华中农业大学研究生，华中农业大学研究生院
黑米属于有色稻米，富含必需氨基酸、膳食纤维、γ-谷维素、γ-氨基丁酸、花色苷等多种营养成分及生物活性物质。由于营养价值高，黑米的健康效应近年来越来越受到学者们的广泛关注。同时，研究表明储藏和加工方式对黑米品质及膳食多酚等植物化学成分产生重要影响。
华中农业大学食品科技学院的毋 鑫、黄碧君、刘 睿*等人综述了不同储藏与加工方式对黑米加工品质、特征性营养成分影响的研究进展，并对黑米储藏和加工中存在的问题进行了分析和展望，以期为黑米储藏、加工及其健康效应的深入研究提供参考。
01
热加工方式对黑米成分、品质的影响
挤压膨化对黑米成分、品质的影响
挤压膨化是集混合、搅拌、破碎、加热蒸煮、膨化成型于一体的连续过程，可作为一种强化技术，将物料与营养素混合后挤压成型，制备富营养素的强化大米，并可钝化粗粮中的不良因子，而且通过改变粗粮的组织结构，细化其口感，并引起淀粉糊化、蛋白质变性，从而提高其人体消化率。研究表明，经挤压膨化后，黑米吸水系数和水溶系数有所增加，淀粉消化率显著提高。同时，挤压膨化过程中的高温、高压剪切力会对黑米多酚含量及其抗氧化活性产生影响，且产生的影响与不同黑米原料（黑米、黑米糙米、黑米米糠）相关。经挤压膨化后，黑米中花青素含量由749.76 mg矢车菊素-3-葡萄糖苷（C3G）/100 g降低至60.96 mg C3G/100 g。尽管黑米糙米和黑米经挤压膨化后总酚含量分别下降了71.18%和46.64%，花色苷及其氧化自由基吸收能力（ORAC）分别下降了87.9%、88.5%和14.7%、33.1%，然而黑米米糠总酚、花色苷含量和ORAC却相比于挤压膨化前显著上升，这可能与原料中的多酚组成形式有关。
干燥对黑米成分、品质的影响
黑稻收割后由于水分含量较高导致其储藏稳定性差，故其入库储藏前需进行干燥处理。黑稻中多酚类化合物对热敏感，故干燥过程中，黑稻中的花青素、酚酸等酚类物质会发生热降解、存在形式转变。经过最高温度不超过35 ℃的日晒干燥后，黑稻的花色苷、γ-谷维素、β-生育酚和γ-生育酚含量均显著下降，但其保留率显著高于40 ℃的热风干燥组，可见相对较低的干燥温度对黑稻花色苷等活性成分的保留效果较好。当干燥温度超过40 ℃时，除原儿茶酸会因花色苷的降解转化而含量升高外，黑稻的花色苷和大部分游离酚含量会随干燥温度的升高而降低。
烹饪对黑米成分、品质的影响
烘烤、油炸和蒸煮作为典型的热烹饪处理会对黑米制品的质地、多酚含量与稳定性及其抗氧化活性产生影响，且不同烹饪方式和烹饪参数对其影响程度存在差异。焙烤后，黑米制品中花青素发生明显热降解，并伴随有原儿茶酸的合成；此外，焙烤与油炸联用会降低黑米制品中总酚含量、减弱其对α-葡萄糖苷酶的抑制活性及血糖指数的调控效果。蒸煮时，黑米淀粉颗粒吸水溶胀到一定程度会发生破裂，内容物溶出并覆盖在黑米表面，使其黏性增加，硬度和咀嚼性降低。同时，蒸煮会显著降低黑米游离酚、类胡萝卜素和花色苷含量，且其含量损失因黑米品种的不同而有差异。
蒸谷加工对黑米的成分及品质的影响
蒸谷米的理化性质、营养成分和生产工艺被学者们广泛研究，近年来有色蒸谷米的品质、多酚变化同样引起了学者关注。经浸泡、蒸煮后，蒸谷黑（糙）米由于淀粉糊化重结晶导致其结构致密性增加，使其蒸煮后的硬度小于生黑（糙）米，而其酚类物质因水溶损失、热降解及与其他食品成分（如多糖、蛋白质等）的结合损失而导致可溶性总酚含量降低32.8%。但黑稻稻壳会一定程度地阻碍皮层和胚中的游离酚向外界环境流失，使其向内部胚乳转移，从而减少了游离酚在碾磨抛光环节的损失，然而并未被发现结合酚有向胚乳转移现象。
02
非热加工对黑米的成分、品质的影响
碾磨抛光对黑米的成分及品质的影响
随着碾磨度的增加（0～15%），黑米游离酚、结合酚、总黄酮、总花青素、基本化学组成（灰分、蛋白质、脂质）含量和DPPH、2,2’-联氨-双-(3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸)（ABTS）阳离子自由基清除能力会持续降低；当达到7%碾磨度时，黑米脂肪被除去了47%，总花青素、游离酚和结合酚含量分别降低了91%、64%、75%；碾磨度为9%时，黑米矿物元素、灰分、脂质、总酚、总黄酮含量和DPPH自由基清除能力显著降低，总酚损失率达85%以上；15%碾磨度除去了绝大部分黑米花青素，使其未能检出。综上，选择适当的碾磨度可降低黑米（精米）脂质含量，提高黑米的存储稳定性，又可一定程度地保留其营养成分，尤其是膳食多酚类化合物。
发芽对黑米的成分及品质的影响
基于核磁共振、代谢组学、多元统计联合分析，黑稻、红稻和白稻在发芽过程中营养成分变化的分子代谢途径得以揭示，其发芽代谢物与生物活性（α-葡萄糖苷酶抑制活性和DPPH自由基清除能力）的相关性也被建立。研究结果还表明3 种不同色泽发芽水稻中的酚类物质、GABA、α-亚麻酸、γ-谷维素、谷氨酸、亮氨酸等代谢物含量对其生物活性有着巨大贡献。
可见，发芽是一种有益的稻米加工方式，但由于其加工周期长，且发芽时的高水分环境容易导致稻米品质不稳定，所以近些年来学者们主要研究了发芽与其他加工方式联合使用对稻米的影响。
微生物发酵对黑米的成分及品质的影响
黑米米糠在发酵过程中在微生物代谢酶的作用下其多酚组成和含量会发生改变，其发酵效果与发酵时间有关。Aspergillus oryzae和A.awamori生长繁殖过程中可以产生α-淀粉酶、β-葡萄糖苷酶、木聚糖酶等多种碳水化合物水解酶。这些酶一方面可催化水解结合酚与细胞壁基质之间的共价键；另一方面可破坏细胞壁结构，从而促进结合多酚的释放，使得黑米米糠的总酚含量在发酵4 d内持续上升。
环境胁迫对黑米活性成分的影响
发芽黑糙米经无氧处理10 h后，总酚、主要酚酸、花色苷、GABA和大部分氨基酸（天冬氨酸、谷氨酸除外）含量以及抗氧化活性（DPPH自由基、ABTS阳离子自由基清除能力）显著增加；而发芽黑糙米经辐照后，总酚和各酚酸含量均无显著变化，而GABA含量有所降低。无氧胁迫和γ-射线辐照胁迫作为应激因子可激活植物多酚合成途径中的关键酶（如苯丙氨酸裂解酶等），有助于酚类物质前体物——苯丙氨酸的合成；同时可活化糖化酶，促使与细胞壁多糖连接的结合酚释放，对植物多酚有积极影响。然而，γ-射线辐照胁迫也会促使植物自由基的产生，从而使多酚物质消耗增加，对植物多酚同样存在消极影响。由上可知，环境胁迫方式可以对植物多酚产生不同程度影响。
酶处理对黑米制品的成分及品质的影响
无麸质产品是为了满足麸质过敏群体的需要而生产的低面筋食品或无面筋食品，通常采用酶处理、米粉代替面粉等方法制作。其中，转谷氨酰胺酶可以降低面粉中面筋含量，修饰蛋白质功能和促进食品成分（如赖氨酸）的交联，被用于无麸质产品生产中改善此类产品的特性。但是将转谷氨酰胺酶应用到黑米粉中，其氨基会与黑米酚酸之间形成共价、非共价作用，引起酶的构象变化，并降低了黑米产品的总酚和大部分酚酸含量，但对黑米蛋糕的比体积和硬度无显著影响。因此，在富含酚类化合物的黑米制品加工中，转谷氨酰胺酶可能并不能有效改善相关产品的感官和质构品质。
03
储藏对黑米成分及品质的影响
黑米米糠，即黑米糙米的糊粉层经碾磨加工精米时产生，在不同温度（16～40 ℃）下存储6 个月内，花青素和总酚含量不受储存温度和时间的影响，在整个储存过程中基本保持不变，而黑米在37 ℃下储存6 个月过程中，游离酚含量先显著上升后显著下降，产生这一现象的原因可能是结合酚的化学键在黑米储藏初期发生断裂生成游离酚，导致游离酚的生成速率大于游离酚的氧化降解速率，而储藏后期的游离酚生成速率减缓，以游离酚的降解为主导。除酚类物质外，储藏条件对黑米及黑米糙米的风味组成成分和品质也有影响，黑米在储藏过程中会发生脂肪酸的氧化酸败，其脂肪酸值随储藏时间的延长而显著增加。研究还发现由于脂质氧化的影响，黑米米糠中的己醛、2-壬醛、辛烷、辛酸和2-戊呋喃等挥发性物质含量会随储存时间的延长而增加，且增加幅度与温度相关，黑米米糠挥发物含量在25 ℃下储存6 个月时才开始大幅度增加，而在35 ℃下储存仅一个月时便开始大幅度增加；上述研究表明，商品黑米糙米更不宜在高温下储存，否则不仅会导致酚类物质的损失，并能促进黑米米糠层的脂质氧化，使其产生不良挥发性化合物。
04
黑米研究展望与储藏、加工建议
黑米中膳食多酚的组成及其在体内分解、代谢、吸收规律
越来越多的研究表明，膳食多酚在体内消化、分解、吸收、代谢具有多样性和复杂性的特点，不仅与消化道中消化液、吸收转运机制相关，而且与肠道微生物发生相互作用有关。谷物中的膳食多酚可分为游离酚和结合酚，游离酚主要通过消化液作用在胃和小肠释放，并通过主动转运和被动运输等机制被吸收。然而，结合酚以化学键与食品基质连接，在胃和小肠中较难释放，进入结肠后，在肠道微生物作用下游离化，从而进行释放、代谢，其代谢产物又可调节肠道微生物组成。
黑米抗氧化活性的评价方法
目前，文献报道的黑米抗氧化活性测定方法主要包括ABTS、DPPH、FRAP和ORAC法。ORAC法是国内外广泛使用的抗氧化评价方法，适用于多数谷物；ABTS法适合亲水、亲脂系统，广泛应用于果蔬；FRAP法既可应用于化学样品，又适用于生物样品；DPPH法操作简单且快速。
黑米加工后的膳食多酚及其活性变化
目前已知发芽、发酵、环境胁迫等加工方式对黑米中多酚的释放、转移、降解、合成、结合酚的游离化、游离酚的结合化（与食品基质结合）产生重要影响，从而会影响到黑米加工产品的健康效应。但鲜见学者基于加工对黑米多酚的影响，从多酚与肠道微生物互作的角度出发，探究加工对黑米多酚在体内的生物转化以及发挥抗炎、调节血脂和血糖等活性的影响。
黑米储藏与加工方法的建议
蒸谷米加工可能是黑米产业发展的有益途径，通过蒸煮湿热处理的稻谷，黑米加工的碎米率降低，烹饪时米粒易糊化、出饭率高、米饭易消化，而且稻谷皮层的维生素和矿物质等营养成分扩散进入胚乳层，提高米饭的营养价值，同时，蒸煮过程中能杀死部分微生物，钝化大米中的酶，延长了产品的储存期。而采用挤压膨化对黑米重组化加工是另一个有效途径，挤压膨化不仅可以制备营养强化大米，还可以提高产品的消化率和口感，但是需要注意优化挤压膨化方式和条件，以减少加工对花色苷等成分的破坏。发芽也是一种良好的稻米加工方式，不仅有利于改善谷物的适口性，也可以优化谷物的营养组成，甚至有利于延长发芽糙米的货架期。而采用微生物发酵黑米进行高附加值产品开发，如黑米发糕、黑米酒、黑米发酵面食等，不仅可以丰富黑米产品线，提高黑米的转化利用率，也是我国黑米花色产品加工的常用方法之一。
本文《黑米储藏与加工方式对其加工品质及膳食多酚影响的研究进展》来源于《食品科学》2022年43卷3期362-370页，作者：毋鑫，黄碧君，晏芳芳，黄艳春，鲁群，丁士勇，刘睿。DOI:10.7506/spkx1002-6630-20201116-162。点击下方阅读原文即可查看文章相关信息。
修改/编辑：袁艺；责任编辑：张睿梅
图片来源于文章原文及摄图网。
华中农业大学研究生(华中农业大学研究生院)