超临界萃取米糠甾醇油

1 米糠及米糠油

米糠是稻谷加工的副产物, 约占谷粒总质量的6%, 年产约1 400万t。近年来, 米糠高附加值利用研究较为广泛。米糠富含多种营养成分, 其中油脂含量约为20%, 是一种良好的油料作物。

米糠油属半干性油脂, 脂肪酸配比较为合理, 不饱和脂肪酸含量较高, 其中以油酸和亚油酸为主, 约占80%。米糠中植物甾醇占油脂不皂化物81%左右, 米糠油是植物甾醇含量最为丰富的油脂之一, 含有丰富的维生素E、谷维素和角鲨烯等生物活性物质, 对人体具有多种生理保健功能。因此, 米糠油被誉为“保健油脂”。

2 植物甾醇

植物甾醇是以环戊烷全氢菲为骨架的一类活性物质, 具有多种生理功能的甾体, 主要存在于植物的根、茎、叶和种子中。一般认为, 植物油及脱臭馏出物中植物甾醇含量最多。植物甾醇具有促进胆固醇的代谢, 降低胆固醇含量、降低冠心病发病率、抑制肿瘤、调节免疫等多种生理功能, 人体自身不能合成, 必须从外界食物中摄取, 因此, 受到人们的广泛关注。

3 超临界制取米糠油

超临界流体 (简称SCF) 是一种特殊状态的流体, 具有气液两重性质。超临界CO2流体萃取技术是利用CO2作为萃取剂, 由物料中萃取出所需成分的一种分离方法。超临界萃取技术属于低温制取技术, 具有良好的溶剂特性, 被广泛地用于油脂的提取领域, 是国内外竞相研究的一种新型、高效、绿色的分离技术。

我国工业化生产米糠油主要应用机械压榨法和溶剂浸出法。压榨米糠油, 品质好、色泽浅, 但油脂得率低;溶剂浸出法, 虽油脂得率明显提高, 但溶剂回收困难、油脂中存在溶剂残留、米糠粕中营养成分被破坏。超临界制取米糠油是通过调整流体的溶解性来提取油料中的油脂。与传统工艺相比, 油脂得率高、品质好、无溶剂残留, 米糠粕中营养成分被破坏, 工艺操作简单, 安全性高, 流体选择性好, 溶解能力强, 无废物排放, 被称为“高效绿色”工艺技术[1]。

目前, 国内外对超临界CO2萃取法制取米糠油的工艺已进行了较多研究。王文侠[2]利用超临界萃取米糠油, 得出最佳工艺为:CO2流量60 kg/h, 萃取温度42 ℃, 萃取压力30 MPa, 时间60 min, 米糠油的提取率为94%, 不饱和脂肪酸含量为71%以上。宋玉卿等[3]釆用超临界萃取米糠油, 米糠油提取率达到97.1%, 确定最佳条件为:萃取温度45 ℃, 萃取压力30 MPa, 时间80 min, 物料含水量约5%~6%。刘婷婷[4]以新鲜米糠为原料, 采用超临界萃取技术制取米糠油, 通过响应面回归分析得出:对米糠油得率影响次序为:萃取压力>萃取时间>萃取温度, 米糠油提取率为95.12%。L.Danielski等[5]采用超临界萃取法分离米糠毛油中的游离脂肪酸, 制取的米糠油游离脂肪酸含量小于1%。

4 超临界萃取米糠甾醇油

植物甾醇国外工业化生产已经有四十多年的历史, 日本、欧美等一些发达国家, 利用植物油脂的脱臭馏出物提取植物甾醇, 开发出各种保健产品。近几年, 国内也陆续出现了关于植物甾醇的研究报道。牟德华和李艳等[6]以大豆油脱臭馏出物为原料, 利用超临界流体萃取技术萃取植物甾醇, 在萃取温度45 ℃, 萃取压力25 MPa, 萃取时间240 min条件下, 植物甾醇收率约为65%, 纯度为80%以上。刘婷婷[4]采用超临界精馏柱精制米糠油, 以精馏柱Ⅰ中的物质为原料, 采用分子蒸馏技术提取纯化米糠甾醇, 甾醇含量为63.85%。

采用传统方法制取米糠油, 均不能对米糠中植物甾醇进行选择性提取。且在油脂碱法精炼及脱臭过程中, 大量植物甾醇又流入下脚料和脱臭馏出物中, 致使成品油脂中植物甾醇含量很低。采用超临界CO2萃取法制取米糠油, 不仅可以提高油脂得率、改善油脂品质, 而且可以选择性的提取植物甾醇, 结合超临界精馏技术, 采用两萃四精馏式超临界萃取装置精制米糠油, 不但可以直接得到食用级米糠油, 减少精炼过程, 同时降低了米康油中甾醇的损失。

Kuk和Dowd[7]研究了超临界CO2萃取法制取米糠油中萃取温度和萃取压力对米糠油萃取率的影响, 发现随着压力和温度的升高, 米糠油萃取率大大提高, 米糠油中甾醇含量也随之增加。通过试验可知, 采用HA121-50-02超临界CO2萃取装置制取米糠甾醇油, 米糠油提取率为18.4 g/100 g, 甾醇含量为2.2%, 显著高于溶剂提取米糠油中甾醇含量1.5%。通过超临界CO2萃取-精馏精炼后, 米糠甾醇油的酸值为2.2 KOH mg/g, 水分及挥发物含量为0.08%, 胶质和蜡质总含量为0.37%, 油中甾醇含量达1.69%, 较市售油脂中甾醇含量0.5%显著增加。

摘要：米糠营养价值丰富, 来源充足, 近年来备受人们关注。对超临界萃取米糠甾醇油进行概述, 介绍超临界萃取米糠甾醇油的相关研究, 为今后该领域的研究奠定了基础。

关键词：米糠,米糠油,甾醇油,超临界萃取

参考文献

[1] 刘军海, 雷凤芹.米糠油浸出新技术[J].粮油加工, 2001 (1) :6-7.

[2] 王文侠.超临界二氧化碳萃取米糠油的生产工艺的研究[J].工艺技术, 2005, 26 (8) :107-112.

[3] 宋玉卿, 王春利, 王婷.超临界CO2萃取米糠油工艺条件的实验探讨[J].吉林粮食高等专科学校学报, 2006, 21 (1) :1-3.

[4] 刘婷婷.米糠高值化综合利用关键技术研究研究[D].长春:吉林农业大学, 2012.

[5] L.Danielski, C.Zetzl, H.Hense, et al.A process line for the production of raffinated rice oil from rice bran[J].Journal of Supercritical Fluids, 2005, 34 (2) :133-141.

[6] 牟德华, 李艳, 赵玉华, 等.超临界CO2萃取技术提取植物甾醇的研究[J].食品与发酵业, 2007, 33 (1) :118-121.

[7] Kuk M S, Dowd M K.Supercritical CO2 extraction of rice bran[J].Ibid., 1998, 75:623-628.