薏米营养成分和产品开发研究进展

作者: 罗显莉 王皓霖

摘 要:薏米富含多种营养成分,具有较高的食用价值,目前已被开发成饮料、饼干、薏米酒等食品。此外,薏米含有丰富的生物活性化合物,具有抗氧化、抗癌、抗炎症、抗过敏、增强免疫活性、降血脂和调节肠道微生物群等功能活性。本文对薏米的营养成分、生物活性成分及其加工应用进行了综述,旨在为薏米的精深加工提供理论基础,提高其经济附加值。

关键词:薏米;营养成分;生物活性成分;加工应用

Research Progress on Nutritional Components and Product Development of Coix Seed

LUO Xianli1, WANG Haolin2

(1.Pu’an County Development and Reform Bureau, Pu’an 561500, China; 2.Suixian Public Inspection and Testing Center, Suixian 441300, China)

Abstract: Coix seed is rich in various nutrients and has high edible value. It has been widely developed into beverages, biscuits, coix seed wine and other foods. In addition, coix seed is rich in bioactive compounds, which have functional activities such as antioxidant, anti-cancer, anti-inflammatory, anti-allergy, enhancing immune activity, lowering blood lipid and regulating intestinal microflora. In this paper, the nutritional components, bioactive components and processing applications of coix seed were reviewed in order to provide a theoretical basis for the deep processing of coix seed and improve its economic added value.

Keywords: coix seed; nutrient composition; bioactive components; processing and application

薏米,又称薏苡仁、六谷米、苡米等,属一年或多年生草本植物[1]。薏米喜温暖湿润气候,在海拔1 200 m以下的平地或坡地均可栽培,耐寒耐旱能力较好。薏米种植历史悠久,主要分布于印度、马来西亚、缅甸等亚热带地区,在国内主要分布于贵州、福建、广西、湖南等地。薏米作为传统的药食两用谷物,具有非常高的食用和药用价值。薏米富含蛋白质、碳水化合物、脂类、粗纤维等丰富的营养成分,有“世界禾本科植物之王”的美誉[2]。同时,薏米还含有不饱和脂肪酸、多糖、酚类化合物等多种生物活性成分,具有降血糖、健脾止泻、抗氧化等功

效[3-4]。近年来,随着人们对健康的逐渐重视,对保健食品的需求逐年增长。薏米作为药食同源的功能性食品原料,能够满足人们对健康营养的食品要求,开发薏米产品具有很好的社会和经济效益。本文综述了薏米的营养成分、生物活性、应用等方面的研究进展,旨在为薏米的精深加工和保健品研发提供理论依据。

1 薏米的主要营养成分

与其他谷物相比,薏米富含人体必需氨基酸,蛋白质的主要成分为醇溶蛋白,其含量约占总蛋白质的79%。淀粉是薏米的主要成分,约占其干基质量的70%。LIU等[5]发现薏米淀粉颗粒呈球形、多边形和不规则形状,其晶体结构为A型,平均直径在27.7~35.7 µm,湿热处理可提高薏米淀粉的直链淀粉含量,说明薏米可以研发为维持血糖水平的理想食物,充分发挥营养价值。研究报道湿热处理可以提高薏米淀粉的糊化温度,降低其峰值黏度、最终黏度和崩解值,表明湿热处理可以改善薏米淀粉受热易分解、机械性能差等加工性能的局限,有着较好的工业应用前景[6]。此外,协同改性制备的多孔薏米淀粉可以作为食品吸附剂、脂肪代替物等,对推动薏米淀粉工业发展具有重要意义。薏米中的脂肪含量要明显高于高粱、玉米等其他谷物,其脂肪含量在5.0%~9.4%。XI等[7]研究了不同薏米品种脂质成分的遗传多样性,发现薏米中的主要脂肪酸是油酸(38%~51%)、亚油酸(30%~38%)、棕榈酸(14%~18%)和硬脂酸(2%~3%),其中大部分脂肪酸是不饱和的,且甘油三酯含量较高,包括1,2-亚油酸-3-亚油酸(18%~26%)、1,2-亚油酸-3-亚油酸(23%~27%)、1-棕榈酸-2-亚油酸-3-亚油酸(9%~15%)、三烯酸(14%~30%)以及1,2-亚油酸-3-棕榈酸(7%~10%),这些不饱和脂肪酸具有预防心血管疾病、降血压和血脂、保持人体生理机能正常等功能。薏米具有丰富的营养价值,部分原因在于薏米富含矿质元素和膳食纤维。矿质元素是酶、激素的重要组成部分,对人体正常生长和发育至关重要。膳食纤维在人类饮食和保持身体健康方面发挥着重要作用。此外,薏米还含有少量的维生素。

2 薏米的活性成分

天然来源的多糖因具有多种生理活性而受到广泛关注,且多糖的组成和分子量对其生物功能有很大影响。薏米多糖是一种天然多糖,研究表明薏米多糖具有调节肠道菌群、抗氧化、抗癌、降血脂和免疫调节等生物活性[8]。薏米油是癌症治疗药物康莱特的主要成分,具有抗肿瘤活性。NI等[9]发现薏米油通过调控PI3K/AKT信号通路对HT-29结肠细胞有抗癌特性,其可以抑制HT-29细胞活力;薏米油通过下调PI3K/AKT信号通路,导致Bax和caspase-3表达水平升高,Bcl-2表达水平降低,从而诱导HT-29细胞G2周期阻滞和凋亡,证实了薏米油是一种有效、新颖、低毒的天然油脂,可用于治疗癌症。

多酚类是指一组植物化学物质的统称,因具有多个酚基团而得名,包括酚酸、类黄酮、木质素、新木质素等。薏米是多酚化合物的良好来源,对维持人体健康具有重要作用,其根据结合程度可分为游离态和结合态两种形式。YAO等[10]使用Sephadex LH-20分离和纯化薏米结合态多酚粗提物(CEAE),根据目标化合物保留时间的长短将其分成3个组分,发现组分2(收集时间11~12 h)具有最高的总多酚含量[(216.21±10.99)mg GAE/g],最接近薏米结合态多酚粗提物(CEAE)的总多酚含量

[(181.6±10.96)mg GAE/g],组分2抗氧化活性最高;进一步鉴定和量化发现,组分2中的酚类化合物主要包括p-香豆酸和阿魏酸,阿魏酸具有抗氧化、抗癌、抗肿瘤的作用。也有研究报道,从薏米中分离提取出的二氢阿魏酸可以抑制黄嘌呤氧化酶(XOD)活性,是调节尿酸代谢的有效成分,这可能为研发降尿酸药物提供了新的选择。

3 薏米加工应用研究进展

我国具有非常丰富的薏米资源,为了更好发挥其营养保健功能,薏米产品的持续开发具有重要意义。RAO等[11]通过热水处理和酶水解相结合的方式研发了菊花-薏米固体饮料,发现与薏米固体饮料相比,菊花-薏米固体饮料的水溶性提高,其苦味和酸味减少,甜味增加,香气协调;而且菊花-薏米固体饮料对阴虚热(Yin-Deficiency-Heat,YDH)综合征有积极作用,这可能是由于菊花的抗炎酚类物质和薏米中的抗性淀粉、糊精等物质促进了短链脂肪酸的产生。该研究证明菊花-薏米固体饮料可以作为缓解YDH综合征的潜在功能性食品,为开发抗YDH综合征的植物饮料提供了新的思路。利用微生物发酵的方法可以将薏米中的多糖如淀粉、纤维素等转化为低聚糖或单糖,大分子蛋白转化为小分子肽和游离氨基酸,不仅可以提高生物利用度,还能改善风味。YANG等[12]通过评估血脂谱、肝脏脂肪积聚和某些与脂质代谢相关的基因表达的变化,探讨了经路氏乳杆菌发酵后的薏米乳对高脂饮食小鼠血脂异常及肠道菌群组成的影响,发现高脂饮食小鼠摄入路氏乳杆菌发酵后的薏米乳,降低了血清总胆固醇、甘油三酯和低密度脂蛋白胆固醇水平,提高了高密度脂蛋白胆固醇水平。同时,发酵薏米乳可缓解高脂饮食小鼠的肝脏氧化应激,下调脂质合成相关基因的表达,防止肝脏脂肪堆积。此外,发酵薏米乳还可以抑制致病菌的生长,进一步证实了发酵薏米乳可作为膳食补充剂,用于改善高脂饮食引起的高脂血症和肠道疾病。此外,薏米的营养成分、质地、理化性质与其加工方式有关。FANG等[13]发现薏米经煮制或蒸制处理后,提高了膳食纤维含量,能促进双歧杆菌增殖,从而有助于营养吸收、增强免疫力和抵抗一些致病因素,主要表现在治疗腹泻、便秘和肠易激综合征等肠道疾病方面。CHEN等[14]研究了不同热处理方式(煎炒、麸炒、法制)对薏米的营养成分、质地、理化性质的影响,发现热加工处理后,薏米硬度、咀嚼指数均呈现下降趋势,其中法制薏米的硬度最低,这可能是因为薏米在吸水和加热的共同作用下,增加了薏米的表面孔隙率,同时冷却和干燥处理破坏了薏米的表面结构。此外,法制薏米呈浅黄色,具有独特风味,且感官综合评分最高。

4 结语

薏米作为一种粮食,可丰富人们的饮食多样性,具有多种生理活性,在食品工业中有良好的发展前景。相对于其他谷物,薏米的研究还处于起步阶段。在未来的研究中,薏米的特定生物活性及机制应着重研究,包括抗癌、抗真菌、抗糖尿病、抗氧化活性等,使薏米的生物活性价值最大化发挥。在涉及安全性、生物利用度和生物可及性的实验和临床方面,可能存在的协同或拮抗相互作用应在未来的研究中加以明确。本文概述了薏米的营养成分、生物活性成分及其加工应用,希望有助于进一步挖掘薏米的科学价值,为今后薏米的精深加工和临床疗效研究提供理论基础。

参考文献

[1]黄丽华,李芸瑛,李充璧.不同产地的薏米营养成分分析[J].食品研究与开发,2016,37(22):24-26.

[2]于泽,韩燕楠,肖洋洋,等.薏米营养成分和价值的研究现状[J].现代食品,2021(18):81-83.

[3]李欢欢,肖志刚.薏米营养及活性成分研究现状[J].农产品加工,2018(20):54-56.

[4]CHEN C,ZHANG Y Y,GAO Y L,et al.Identification and anti-tumour activities of phenolic compounds isolated from defatted adlay (Coix lachryma-jobi L. var. ma-yuen Stapf) seed meal[J].Journal of Functional Foods,2016,26:394-405.

[5]LIU X,WU J H,XU J H,et al.The impact of heat-moisture treatment on the molecular structure and physicochemical properties of Coix seed starches[J].Starch-Stärke,2016,68(7/8):662-674.

[6]王宏伟,丁江涛,张艳艳,等.湿热处理对薏米淀粉聚集态结构及糊化特性的影响[J].食品科学,2020,41(17):111-117.

[7]XI X J,ZHU Y G,TONG Y P,et al.Assessment of the genetic diversity of different Job’s tears (Coix lacryma-jobi L.) accessions and the active composition and anticancer effect of its seed oil[J].PloS One,2016,11(4):e0153269.

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