米糠中功能性成分的研究現狀與發展趨勢

wangqijun · 發表于 2008-1-7 10:06:56

王永斌
（蚌埠學院食品科學與工程系，蚌埠  233000）

摘  要：米糠是具有很高營養價值和開發前景的稻谷加工副產品。本文重點介紹了米糠功能成分的研究現狀與發展趨勢，為米糠的綜合利用提供參考。
關鍵詞：米糠；功能成分；研究現狀：發展趨勢；綜合利用

米糠是禾本科植物稻谷的外殼，是碾米過程中被碾下的皮層及米胚和少量碎米的混合物，約占稻谷的5%～6%，它不僅來源豐富，而且營養全面。米糠中富含不飽和脂肪酸、生育酚、生育三烯酚、脂多糖、可食纖維、角鯊烯、γ-谷維醇等生理活性物質。這些物質對于預防人體心、腦血管疾病，抗癌，增強免疫力，降低血脂，預防便秘和肥胖癥具有顯著的功能作用，是保健食品、醫藥、化工制造業的重要原料，在世界各國受到廣泛重視。
同時，米糠含有活性很強的脂肪酶，這種脂肪酶能很快分解米糠中所含的油脂，使酸價迅速上升，并有可能經受脂肪氧合酶的進一步氧化作用（俗稱“哈變”），在較短的時間內產生一種令人難以接受的霉味。新鮮米糠，在常溫下的幾小時內，其酸價可由4mg KOH/g上升到10 mg KOH/g以上，25℃氣溫下，米糠的游離脂肪酸（FFA）含量以約為1%/h升速增大。米糠中夾雜的害蟲和微生物的生命活動也會加速米糠酸敗劣變。因此，必須鈍化這種酶，使米糠穩定，米糠才可進行深度開發。
米糠資源的深度開發利用，必須集約經營，否則難以取得規模效益，工藝、技術及裝備等條件也難以實現。國內米糠的總產量雖然很大，但由于稻谷加工企業比較分散，生產規模也不大，再加上新鮮米糠穩定性較差，不易貯存和運輸，因此難以集中生產。目前，米糠有效利用率尚不足20%，大部分作為飼料，甚至作為廢料，資源浪費嚴重。
1  米糠的營養成分及生理功能
米糠是糙米碾白加工過程的產物。糙米碾白時，米粒（胚乳）的表皮、米胚芽和少量破碎胚乳（碎米、米粞）的混合物，通常稱為米糠。米糠重量雖然不足糙米的10%，但是糙米重要營養成分卻大量地集中于米糠之中。米糠含有12%～16%蛋白質、12%～23%脂肪，8%～10%粗纖維和7%～12%的灰分，此外還含有豐富維生素和礦物質，至少集中了糙米78%的VB1，47%的VB2，67%的VPP和80%鐵元素。米糠蛋白質含有所有必需氨基酸，并且屬低過敏性，適用于嬰幼兒食品。米糠油的脂肪酸組成中油酸約占40%，亞油酸約占34%。米糠碳水化合物含量較高，但其中主要成分是膳食纖維。此外，米糠所含的γ-谷維素、生育酚、生育三烯酚和肌醇等生理活性物質是米糠具有保健功能的重要原因。據報道，米糠能夠降低血清總膽固醇和低密度脂蛋白膽固醇含量、增加高密度脂蛋白膽固醇含量，具有降低血脂、調節血糖、預防癌癥和脂肪肝等多種保健功能。目前在美國市場上，以米糠為原料的營養保健食品已有多種，如“Perfect Plus”、“RiSoTriene”、“RIBUS米糠飲料”等，具有良好的市場前景。
2  米糠油的生理功能及其深加工產品的研究現狀
米糠中的油脂含量為14%～24%，屬功能性油脂，是優質植物油。米糠中脂肪的組成，主要是由三種脂肪酸構成：軟脂酸（約17%）、油酸（約40%）和亞油酸（約34%），此外，還含有亞麻酸（約1%），它們的含量合計約占總脂肪酸的92%。
2.1  米糠油的生理功能
米糠油中不飽和脂肪酸含量達80%以上，必需脂肪酸含量達35.7%，可補充人體必需脂肪酸的不足。米糠油作為高級調和油、保健油等高檔油的主要原料，對人體心血管疾病有較好的療效作用。同時，米糠油中含有豐富的亞油酸，正常人每天攝入6g亞油酸，才能維持生理代謝。亞油酸與膽固醇結合轉化為膽酸和類固醇排出體外，從而防止膽固醇沉積在血管壁上，起到降低血脂、軟化血管的作用。其中磷脂是人體神經系統正常運轉所必需的健腦物質。含有的糖脂可起到降血糖、降血脂、抗腫瘤等功效。米糠油中不皂化的脂類總含量達4.2%，尤其是γ-谷維醇的含量居各種食用油之冠，具有重要的生理功能，能防止膽固醇的沉積，減少血漿中膽固醇、甘油三脂的含量，尤其是降低低密度脂蛋白與高密度脂蛋白的比值（其值大，就表示容易得心臟?。?，起到防治心腦血管疾病的作用。Rukminid C.對米糠油進行的毒理實驗表明，米糠油無毒副作用，對人體安全可靠。而Tamagawa M.等人對人鼠進行的致癌性研究則表明，米糠油無致畸變作用。
2.2  米糠油精煉副產品的深加工產物的生理功能及研究現狀
米糠提油后所剩余的糠餅或糠粕，是生產菲?。ㄖ菜徕}鎂）的原料。菲汀經離子交換生成植酸（肌醇六磷酸）。植酸可用于預防結腸癌、腎結石和降低膽甾醇，還可作抗凝血劑，防噬菌體感染劑，VB2、VC和VE的穩定劑，能有效地治療粉刺，也用作油脂及肉類等食品的保鮮劑。菲汀高壓水解產物肌醇，屬于維生素藥物，對高血脂、肝硬化、脂肪肝和膽甾醇過高有顯著療效。肌醇在生化試劑、食品強化劑、保健食品、高級化妝品及水產飼料添加劑等領域廣泛應用。因此，米糠油精煉副產品的深加工產物，很多具有明顯的藥理和臨床療效。
2.2.1  谷維素  谷維素是數種脂肪醇與阿魏酯的混合物，具有多種生理功效，其主要的藥理和臨床療效是：①對于自主的（能獨立存在和發生作用的）神經系統，具有類似激素的作用。作為一種植物神經調節劑，對于植物神經功能失調，有較好療效。②對于總膽甾醇和低密度脂蛋白-膽甾酸，以及高密度酯蛋白-膽甾醇，分別具有降低和提高作用；具有抗高血脂和抑制自體合成膽甾醇的作用。③活化能（Ea）高，Ea=33.1KJ/mol（注：VA的Ea=13.0KJ/mol～30.5KJ/mol）；溫升活性改變率（Q10）較低，Q10=1.30（注：VE的Q10=1.12～1.28）。抗脂質氧化作用的穩定性，稍低于VE，但高于VA。④對腸胃神經官能癥，有調節和改善作用。⑤作為一種脂溶性維生素，對動物具有促進生長和繁殖作用。
2.2.2  維生素E  VE系指8種天然存在的脂溶性營養素，即α-、β-、γ-、δ-生育酚（T）四個同系物和α-、β-、γ-、δ-生育三烯酚（T3）四個同系物。生育三烯酚（T3）能有效降低血清膽甾醇，尤其是其中與心血管疾病有直接聯系的低密度脂蛋白—膽甾醇（LDL）。T3是目前最有效的自由基連鎖中斷抗氧化劑，用于抗衰老。T3還是很好的抗血栓劑，其抑制腫瘤生長的功能也很誘人。
2.2.3  烴類及甾醇  米糠油精煉副產品的深加工產物中總烴含量的50%～60%為角鯊烯，它具有降血脂、降膽甾醇等生理活性。同時其中還含有植物甾醇，具有合成調節水、蛋白質、糖和鹽代謝的甾類激素之生理功效。植物甾醇作為治療心血管疾病、皮膚鱗癌和頑固性潰瘍的藥物，已被應用或正在作臨床試驗。它還可用于口服避孕藥和治療高血壓的類甾醇藥物之原料。在化妝品工業上，甾醇也是一種原料。
3  米糠中纖維素的功能性作用
米糠纖維是一種具有很高生物價值的谷物纖維。近10多年來，食品中的膳食纖維引起了世界各國營養學家的極大關注，它可預防和控制一些與飲食有關的疾病。米糠中含有豐富的膳食纖維，特別是包含可溶性和不溶性纖維的膳食纖維。不溶性膳食纖維可減少膳食在體內的輸送時間，可溶性膳食纖維能降低血清膽固醇，影響食品的結構性質、膠凝性質、稠化性質和乳化性質。不僅如此，米糠還含有豐富的其它營養素，因此它可作為功能纖維素源，并且在傳統食品中作為營養素源而不影響食品原有的風味和組織結構。
米糠纖維素含有74種能消除體內活性氧自由基的抗氧化劑，有廣泛的生理功能，對預防和改善冠狀動脈硬化造成的心血管病具有重要的作用?？梢种坪脱泳從懝檀己透视腿诹馨椭械奈?，比麥麩纖維素的吸附能力強，還具有吸附人體內有害農藥，預防肝癌和大腸癌的重要作用。米糠纖維素中還有多種最新發現的具有強生理活性的維生素E，以及多種微量元素（鋅、硒、鎂等）。其功能：一是降低血脂；二是能防癌，促進腸道蠕動，有利于通便排便；三是能降低血漿膽固醇，預防心血管??；四是控制肥胖，提高免疫功能；五是對胰島β細胞功能的正常發揮至關重要，增加分泌功能，減少胰島素的拮抗激素的產生，恢復胰島素的降糖作用，對糖尿病具有預防、控制作用。
米糠纖維素（RBH）約占米糠纖維的50%，可分為水溶性和堿溶性RBH，由于水溶性RBH在米糠中含量相對較少，開發應用價值不大。堿溶性RBH又可分為RBHA（由中和沉淀提取）和RBHB（在中和液中添加酒精沉淀提取，又稱米糠半纖維素B），RBHA一般不溶于水，分子量較大，糖醛酸含量、粘度及持水力、膨脹力、離子交換能力都低于RBHB。不少研究已證實，米糠半纖維素B主要有抑制血清膽固醇上升，改善腸道內環境和抑制大腸癌發生等三大生理功能。在20世紀80年代末，米糠半纖維素B在日本就已有工業化規模生產，主要應用于焙烤食品、冰淇淋和飲料中（產品研制和應用方法常以專利的形式出現），在日本市場上頗受歡迎。
4  米糠維生素與礦物質的功能作用及研究現狀
4.1  米糠維生素
米糠中富含B族維生素和維生素E，但缺乏維生素A和維生素C，米糠的各種維生素含量（mg/kg），通常為：VB110～28，VB24～7，煙酸296～590，VB610～32，葉酸0.5～1.5，VB120.005，VE150。
4.1.1  米糠VB13 日本將粗米糠餅與含HAC的甲醇一起加熱，經中和，蒸餾除去甲醇后，將殘余物用丙酮處理，經重結晶、酸性離子交換樹脂后，即制得殺菌劑VB13晶體。
4.1.2  米糠VB系列糖漿  日本成功地從米糠中提取了維生素B1，在100g己烷脫脂米糠中，不僅含有VB1l8～30mg，而且含有VB25.4～5.7mg，VB419～32mg，VPP308～590mg，可供制備VB系列糖漿。
4.1.3  米糠提取VE  米糠油含有一定量的生育酚，在毛油精制過程中生育酚富集于皂腳和脫臭餾出物中。皂腳用氫氧化鈉、乙醇液補充皂化后再用甲醇、乙醇或丙酮等濃液萃取，經冷卻、脫色可得含10%～15%生育酚的濃縮物，再經分子蒸餾，便可得更高濃度的生育酚。天然生育酚在生理活性和安全性方面均優于合成生育酚，它能預防自身脂質代謝異常，特別是身體內器臟脂肪過氧化脂質的產生和膜脂質老化。防止人體衰老，延年益壽，而且只有天然復合生育酚才有營養生理效果。
4.2  米糠礦物質
米糠中礦物質以P為最多，其次為K、Mg和Se，其余為Ca、Mn和Si，Fe和Na含量最低。糠中的P主要存在于植酸、核酸和酪蛋白中，其中植酸中的P占米糠總P量的89%。米糠的各種礦物質含量（mg/kg），有更大的變化范圍，通常為：All53～369，Ca250～1310，Fel30～530，Mg860～12300，Mnll0～880，P14800～28700，K13200～22700，Sel700～16300，Na0～290，Zn50～160。
4 2.1  米糠菲汀  植酸鈣鎂也稱菲汀，是植物與鈣、鎂金屬離子形成的一種復鹽，廣泛地存在于植物種子的菊粉層中，尤以脫脂米糠中含量最高，達10%～11%，所以脫脂后的米糠餅粕是提取植酸鈣的最佳原料。植酸鈣鎂的提取方法有醇類沉淀法、重金屬分離法、稀酸萃取加堿中和法等。菲汀含有易被人體吸收的有機物、鈣等化學物質，具有獨特的生理藥理功能和廣泛的用途，菲汀能促進人體的新陳代謝和骨質組織的生長發育，恢復體內P的平衡，用于神經衰弱、佝僂病、手抽搐等的輔助治療，還可解除鋁中毒。另外，它還是提取植酸、肌醇的原料。
4.2.2  米糠肌醇  米糠是提取肌醇的主要原料。肌醇，又名環己六醇，是白色結晶或結晶粉末，無臭，味微甜，密度為1.752，熔點225～227℃，不溶于乙醇、乙醚和氯仿，水溶液呈中性，置空氣中穩定屬維生素類藥物及降血藥物，被廣泛用于醫藥工業，此外還作為生化試劑、食品添加劑和飼料添加劑等。
4.2.3  米糠植酸  植酸又名肌醇六磷酸，含磷28.16%，為淡黃色或淡褐色漿狀液體。常以植酸鈣為原料，用離子交換方法去除復鹽中的Na+、Mg2+、Ca2+等金屬離子和混雜的陰離子，經活性炭脫色真空濃縮即可。植酸與Ca2+在很寬的pH值范圍內都具有強鰲合性，這一性質形成了其醫療應用的基礎。它能預防和溶解多種疾病患者的鈣沉淀，降低尿中的鈣離子濃度，檢查腎結石的形成。在醫藥工業上，植酸是用發酵法生產核黃素的有效成分之一；作為發酵促進劑，可提高慶大霉素及其他氨基糖甙類抗菌素產量；可在醫藥上制備一種用作器官閃爍掃描劑的專用植酸膠體；還可用作抗凝血劑，防噬菌體感染劑；高壓氧氣中毒的預防劑；VB2、VC、VE等的穩定劑；可抑制結腸癌的發生，還能有效地治療粉刺。
實際上，不同的米糠料，具有不同的維生素和礦物質含量，這是其稻谷品種、生長環境條件和碾米加工程度及米糠含殼率的影響結果。很顯然，認識這方面的規律，有很大的實用意義。因為，可通過測定米糠料的某些維生素和礦物質含量，作為稻谷加工質量的品控指標。
還有許多經濟價值比米糠直按用作飼料高得多的米糠產品，如米胚油、米糠蛋白、米糠蛋白飲料、肌醇、谷維素等等。世界各國，尤其是日本、南朝鮮及東南亞一些較發達國家對米糠的綜合利用進行了大量的研究工作，我國最近幾年在米糠的深加工方面也有長足的進步。
5  展望
米糠是一種具有很大潛力的優質食品原料。米糠中的功能活性成分還在不斷地研究和開發中，還會有新的活性成分出現。在認識米糠功能成分的過程中，應加大對功能成分的工業應用，開發出更多更好的高附加值成品，相信米糠功能成分將會給各行各業帶來新的生機。
米糠具有很高的營養價值，是健康食品之源。可提取一系列具有保健功能的物質。功能性油脂、菲汀、谷維素、谷維醇、植酸、肌醇、VB和VE等。這些功能性成分具有抗腫瘤、降血脂、降血糖、降膽固醇、殺菌、消炎、增強免疫力等功能。
米糠深加工技術及工藝方法很多，米糠深加工產品也很多，可以以食用商品米糠（穩定全脂米糠或脫脂米糠）為一級產品，也可將其進一步加工成精制米糠油、米糠蛋白水解物、米糠膳食纖維等功能性食品的二級產品，以及以米糠為原料的增效和增值傳統食品。以二級產品為原料，可生產各種新型醫藥品，稱謂米糠加工的三級產品。
米糠的開發利用范圍之廣、層次之深和增值潛力之大，有可能使傳統的稻谷碾米工業發生導向性的根本變化。在我國這樣一個擁有豐富米糠資源的大國，研制和推廣適合我國國情的米糠穩定技術，布局合理地和生產經濟地集中加工米糠，科學地和系列地利用米糠資源，以國際、國內市場為導向，開發米糠加工的一、二、三級產品，將使米糠增值數十倍！這不僅有利于農村產業結構調整和糧油工業擺脫困境，而且，也是應對加入WTO后的挑戰，克服全球經濟國際化對我國欠發達的農業和農產品加工業負面影響的有力舉措?！?/td>