在食品加工领域,糙米作为一种富含营养的谷物,其深加工技术一直备受关注。γ- 氨基丁酸(GABA)作为糙米发芽过程中产生的重要功能性成分,具有改善脑血流通、降血压血脂等多种健康功效。近年来,围绕如何提高糙米发芽过程中GABA的富集量,科研人员不断探索优化工艺参数和环境胁迫技术,2025年在这方面取得了一系列新成果,为糙米行业的技术升级提供了有力支撑。
在糙米行业发芽富集 GABA 的过程中,发芽温度、发芽时间和热风干燥温度是影响 GABA 富集量的重要因素。通过设置不同的发芽温度(24 - 39℃)、发芽时间(8 - 48h)和热风干燥温度(50 - 80℃)进行单因素试验发现,随着发芽时间延长,发芽糙米中 GABA 的含量呈先快速上升后缓慢上升趋势。发芽时间达到 48h 时,虽然 GABA 含量仍在增长,但增长趋势变缓,且糙米表面出现黑斑并散发腐败酸臭味。发芽温度在 30℃以下时,GABA 含量随温度升高而升高,30℃达到最高,超过 30℃后含量下降。热风干燥温度对 GABA 含量的影响则表现为,随着烘干温度升高,GABA 含量逐渐降低,50℃烘干处理后 GABA 含量最高。
基于单因素试验结果,采用三因素五水平正交设计进一步优化工艺参数。试验数据经统计分析软件处理后发现,各因素对 GABA 含量的影响程度为:发芽时间 > 热风干燥温度 > 发芽温度。拟合得到的 GABA 含量目标函数二次多项回归模型显示,柜式发芽的最佳条件为:发芽温度 30.81℃,发芽时间 40h,热风干燥温度 50℃,在此条件下,GABA 含量可达 21.43mg/100g。
发芽温度、发芽时间和干燥温度对发芽糙米 GABA 含量存在两两交互作用。在发芽时间相同的情况下,25 - 30℃时 GABA 含量随发芽温度升高变化不显著,高于 30℃时显著下降;相同发芽温度下,发芽时间延长,GABA 含量持续显著增大。在 25℃ - 35℃的任一发芽温度下,GABA 含量随干燥温度增加而下降,低温干燥更有利于保持 GABA 含量。在相同干燥温度条件下,发芽温度 25 - 30℃时 GABA 含量变化不显著,高于 30℃时显著下降,且低温干燥的发芽糙米中 GABA 含量显著高于高温干燥。
《2025-2030年中国糙米行业市场深度研究及发展前景投资可行性分析报告》指出,研究臭氧处理时段和剂量对糙米发芽过程中 GABA 合成的影响发现,在发芽前期对糙米进行臭氧处理,对 GABA 合成影响不显著,而在发芽中后期(18 - 40h)处理,可显著提升 GABA 合成量。这是因为发芽中后期糖酵解反应充分,臭氧胁迫能激活相关酶活性,同时抑制 GABA 消耗。关于臭氧剂量,在 5g - 15g 范围内,随着剂量升高,GABA 合成量增加,达到 20g 时合成量下降,因此确定最佳臭氧处理剂量为 15g。
将发芽与超声处理相结合,研究发现,在糙米发芽各阶段进行超声处理均能显著提高 GABA 富集量,其中发芽中期处理 GABA 含量达到最大值。超声频率方面,10kHz 对 GABA 合成无显著影响,20 - 40kHz 可显著改善合成,30kHz 时合成量最高。超声时间上,处理 10 - 30min 可促进 GABA 合成,20min 时含量最高,40min 时合成反而减少,最佳超声时间为 20min。
对糙米发芽后进行冷冻胁迫试验表明,冷冻胁迫后解冻对发芽糙米中 GABA 的富集有促进作用。冷冻时间 3 - 9h 时,GABA 增长呈上升趋势,9 - 12h 时趋于平缓,最佳冷冻时间为 9h。解冻时间 3 - 9h 内,GABA 合成显著上升,9h 时趋于稳定,15h 时因微生物滋生合成量开始减少。
糙米发芽后进行高温杀菌处理,当杀菌温度较低(105℃和 110℃)时,对 GABA 合成有抑制作用;较高(115℃ - 125℃)时,有促进作用,120℃和 125℃时 GABA 含量差异不显著,综合考虑确定杀菌温度为 120℃。杀菌时间方面,10 - 30min 时 GABA 合成量呈上升趋势,30 - 50min 趋于平稳,结合杀菌效果和保质期要求,最佳杀菌时间为 30min。
通过对糙米发芽富集 γ- 氨基丁酸工艺参数和环境胁迫技术的研究,明确了发芽温度、发芽时间和热风干燥温度对GABA含量的显著影响及最佳工艺参数,同时确定了臭氧、超声、冷冻和高温高压等环境胁迫处理的最佳条件,这些条件下GABA合成量均有显著提升。将发芽条件、干燥条件和环境胁迫相结合的研究方式,为模拟规模化生产提供了理论依据。然而,各条件参数改变引起GABA含量变化的作用机理,以及对发芽糙米蒸煮性、质构特性和食用性方面的影响,仍需进一步深入研究,以推动糙米行业在γ- 氨基丁酸富集技术上取得更大突破,实现糙米产品的高附加值开发。