稻谷是由16%～21%的稻壳和79%～84%的糙米构成的,其中糙米是由5%～7%糠层66%～72%胚乳和2%～3.5%的胚组成(见图1)图2是稻米糠层的三维模型,由图2可以看到糠层(皮层)是由果皮种皮珠心层糊粉层等几部分构成糠层是糙米中主要营养物质的聚集区,主要含有可溶与不溶膳食纤维B族维生素蛋白质矿物元素各类生理活性组分植酸酶类蜡质等,生理活性组分包括维生素E生育三烯酚植物甾醇谷维素二十八碳烷醇角鲨烯磷脂(神经酰胺)米糠素抗氧化组分等胚芽主要含有不饱和脂肪酸抗氧化组分维生素E矿物元素植物甾醇酶类等由此可以看出,糙米是一个“营养素包”,富含各种营养素与生理活性物质
图1稻米的籽粒结构
图2稻米糠层的三维组成
图3为稻谷的典型碾米过程,目前的碾米工艺中,稻谷垄谷产生糙米,糙米再经过碾米抛光的过程获得精白米,在这个过程中,精白米的得率在70%左右,中国有部分企业,为了提高精白米的质量,出品率才50%左右因此,富含营养素的糠层和胚芽均在碾米过程中被损失掉表1为笔者实验室测得的数据,对比表1,在碾米后精米的营养素含量均大幅下降,其中维生素B1与总膳食纤维含量均不到糙米的20%
图3稻谷典型的碾米过程
表1糙米和精米中B族维生素与膳食纤维含量对比
由于目前没有全谷物含量的实验室测试方法,FDA要求以等同于或超过小麦膳食纤维的含量为评判标准糙米虽然纤维含量没有小麦高,但仍属于100%的全谷物食品
20世纪80年代以来,发达国家对全谷食品的营养与健康进行了大量深入的研究研究表明,全谷物食品中的各种营养素构成的“营养素包”可能产生协同增效作用,从而比单个分离的营养素更加有利于人体健康增加全谷食品的消费可以降低心血管疾病糖尿病及某些癌症等慢性疾病的危险美国是倡导全谷物食品比较早的国家之一,在美国,全谷物的推广是“一场运动”“一种新的社会规则”
以美国为代表的发达国家营养健康的全谷物糙米食品种类很多,最为常见的全谷物糙米食品包括:调理糙米糙米片速煮糙米方便糙米食品糙米婴幼儿食品糙米休闲食品糙米粉糙米提取物发芽糙米糙米粥等
4糙米全谷物食品加工面临的主要挑战
4.1糙米本身的组织学特性决定了其加工与保藏的特殊性
4.2糙米食品的加工与推广需要攻克以下几个方面的难题
(1)需要利用现代食品科技手段在糙米食品的口感与营养之间寻求一种最佳的平衡
(2)需要研究开发方便化与多样化的糙米食品以满足人们对糙米食品的不断需求
(3)需要应用稳定化处理技术解决糙米产品的货架期问题
(4)需要减少糙米产品加工成本,让大多数消费者能够消费得起糙米产品
(5)需要通过科普宣传提高消费者的认识,改变长期的形成的追求精白的大米消费习惯
这些正是科技人员及工业企业及所有健康谷物食品倡导者需要共同努力的方向
5糙米全谷物食品研究开发的重点方向
大力发展糙米全谷物食品是一项系统工程,需要从育种加工工艺装备预防医学临床医学等多方面入手,研究开发的重点方向包括以下几个方面:
5.1加强稻米品质改良技术研究
稻米品质改良的目标是为食品加工业提供更营养的稻米品种作为加工原料过去的稻米育种主要以亩产量作为评价指标,随着人们对稻谷品质的要求以及糙米产业的发展带来的新的挑战,稻谷的育种需要从以下方面考虑定位:①谷物组分新的变异的鉴定与育种方法,考虑将包括纤维含量与组成关键植物化学素(木质素多酚类化合物植酸生育酚谷维素甾醇叶酸等)的含量与组成等指标作为综合因素指导育种;②利用高科技与简化的方法(基因组学遗传学代谢物组学与蛋白质组学等)把这些变异应用到适合中国栽培的水稻栽培品种中
5.2研究开发新型的糙米加工工艺
其主要目标是研究开发营养优化的糙米全谷物食品与新型糙米食品配料加工技术与工艺,以实现食品的优良食用品质与营养特性的有机结合应用生物技术与物理改性技术,探讨糙米食品加工过程中生物活性物质的变化,研究糙米及其组分的结构与功能关系
5.3研究各种新技术在糙米食品加工中的应用
5.4深入研究糙米食品对人体营养与代谢的影响
采用动物试验模型,揭示全谷物糙米食品中的生物活性组分的人体代谢,研究建立其与人体健康或疾病预防的生理学机理为糙米食品的推广提供科学依据①采用体外模型试验,模拟人体消化道的消化情况,模拟口腔咀嚼及各种酶作用,调节不同阶段温度和pH值,以获得较为真实的环境从感官消化率,以及糙米功能性作用等几个角度揭示全谷物糙米及其食品的营养和食用品质;②应用动物模型(小鼠大鼠猪等)评价全谷物糙米的消费对代谢疾病危害参数的生理学效应机制;③健康人群或危险人群的餐饮急性与半急性效应(acutemealstudies)研究;④开展全谷物膳食对慢性疾病危害因子的长效人为干预研究
5.5加强全谷物糙米在传统大宗主食品及方便休闲食品中的应用
大米作为一种传统的大宗主食品,在全世界范围内主要以米饭的形式食用但是由于糙米自身的一些难煮口感差等特性,需要突破这种传统观念,加强研究糙米为原料的下游食品开发,包括糙米面条馒头水饺饼干面包粥等
6结束语
糙米是一种健康的全谷物食品不仅要从大力发展糙米全谷物食品对改善国民健康状况的重要意义的角度来呼吁推动全谷物食品的发展,同时还需要从资源节约节能降耗粮食安全减少医疗支出提高民族竞争力等角度深入思考糙米全谷物食品发展的重要战略意义国家粮食加工业发展规划(2011～2020年)中明确提出要深入研究“谷物健康食品的加工与保藏技术(究速食糙米发芽糙米蒸谷米全麦粉及制品全谷物健康食品等)推进全谷物健康食品开发质量安全控制等重大关键技术的研发和成果转化鼓励增加全谷物营养健康食品的摄入,促进粮食科学健康消费当然,要真正推动全谷物食品的研究开发推广与消费,仍需要政府部门科研机构加工企业商业贸易健康食品倡导者学会团体媒体等的共同努力虽然糙米食品的研究开发与推广任重而道远,但是笔者深信大力发展全谷物糙米食品,增加国民糙米等全谷物食品的摄入,将为改善国民健康状况促进小康社会的建设起到重要作用,糙米全谷物食品的研究开发与推广具有极大的发展潜力