提取和烹饪方法及消化基质对稻米酚类和淀粉组份及功能的影响

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稻米(Oryza Sativa L.)是一种主要的商品类谷物作物,也是全球半数以上人口(特别是亚洲国家)的重要营养能量来源。全粒米作为稻米的主要销售形式,是稻谷经碾磨去除外壳层与糠层(果皮、种皮、糊粉层)后获得的。米糠是稻米抛光加工过程中未被充分利用的农副产品资源之一。根据其基因型不同,约占谷物酚类化合物的60%至97%。因此,研究者对稻米和米糠酚类成分进行分析,并探究其对II型糖尿病的控制能力。此外,还研究了酚类化合物对淀粉理化特性的影响。1)探索了甘油水溶液作为米糠酚类物质的食品级溶剂,研究了提取物及其主要酚类物质对消化酶和高级糖基化终产物(AGEs)的体外抑制活性。通过响应面法(Box-Behnken设计)优化米糠酚类物质提取的实验条件,优化的提取条件为甘油浓度15.9%(w/v),液料比31.6 m L/g,提取温度90℃。在该条件下,总酚含量(549.6±8.05 mg GAE/100 g干重)和DPPH清除活性(57.83±1.8%)均达到最高水平。提取物的色谱分离结果显示,阿魏酸和对香豆酸含量最高,接着是绿原酸,咖啡酸,丁香酸和芦丁。提取物对α-淀粉酶,α-葡糖苷酶和脂肪酶活性的抑制率分别为34.2±3.2%(20μL),29.9±1.0%(50μL)和12.4±2.3%(20μL)。此外,研究表明果糖在模拟肠消化条件下容易与低浓度的必需氨基酸形成AGEs荧光,该提取物在20μL/m L时可抑制52.6%AGEs的形成。与标准品相比,阿魏酸与对香豆酸对脂肪酶和AGEs的抑制作用明显(p<0.05),但阿魏酸对淀粉水解酶的抑制作用较弱。上述研究结果表明米糠提取物的酶和糖基化体外抑制作用主要由提取物中的酚类物质导致。2)研究了纯化对米糠酚类物质成分、抗氧化活性、消化酶抑制和糖基化作用的影响。在所研究的八种大孔树脂中,HPD-300树脂具有优异的吸附和解吸率,分别占米糠提取物总酚含量(TPC)的62.5和94%。优化得到纯化参数为初始提取物浓度0.07 mg/m L,p H 6.3,温度30°C,纯化时间12 h,解吸液70%(v/v)乙醇溶液。米糠酚类物质在HPD-300树脂上的吸附可以根据Freundlich方程进行建模。通过HPLC-PDA鉴定出18种酚类化合物,其中阿魏酸(71.58 mg/100 g)和丁香醛(66.96 mg/100 g)的含量明显高于其他酚类成分(p<0.05)。使用HPD-300树脂纯化后,酚类物质浓度发生显著变化(p<0.05)。此外,在HPD-300树脂处理后,提取物的总类黄酮含量(TFC)、体外抗氧化活性(DPPH和FRAP)以及体外α-葡萄糖苷酶和BSA糖基化抑制作用均显著增加(p<0.05)。3)研究了烘烤、煎炸以及蒸煮对黑、红和糙米酚类物质成分、总抗氧化活性(TAA)、消化酶的抑制潜力作用和BSA糖化能力的影响。稻米中16种酚类化合物的定量分析表明,黑米酚类物质主要由花青素3-葡糖苷(156.8±30.5 mg/100 g)和原儿茶酸(143.2±35.0 mg/100 g)组成;红米酚类物质中原儿茶酸(14.1±0.2mg/100 g)含量最高,其次是(-)-表儿茶素(7.6±1.6 mg/100 g);而糙米酚类物质中对羟基苯甲酸(4.3±0.2 mg/100 g),(-)-表儿茶素(3.8±0.3 mg/100 g)和丁香醛(3.9±0.4 mg/100 g)含量较高。稻米烹饪过程中,酚类物质含量显著变化,但酚类物质种类没有变化。皮尔森的相关性研究表明,烹饪稻米的TAA主要取决于酚类物质含量。烘烤稻米时,TPC、TFC和原花青素的总含量(TPAC)较高。糙米的煎炸和蒸煮提高了TFC的含量,并且保持了碳水化合物水解酶的抑制作用。在黑米烹饪过程中,花青素(TAC)和花青素3-葡萄糖苷的热分解都较为明显。而对于有色米,TPAC更容易受到蒸煮的影响。经过烘烤和煎炸的有色米α-葡萄糖苷酶活性提高,而蒸煮则提高了黑米的抗脂肪酶活性。同时,烘烤和蒸煮增强了糙米和黑米的糖基化抑制作用,而烘烤和煎炸则增强了红米的糖基化作用。4)研究了现有的烹饪技术对三种稻米品种理化特性的影响。实验结果表明,不同的烹饪方法显著影响稻米的理化特性(p<0.05)。烹饪过程对糙米和黑米的颜色参数产生了较大的影响,这主要是由于酚类物质种类的变化。傅里叶变换红外光谱表明,稻米中的天然淀粉和酚类化合物与油炸谷物中的淀粉-脂质复合物形成了分子间氢键。糯糙米的表观直链淀粉含量(AAC)低,影响其热性能和消化特性。蒸煮和煎炸提高了这三个稻米品种的AAC,而烘烤则导致AAC降低。与稻米相比,天然淀粉样品具有更高的AAC、糊化焓和消化率。煎炸可显著增加三种淀粉的损坏淀粉,降低糊化焓,提高抗性淀粉(RS)含量并降低血糖指数(e GI)。烘烤、煎炸和蒸煮的协同作用可以显著改变淀粉的分子结构,这是降低淀粉消化率的可行方法。5)研究了稻米基质在消化过程中调节酚类物质与花色苷的回收率和生物利用度、总抗氧化剂活性和淀粉消化率。对煮熟的黑米(R.C)天然淀粉(Ns)和酚类提取物(E)进行体外胃肠消化实验。HPLC分析表明,R.C和E的酚类物质主要是花青素3-葡萄糖苷(分别为31.54±2.66 mg/100g和31.37±0.24 mg/g),其次是原儿茶酸(分别为14.53±0.38 mg/100 g和1.03±0.02 mg/g)。与未消化的样品相比,在口服消化过程中,R.C的TPC,TAC,DPPH,ABTS和FRAP分别降低了69.7、67.7、63.4、57.5和72.2%,而胃消化过程则分别降低了66.4、72.6、76.3、45.4和70.3%。R.C肠消化略微提高了TPC,同时使ABTS提高了1.6倍,但与未消化的样品相比,TAC、DPPH和FRAP则分别降低了20.2、56.9和29.8%。相反,与未消化的口腔、胃和肠消化样品相比,E的消化显著提高了TPC(分别提高12.5、21.6和112.1%),DPPH(分别提高24.6、102和121.5%),ABTS(分别提高17.7、17.4和341.1%)和FRAP(分别提高49.8、50.1和56.2%),同时导致TAC显著降低(分别降低61.0、11.2和71.0%)。在消化后的两个样品中,花青素-3-葡萄糖苷存在明显的酶促分解代谢,并且没食子酸和原儿茶酸的含量显著增加。消化样品的TAA受回收的酚类化合物的协同和拮抗作用影响。此外,FTIR和XRD特性表明,酚类物质和蒸煮会影响稻米的淀粉结构。酚类物质抑制淀粉水解,降低血糖指数,糊化转变温度和糊化焓。稻米基质显著降低了酚类物质的回收率和生物利用度,同时提高了花色素苷的回收率和生物利用度。这些研究结果可为大米功能性食品配方提供参考,从而提高目标酚类分子的生物利用度。
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