全 文 ：文章编号 :100028551 (2005) 032241204
稻米功能性成分的生理活性及其产品开发
王忠华
(浙江万里学院农产品加工重点实验室 , 浙江 宁波　315100)
摘 　要 :本文就稻谷主副产品如淀粉、碎米、米糠、米胚和稻壳等中的主要功能性成分 ,包括抗性
淀粉、γ2氨基丁酸、多磷酸肌醇、谷维素、维生素 E和二十八烷醇等的生理功能及富含特定功能
因子产品的开发研究进展进行了简要综述 ,以期为开发与研制新型功能食品提供思路。
关键词 :水稻 ;功能性成分 ;生理活性 ;产品
PHYSIOLOGICAL ACTIVITIES OF FUNCTIONAL COMPONENTS IN RICE
AND ITS PRODUCTS DEVELOPMENT
WANG Zhong2hua
( Key Lab of Agricultural Products , Zhejiang Wanli University , Ningbo , Zhejiang ,315100)
Abstract :This paper briefly reviewed the progress of the physiological functions of functional components including
resistant starch , GABA , IP , oryzanol , VE and octacosanol in rice products ( such as starch , broken grain , rice
bran , rice embryo and rice shell etc. , and the development of products containing special functional components ,
which will provide the new way to develop and prepare the new functional food.
Key words :rice ( Oryza sativa L. ) ; functional components ; physiological property ; products
收稿日期 :2004206214
作者简介 :王忠华 (1972 - ) ,男 ,浙江开纪人 ,博士 ,讲师 ,从事生物技术研究。电话 :0574 88222234 ,Email :wang1972 @zwu. edu. cn
功能食品在增进身心健康和营养保健及疾病治疗方面具有明显优势与广阔的应用前景 ,因此世界
各国均投入大量的人力、物力与财力进行功能食品的开发与研制。综观功能食品的开发研制过程 ,关键
问题在于功能性成分的生理功能研究与富含特定功能因子种质的培育 ,其中前者对功能食品的设计与
开发至关重要 ,而后者作为未来的战略资源也备受关注。加工工艺的探讨也是功能食品开发与研究的
重要组成部分。
稻米不仅作为人的食物 ,也可作为新型功能保健品的一种重要原材料。稻米由皮层、胚乳和胚三部
分组成 ,皮层包围在胚和胚乳外面。研究表明 ,皮层富含维生素、铁、钙、锌等微营养元素、膳食纤维及植
酸等 ;胚乳富含淀粉 ,是食用部分 ,也是功能性食品、低脂肪和低热量重要的原料或配料 ;胚富集多种功
能性的生理活性成分 ,如γ2氨基丁酸 ( GABA) 、肌醇、谷维素、VE 、谷胱甘肽、N2去氢神经酰胺 (抑制黑色素
生成 ,美化皮肤)等[1 ,2 ] 。此外 ,黑米和红米还富含黄酮类生化物、生物碱等功能成分。因此 ,稻米中功能
成分的发掘利用潜力巨大 ,可望在增强人体机能和代谢平衡上发挥重要作用 ,从而达到提高稻米的附加
值 ,扩大稻米的利用范围的目的。本文就稻谷主副产品中抗性淀粉、γ2氨基丁酸、多磷酸肌醇、谷维素、
维生素 E和二十八烷醇等主要功能性成分的生理功能及富含特定功能性因子的产品开发方面进行了
简要综述 ,以期为同类研究提供一些思路。
1 　稻谷主副产品中主要功能性成分的生理功能
142　核 农 学 报　2005 ,19 (3) :241～244Acta Agriculturae Nucleatae Sinica
111 　抗性淀粉
长期以来 ,人们认为淀粉可被人体完全消化吸收 ,因为人体排泄物中未曾测得淀粉质的残留[3 ] 。
1992 年 ,Englyst 等[4 ]在利用酶 - 重力法对膳食纤维进行定量分析时 ,在不溶性膳食纤维中发现有淀粉成
分 ,并首次将这部分淀粉定义为抗消化淀粉 ,简称抗性淀粉 (Resistant starch ,RS) 。1996 年欧洲抗消化淀
粉协会将抗性淀粉的概念进行了界定与规范 ,即不被健康人体小肠吸收的淀粉及其水解物的总称[5 ] 。
根据抗性淀粉的形态及物理化学性质 ,可将其分为四类 ,即 RS1 ,RS2 ,RS3 和 RS4。RS1 型淀粉是指
因细胞壁或蛋白质的隔离作用使淀粉酶无法接近淀粉颗粒的淀粉 ;RS2 型淀粉是指天然具有抗消化性
的淀粉 ,如高直链稻米淀粉和未煮熟的马铃薯淀粉等 ;RS3 型淀粉是指糊化后又冷却老化的淀粉 ,这类
淀粉可在食品加工过程中由可消化淀粉转化而成 ;RS4 型淀粉主要指化学改性淀粉 ,如交联淀粉等。
抗性淀粉不能被小肠吸收 ,从表面上看似乎是一种营养的损失 ,其实 ,它能在结肠内被吸收利用 ,因
此与膳食纤维具有类似的功能 ,并具有以下独特的生理功能 :
抗性淀粉能降低糖尿病患者饭后的血糖值 ,从而有效地控制糖尿病 ;抗性淀粉可增加粪便体积 ,对
于便秘、肛门直肠等疾病有良好的预防效果 ,它可将肠道中有毒物质稀释从而预防癌症的发生 ;抗性淀
粉在人体肠道微生物的作用下 ,还可产生短链脂肪酸代谢物 ,降低结肠 pH 值 ,减少肠道运送排泄物的
时间等 ;抗性淀粉可降低血中胆固醇和三羧酸甘油酯的含量 ,从而降低患心脏病的危险。Schulz 等[6 ] 研
究还发现 ,RS2 型淀粉能在回肠中经肠内微生物发酵而降低 pH 值 ,使溶解的镁、钙、锌等矿物质极易通
过上皮细胞被人体吸收。
112 　γ2氨基丁酸
γ2氨基丁酸 (简称 GABA)是一种天然活性成分 ,在哺乳类动物脑萃取液中首次被发现 ,并被证实是
中枢神经系统的抑制性传递物质 ,参与多种代谢活动 ,具有很高的生理活性[7 ] ,主要表现如下 :
镇静效果 : GABA 能结合抗焦虑的脑受体并使之激活 ,然后与另外一些物质发生协同作用 ,阻止与
焦虑相关的信息传递到脑指示中枢 ,从根本上镇静神经 ,达到抗焦虑的效果 ;
降血压作用 : GABA 能作用于脊髓的血管运动中枢 ,有效促进血管扩张 ,达到降低血压的效果 ;
增进肝功能 : GABA 能抑制谷氨酸的脱羧反应 ,与α2酮戊二酸反应生成谷氨酸 ,谷氨酸与氨结合生
成尿素排出体外 ,使血氨降低 ,解除氨毒 ,从而起到增进肝功能的效果。
可预防某些疑难疾病 : 研究发现许多疾病的发生与 GABA 浓度过低有关 ,如帕金森综合症、
Kupperman 综合症、Huntington 病和老年痴呆症等。因此 ,在饮食中补充适量的 GABA 可预防这类疾病的
发生。
最近研究发现 ,GABA 能使神经元的“行为”变得“年轻”起来 ,具有明显改善老年人感觉功能的作
用[8 ] 。这一研究成果也为开展人类脑衰老机理的深入研究提供了重要的线索。
113 　多磷酸肌醇
多磷酸肌醇 ,简称 IP ,是一种由肌醇和磷酸离子构成的天然化合物 ,包括三磷酸肌醇 ( IP3 ) , 五磷酸
肌醇 ( IP5 )和六磷酸肌醇 ( IP6 )等 ,存在于天然的全谷食物中 ,如米、燕麦、玉米、小麦 ,以及青豆等[9 ] 。
美国学者研究发现 IP6 具有预防和治疗多种疾病的功效。它能抑制癌细胞生长 ,缩小肿瘤体积 ;抗
氧化 ,抑制并杀死自由基 ,保护细胞免受自由基的伤害 ;防止产生肾脏结石 ;降低血脂浓度 ;保护心肌细
胞 ,避免发生心脏病猝死 ;防止动脉硬化等。它的防癌功效尤为显著。如将肝癌细胞注入 48h 前摄取了
IP6 的豚鼠体内 ,结果发现无一长出肿瘤。然后又给长出肝癌、癌瘤直径达 8～10cm 的豚鼠注射 IP6 。连
续注射 12d 后 ,这些豚鼠肿瘤缩小了 3/ 4 ;而将等量的肝癌细胞注入未摄取 IP6 的豚鼠体内 ,结果有 71 %
长出了肿瘤。在实验中还发现 ,只要将癌细胞用 IP6 处理一次 ,就可以阻止癌细胞形成肿瘤。反之 ,未
经 IP6 处理的癌细胞均形成了肿瘤。当成形的肿瘤直接接受 IP6 治疗时 ,这些肿瘤就会缩小乃至消
退[10 ] 。人们在皮肤癌、前列腺癌、肺癌和结肠腺癌等多种癌症的类似研究中也得出类似的结论[10 ,11 ] 。
近年来 ,有人提出 IP3 可能是第二信使的学说引起人们的重视 ,并且得到越来越多的实验证
实[12 ,13 ] 。这一学说认为 ,在激素的作用下 ,可能通过 G 蛋白的介导 , 激活细胞膜内的磷脂酶 C
242 核　农　学　报 19 卷
(phosphinositol2specific phospholipase C ,PLC) ,它使由磷脂酰肌醇 ( PI) 二次磷酸化生成的磷脂酰二磷肌醇
(PIP2 )分解 ,生成 IP3 进入胞浆中。在未受到激素作用时 ,细胞内 IP3 的含量极微 ,只有在细胞受到相应
激素作用时才加速 PIP2 的降解 ,大量产生 IP3 。IP3 的作用是促使细胞内 Ca2 + 贮存库释放 Ca2 + 进入胞浆
中。细胞内 Ca2 + 主要贮存在线粒体与内质网中。实验证明 , IP3 引起 Ca2 + 的释放是来自内质网而不是
线粒体 ,因为在内质网膜上有 IP3 受体 , IP3 与其特异性受体结合后 ,激活 Ca2 + 通道 ,使 Ca2 + 从内质网中
进入胞浆。IP3 诱发 Ca2 + 动员 最初发反应是引起暂短的内质网释放 Ca2 + ,随后是由 Ca2 + 释放诱发作用
较长的细胞外 Ca2 + 内流 ,导致胞浆中 Ca2 + 浓度增加。Ca2 + 与细胞内的钙调蛋白 (calmodulin ,CaM) 结合
后 ,可激活蛋白酶 ,促进蛋白质磷酸化 ,从而调节细胞的功能活动。
114 　谷维素
谷维素是十几种甾醇类阿魏酸酯组成的一类化合物。谷维素作为一种较新的功能性成分 ,在临床
医疗已被证实兼具激素和维生素的双重作用 ,能降低血清中总胆固醇、甘油三酯含量 ,降低肝脏内脂质
和血清过氧化脂质 ,降低胆固醇在动脉壁的沉积 ,抑制胆固醇在消化道吸收 ,促进血液循环 ,调节内分
泌 ,降低皮肤色素沉积 ,对心脏病、神经失调 ,更年期综合症、脑震荡后遗症和皮肤衰老等有较高的疗效
与预防效果[14 ] 。同时该功能性成分无副作用 ,因此已在全世界范围内广泛应用。此外 ,它还可作为植
物生长调节剂和食品添加剂等应用[15 ] 。
115 　维生素 E
又称可育维生素 ,是一类由生育酚组成的脂溶性维生素。天然存在的有 8 种 ,一般所指的为其中的
α
- 生育酚[16 ] 。1938 年卡勒等首次成功地利用人工法合成了α2生育酚。在自然界 ,维生素 E 广泛分布
于动植物油脂、蛋黄、牛奶、水果、莴苣叶等食品中 ,在麦胚油、玉米油、花生油、棉子油和糙米中含量较丰
富。维生素 E为淡黄色无嗅无味的油状物 ,不溶于水 ,溶于油脂 ;耐热、耐酸并耐碱 ,极易被氧化 ,可作
抗氧化剂。动物体内不能合成维生素 E ,所需的维生素 E都从食物中取得。
维生素 E的作用机制目前尚不十分清楚 ,但与抗衰老关系密切。大量的动物试验表明 ,VE 可通过
维持有机体内氧化与抗氧化系统的平衡 ,阻断一些化学致癌物的致癌作用 ,提高机体的细胞免疫与体液
免疫水平 ,抑制某些癌基因的表达等途径来降低肿瘤的发生[17 ] 。
116 　二十八烷醇
二十八烷醇是蜡质中的一元直链高级脂肪醇 ,是近年来得到国内外医学界公认的具有明确保健作
用的功能因子。它主要存在于蔗蜡、糠蜡、小麦胚芽油、蜂蜡及虫蜡等天然产物中[18 ] 。自 1937 年国外学
者发现它对人体的生殖障碍疾病有治疗作用后 ,渐渐为人所知。从 1949 年起 ,美国依利诺依大学的
Cureton 博士等学者花费了 20 年的时间 ,作了 894 人、42 个项目的测试研究 ,结果发现二十八烷醇具有
增强耐力、精力和体力 ,提高肌力和反应敏锐性 ,强化心脏机能 ,消除肌肉疼痛 ,增强对高山反应的抵抗
性 ,改变新陈代谢的比率 ,减少必要的需氧量 ,刺激性激素 ,降低收缩压等多种生理功能 ,可作为一种理
想的运动食品强化剂[19 ] 。
2 　富含特定功能性成分产品的开发
211 　发芽糙米产品
日本学者发现糙米胚芽可通过自身脱羧反应产生大量的γ2氨基丁酸 ,由此开发出富含γ2氨基丁酸
的米胚芽食品。近年来 ,多种富含γ2氨基丁酸的发芽糙米食品在日本、台湾和香港上市 ,其中日本的发
芽糙米食品已形成米制品、方便食品、饮料和糕点等系列[20 ] 。发芽糙米产品包括真空包装的发芽糙米、
各种以发芽糙米为原料的方便食品、饮料及营养元素含量更高的食品添加剂等。其中 ,发芽糙米与方便
食品是主食产品 ,在我国这个大米消费大国的市场前景非常广阔。由于其附加值高作为食品添加剂也
有巨大的市场潜力。
212 　米淀粉功能食品
342　3 期 稻米功能性成分的生理活性及其产品开发
稻米淀粉是众多功能食品的主要原料。不同来源甚至是相同来源的米淀粉在经理化方法加工修饰
之前其特性往往迥然有异。具有特异功能的天然淀粉新种质资源的创造 ,将为新型食品的开发提供不
可替代的重要原料。
美国农业部南部研究中心的稻米产品“Ricemic”就是一个成功的例子。他们以大米粉为原料 ,先分
离蛋白质 ,再用加热和酶工程处理的加工工艺开发出能 100 %延缓消化、50 %加快消化和 50 %延缓消化
的改性米淀粉产品。这种食品经临床实验证实可有效减轻糖负荷 ,有望成为糖尿病患者的新型食品。
米淀粉制备脂肪替代物十分适合于加工酸奶和部分替代奶油的乳制品 ,它既具有奶油的外观与口
感 ,也不会造成太多的能量摄入。这种产品的开发无疑会给越来越多的肥胖症患者带来福音。比利时
科学家已将改性淀粉正式用于无奶油奶酪、低脂肪冰淇淋、无脂肪人造奶油、沙司和凉拌菜调味品的生
产 ,取得了可观的经济与社会效益。
我国每年有 1500 万的新生婴儿和 5000 多万的糖尿病患者 ,若能将大米淀粉开发成多功能淀粉、新
脂肪替代物及低过敏食品等产品 ,不仅可使我国的相关科学研究紧跟国际前沿 ,而且具有非常广阔的市
场前景和丰厚的经济社会效益。
213 　米糠健康食品
米糠约占稻谷重量的 5 %～515 % ,我国的米糠资源非常丰富 ,年产量达 1000 万吨以上 ,但大多数并
未被合理利用。研究表明米糠的成分以糖类、油脂和粗蛋白为主 ,还含有较多的灰分和维生素[21 ] 。
米糠中的糠类物质经过稳定化处理 ,可成为膳食纤维源 ,进而开发出米糠纤维和米糠多糖等产品。
米糠油中含有丰富的谷维素和脂溶性维生素等成分 ,是一种保健性食用油 ,其营养价值超过豆油与菜籽
油。由于目前米糠油的提取成本较高 ,导致其价格也远远高于豆油与菜籽油 ,因而影响了其市场开发。
此外 ,李大锦等[22 ]利用碎米为原料 ,采用全酶法生产工艺 ,研制开发出新一代功能性糖品低聚异麦
芽糖 ,为碎米综合利用开辟了新途径。
3 　结语
综上所述 ,稻米功能性成分对于未来新型功能食品的开发具有无可比拟的优越性 ,首先 ,水稻是世
界上最重要的粮食作物之一 ,全球稻谷年总产量约为 6 亿吨 ,占世界粮食总产量的三分之一。如此巨大
而廉价的原材料为功能食品开发提供富足的原材料 ;其次稻米中含有极其丰富的功能性成分 ,应用前景
非常广阔。
随着稻米成分的生理功效更多更深入的临床研究与加工工艺的不断探索 ,人们将更广泛和科学地
将至今尚未充分利用的稻谷资源应用于功能食品加工工业 ,进一步推动稻谷加工业的技术发展 ,逐渐改
变传统的稻米加工和应用现状 ,使稻谷加工业最终成为能生产高附加值产品的产业 ,即功能保健食品的
一种新型农产品加工工业。
参考文献 :
[ 1 ] 　周惠明 , 张民平. 糙米中功能性成分的研究. 食品科技 , 2002 , (5) :17～19
[ 2 ] 　许建军 , 江　波 , 许时婴. γ2氨基丁酸 ( GABA)一种新型的功能食品因子. 食品工业科技 , 2003 , 24 (1) :109～111
[ 3 ] 　Marlett J A , Longacre MJ . Comparison of in vitro and in vivo measures of resistant starch in selected grain products. Cereal Chem , 1996 , 73 (1) :
63～68
[ 4 ] 　Englyst H N , Kingman S M , Cummings J H. Classification and measurement of nutritionally important starch fractions. Euro J Clin Nutr , 1992 ,
46 (suppl 2) : 33～50
[ 5 ] 　Baghurst R A. Dietary fiber , nonstarch polysaccharide and resistant starch. Food Australia , 1996 , 48 (3) :1～35
[ 6 ] 　Schulz A G M , Van Amelsvoort J M , Beynen A C. Dietary native resistant starch but not , retrograded resistant starch raises magnesium and
calcium absorption in rats. American Institute of Nutrition , 1993 , 4 :1724～1731
[ 7 ] 　张　辉 , 张　玮 , 倪　江 ,等. GABA 抑制 hCG诱发大鼠卵巢黄体细胞孕酮生成. 基础医学与临床 , 2004 , 24 (1) : 40～43
[ 8 ] 　Leventhal A G, Wang Y, Pu M , Zhou Y, Ma Y. GABA and Its Agonists Improved Visual Cortical Function in Senescent Monkeys. Science ,
2003 , 300 :812～815 (下转第 201 页)
442 核　农　学　报 19 卷
●原料验收检验、辐照食品鉴别与质量检查、辐照后食品的检验技术规程 ,如质量规格、检验项目、检
验标准、抽样和检验方法等的管理制度 ;
●留样观察制度和实验室管理制度 ;
●生产工艺操作核查制度 ;
●各种原始记录和生产记录管理制度 ,辐照后食品经检验合格后方可出厂。
417 　制度管理
41711 　从事食品辐照的企业应制定相应的辐照处理作业程序指导书和岗位责任书。
41712 　从事辐照食品的企业应按照“辐射防护规定”( GB8703) 的要求建立有效的辐射防护监测和监督
制度 ,严格控制无关人员进入辐射工作场所。
41713 　应对食品辐照全程的各项管理制度制定文件体系和存档制度。存档文件的保存应符合相应的
国家规定 ,至少保存 3 年。
5 　结论
据调查 ,我国辐照食品卫生安全隐患较为突出 ,辐照食品生产企业卫生监督管理措施急需加强 , ,亟
待建立完善的 GIP 管理体系 ,从而在总体上加强辐照食品企业的自身管理 ,提高辐照食品企业的技术水
平。在 GIP 管理体系基础上 ,运用 HACCP 理念规范辐照食品加工企业的 GIP 体系 ,做到从法规上确保
辐照食品的卫生安全 ,同时在生产过程中预防和控制影响辐照食品安全危害的发生 ,促进我国辐照食品
行业的健康发展。
参考文献 :
[ 1 ] 　单张生 ,崔登来. 电子束辐照食品保鲜的近况和展望. 核农学报 ,2001 ,15 (2) :125～128
[ 2 ] 　卫生部. 食品企业 HACCP 实施指南 ,卫法监发[200 ]174 号
[ 3 ] 　哈益明. 控制辐照食品安全的 HACCP 质量管理体系. 核农学报 ,2004 ,18 (1) :22～25
[ 4 ] 　食品企业通用卫生规范 GB1488121994
[ 5 ] 　放射工作人员健康标准 GBZ9822002
[ 6 ] 　电离辐射防护与辐射源安全基本标准 GB1887122002
[ 7 ] 　Recommended International Code of Practice for Radiation Processing of Food (CACΠRCP1921979 , Rev. 122003)
[ 8 ] 　于青 ,唐子安. 环境卫生监督中实施 GMP 和 HACCP 之可行性及应用前景. 中国公共卫生 ,2003 ,19 (5) :639～640
[ 9 ] 　孙杰忠 ,孙统达. GMP2HACCP 量化指标体系及其应用初探. 中国公共卫生 ,2003 ,19 (11) :1409～1411
[10 ] 　刘　琼 ,邱晓雨 ,胡寿平. 试述 GMP、SSOP、HACCP 的关系及其整合. 中国质量认证 ,2004 , (1) :28～30
(上接第 244 页)
[ 9 ] 　欧阳英石. 磷酸肌醇家族与细胞功能. 生物物理学报 , 2000 , 16 (2) :195～203
[10 ] 　陈　宏 , 毛　华. 六磷酸肌醇的抗癌作用. 国外医学 (肿瘤分册) , 1998 , 25 (5) : 273～275
[11 ] 　杜　鹃 , 张振书 , 张亚力. 六磷酸肌醇对人结肠腺癌LoVo 细胞增殖分化影响. 实用肿瘤学杂志 , 2004 , 18 (1) : 13～15
[12 ] 　余以刚 , 曾庆孝 , 姚惠源. 三磷酸肌醇的研究进展. 中国粮油学报 , 2001 , 16 (6) :34～36
[13 ] 　查仁明. 植物细胞第二信使研究进展. 渝西学院学报 (自然科学版) , 2002 , 1 (2) :18～21
[14 ] 　林镜冰. 谷维素. 今日科技 , 1989 , 11 :7～8
[15 ] 　许仁溥 , 许大申. 谷维素在食品中应用开发. 粮食与油脂 , 1997 , (3) :23～26
[16 ] 　赖文清 , 汪静雯. 维生素 E. 国外畜牧学 , 2004 , (1) : 9～12
[17 ] 　韩翠丽 , 刘代成. VE 生理功能研究的新进展. 山东师范大学学报 (自然科学版) , 2003 , 18 (3) :70～72
[18 ] 　片平亮台. 新健康食品添加剂 - 二十八烷醇. 新食品工业 , 1984 , 26 (3) : 16
[19 ] 　Cureton T K. The physiological effects of wheatgerm oil on human in exercise. Springfield Illinois , U. A. S. C. C. Thomas Publisher , 1978
[20 ] 　杨春华 , 杨明毅 , 刘　刚. 发芽糙米食品产业化的开发. 粮油食品科技 , 2003 , 11 (2) : 12～13
[21 ] 　顾华孝. 米糠的食用性和在保健功能食品上的应用. 粮食与饲料工业 , 2001 , 5 :46～48
[22 ] 　李大锦 , 王汝珍 , 王龙宝. 碎米综合开发利用制取低聚异麦芽糖. 食品研究与开发 , 2002 , 23 (5) : 50～53
102Acta Agriculturae Nucleatae Sinica
2005 ,19 (3) :198～201