隨科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,新技術(shù)、新成果源源不斷地出現(xiàn),如黑米果茶、黑米雙歧酸奶、黑米芝麻營養(yǎng)糊、黑米冰淇淋、黑米香酥片和黑米主食等,風(fēng)味和口感獨特,營養(yǎng)價值更佳[36,37,38,39,40,41,42,43]。在食操行業(yè)中,黑米中的色素被以為是提高機體免疫力、加強抗病能力的主要物質(zhì),在食品生產(chǎn)中被作為功能性食品添加劑或天然食用色素而廣泛應(yīng)用。立足于此點,很多科研部門專心于培養(yǎng)含黑色素比擬高的品種,以提高藥用價值和食用營養(yǎng)。如新試驗種植的烏珍糯米皮中紫色素占3.2%,被以為是強身健體、防病防癌的滋補保健佳品。黑米作為食品添加劑,主要類型分為營養(yǎng)強化液、甜味劑和天然色素等,這些產(chǎn)品是針對黑米的特殊成分特性進行提取純化加工,使其在食品工業(yè)中運用范圍更廣泛,進而提升市場價值[5]。在醫(yī)藥工業(yè)中,黑米不但營養(yǎng)價值豐富,而且具有多種生理功能。據(jù)研究,黑米中含有生物活性因子主要包括下面幾種,如甾醇類、黃酮類、花青素類、生物堿類、強心苷類和皂苷類,具有強化抗病能力,加強人體非特異性免疫和抗過敏等作用。經(jīng)試驗表示清楚,黑米花色苷是其藥用成分主要集中部位。黃酮花色苷類化合物是花色苷的主要組分,具有降低血脂、抗氧化、抗衰老、抗疲憊、抗缺氧、抗發(fā)炎、抑制小鼠動脈粥樣硬化、抑制癌細胞的浸潤和轉(zhuǎn)移的多重生理成效。由于黑米中氨基酸、黃酮類、鐵、錳等的存在量很大,使它能夠發(fā)揮活血養(yǎng)目、暖脾健肝、養(yǎng)陰暖腎、護心降壓等重大作用[5]。3結(jié)束語黑米是米中珍品,其含有的色素是良好的天然食品添加劑,食用安全、無毒、無特殊異味、顏色艷麗、含量豐富,而且具有一定的營養(yǎng)和藥用價值,可作為抗氧化劑、食品色素、食品原料等。黑米花色苷類色素作為一種自然構(gòu)成的可食用色素,在食品、醫(yī)藥