利用蟲草素糙米植被復(fù)合米的新方法
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作者：鄭曉敏
稻谷經(jīng)礱谷機(jī)脫殼后成為糙米，糙米再經(jīng)過加工碾去皮層和胚，留下的胚乳即為大米，也稱精白米。隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，人們對大米的色、香、味及口感等方面的要求越來越高，由此而來大米的加工精度也越來越高，大米的微量元素保留率、各種營養(yǎng)成分（除淀粉外）也呈大幅度降低趨勢。大米中微量元素的含量并不豐富，見表1。
值要比精白米高，特別是膳食纖維、礦物質(zhì)微量元素和維生素含量明顯高于精制大米。但由于糙米皮層含有大量纖維素，作為主食直接食用不利于人體正常的消化吸收，另外糙米的吸水性和膨脹性較差，用糙米煮飯，時(shí)間長、出飯率低，且顏色深、口感差。
北蟲草，又稱北冬蟲夏草、蛹蟲草，其營養(yǎng)和藥用價(jià)值可與冬蟲夏草媲美，其主要功效成分蟲草素的含量甚至遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了野生冬蟲夏草。蟲草素即3’一脫氧腺嘌呤核苷，是一種核苷類抗生素。蟲草素具有抗癌，抗菌，消炎，抗病毒，調(diào)節(jié)人體內(nèi)分泌和增強(qiáng)人體免疫功能，具有良好的臨床應(yīng)用前景。研究表明蟲草素有抗菌抗病毒、抗腫瘤，增強(qiáng)免疫力，調(diào)節(jié)代謝和預(yù)防心血管疾病等作用。
由于天然冬蟲夏草資源的短缺與消費(fèi)者對相關(guān)蟲草資源的旺盛需求，促進(jìn)了以大米為培養(yǎng)基的人工栽培北蟲草生產(chǎn)規(guī)模的大幅增長。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，2013年北蟲草日均產(chǎn)量為11.85 t。而以大米或碎大米為原料的北蟲草子實(shí)體被采收后，殘留了大量的廢棄培養(yǎng)基。研究表明（表2），北蟲草培養(yǎng)基中蟲草素的含量與子實(shí)體相近甚至更高。蟲草培養(yǎng)基中蛋白質(zhì)的淀粉含量較高，蛋白質(zhì)達(dá)16.5 g/100 g，氨基酸含量為11.7%，故蟲草培養(yǎng)基有較高的利用價(jià)值。
蟲草復(fù)合米是通過將蟲草培養(yǎng)基和糙米粉碎、配比、制粒、烘干等一系列工序精制而成的新型主食。蟲草復(fù)合米食用方便，口感細(xì)膩，營養(yǎng)全面，易消化吸收；蟲草復(fù)合米不易產(chǎn)生“回生”現(xiàn)象，便于長期存儲(chǔ)。
1 材料與方法
1.1材料和試劑
糙米，購于武商量販超市（品牌：燕之坊）；蟲草培養(yǎng)基由湖北省農(nóng)科院農(nóng)產(chǎn)品加工與核農(nóng)技術(shù)研究所提供。
淀粉酶：河南豫中生物有限公司。
五水合硫酸銅、硫酸鉀、碘化鉀、氫氧化鈉、五水合硫代硫酸鈉、甲基紅、無水乙醚、95%乙醇、硫酸、鹽酸、硼酸、溴甲酚綠指示劑、亞甲基藍(lán)指示劑等均為分析純：國藥集團(tuán)；乙腈（色譜純）：德國Merck公司。
1.2試驗(yàn)儀器與設(shè)備
FW100高速萬能粉碎機(jī)：天津市泰斯特儀器有限公司；RVA super4快速黏度分析儀：瑞典波通；Q-10型差示掃描量熱儀：美國TA公司；DS32Ⅱ雙螺桿擠壓膨化機(jī)：濟(jì)南賽信機(jī)械有限公司；TG16-WS臺(tái)式高速離心機(jī)：湖南湘儀實(shí)驗(yàn)室儀器開發(fā)有限公司；SB-5200 DTN超聲波清洗機(jī)：寧波新芝生物科技股份有限公司；Aailent 1260高效液相色譜儀。
1.3蟲草復(fù)合米的加工工藝
復(fù)合米加工技術(shù)是人造米加工技術(shù)的改進(jìn)和延伸，人造米加工技術(shù)最先由美國的Cox J和Cox D在20世紀(jì)80年代后期研究開發(fā)而成[9] 。加工工藝為：
原料->粉碎->混合調(diào)質(zhì)->制粒->冷卻->微波烘干
->振動(dòng)冷卻->分級(jí)->包裝
蟲草培養(yǎng)基和糙米分別粉碎后，按照一定比例加入攪拌器，添加適量水分，在攪拌機(jī)內(nèi)充分混合調(diào)質(zhì)，然后送入雙螺桿擠壓機(jī)。在擠壓機(jī)內(nèi)，物料受到高強(qiáng)度的剪切、擠壓和高溫成熔融狀態(tài)，淀粉限制性糊化，然后在高壓下從機(jī)頭模孔處擠出，被旋切刀切成米粒形狀。
米粒在風(fēng)機(jī)的作用下，冷卻、分散、輸送進(jìn)入涼米器進(jìn)行冷卻，冷卻一段時(shí)間后，送人微波烘干機(jī)進(jìn)行烘干，達(dá)到安全水分后，再次冷卻、分級(jí)和包裝。
1.4蟲草復(fù)合米制備單因素試驗(yàn)
1．4.1蟲草培養(yǎng)基的含量
蟲草培養(yǎng)基的含量關(guān)系到蟲草素的含量，通過預(yù)試驗(yàn)得知通過雙螺桿擠壓過程后蟲草素的含量損失極少，可以忽略影響，但考慮到蟲草培養(yǎng)基的添加量對復(fù)合米的糊化度影響，故以復(fù)合米的糊化度作為目標(biāo)值對蟲草培養(yǎng)基的添加量進(jìn)行選擇。擬定原料水分為40%，套筒溫度為80℃，螺桿轉(zhuǎn)速為250 r/min，考察不同的蟲草培養(yǎng)基含量對復(fù)合米的影響。
1.4.2原料水分
以復(fù)合米的糊化度作為目標(biāo)值對原料水分進(jìn)行選擇。選取蟲草培養(yǎng)基含量為30%，預(yù)定套筒溫度為80℃，螺桿轉(zhuǎn)速為250r/min，考察不同的水分含量對復(fù)合米的影響。
1.4.3套筒溫度
雙螺桿擠壓機(jī)主要分三區(qū)，第1區(qū)為喂料區(qū)，第Ⅱ區(qū)為擠壓區(qū)，第Ⅲ區(qū)為熟化區(qū)，試驗(yàn)第1區(qū)喂料區(qū)選擇80 0C，第Ⅲ區(qū)熟化區(qū)為70 0C，主要考慮第Ⅱ區(qū)擠壓區(qū)不同溫度對蟲草復(fù)合米的成型影響。擠壓室溫度越高，糊化度越高。反之，糊化度越低。為保證復(fù)合米具有良好的蒸煮性能和感官品質(zhì)，工藝對原料進(jìn)行限制性糊化。
擬定蟲草培養(yǎng)基含量為30%，原料水分為45%,螺桿轉(zhuǎn)速為250 r/min，考察不同的套筒溫度對復(fù)合米的影響。
1.4.4螺桿轉(zhuǎn)速
螺桿轉(zhuǎn)速也影響糊化度，轉(zhuǎn)速越大，物料在機(jī)內(nèi)停留的時(shí)間越短，糊化度越低。以復(fù)合米的糊化度作為目標(biāo)值對螺桿轉(zhuǎn)速進(jìn)行選擇。選取蟲草培養(yǎng)基含量為30%，原料水分為45%，套筒溫度為100℃，考察不同的螺桿轉(zhuǎn)速對復(fù)合米的影響。
1.5蟲草復(fù)合米制備正交試驗(yàn)
以單因素試驗(yàn)為基礎(chǔ)，選取蟲草培養(yǎng)基含量、原料水分、螺桿轉(zhuǎn)速和套筒溫度為因素，以糊化度為指標(biāo)，進(jìn)行了正交試驗(yàn)。
1.6蟲草復(fù)合米的營養(yǎng)成分測定及分析
1.6.1蟲草素的測定
對核苷物質(zhì)的檢測方法，主要分為光譜法和色譜法兩類，色譜法主要包括有薄層色譜掃描法( TLCS)、毛細(xì)管電泳法、高效液相色譜法( HPLC)和紫外光分光光度法等，而目前較多的用于測定蟲草素的方法是HPLC法。蟲草素的測定依照NYT 2116-2012“蟲草制品中蟲草素和腺苷的測定高效液相色譜法”。
1.6.2基礎(chǔ)營養(yǎng)成分
蛋白質(zhì)的測定，GB 5009.5-2010“食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中蛋白質(zhì)的測定”；脂肪的測定，GB/T5512-2008“糧油檢驗(yàn)糧食中粗脂肪含量測定”；淀粉含量的測定，GB/T 5009.9-2008“糧油檢驗(yàn)糧食、油料中淀粉含量測定”；水分含量的測定，GB 5497-1985“糧食、油料檢驗(yàn)水分測定法”。
1.7 RVA測定
用快速黏度分析儀測定淀粉黏滯特性，用TCW( Thermal cycle for windows)配套軟件進(jìn)行分析。測定按AACC規(guī)程(199561-2002)要求，即含水率不同，對應(yīng)稱取糙米粉或復(fù)合米粉不同，加蒸餾水的量不同。
測定中，加熱過程從25 0C開始至95 0C，以120C/min的速率進(jìn)行加熱，然后在95℃保溫3 min;冷卻過程從95℃開始至25℃，以12℃/min的速率進(jìn)行冷卻，然后在25℃保溫5 min[11]。
攪拌器初始10 s內(nèi)轉(zhuǎn)速為960 r/min，之后維持在160 r/min。淀粉的黏滯性用以RVU為單位的黏滯性譜( RVA)來表示，1 RVU-12 mPa．s。
1.8 DSC測定
用杜邦坩堝稱取5 mg左右的糙米粉或復(fù)合米粉，按1:2（質(zhì)量比）的比例加入重蒸水，制備成樣品，密封后置于4 0C冰箱中隔夜平衡，用差示掃描量熱儀( DSC)進(jìn)行測定。掃描溫度范圍為10℃~100 0C，掃描速率為100C/min。測定時(shí)以空坩堝作為對照，載氣為氮?dú)�，氮�(dú)獾牧魉贋?0 mUmin。
1.9糊化度
糊化度按照酶水解法進(jìn)行。
2結(jié)果與討論
2.1單因素試驗(yàn)
2.1.1蟲草培養(yǎng)基的含量
依照初定的水分含量、套筒溫度和螺桿轉(zhuǎn)速，分別選取20%，25%，30%，35%和40%的蟲草素培養(yǎng)基添加量進(jìn)行單因素試驗(yàn)（見圖1）。從圖1可以看出當(dāng)蟲草素培養(yǎng)基含量為20%～25%糊化度呈上升趨勢，25%～30%時(shí)糊化度下降，30%～400/0時(shí)糊化度隨蟲草培養(yǎng)基含量增加而升高，其中蟲草培養(yǎng)基為30%時(shí)，糊化度最低。蟲草素復(fù)合米以糊化度為標(biāo)準(zhǔn)，糊化度越低越好，因此，選擇30%的蟲草素培養(yǎng)基添加量。
2.1.2套筒溫度
根據(jù)蟲草培養(yǎng)基含量的單因素試驗(yàn)結(jié)果，選取蟲草培養(yǎng)基含量為30%、水分含量為40%、螺桿轉(zhuǎn)速為250 r/min，分別選取套筒溫度為70℃，80℃，90℃，100℃和110℃，進(jìn)行單因素試驗(yàn)（見圖2）。從圖2可以看出當(dāng)套筒溫度為70℃~80℃，糊化度隨溫度升高而升高，當(dāng)溫度在800C~90℃時(shí)，糊化度隨溫度升高而降低，在90℃～110℃糊化度隨溫度升高而升高，其中溫度為90 0C，糊化度最低。
2.1.3原料水分
根據(jù)蟲草培養(yǎng)基和套筒溫度的單因素試驗(yàn)，選取蟲草培養(yǎng)基含量為30%、套筒溫度為90℃、螺桿轉(zhuǎn)速為250 r/min，分別選取含水量35%，40%，45%，50%和55%進(jìn)行單因素試驗(yàn)（見圖3）。從圖3可以看出當(dāng)水分含量在30%~35%糊化度隨水分含量增加而增加，當(dāng)水分含量為35%~40%糊化度隨水分增加而降低，在40%~50%糊化度隨水分含量增加而升高，其中水分含量為40%時(shí)，糊化度最低。
2.1.4螺桿轉(zhuǎn)速
根據(jù)蟲草培養(yǎng)基、水分含量和套筒溫度單因素試驗(yàn)，選取蟲草培養(yǎng)基含量為30%、套筒溫度為90℃、水分含量為40%，分別選取螺桿轉(zhuǎn)速為200，250，300, 350和400 r/min進(jìn)行單因素試驗(yàn)（見圖4）。從圖4可以看出當(dāng)螺桿轉(zhuǎn)速為300 r/min時(shí)，糊化度最低。
2.2正交試驗(yàn)
選取蟲草培養(yǎng)基含量、含水量、套筒溫度和螺桿轉(zhuǎn)速四個(gè)主要參數(shù)為因素，采用L(45)進(jìn)行正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)（見表3）。
按照表4，最優(yōu)方案條件：A4B1C2D2，蟲草素含量為35%，含水量為35%，套筒溫度為90℃，螺桿轉(zhuǎn)速為300 r/min進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn)，得到樣品，相同方法測得糊化度為68.13%，從而得出蟲草復(fù)合米的最優(yōu)方案是：蟲草素含量為35%，含水量為35%，套筒溫度為90℃，螺桿轉(zhuǎn)速為300 r/min。
通過單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)，以糊化度為目標(biāo)值，再通過驗(yàn)證試驗(yàn)，得出成型較好的蟲草復(fù)合米的最優(yōu)方案是蟲草素含量為35%，含水量為35%，套筒 溫度為90℃，螺桿轉(zhuǎn)速為300 r/min。
2.3蟲草復(fù)合米的安全性評價(jià)及營養(yǎng)分析
2.3.1 蟲草復(fù)合米的安全性評價(jià)
根據(jù)衛(wèi)生部《保健食品檢驗(yàn)與評價(jià)技術(shù)規(guī)范》（2003版）對人工培養(yǎng)的蛹蟲草（北蟲
草）進(jìn)行了急性毒性、小鼠骨髓細(xì)胞微核試驗(yàn)、小鼠精子畸形試驗(yàn)、Ames試驗(yàn)和大鼠30 d喂養(yǎng)試驗(yàn)。結(jié)果表明，蛹蟲草對雌、雄小鼠和雌、雄大鼠進(jìn)行急性毒性試驗(yàn)，結(jié)果該樣品LD50>10.0 g/kg．BW，屬實(shí)際無毒物質(zhì)；Ames試驗(yàn)、小鼠骨髓細(xì)胞微核試驗(yàn)和小鼠精子畸變試驗(yàn)等三項(xiàng)遺傳毒性試驗(yàn)檢測均為陰性；30 d喂養(yǎng)試驗(yàn)3個(gè)劑量組大鼠各項(xiàng)指標(biāo)與對照組比較均無顯著性差異。證實(shí)蛹蟲草屬實(shí)際無毒級(jí)。
根據(jù)蛹蟲草的毒理學(xué)試驗(yàn)和對蟲草復(fù)合米的原料分析，可知蟲草復(fù)合米是安全性高的，日常食用有助于人體對蟲草素的吸收和利用。2.3.2蟲草復(fù)合米的營養(yǎng)成分測定及分析
2.3.2.1蟲草素的測定
圖5質(zhì)量濃度為5 ug/mL的蟲草素標(biāo)準(zhǔn)品液相色譜圖，保留時(shí)間為7.501 min,峰面積為325.900，峰高為28.900。
圖6為蟲草復(fù)合米液相色譜圖，保留時(shí)間為7.463min，峰面積為165.355，峰高為14.862。
由表5和圖7可知，蟲草復(fù)合米樣品溶液中蟲草素的質(zhì)量濃度為2.57 ug/mL，從而得知蟲草復(fù)合米中蟲草素的含量為0.514 g/kg。2.3.2.2基礎(chǔ)營養(yǎng)成分（參見表6）
2.4 RVA測定
快速黏度分析儀( RVA)特征值主要用峰值黏度、崩解值、最終黏度和回生值等表示（見表7和圖8）。
崩解值、最終黏度和回生值低于糙米，其峰值時(shí)間則高于糙米。表明蟲草復(fù)合米具有良好的熱糊穩(wěn)定性和冷糊穩(wěn)定性，感官品質(zhì)較普通糙米好。
2.5 DSC測定
結(jié)果（見表8和圖9）表明，復(fù)合米的起始溫度、
峰值溫度高于糙米，熱焓值低于糙米，這種現(xiàn)象可以
解釋為：玻璃態(tài)向高彈態(tài)的轉(zhuǎn)變實(shí)際上是淀粉鏈段
從有序到無序的過程，而復(fù)合米經(jīng)過擠壓已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了
一定程度的無序化。所以在轉(zhuǎn)變過程中所需的熱量
要少。
3結(jié)論
1)蟲草復(fù)合米的最優(yōu)參數(shù)條件是：蟲草素含量為35%，含水量為35%，套筒溫度為90 0C，螺桿轉(zhuǎn)速為300 r/min。
2)蟲草復(fù)合米安全性加好，營養(yǎng)豐富，淀粉含量變化很小，蛋白質(zhì)和脂肪的含量增加，蟲草素的含量為0.514 g/kg。
4摘要
以糙米為主要原料，輔以蟲草培養(yǎng)基，通過雙螺桿擠壓技術(shù)制備富含蟲草素的糙米復(fù)合米。選取蟲草培養(yǎng)基含量、含水量、套筒溫度、螺桿轉(zhuǎn)速四個(gè)技術(shù)參數(shù)為主要因素，制得糊化度較低的富含蟲草素的糙米復(fù)合米（簡 稱蟲草復(fù)合米），得到最佳參數(shù)。通過快速黏度儀(RVA)、差示量熱掃描儀(DSC)等測得品質(zhì)指標(biāo)。最佳工藝參數(shù)為：蟲草培養(yǎng)基含量35%、含水量35%、套筒溫度90℃、螺桿轉(zhuǎn)速300 r/min。檢測數(shù)據(jù)顯示蟲草復(fù)合米的蛋白質(zhì)、脂肪以及蟲草素含量明顯高于原糙米。
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