在食品加工領域,糙米作為一種富含營養的穀物,其深加工技術一直備受關注。γ- 氨基丁酸(GABA)作為糙米發芽過程中產生的重要功能性成分,具有改善腦血流通、降血壓血脂等多種健康功效。近年來,圍繞如何提高糙米發芽過程中GABA的富集量,科研人員不斷探索優化工藝參數和環境脅迫技術,2025年在這方面取得了一系列新成果,為糙米行業的技術升級提供了有力支撐。
在糙米行業發芽富集 GABA 的過程中,發芽溫度、發芽時間和熱風乾燥溫度是影響 GABA 富集量的重要因素。通過設置不同的發芽溫度(24 - 39℃)、發芽時間(8 - 48h)和熱風乾燥溫度(50 - 80℃)進行單因素試驗發現,隨著發芽時間延長,發芽糙米中 GABA 的含量呈先快速上升後緩慢上升趨勢。發芽時間達到 48h 時,雖然 GABA 含量仍在增長,但增長趨勢變緩,且糙米表面出現黑斑並散發腐敗酸臭味。發芽溫度在 30℃以下時,GABA 含量隨溫度升高而升高,30℃達到最高,超過 30℃後含量下降。熱風乾燥溫度對 GABA 含量的影響則表現為,隨著烘乾溫度升高,GABA 含量逐漸降低,50℃烘乾處理後 GABA 含量最高。
基於單因素試驗結果,採用三因素五水平正交設計進一步優化工藝參數。試驗數據經統計分析軟體處理後發現,各因素對 GABA 含量的影響程度為:發芽時間 > 熱風乾燥溫度 > 發芽溫度。擬合得到的 GABA 含量目標函數二次多項回歸模型顯示,櫃式發芽的最佳條件為:發芽溫度 30.81℃,發芽時間 40h,熱風乾燥溫度 50℃,在此條件下,GABA 含量可達 21.43mg/100g。
發芽溫度、發芽時間和乾燥溫度對發芽糙米 GABA 含量存在兩兩交互作用。在發芽時間相同的情況下,25 - 30℃時 GABA 含量隨發芽溫度升高變化不顯著,高於 30℃時顯著下降;相同發芽溫度下,發芽時間延長,GABA 含量持續顯著增大。在 25℃ - 35℃的任一發芽溫度下,GABA 含量隨乾燥溫度增加而下降,低溫乾燥更有利於保持 GABA 含量。在相同乾燥溫度條件下,發芽溫度 25 - 30℃時 GABA 含量變化不顯著,高於 30℃時顯著下降,且低溫乾燥的發芽糙米中 GABA 含量顯著高於高溫乾燥。
《2025-2030年中國糙米行業市場深度研究及發展前景投資可行性分析報告》指出,研究臭氧處理時段和劑量對糙米發芽過程中 GABA 合成的影響發現,在發芽前期對糙米進行臭氧處理,對 GABA 合成影響不顯著,而在發芽中後期(18 - 40h)處理,可顯著提升 GABA 合成量。這是因為發芽中後期糖酵解反應充分,臭氧脅迫能激活相關酶活性,同時抑制 GABA 消耗。關於臭氧劑量,在 5g - 15g 範圍內,隨著劑量升高,GABA 合成量增加,達到 20g 時合成量下降,因此確定最佳臭氧處理劑量為 15g。
將發芽與超聲處理相結合,研究發現,在糙米發芽各階段進行超聲處理均能顯著提高 GABA 富集量,其中發芽中期處理 GABA 含量達到最大值。超聲頻率方面,10kHz 對 GABA 合成無顯著影響,20 - 40kHz 可顯著改善合成,30kHz 時合成量最高。超聲時間上,處理 10 - 30min 可促進 GABA 合成,20min 時含量最高,40min 時合成反而減少,最佳超聲時間為 20min。
對糙米發芽後進行冷凍脅迫試驗表明,冷凍脅迫後解凍對發芽糙米中 GABA 的富集有促進作用。冷凍時間 3 - 9h 時,GABA 增長呈上升趨勢,9 - 12h 時趨於平緩,最佳冷凍時間為 9h。解凍時間 3 - 9h 內,GABA 合成顯著上升,9h 時趨於穩定,15h 時因微生物滋生合成量開始減少。
糙米發芽後進行高溫殺菌處理,當殺菌溫度較低(105℃和 110℃)時,對 GABA 合成有抑制作用;較高(115℃ - 125℃)時,有促進作用,120℃和 125℃時 GABA 含量差異不顯著,綜合考慮確定殺菌溫度為 120℃。殺菌時間方面,10 - 30min 時 GABA 合成量呈上升趨勢,30 - 50min 趨於平穩,結合殺菌效果和保質期要求,最佳殺菌時間為 30min。
通過對糙米發芽富集 γ- 氨基丁酸工藝參數和環境脅迫技術的研究,明確了發芽溫度、發芽時間和熱風乾燥溫度對GABA含量的顯著影響及最佳工藝參數,同時確定了臭氧、超聲、冷凍和高溫高壓等環境脅迫處理的最佳條件,這些條件下GABA合成量均有顯著提升。將發芽條件、乾燥條件和環境脅迫相結合的研究方式,為模擬規模化生產提供了理論依據。然而,各條件參數改變引起GABA含量變化的作用機理,以及對發芽糙米蒸煮性、質構特性和食用性方面的影響,仍需進一步深入研究,以推動糙米行業在γ- 氨基丁酸富集技術上取得更大突破,實現糙米產品的高附加值開發。