徐 浩，張海玲，顧廣東，朱昌保

(1.安徽省糧油科學(xué)研究所，安徽 合肥 230061； 2.合肥師范學(xué)院 生命科學(xué)學(xué)院，安徽 合肥 230601)

米糠是糙米精制后得到的副產(chǎn)物，由大部分皮層、胚、糊粉層和少量胚乳組成，占稻谷總重10%左右。我國(guó)米糠資源豐富，從東北3省到海南島均廣泛分布稻谷種植區(qū)，每年米糠產(chǎn)量約1 200萬t，但其綜合利用率較低，有效利用尚不足20%，生產(chǎn)、研究多集中于油脂提取、飼料加工等傳統(tǒng)領(lǐng)域[1]。

米糠資源全身是寶，含有較高含量的脂肪、蛋白質(zhì)、膳食纖維，此外，礦物質(zhì)、維生素E、谷維素、二十八烷醇、神經(jīng)酰胺、γ-氨基丁酸(GABA)等生理活性物質(zhì)含量也很豐富。但米糠在我國(guó)目前總體仍處于研究階段，未得到合理、有效利用，因此深入研究和開發(fā)米糠資源前景廣闊。2016年《國(guó)務(wù)院辦公廳關(guān)于進(jìn)一步促進(jìn)農(nóng)產(chǎn)品加工業(yè)發(fā)展的意見》中明確指出要加快推進(jìn)秸稈、稻殼、米糠等農(nóng)產(chǎn)品加工副產(chǎn)物的綜合利用，首次從國(guó)家層面強(qiáng)調(diào)農(nóng)產(chǎn)品深加工及副產(chǎn)物利用的必要性，從開發(fā)新能源、新材料、新產(chǎn)品等角度提出要求。米糠作為我國(guó)重要的油脂原料、食品資源、化工原料，充分開發(fā)和利用目前在我國(guó)仍有許多問題需要解決。主要對(duì)米糠的生化性質(zhì)及其綜合利用進(jìn)展進(jìn)行介紹，針對(duì)現(xiàn)狀提出可行性建議。

1 米糠主要成分

1.1 米糠油

米糠中含約12%～22%的油脂，脂肪酸組成合理，其中不飽和脂肪酸含量達(dá)80%以上，且含大量脂溶性維生素、谷維素等，研究表明米糠油有一定的藥用保健價(jià)值，有降膽固醇、降血脂、促進(jìn)生長(zhǎng)發(fā)育等作用，被國(guó)內(nèi)外公認(rèn)為營(yíng)養(yǎng)健康型油脂[2]；米糠油容易吸收，食后吸收率達(dá)90%以上，同時(shí)有良好的氧化穩(wěn)定性及風(fēng)味，被廣泛的應(yīng)用于食品和藥品行業(yè)。

適當(dāng)?shù)木圃诿卓酚椭迫∵^程中必不可少，但精制過程中產(chǎn)生皂腳和不皂化物，其中皂腳中富集米糠中大部分游離脂肪酸和谷維素，不皂化物含有谷甾醇和生育酚類化合物。

1.2 米糠蛋白及米糠肽

米糠中蛋白含量較高，其中脫脂后的米糠蛋白含量15%～20%，米糠蛋白質(zhì)的氨基酸組成合理，接近FAO/WHO推薦標(biāo)準(zhǔn)，生物效價(jià)與牛奶、雞蛋相似，每100 g米糠蛋白中含賴氨酸含量5.8 g，可作為功能性食品的營(yíng)養(yǎng)添加劑使用；米糠蛋白中無抗?fàn)I養(yǎng)因子，是一種低過敏性蛋白，適合作為特殊人群及嬰幼兒營(yíng)養(yǎng)食品。米糠蛋白中23～35 ku的小分子蛋白占45%以上，這類小分子蛋白具有良好的乳化性、溶解性、持水性、起泡性以及持油性[3]，可作為食品乳化劑。

米糠肽是米糠蛋白水解產(chǎn)物，是一種很有前途的活性肽。科研人員發(fā)現(xiàn)利用米糠蛋白制備的多肽具有多種生理功能, 如抗氧化、降血壓血脂、免疫調(diào)節(jié)、抗癌細(xì)胞增殖以及預(yù)防糖尿病等[4]。

1.3 米糠多糖

米糠多糖是一類多糖混合物，約占米糠總量的1.0%～3.0%，主要包括脂多糖、葡聚糖和阿拉伯木聚糖等，除具有一般多糖的生理功能外，研究表明米糠多糖還有抗腫瘤、增強(qiáng)免疫、降膽固醇、降血脂、降血糖，提高血清腫瘤壞死因子水平等功能[5]。米糠多糖的生理功效與人參、當(dāng)歸等中藥多糖的功效類似，合理加工利用可產(chǎn)生良好的經(jīng)濟(jì)效益[6]。

1.4 植酸

米糠中含有10%左右的植酸，是生產(chǎn)植酸的優(yōu)質(zhì)原料，科研人員對(duì)植酸及其下游產(chǎn)品開展了大量的研究。植酸在米糠中，通常與礦物質(zhì)、蛋白質(zhì)、游離氨基酸等結(jié)合，以絡(luò)合物的形式存在。米糠中植酸具有一定的抗氧化、抗衰老等生理功能，但其抗?fàn)I養(yǎng)問題[7]也被科學(xué)界所公認(rèn)。作為食品中成分，植酸無法被人與非反芻動(dòng)物消化，從而影響礦物質(zhì)元素在人體的利用率、降低蛋白飼料消化吸收、降低消化酶活性等。因此，米糠在作為食品、飼料原料時(shí)，可通過微生物發(fā)酵、酶解等方法降解植酸，提高原料營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。

1.5 米糠膳食纖維

膳食纖維被譽(yù)為“第七營(yíng)養(yǎng)素”，研究表明膳食纖維可預(yù)防腸道疾病、心腦血管疾病、糖尿病、高血壓、肥胖等[8]；脫脂后的米糠中膳食纖維含量可達(dá)到30%～50%，其中可溶性膳食纖維7%～13%[9]，是膳食纖維的重要來源。將米糠作為食品原料添加入食品當(dāng)中可增加人體膳食纖維攝入量。

1.6 谷維素

谷維素又名阿魏酸酯(4-羥基-3-甲氧基肉桂酸酯)，是一種重要的功能性物質(zhì)，主要存在于米糠當(dāng)中，含量0.3%～0.5%，因其具有脂溶性，在制取油脂過程中溶解在米糠油中，米糠毛油中含量約為2%～3%，故通常以米糠毛油為原料富集并生產(chǎn)谷維素純品。大量實(shí)驗(yàn)研究表明其具有抗衰老、抗脂質(zhì)氧化、降血脂、調(diào)節(jié)內(nèi)分泌、促進(jìn)生長(zhǎng)和改善植物神經(jīng)功能等生理作用[10]；

早在上世紀(jì)50年代就有研究報(bào)道谷維素的分離、提取和純化，1962年日本首次將谷維素作為治療更年期焦慮的藥物在市場(chǎng)銷售，我國(guó)自1970年開始自主研發(fā)并生產(chǎn)出谷維素產(chǎn)品，經(jīng)過40余年的發(fā)展，已被廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、食品、美容化妝品等領(lǐng)域。

2 米糠加工及綜合利用研究進(jìn)展

2.1 米糠穩(wěn)定化技術(shù)

米糠脫離糙米后直接與空氣接觸，脂肪酶被激活并作用于底物，迅速將米糠中的甘油三酯分解為脂肪酸，酸值快速升高，游離脂肪酸含量在最初24 h內(nèi)快速升高至7%～8%，并且以每天5%～10%的速度增長(zhǎng)，米糠發(fā)生嚴(yán)重水解酸敗[11]，同時(shí)，產(chǎn)生的脂肪酸在一定條件下會(huì)分解為過氧化物，以及醛類、酮類物質(zhì)等小分子物質(zhì)[12]，這些物質(zhì)的存在會(huì)使米糠產(chǎn)生刺激性氣味，人體攝入后會(huì)造成代謝困難，肝臟負(fù)擔(dān)加重，小分子的醛類有顯著的致癌毒性[13]。因此，使米糠中脂肪酶失活是米糠有效利用的前提。目前米糠穩(wěn)定化處理的主要方法有加熱處理、化學(xué)處理、微波處理，以及擠壓膨化等，可在一定程度上使米糠中酶失活(過氧化物酶耐熱，一般認(rèn)為，過氧化物酶殘余活力小于5%，脂肪酶基本失活[14])，同時(shí)殺滅米糠中存在的真菌、細(xì)菌和昆蟲等，使米糠處于一個(gè)穩(wěn)定的狀態(tài)，延長(zhǎng)儲(chǔ)藏期[15]。

不同米糠穩(wěn)定化方法各有其特點(diǎn)，在選擇合適的方法時(shí)，要在保證米糠儲(chǔ)藏穩(wěn)定性的基礎(chǔ)上，最大程度保留米糠中營(yíng)養(yǎng)成分及使用價(jià)值；此外，要考慮實(shí)際環(huán)境、經(jīng)濟(jì)條件，合理選擇穩(wěn)定化設(shè)備和工藝，實(shí)現(xiàn)效益最大化。

2.2 米糠綜合利用技術(shù)

2.2.1 米糠油制備技術(shù)

米糠油中油酸、亞油酸含量較高，總量占米糠油脂80%以上，脂肪酸組成合理，營(yíng)養(yǎng)因子豐富，是一種健康型油脂，工業(yè)上米糠油的制備方法多采取壓榨法、有機(jī)溶劑萃取法、超臨界二氧化碳萃取等[16-17]。

壓榨法是借助機(jī)械壓力，從米糠中分離得到米糠油，該法生產(chǎn)設(shè)備比較簡(jiǎn)單，產(chǎn)品無任何添加成分，油脂中營(yíng)養(yǎng)成分保留較多，風(fēng)味純正。但缺點(diǎn)是這種方法需要的生產(chǎn)動(dòng)力較高，出油率低，餅粕殘油量大，針對(duì)這種情況往往采用一段壓榨，二段有機(jī)溶劑萃取的方式以提高生產(chǎn)率。

溶劑浸出法利用相似相溶原理，采用有機(jī)溶劑浸提米糠中油脂，該法提油率高、成本低，在國(guó)內(nèi)外普遍采用，但缺點(diǎn)是有溶劑殘留。為了提高出油率常采用低溫破壁[18]、微波[19]、超聲波[20]、酶解輔助提取[21]的工藝方法，油脂提取率比單一溶劑萃取法有顯著提高，同時(shí)節(jié)約了溶劑成本。

超臨界萃取米糠油通常采用超臨界CO2，在超臨界狀態(tài)下，液態(tài)CO2與米糠接觸，將米糠中油脂溶解在液態(tài)CO2中，隨后減壓、升溫，將液態(tài)CO2變成氣體，得到米糠油。該法得到的米糠油脂營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)保留比較多，同時(shí)提油率高，無溶劑殘留；但對(duì)提取設(shè)備要求較高，投資大，普遍推廣難度大。

2.2.2 米糠蛋白制備技術(shù)

自上世紀(jì)70年代起，已有科研工作者從事米糠蛋白提取的研究，但米糠蛋白的高聚合度以及與植酸、淀粉的螯合，造成溶解性差，提取較為困難，目前商業(yè)生產(chǎn)及應(yīng)用仍較罕見。

傳統(tǒng)的堿法提取，高濃度的堿液可改變米糠中纖維素、淀粉、植酸等與蛋白聚集結(jié)構(gòu)，通過破壞蛋白分子間結(jié)合緊密的二硫鍵、氫鍵和酰胺鍵，使蛋白易溶解于堿性溶液中[22]，在pH7～12，米糠蛋白得率達(dá)到30%～80%[23]；堿法雖簡(jiǎn)單易行，但堿濃度較高條件下，易發(fā)生美拉德反應(yīng)，蛋白提取液顏色較深，且蛋白質(zhì)的半胖氨酸和絲氨酸殘基可能轉(zhuǎn)變?yōu)橐欢ǘ拘缘囊阴Ｃ摎浔彼醄24-25]。

利用酶法輔助提取米糠蛋白，在較低濃度的堿條件下即可得到較高的提取率，蛋白營(yíng)養(yǎng)損失少。研究報(bào)道較多的是利用蛋白酶酶解提取米糠蛋白，蛋白酶酶解的機(jī)理主要是將難溶的米糠蛋白分子降解為可溶性的分子，但提取液顏色較深，且水解難以控制，米糠蛋白苦味較重，限制了其應(yīng)用。

2.2.3 米糠多糖制備技術(shù)

米糠多糖傳統(tǒng)的提取工藝是利用多糖溶于水的性質(zhì)，采用熱水進(jìn)行浸提，工藝流程為：米糠脫脂→水提→淀粉酶、糖化酶處理→沉淀蛋白→沉淀→醇洗→干燥。在水提階段通常輔助采取微波、超聲波、超高壓工藝，或者采取纖維素酶、蛋白酶等進(jìn)行破壁處理，這些輔助處理工藝都極大提高了米糠多糖提取率；為降低提取液中淀粉含量，水提液通常采用淀粉酶、糖化酶進(jìn)行酶解處理[26-27]。

2.2.4 米糠植酸制備技術(shù)

米糠資源豐富、價(jià)格低廉，植酸含量10%左右，是獲取植酸重要的原料。生產(chǎn)中應(yīng)用較多的植酸提取方法有沉淀法和離子交換法。沉淀法的工藝過程：米糠脫脂 →粉碎→酸浸→堿沉→沉淀物再溶解→過濾→濾液經(jīng)陽離子交換樹脂吸附陽離子→溶液脫色→濃縮→成品；離子交換法的工藝過程：米糠脫脂→粉碎 酸浸→過濾→陰離子交換樹脂吸附植酸→堿洗脫→陽離子交換樹脂吸附陽離子 脫色→成品。從工藝流程可看出2種工藝均較簡(jiǎn)單，但二者均需要消耗大量試劑，且成本高、能耗大、得率低；為了提高植酸產(chǎn)率，有關(guān)研究人員將微波、超聲波技術(shù)應(yīng)用于酸浸工藝；為了提高植酸產(chǎn)品品質(zhì)，將膜分離技術(shù)應(yīng)用于濃縮工藝中[28]。

2.2.5 米糠膳食纖維制備技術(shù)

一般采用強(qiáng)堿溶液處理米糠，得到膳食纖維，該方法工藝簡(jiǎn)單，但該方法會(huì)破壞膳食纖維的有效成分，產(chǎn)生環(huán)境污染。有的研究通過酶解、超聲波輔助提取等工藝可顯著提高產(chǎn)率；通過超微粉碎、超濾等環(huán)境友好型技術(shù)提取膳食纖維，可改善膳食纖維品質(zhì)。Wan等[29]人利用超濾技術(shù)提純米糠中的可溶性膳食纖維，取得了較佳的應(yīng)用結(jié)果。

2.2.6 米糠谷維素制備技術(shù)

谷維素是米糠中主要活性因子，米糠油中谷維素含量約在2%～3%，市售谷維素大多利用米糠毛油制取。國(guó)內(nèi)生產(chǎn)企業(yè)大多采用酸化弱酸取代法和吸附法生產(chǎn)谷維素，也有文獻(xiàn)報(bào)道采用堿性甲醇直接從毛油中萃取谷維素的工藝等[30]。

弱酸取代法利用谷維素具有酚類物質(zhì)的性質(zhì)，通過二次堿煉可被吸附到皂腳中，達(dá)到富集谷維素的目的；隨后利用堿性甲醇可溶解谷維素鈉鹽和脂肪酸鹽的性質(zhì)，將谷維素鈉鹽和脂肪酸鹽從皂腳中分離出；最后利用谷維素不溶于弱酸的性質(zhì)，采用弱酸調(diào)節(jié)pH，還原谷維素鈉鹽得到谷維素。該方法成本低，產(chǎn)品質(zhì)量較好，但回收率較低，不適用于高酸值米糠毛油制備谷維素。

吸附法是利用吸附劑吸附毛油中谷維素的原理。先經(jīng)過真空、高溫脫除毛油中脂肪酸，隨后加入活性吸附劑(活性氧化鋁等)，吸附在活性氧化鋁上的谷維素用醋酸乙醇溶液溶出谷維素即可[30-31]。

3 米糠食品研究進(jìn)展

米糠中營(yíng)養(yǎng)豐富，可做為功能性食品原料。以穩(wěn)定化米糠為原料制作米糠食品的研究在國(guó)內(nèi)外有很多報(bào)道，目前已開發(fā)出的米糠食品主要有米糠面包、米糠面條、米糠營(yíng)養(yǎng)素等[32]。Phimolsiripol等[33]研究表明添加米糠(尤其是可溶性膳食纖維含量高的米糠)可產(chǎn)生出面包的色澤更好、比容更大、面包碎屑和硬度更低，面包的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值、質(zhì)構(gòu)、感官性質(zhì)均有顯著改善，同時(shí)產(chǎn)品的貨架期有所延長(zhǎng)。美國(guó)斯巴斯公司以米糠為原料加工成米糠提取物后，使用噴霧干燥制得固體飲料，口感風(fēng)味佳，廣受關(guān)注。日本開發(fā)生產(chǎn)的米糠水溶性提取物，主要成分為肌醇與肌醇六磷酸鈣鎂、米糠纖維素、維生素及GABA，可作為膳食添加劑和飲料添加劑，具有抗高血脂、降脂肪以及降血壓等功效。

國(guó)內(nèi)米糠食品深度研究剛起步，市場(chǎng)基本處于空白，但發(fā)展前景十分廣闊。徐樹來[34]以擠壓改性的脫脂米糠粉為原料，按照不同的配方制作面包，10%的米糠添加量可優(yōu)化面包的部分指標(biāo)。于秋生等[35]采用皂化脫脂及水洗的方法，去除脫脂米糠中不可食部分后，利用酶解與物理粉碎技術(shù)對(duì)米糠膳食纖維進(jìn)行改性，得到1種高纖維、高蛋白、低脂肪的新型可食用米糠食品原料，可作為食品營(yíng)養(yǎng)添加劑。王煒華等[36]將處理后的米糠膳食纖維與大米粉混合，采用擠壓工藝制作成再造大米，不僅增加了營(yíng)養(yǎng)保健功能，同時(shí)各項(xiàng)質(zhì)構(gòu)指標(biāo)均與原料米接近。

在傳統(tǒng)物理方法處理米糠的基礎(chǔ)上，引入微生物發(fā)酵或酶法處理，往往會(huì)改善米糠的理化性質(zhì)，提高功能營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。Lelamurni等[37]通過固態(tài)發(fā)酵研法究幾種真菌對(duì)米糠中總酚含量和抗氧化活性的影響，結(jié)果表明整體抗氧化活性和總酚含量都有顯著提高。汪江波等[38]以米糠為原料提取膳食纖維后與脫脂乳混合，接種乳酸菌發(fā)酵，經(jīng)過調(diào)配和均質(zhì)，制成1種新型的功能性發(fā)酵米糠膳食纖維飲料。楊麗麗等[39]用乳酸菌發(fā)酵米糠，在優(yōu)化的實(shí)驗(yàn)條件下進(jìn)行發(fā)酵，結(jié)果發(fā)酵液中GABA含量最高達(dá)到288.0 mg/100 g米糠。池愛平[40]研究從脫脂米糠中提取營(yíng)養(yǎng)素，采用淀粉酶和蛋白酶分步對(duì)脫脂米糠進(jìn)行酶解，對(duì)酶解條件進(jìn)行了優(yōu)化，并通過微膠囊技術(shù)制得米糠固體營(yíng)養(yǎng)素產(chǎn)品。

4 對(duì)我國(guó)米糠深加工的建議

米糠利用受到限制的原因是一方面由于人們普遍對(duì)米糠資源營(yíng)養(yǎng)價(jià)值缺乏了解，深加工領(lǐng)域研究與應(yīng)用較少；另一方面是由于米糠極易酸敗變質(zhì)，大量米糠由于酸敗而降低了使用價(jià)值。為提高米糠資源的利用率，首先要研究更加有效控制米糠酸敗和保持米糠品質(zhì)的方法。

隨著人們對(duì)營(yíng)養(yǎng)健康油需求量的增加和重視度不斷提高，最大程度除去油脂中游離脂肪酸、糠蠟以及磷脂，同時(shí)保留較高含量的谷維素、維生素E等天然營(yíng)養(yǎng)成分是當(dāng)下急需研究的新方向。

加強(qiáng)米糠資源綜合利用研究，提高其附加值。對(duì)米糠資源的開發(fā)利用有2個(gè)思路，其一可以通過物理、化學(xué)、生物的方法對(duì)米糠進(jìn)行前處理，改變其應(yīng)用性能，轉(zhuǎn)化為具有豐富營(yíng)養(yǎng)及生理功能的食品、飼料原料；其二米糠中含有大量的油脂、蛋白、植酸、谷維素等物質(zhì)，可通過特殊的提取方法、工藝制取活性成分，作為食品、工業(yè)的添加劑，提高米糠的使用價(jià)值。

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