《食品科学》：黑龙江省农业科学院卢淑雯研究员等：发芽糙米特征营养、食味品质提升及功能性评价研究进展

糙米是由稻谷砻谷脱壳后不碾磨所获得的全谷物，保留了完整的皮层和胚，与大米相比，因其加工中不产生米糠，碎米率较低，出品率提高15%以上，大幅减少粮食浪费，是实施我国“藏粮于技”战略的重要举措之一。同时，水稻中大部分营养素和功能性活性物质富集在糙米皮层和谷胚中，皮层含有丰富的膳食纤维、B族维生素和矿物质等营养素，而谷胚则富集更多具有功能特性的生物活性成分，包括

-氨基丁酸、阿魏酸、谷维素、生育酚、酚类等。但由于皮层纤维的存在，糙米口感粗糙，致密的纤维结构阻碍了糙米吸水、糊化，蒸煮不便，胚中的脂肪在脂肪氧化酶作用下易氧化酸败，影响货架期。

发芽技术已被许多学者证实是一种有效提高糙米食用价值和营养价值的生物方法。发芽可以使谷物皮层纤维软化，水分易于进入内部，可有效提高全谷物的食用品质和消化率，还可以显著激活全谷物中多种内源酶系，在酶作用下，实现营养成分和生物活性物质富集，尤其是GABA和酚类化合物。发芽糙米中除了GABA含量显著升高外，其他营养成分和活性成分也发生显著变化，各物质发挥协同作用，赋予发芽糙米抗高血脂、抗高血糖、改善心血管疾病、保护心脏、改善睡眠、抗炎和抗氧化等一系列功效与作用。

黑龙江省农业科学院食品加工研究所的任传英、洪滨和卢淑雯*等人对糙米发芽的生理代谢反应及发芽过程中营养成分、活性成分和食味品质的变化进行了综述，总结发芽糙米胁迫富集γ-氨基丁酸（GABA）技术和发芽糙米的功能特性研究现状。

1

糙米发芽的生理代谢反应

在充足的水分条件下，糙米先快速吸水膨胀，激活籽粒内源酶活性，在酶作用下发生系列生理生化反应，形态也随之改变。发芽过程一般分为籽粒吸水膨胀、胚芽萌芽和长出须根3个阶段（图1）：第1阶段保证水分充足，糙米籽粒水分含量较低，快速吸水，体积发生膨胀，细胞内物质和基质发生水合作用，细胞壁变得松弛，低相对分子质量的代谢物和细胞溶质通过细胞壁溶出，淀粉酶、蛋白酶和植酸酶等内源酶被活化，呼吸反应增强，发生mRNA翻译、线粒体修复、合成等一系列生化反应；第2阶段籽粒吸水量达到一定程度后，吸水速率变得缓慢，mRNA翻译合成蛋白质，新的线粒体合成，皮层开始变薄，胚芽开始生长，慢慢萌发，籽粒内大分子营养物质开始分解；第3阶段胚芽快速生长，须根长出，籽粒吸水速率开始加快，细胞发生有丝分裂。由于糙米发芽过程中发生了复杂的生理代谢反应，导致谷物的理化特性发生显著变化，全谷物的营养价值和食用价值也得到提升。

在整个发芽过程中，糙米中各种营养物质发生分解代谢，具体过程见图2。糙米籽粒在快速吸水后，首先促进皮层赤霉素合成，然后赤霉素向内移动到糊粉层，促进水解酶相关基因的表达，合成淀粉酶、蛋白酶，并移动到胚乳中，酶活性慢慢升高，储藏在籽粒中的可利用营养物质（如蛋白质、淀粉和甘油三酯等）在不同水解酶的作用下分解代谢，糙米籽粒的胚开始发芽、生长，许多大分子营养素转化为对人体营养素和代谢平衡有重要调节作用的小分子生物活性物质。

2

糙米发芽过程中营养物质和生物活性成分变化

温度、湿度和氧气是糙米发芽的必备条件，也是激发胚与皮层中内源酶活性的基本要素，糙米经过浸泡和发芽处理后，其中的蛋白酶、淀粉酶和谷氨酸脱羧酶等内源酶活力显著提升，促使一些大分子营养物质（蛋白质、淀粉和脂肪）降解成小分子功能性营养物质，还会进一步提高某些生物活性物质的含量。

2.1 营养成分变化

糙米发芽过程中蛋白酶、

-淀粉酶、

-淀粉酶活力均呈现直线上升趋势，蛋白酶催化蛋白质水解，提高了总游离氨基酸和第一限制性氨基酸（赖氨酸）含量，淀粉酶的激活促进淀粉水解成还原糖，降低了发芽糙米中直链淀粉含量，有效提高了糙米的营养性和消化吸收率。糙米分别在20、25、30℃发芽，

-淀粉酶活性随着温度的升高而显著增强，从0.04U/g升高至3.19U/g，还原糖从3224.06mg/100g升高至5028.80mg/100g。发芽处理通过提高α-淀粉酶和β-淀粉酶的活性，使大分子淀粉链降解，有效降低双螺旋含量（50.9%~43.2%）、短程有序度（1.054~0.908）、相对结晶度（40.1%~30.5%）和片层有序度（6.09~5.46nm），并对淀粉颗粒产生明显侵蚀。已有文献报道，将3种糙米连续发芽5d，糙米的氨基酸总量分别达到发芽前的1.91、1.85、1.58倍，总膳食纤维含量也显著增加，增加量为38%~41%，在整个发芽期间，4种非必需氨基酸Tyr、Ala、Thr、His和7种必需氨基酸Phe、Val、Lys、Met、Leu、Ile、Pro总含量均呈增加趋势。发芽糙米中游离氨基酸和必需氨基酸总含量的增加也提高了氨基酸评分。发芽还有助于糙米中其他营养素含量的增加，如B族维生素、VC、VE和叶酸。

植酸（PA）是普遍存在于全谷物中的抗营养因子，易与矿物质类营养素发生螯合作用，形成不溶性复合物，降低人体肠道对矿物质的生物利用率和消化吸收率。PA对部分消化酶也有抑制作用，可导致蛋白质、淀粉和脂肪三大营养素的利用率显著下降。糙米发芽能激活植酸酶，通过酶解作用将植酸盐降解为无机磷酸盐和肌醇。水稻中植酸酶具有热稳定性，在20~50℃均能显著降低PA含量。

2.2 生物活性成分变化

GABA是发芽糙米中生物活性成分的典型代表。有报道显示，糙米发芽36h表现出最高的GABA含量（253.35mg/100g）。采用膜反应器生产发芽糙米，可以使浸泡溶液的pH值保持相对恒定（即6.8~7.0），糙米发芽过程中未发生天然发酵，GABA的含量（169.2mg/100mg）比未发芽糙米（36.82mg/100mg）提高约4.5倍。糙米30℃发芽48h后，GABA质量浓度由（1.610±0.001）μg/mL增加至（34.430±0.026）μg/mL，显著高于发酵糙米中的GABA质量浓度（(27.030±0.055)μg/mL），说明发芽富集GABA的效果显著优于发酵。分段水分处理和通气处理有助于发芽糙米中GABA含量的提高，经分段调湿处理，糙米达到合适的水分含量，通入空气进行发芽，发芽糙米的GAD活性和GABA含量均随发芽和通气处理参数的增加而先升高后降低，GABA积累与谷氨酸含量、GAD活性呈显著正相关。GABA由GAD催化GA脱羧生成，是一种非蛋白氨基酸，GAD是该反应的核心，其活性受磷酸吡哆醛影响。通过添加GA和PLP激活米糠中的GAD，可将GABA含量从10.7mg/100g升高至171.5mg/100g。

除了GABA，发芽还会促进糙米中多种酚类物质和黄酮类物质的富集。有研究显示，糙米发芽后，游离酚含量、结合酚含量、1,1-二苯基-2-三硝基苯肼自由基清除能力、亚铁还原能力、总铁离子还原能力、氧化自由基吸收能力均显著提高（

P

<0.05），其中结合酚和游离酚含量分别提高10.24、28mg/100g（干基），发芽时间的延长、温度的增加使总酚和黄酮含量分别增加2.3倍和1.8倍。另一项研究显示，随着发芽时间（12、24、36、48h）的延长和温度（25、30、35℃）的增加，水解酶活性增加，总酚含量由0.88mg/g增加至2.02mg/g，总黄酮含量由34.06mg/100g增加至62.94mg/100g。糙米发芽48h，除了与能量代谢相关产物显著变化外，一些次级代谢产物包括酚类化合物含量也显著升高。发芽糙米在30℃贮藏时，GABA含量和花青素含量随贮藏时间的延长而降低，但4℃时，两者含量不随时间变化，总酚含量和抗氧化活性在低温贮藏条件下也得到了有效保留。

3

发芽糙米胁迫富集GABA研究进展

GABA是发芽糙米的特征营养成分，其含量高低是评价发芽糙米品质的重要指标，逆境胁迫可促使发芽糙米富集GABA。

3.1 GABA合成机制

GABA为四碳非蛋白氨基酸，主要以两性离子（带负电荷的羧基和带正电荷的氨基）形式存在。GABA分子构象取决于其存在状态：气态时因正、负带电基团的静电吸引，分子构象呈高度折叠状态；固态时因分子间相互作用，反式构象的氨基和旁氏构象的羧基加强，分子构象呈伸展状态。在溶液中同时存在以上2种分子构象。GABA分子构象多变有利于其与不同受体蛋白结合，发挥不同的生物功能。植物GABA的转换方式有2种（图3）：一种是GABA支路，主要有3种酶参与其中，分别为GAD、GABA转氨酶、琥珀酸半醛脱氢酶。首先，在GAD作用下，GA经脱羧反应产生GABA（不可逆），其中，GAD活性受Ca2+调控，在GABA-T催化作用下生成琥珀酸半醛，在NAD+作用下发生氧化磷酸化，最后在SSADH催化作用下，琥珀酸半醛氧化脱氢生成琥珀酸，进入三羧酸循环，成为TCA循环的组成部分；精胺、亚精胺和腐胺分别通过二胺氧化酶或多胺氧化酶催化降解生成4-氨基丁醛和1,3-二氨基丙烷，并在4-氨基丁醛脱氢酶作用下脱氢生成GABA，最后与上面的GABA支路汇合，也参与到TCA循环代谢中。

3.2 逆境胁迫促进GABA合成

某些逆境条件（包括机械损伤、低温胁迫、高温胁迫、低氧胁迫和盐胁迫等）会诱发植物应激反应，促进GABA富集，不同的逆境胁迫通过不同机制诱导GABA积累。Ca2+、H+或底物水平3个方面的变化可能会引起植物组织富集GABA机制改变。低温、高温及盐类逆境胁迫主要通过升高Ca2+浓度，调节GAD活性，使植物体内GABA富集；而低氧和机械损伤胁迫促使GABA富集，一方面可能是因为植物细胞损伤，细胞质中H+浓度增加而使GAD活化；另一方面，TCA循环会导致有机酸（包括GA）含量增加，底物含量增加，最终使GABA富集。在某些逆境胁迫下，植物细胞会迅速产生应激反应，通过调节相关基因表达水平来调节GABA相关酶的活性。目前，逆境胁迫促进GABA合成的研究见表1。

4

发芽糙米食品品质提升研究进展

米饭的食用品质是指生米在蒸煮熟化和食用过程中所表现出的色泽、气味、软硬度、弹性、黏性、糊化性、膨胀性等感官特性和物理化学特性。发芽糙米能否被消费者接受主要取决于其蒸煮性和食用品质。

4.1 发芽糙米食品品质变化

与糙米淀粉相比，发芽糙米支链淀粉长侧链较多，短侧链相对较少，表现出不同的支链淀粉分子结构、结晶度和热特性，具有较低的糊化黏度和转变温度。有研究对20个发芽糙米的感官品质进行分析发现，食味值与硬度、直链淀粉含量呈极显著负相关（

P

<0.01），食味值与崩解值、糊化温度、食味值与回生值、直链淀粉含量与糊化温度、弹性与外观结构等均呈极显著正相关（

P

<0.01），所以在对发芽糙米蒸煮食用品质进行评估时，可以把直链淀粉含量、糊化温度、崩解值、回生值作为代表性指标，但品种变异系数较大，差异显著。以4个水稻品种（系）糙米为材料进行发芽研究，发芽糙米硬度、最高黏度、崩解值和峰值时间明显降低，黏度和食味值也明显升高。糙米发芽率的增加与糊化特性（最终黏度、峰值黏度和回生值）的降低呈线性相关，而且发芽速度较快的品种往往具有较低的黏度，蒸熟的发芽糙米平均硬度比糙米低24N，虽然发芽糙米糊化温度比糙米略有升高，但蒸煮时间反而缩短5min。由此可见，糙米品种对发芽糙米感官品质影响显著，发芽糙米的食味特性与质构特性和糊化特性相关，通过淀粉糊化程度和质构特性分析可以有效表征发芽糙米的食用品质。

4.2 发芽糙米食品品质提升技术

与糙米相比，传统干燥发芽糙米的食用品质已经有所提高，但与大米食味品质还相差甚远，可通过多种食品加工技术有效提高发芽糙米的食味品质，具体见表2。

5

发芽糙米功能性研究进展

目前，由脂代谢和糖代谢紊乱导致的代谢性疾病（如高血脂、高血糖、2型糖尿病和肥胖）是全世界人类面临的最严重的健康问题之一。越来越多的研究证实，健康饮食干预在调节代谢综合征方面效果显著。富含膳食纤维和生物活性化合物（GABA、

-谷维素和多酚）的全谷物大米可以通过抑制淀粉消化、减少氧化应激和肝脏损伤、防止血糖水平快速升高，发挥调节人体脂代谢和糖代谢作用。例如，GABA作为人体中枢神经系统的主要抑制性神经递质，具有调节突触传递、促进神经元发育与放松、预防失眠及抑郁的功能，还具有保护肝脏、抗炎和抗氧化功能。

5.1 调节糖脂代谢

5.1.1 降低血脂和改善心血管功能

脂代谢紊乱是导致动脉粥样硬化性心血管系统疾病最常见和难以控制的重要危险因素，包括高甘油三酯血症、高总胆固醇血症和混合性高脂血症。2022年全球血脂异常人数达7800万，约1/6病例发生在中国。有文献报道，过氧化物酶体增殖物激活受体

能上调载脂蛋白A-I和高密度脂蛋白胆固醇水平，促进胆固醇流出和胆固醇逆向转运的转运蛋白表达上调，最终促进脂肪酸摄取、氧化，从而减少脂肪蓄积，增强抗炎功能。固醇调节元件结合蛋白是一种重要的核转录因子，其中一种亚型SREBP-1c参与脂肪酸代谢和糖代谢，是参与脂肪合成的主要转录调节因子。肝脏内多糖调节TG的机制及过程如图4所示，多糖通过脂肪甘油三酯脂酶-PPARα/PPARγ辅激活因子1

途径促进肝脏TG分解，通过SREBP-1c-乙酰辅酶A羧化酶/脂肪酸合成酶途径抑制肝脏TG合成，SREBP-1c通过调节脂肪生成基因（包括ACC和FAS）的表达在TG合成中发挥重要作用，SREBP-1c促进脂肪酸合成并掺入TG，其异常高表达导致肝脏TG蓄积和其他脂质紊乱。脂肪生成包括以下几个途径（图5）：酰基CoA在AMP活化蛋白激酶作用下合成游离脂肪酸，同时在羟甲基戊二酰辅酶A还原酶和HMG-CoA激酶作用下合成胆固醇和TG，促进脂肪生成；胰岛素样生长因子1依赖SREBP、磷脂酰肌醇3激酶、PPARγ和蛋白激酶B调节脂质代谢；促炎因子肿瘤坏死因子

-氨基末端激酶/核酸转录因子κB诱导产生炎症，促进脂肪生成；醛缩酶和甘油-3-磷酸脱氢酶作用下，通过3-磷酸甘油酯转化为TG，促进脂肪生成。多酚可通过调节PPARγ、SREBP和酰基CoA增加脂肪分解并诱导脂肪酸氧化，此外，多酚通过抑制炎症产生而抑制脂肪生成。

已有文献报道，肥胖人群连续6个月每日食用150g发芽糙米，与食用前相比，受试者腰围、腰臀比、体质量、体质指数分别显著降低2.02cm、0.01、1.63kg、0.59kg/m2，控制肥胖的效果明显，总胆固醇、TG、低密度脂蛋白胆固醇水平均显著下降，表明发芽糙米对脂代谢有显著改善，空腹血糖及餐后2h血糖也显著下降，因而，发芽糙米也具有降低2型糖尿病患者血糖的效果。研究发芽糙米提取物对2型糖尿病大鼠模型代谢和心血管功能障碍影响时发现，发芽糙米提取物可有效改善大鼠糖代谢相关指标参数，2型糖尿病相关炎症、自由基、心肌肥厚、纤维化等因素，胰岛素信号被激活，脂质代谢增多，因此，发芽糙米提取物可通过增加胰岛素信号和脂质代谢降低2型糖尿病和相关心血管并发症发生风险。

从发芽糙米中分离纯化得到多糖组分SPS-1的己糖激酶和丙酮酸激酶活力最强，对HepG2细胞（肝癌细胞）抵抗作用最强，对

-葡萄糖苷酶抑制作用最强，对模型细胞糖原含量提高作用也最强，因此无论是对糖尿病患者还是肝癌患者来说，发芽糙米中的活性多糖都有一定的相关症状改善作用。与大米饮食比较，发芽糙米饮食使LDL受体敲除小鼠单核细胞对主动脉的黏附性下降，并使血浆中单核细胞趋化蛋白1、TNF-

、纤溶酶原激活物抑制剂1、细胞内黏附分子水平降低，因此，食用发芽糙米能预防LDL受体敲除小鼠的动脉粥样硬化和血管炎症。

5.1.1保护肝脏

发芽糙米介导的心脏保护作用侧重于线粒体功能改善。对模拟缺血/再灌注损伤的心脏保护作用研究结果表明，发芽糙米预处理能够维持心肌细胞线粒体膜电位，改善模拟H9c2心肌细胞损伤中受损的线粒体呼吸，因此，发芽糙米通过线粒体保护H9c2心肌细胞免受sIR损伤，实现对心脏的保护作用。发芽糙米与心脏停搏液的联合治疗可以改善原代猪心肌细胞在sIR诱导下的细胞活力，心脏手术结果表明，心脏停搏液联合发芽糙米组的平均动脉压和心率持续稳定，而发芽糙米组动物的钾和乳糖酶浓度有降低趋势。在发芽糙米组动物中，动脉血气的所有参数均显示出更好的结果，因此，发芽糙米可能对sIR损伤有缓解作用，进而起到心脏保护作用。

5.2 改善睡眠功能

大脑中的神经递质包括GABA、褪黑素、GA等，不同神经递质相互联系、相互影响，在睡眠方面发挥不同作用。在调节小鼠唤醒-睡眠行为研究中发现，GABA和GA神经元在唤醒-睡眠控制中的行为存在差异，GABA神经元参与睡眠稳态，而GA神经元在异位（压力）期间促进睡眠。在GABA支路的GABA经转氨酶分解成γ-羟基丁酸，可与细胞膜上的GABA-B受体或GHB特异受体结合，对5-羟色胺酸神经系统产生影响，从而有效抑制兴奋性神经元，促进睡眠，因此，外源摄取高含量GABA能有效改善睡眠。用发芽糙米喂养血管性认知障碍小鼠5周，结果显示，发芽糙米降低了记忆行为测试中的认知缺陷，极显著减轻了海马神经元细胞死亡（

P

<0.001），起到神经保护作用。

5.3 抗炎和抗氧化功能

有文献从发芽糙米中分离纯化得到3种糖蛋白（WEG、SEG-1和SEG-2），在0.025~0.200mg/mL范围内，3种糖蛋白均可有效抑制由脂多糖诱导的小鼠巨噬细胞RAW264.7中炎性因子

TNF-α、iNOS、COX2

IL-1β

mRNA相对表达水平，且无毒副作用，说明发芽糙米对炎症有明显抑制作用。将糙米和红米在26℃和99%相对湿度的黑暗条件下发芽2d，采用液相色谱-质谱法分析未发芽和发芽糙米中的次生代谢产物，采用DPPH法测定抗氧化活性，结果表明，发芽糙米和发芽红米次生代谢产物发生改变，发芽糙米抗氧化活性略有提高，DPPH自由基清除率从11.2%提高到22.5%，而发芽红米抗氧化活性降低，DPPH自由基清除率从73.8%降至60.0%。采用不同的极性溶剂（蒸馏水、甲醇、无水乙醇、蒸馏水和石油醚）提取发芽糙米，其萃取物都具有明显的抗氧化活性，并且存在一定的正相关性，尤以蒸馏水极性最强，其萃取物的DPPH自由基清除率、羟自由基清除率和铁离子还原能力最高。

结语

发芽糙米中特征营养成分GABA通过GABA支路和多胺降解途径合成，逆境胁迫会促进其富集，但目前逆境胁迫富集GABA研究多集中于单一胁迫，缺少多胁迫协同提升GABA的研究。现有的加工技术虽然在一定程度上能够改善糙米、发芽糙米的食用品质，但与消费者的口感需求还存在一定差距，难以实现与大米同煮同熟，不能同时提升营养品质和安全品质等，因此亟需创新发芽糙米加工新技术，一体化改善糙米、发芽糙米食用品质、营养品质和安全品质，同时保持发芽糙米的自然形态。关于发芽糙米的降血脂、改善心脑血管、保护心脏和抗炎作用已有研究，但是关于其调节脂代谢的机制还未见系统报道，未来可在此方向进行深入研究，并将脂代谢与肠道微生物调节进行相关分析，为发芽糙米作为功能食品开发提供理论基础。

引文格式：

任传英, 洪滨, 张珊, 等. 发芽糙米特征营养、食味品质提升及功能性评价研究进展[J]. 食品科学, 2025, 46(1): 284-292. DOI:10.7506/spkx1002-6630-20240118-158.

REN Chuanying, HONG Bin, ZHANG Shan, et al. Research progress on nutritional characteristics, taste quality improvement and functional evaluation of germinated brown rice[J]. Food Science, 2025, 46(1): 284-292. (in Chinese with English abstract) DOI:10.7506/spkx1002-6630-20240118-158.

实习编辑：魏雨诺；责任编辑：张睿梅。点击下方阅读原文即可查看全文。图片来源于文章原文及摄图网

为汇聚全球智慧共探产业变革方向，搭建跨学科、跨国界的协同创新平台，由北京食品科学研究院、中国肉类食品综合研究中心、国家市场监督管理总局技术创新中心（动物替代蛋白）、中国食品杂志社《食品科学》杂志（EI收录）、中国食品杂志社《Food Science and Human Wellness》杂志（SCI收录）、中国食品杂志社《Journal of Future Foods》杂志（ESCI收录）主办，西南大学、 重庆市农业科学院、 重庆市农产品加工业技术创新联盟、重庆工商大学、重庆三峡学院、西华大学、成都大学、四川旅游学院、西昌学院、北京联合大学、 中国健康管理协会特殊食品与植物营养分会共同主办 的“ 第三届大食物观·未来食品科技创新国际研讨会 ”， 将于2026年4月25-26日 （4月24日全天报到） 在中国 重庆召开。

长按或微信扫码进行注册

为系统提升我国食品营养与安全的科技创新策源能力，加速科技成果向现实生产力转化，推动食品产业向绿色化、智能化、高端化转型升级，由北京食品科学研究院、中国食品杂志社《食品科学》杂志（EI收录）、中国食品杂志社《Food Science and Human Wellness》杂志（SCI收录）、中国食品杂志社《Journal of Future Foods》杂志（ESCI收录）主办，合肥工业大学、安徽农业大学、安徽省食品行业协会、安徽大学、合肥大学、合肥师范学院、北京工商大学、中国科技大学附属第一医院临床营养科、安徽粮食工程职业学院、安徽省农科院农产品加工研究所、安徽科技学院、皖西学院、黄山学院、滁州学院、蚌埠学院共同主办的“第六届食品科学与人类健康国际研讨会”，将于 2026年8月15-16日（8月14日全天报到）在中国 安徽 合肥召开。

长按或微信扫码进行注册

会议招商招展

联系人：杨红；电话：010-83152138；手机：13522179918（微信同号）