不同提取方法對米糠油品質的影響

張楚婕, 李道明, 張佳浩, 丁小剛, 梅 玲, 彭伊凡

(陜西科技大學 食品科學與工程學院, 陜西 西安 710021)

0 引言

食用油作為人們日常飲食不可或缺的營養組成,除了供給必要的能量之外,還可作為活性成分維持人體正常生命活動以及攜帶功能成分如生育酚、甾醇、谷維素、角鯊烯等.我國作為油脂消耗大國,糧油自給率僅有30%,由于產需缺口較大,我國油料和食用植物油高度依賴國際市場.過度依賴進口,不可避免帶來潛在的市場風險.以棕櫚油為例,需求端在國內,供給端則幾乎全部依賴進口.油脂油料價格波動頻繁,產業穩定健康發展面臨較高的不確定性.2022年,中央一號文件提出,大力實施大豆和油料產能提升工程,讓“油瓶子”里盡可能多裝中國油.因此開發新型油脂、改良油脂提取工藝是提高油脂自給率、破解食用油依賴進口的關鍵.

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.米糠是稻米加工的副產物,其中含有豐富的米糠油和蛋白等.我國米糠資源豐富、來源穩定,每年米糠產量約為1500萬噸,與我國大豆產量相當.米糠出油率為18%～20%,計劃可每年產米糠油300萬噸,相當于提高7%自給率,但實際統計我國年產米糠油不足12萬噸[1].雖然米糠是加工的副產物,重量不足糙米的10%,但是卻含有稻米60%以上的營養,具有較高的營養價值[2],其中主要的營養物質為蛋白質、脂肪和膳食纖維.米糠中蛋白質含量可達11%～15%、脂肪含量為15%～22%、膳食纖維含量為24%～29%[3].米糠在營養保健等方面應用廣泛,首先,米糠可以提取米糠油;其次,脫脂后的米糠中含有米糠多糖和蛋白質等豐富的資源[4].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%.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[5].

米糠油是從米糠中獲取的天然油脂,米糠油的脂肪酸組成主要為油酸、亞油酸、硬脂酸、棕櫚酸,還含有少量的α-亞麻酸和花生酸,其中油酸和亞油酸比例接近1.1∶1,被稱為“黃金比例”;同時米糠油中含有眾多脂質伴隨物如生育酚、磷脂、植物甾醇、角鯊烯、谷維素等,所以米糠油具有很高的營養價值[6].日本很早就將米糠油提取出來食用,而歐美等許多發達國家也將米糠油認定為與橄欖油齊名的健康油脂[7].因此,米糠油也被世界衛生組織評定為“三大健康食用油之一”[8].隨著我國的不斷發展,越來越多米糠油走上超市的貨架供消費者選擇.

中國地域遼闊,米糠作為主糧稻米的副產物,其產量豐富,但是利用米糠制備米糠油的利用率僅為20%,絕大多數米糠被用于動物飼料,僅小部分應用于米糠油的制備[9].同時米糠中的脂肪酶在米糠從稻米中剝離時活性被激活,米糠中的脂肪在脂肪酶的作用下分解,導致米糠中的游離脂肪酸(Free Fatty Acid,FFA)含量急劇升高,通常僅需一周時間游離脂肪酸含量即可達20%左右,所以目前國內米糠加工企業一般采用隨即生產隨即加工的生產模式避免脂肪酶的過度作用,而我國稻谷加工中部分加工方式呈現小作坊加工,小作坊為降低加工成本不會對米糠進行滅酶處理,導致米糠長時間室溫保存,最終只能作為動物飼料,因此限制了我國米糠的加工利用[10].

目前工業上提取植物油普遍采用機械壓榨法,而實驗室中米糠油的提取多采用溶劑提取法,最為常見是正己烷提取法和異丙醇提取法[11].后期逐步開發出超聲波、微波等輔助手段來輔助溶劑提取米糠油[12-14].本研究以米糠為原料,探究不同提取方法對米糠油品質的影響,對米糠出油率、脂肪酸組成、甘油酯組成、酸價、過氧化值以及脂質伴隨物如生育酚、谷維素等含量進行測定,并通過掃描電鏡觀察不同提取方法處理后米糠的表面形態特征,以期為推動米糠油的工業化提取及加工利用提供技術參考.

1 材料與方法

1.1 主要材料及試劑

正己烷(分析純),異丙醇(分析純),石油醚(分析純),甲酸(色譜純),無水硫酸鈉,無水碳酸鈉,硫代硫酸鈉,放置時間30天以上的米糠,生育酚混合標準品(陜西海斯夫生物工程有限公司),37種脂肪酸甲酯混合標準品(上海源葉生物科技有限公司)

1.2 主要儀器

旋轉蒸發器(RE-52AA),分析精密天平(賽多利斯,BSA224S),高速臺式離心機,數控超聲波清洗器,微波爐,水分含量測定儀(HE53),環境掃描電鏡(FEI Q45),氣浴振蕩器(THZ-92C),氣相色譜儀(島津 2010 Pro),液相色譜儀(島津 LC-16)

1.3 實驗方法

1.3.1 不同提取方法提取米糠油

(1) 振蕩提取法

參考劉看看等[15]的方法,并進行適當修改.稱取一定量的米糠放入錐形瓶中,以1∶5(w/v)的料液比量取一定體積的有機溶劑(正己烷、異丙醇、石油醚)倒入錐形瓶中,并手動搖晃均勻,最后用封口膜將錐形瓶瓶口密封,放入氣浴搖床進行振蕩提取.氣浴振蕩的條件為:溫度50 ℃,轉速200 rpm,時間120 min.然后利用抽濾瓶抽濾,回收濾液(澄清透明),將濾液置于旋轉蒸發器中在45 ℃,200 rpm的條件下減壓蒸餾15 min,最終獲得米糠毛油.米糠出油率計算公式如式(1)所示:

(1)

式(1)中:Y表示米糠出油率(%),M0表示蒸餾瓶的質量(g),M1為蒸餾后米糠油和蒸餾瓶的質量(g),M2為米糠的質量(g).

(2) 超聲輔助提取法

參考王玉瑩等[12]的方法,并進行適當修改.稱取一定量的米糠放入錐形瓶中,以1∶5(w/v)的料液比量取一定體積的提取溶劑(正己烷、異丙醇、石油醚)倒入錐形瓶中,并手動搖晃均勻,最后用封口膜將錐形瓶瓶口密封.在30℃、40 kHz的條件下超聲25 min,后續提取米糠油的步驟同1.3.1中(1)所述的振蕩提取法.

(3)微波輔助提取法

參考余誠瑋等[16]的方法,并進行適當修改.實驗采用微波爐對米糠進行處理,選擇微波頻率為800 W、處理時間3 min.將米糠平鋪于玻璃容器中,每平鋪一層,噴灑少量蒸餾水并插出排氣孔,避免微波過程產生高溫引發火災.后續提取米糠油的步驟同1.3.1中(1)所述的振蕩提取法.

1.3.2 米糠油理化性質檢測

(1)酸價

參照GB5009.229-2016測定不同提取方法提取得到的米糠油的酸價[17].實驗重復三次,結果以mg KOH/g表示.

(2)過氧化值

參照GB5009.227-2016測定不同提取方法提取得到的米糠油的過氧化值[18].實驗重復三次,結果以mmol/kg表示.

1.3.3 氣相色譜法測定米糠油脂肪酸組成

(1)氣相色譜條件

FBX-10毛細管柱(100 m×0.25 mm×0.20 μm),氣化室溫度:250 ℃,檢測器溫度:280 ℃.進樣量1 μL,進樣方式:分流進樣,分流比100∶1,以N2為載氣,N2流量35 mL/min,H2流量40 mL/min,空氣流量400 mL/min.程序升溫條件:初始溫度120 ℃,保留3 min,然后以5 ℃/min升溫到140 ℃,保留3 min;再以3 ℃/min,升溫到200 ℃,保留3 min;再以3 ℃/min,升溫到230 ℃,保留40 min.程序升溫時間合計83 min,檢測結束時間為87 min.

(2)氣相分析中甲酯化方法

取米糠油10 μL于具塞試管,加入2 mL正己烷充分振蕩,使米糠油完全溶解.繼續加入2 mL濃度為0.75 mol/L氫氧化鈉-甲醇溶液,混合均勻.通入N2充當保護氣,密封試管甲酯化10 min,期間不斷振蕩試管.結束后加入1 mL正己烷充分搖勻提取脂肪酸甲酯,再加入1 mL飽和氯化鈉溶液促進分層,靜置20 min取1 mL上清液加入0.5 g無水硫酸鈉除水.最后在10 000 rpm離心2 min,取上清液1 mL于色譜瓶中待氣相色譜分析.

1.3.4 高效液相色譜法測定米糠油甘油酯組成

使用HPLC-RID(High Performance Liquid,高效液相色譜)對米糠油的甘油酯組成進行分析.

液相色譜條件:EXL-127-2546U色譜柱,填料ACE Excel 5 SIL,尺寸為250 mm×4.6 mm,配備RID-20A(Refractive index detector,折光示差檢測器),流動相為正己烷/異丙醇/甲酸(18∶1∶0.03,v/v/v),等度洗脫,流速1.0 mL/min,柱溫30 ℃.

取米糠油20 μL于2 mL離心管中加入1 mL流動相充分溶解,加入0.5 g無水硫酸鈉振蕩2 min,最后在10 000 rpm離心兩分鐘,取上清液1 mL于2 mL棕色色譜瓶中,待高效液相色譜儀器分析.

出峰順序分別為甘油三酯、游離脂肪酸、1,3-甘油二酯、1,2-甘油二酯、1-甘油單酯、2-甘油單酯.對各物質分別用標準品定性,并用面積歸一化法對各產物進行定量計算.

1.3.5 米糠油中谷維素的測定

參照LS/T 6121.1-2017利用分光光度法測定不同提取方法提取得到的米糠油中谷維素含量[19].實驗重復三次,結果以%表示.

1.3.6 米糠油中生育酚的檢測方法

參考GB/T 26635-2011、GB5009.82-2016以及張瑜等的方法[20-22],并進行適當修改.

(1)液相色譜條件

EXL-1110-1546U色譜柱,填料ACE Excel 3 C18-PFP,尺寸為150 mm×4.6 mm,配備紫外檢測器,檢測波長為294 nm,流動相為90%甲醇,等度洗脫,流速0.9 mL/min,柱溫30 ℃,進樣量為10 μL.

(2)生育酚標準溶液的配制

稱取生育酚混合標準品99.2 mg(注:出廠檢驗報告α-生育酚8.18%、β-生育酚1.25%、δ-生育酚22.48%、γ-生育酚68.09%),用異丙醇定容至1 mL,得99.2 mg/mL的生育酚混標.通過逐步稀釋,得到梯度為0.496 mg/mL、0.099 5 mg/mL、0.049 6 mg/mL、0.029 8 mg/mL、0.009 95 mg/mL的生育酚混標梯度,通過換算獲得四種生育酚各自的濃度梯度.

(3)制樣

稱取一定質量米糠油,溶于1 mL異丙醇中,充分振蕩,再加入0.5 g無水硫酸鈉除水,最后在10 000 rpm 離心2 min 取上清進樣分析.

(4)定性

利用生育酚標準溶液的色譜峰保留時間得到出峰時間.在上述色譜條件下出峰順序為δ-生育酚、β-生育酚、γ-生育酚、α-生育酚.

(5)定量

通過外標法建立四種生育酚標準曲線,生育酚濃度為橫坐標,峰面積為縱坐標,得到回歸方程.換算出待測生育酚濃度mg/mL.參考GB-5009.82-2016維生素A D E的測定[21].樣品中的α-生育酚、β-生育酚、δ-生育酚、γ-生育酚含量可換算為如下公式(2)所示:

(2)

式(2)中:X(mg/100 g)是試樣中α-生育酚、β-生育酚、δ-生育酚、γ-生育酚的含量,C1(mg/mL)是標準曲線獲得各生育酚的濃度,C0(g/mL)為樣品的濃度,100是試樣中量以百克計算的換算系數.

生育酚中α-生育酚的活性最高,所以在表示總酚含量時可按如下所示:總酚含量=α-生育酚(mg/100 g)+β-生育酚(mg/100 g)×0.5+δ-生育酚(mg/100 g)×0.1+γ-生育酚(mg/100 g)×0.01.

1.3.7 掃描電鏡分析

參考崔俊杰[23]的方法,采用美國FEI Q45型臺式電子掃描顯微鏡對米糠的表面形態進行觀察.將不同提取方法處理后的米糠在抽濾結束后進行收集,并在50 ℃下干燥12 h,除去米糠表面殘留的試劑.首先,先將導電膠黏在樣品臺上,分別取少量米糠粘在導電膠對應的位置,再使用透明膠帶除去導電膠上多余的樣品,保證樣品均勻平鋪并保持臺面整潔,最后將樣品臺放入噴金儀中噴濺.噴金結束后利用環境掃描電鏡觀察樣品采集圖像.

1.3.8 數據處理

每組實驗重復三次,數據通過SPSS分析軟件進行處理,結果使用平均值±標準誤差表示,同因素不同水平通過單因素方差分析(ANOVE)測定,不同水平的顯著性差異用字母表示(P<0.05).本章繪圖采用繪圖軟件Origin.

2 結果與討論

2.1 米糠油的提取

本文選擇溶劑提取法來提取米糠油,并研究了不同提取方法對米糠油的影響.溶劑的選擇主要考慮以下三個方面:(1)正己烷多用于米糠油提取;(2)異丙醇的安全穩定;(3)石油醚在植物油提取中應用最為廣泛.溶劑相關信息如表1所示.

從表1可知,正己烷的沸點僅有69 ℃,在實驗過程中觀察到,45 ℃減壓蒸餾下,正己烷蒸餾速度最快,同時升溫時最容易發生揮發,其微溶于水,對水資源危害較高,有潛在可能性對生育能力造成傷害;異丙醇的沸點可達83 ℃,相比正己烷和石油醚更為穩定,在實驗中觀察到經過異丙醇處理后的米糠表面濕潤,同時異丙醇區別于其他兩種溶劑易溶于水,也表明異丙醇在提取米糠油時可以提取部分水溶性成分,其生物安全更高,但異丙醇被IARC機構(International Agency for Research on Cancer,國際癌癥研究機構)分類列入類別三致癌物(對人類致癌性可疑,尚無人體或者動物實驗數據);提取米糠油中選擇中等沸程石油醚的原因在于60 ℃～90 ℃沸程的石油醚安全性更高,實驗發現30 ℃～50 ℃沸程的石油醚在減壓蒸餾過程中,回收瓶中的石油醚發生二次揮發后易對人體健康造成危害,同時低沸程的石油醚在食品加工中危險程度更高,實驗觀察到在45 ℃減壓蒸餾下,60 ℃～90 ℃沸程的石油醚蒸餾需要的較長時間才能將石油醚蒸餾干凈,這可能是由于石油醚沸程過高和減壓蒸餾溫度過低的緣故.45 ℃下減壓蒸餾的蒸餾速度:正己烷>石油醚>異丙醇.

不同提取方法對米糠的出油率的影響,如表2所示.實驗發現在相同前處理方法下石油醚提取的出油率均高于正己烷與異丙醇提取的出油率,這可能與溶劑本身的性質有關;異丙醇提取米糠油在振蕩和超聲處理后出油率最低分別為5.62%和5.28%,提取效果不佳.同時觀察到在提取結束后,經異丙醇提取的米糠油受到溫度影響時易出現蠟的析出(僅在振蕩和超聲處理下出現),同時米糠油顏色加深,這可能是由于異丙醇相比其他兩種溶劑能提取出更多蠟,導致出油率降低,米糠油顏色加深可能是由于異丙醇溶解米糠中的水溶性多酚導致的.超聲處理后的米糠的出油率出現下降的趨勢,這可能是由于超聲屬于物理破壞,對米糠顆粒破壞有限;其次實驗觀察發現超聲促進米糠的分層導致米糠在提取時沉積在容器底部,上層為透明的試劑不利于米糠油的提取.

表2 不同提取方法對米糠出油率的影響

米糠經過微波處理后,出油率得到了顯著提高,在石油醚-微波提取法中出油率可達8.84%.微波處理與振蕩和超聲的本質區別在于高溫下可能發生化學變化.其次,通過測定米糠的水分含量發現米糠原料的水分含量10.84%,而微波處理后的米糠水分含量僅為6.71%.綜上所述,微波處理后米糠的出油率顯著升高,一方面可能是由于微波處理導致米糠失去大量水分,造成米糠顆粒出現干裂、破碎,從而增大了米糠表面積,提高了米糠的出油率;另一方面可能是由于高溫作用下,米糠中多糖分解和蛋白質的變性促進了結合態甘油三酯的釋放,從而導致出油率顯著升高.

2.2 不同提取方法對米糠油理化性質的影響

不同提取方法對米糠油的酸價和過氧化值也存在不同程度的影響.表3分析了不同提取方法對米糠油理化性質的影響.

表3 不同提取方法對米糠油理化性質的影響

由表3可知,由于米糠長時間的放置,導致米糠油的酸價較高.同種輔助方法對米糠油酸價的影響不大,但是酸價均呈現出異丙醇提取>正己烷提取>石油醚提取,這可能是異丙醇的溶解性導致異丙醇對游離脂肪酸的溶解度優于正己烷和石油醚;經過微波處理后,提取得到的米糠油的酸價明顯降低,這可能是由于微波處理導致結合態的米糠油被釋放.長時間放置的米糠提取得到的米糠油,其過氧化值普遍不高且影響不大,其中正己烷-振蕩提取法提取得到的米糠油的過氧化值最高為1.79 mmol/kg,而米糠油過氧化值不高,可能與米糠的儲存方式有關(4 ℃密封避光保存);其次,也有可能是米糠中的脂質伴隨物的作用,如多酚、生育酚、植物甾醇等;微波處理后的米糠油過氧化值出現降低,這可能是由于微波產生的高溫使得米糠中的氫過氧化物分解為醛類、酮類等小分子,導致米糠油的過氧化值降低.

2.3 不同提取方法處理后的米糠表面形態分析

圖1為掃描電鏡拍攝的不同提取方法對米糠的表面形態的影響.

圖1 掃描電鏡觀察不同提取方法對米糠表面形態的影響

通過比較圖1(a)、(b)、(c)、(d)可以觀察到,不同輔助處理對米糠形態的影響不同,(b)相比原料(a)出現更多空洞和細小顆粒;(c)也出現空洞但是數量較少,米糠表面出現大面積相連的情況;樣品(d)表面區別于(b)和(c),呈現大面積相連并且表面出現撕裂,有明顯高溫加熱的痕跡,顏色較深.觀察微波處理后使用不同試劑處理米糠后的形態(d)、(e)、(f)可以發現,三者表面形狀截然不同:樣品(e)呈現塊狀;樣品(f)呈現大面積相連,同時表面出現小孔和空洞.

2.4 不同提取方法對米糠油脂肪酸組成的影響

不同提取方法是否對米糠油的脂肪酸組成造成影響如表4所示,表4為氣相色譜分析米糠油的脂肪酸組成.米糠油的脂肪酸組成主要為:棕櫚酸(C16∶0)、硬脂酸(C18∶0)、油酸(C18∶1)、亞油酸(C18∶2)、花生酸(C20∶0)、α-亞麻酸(C18∶3n3).

表4 不同提取方法對米糠油脂肪酸組成的影響

以正己烷-振蕩提取法提取的米糠油為例,提取得到的米糠油中油酸和亞油酸含量可達48.06%和31.84%,是含量最高的兩種脂肪酸.通過比較不同提取方法提取得到的米糠油的脂肪酸含量,發現不同提取方法處理后,米糠油的脂肪酸含量的影響很小,這也說明不同提取方法對米糠油的脂肪酸組成和含量影響不大.

2.5 不同提取方法對米糠油甘油酯組成的影響

通過測定米糠油的甘油酯組成,發現不同提取方法對米糠油的甘油酯組成影響顯著.表5顯示了不同提取方法對米糠油甘油酯組成的影響.

表5 不同提取方法對米糠油甘油酯組成的影響

由表5可知,米糠油中含有少量的甘油二酯(DAG),不同的提取方法對甘油二酯的含量高低的影響不大;其中未檢測出甘油單酯(MAG),這可能由于是甘油單酯含量過低導致的.

通過分析米糠油的甘油三酯(TAG)和游離脂肪酸(FFA)含量發現,在振蕩提取過程中,采用石油醚提取時,甘油三酯的含量與正己烷提取含量相比差異不顯著,但比異丙醇提取甘油三脂的含量高;在超聲輔助提取時,石油醚提取的米糠油中,甘油三酯含量明顯高于其他兩種溶劑提取;在微波提取過程中,石油醚提取的甘油三酯含量也明顯高于其他兩種溶劑提取.因此,說明石油醚更有利于甘油三酯的提取;在振蕩提取時,異丙醇提取的游離脂肪酸含量與其他兩種溶劑提取含量無顯著性差異;在超聲提取過程中,異丙醇提取的游離脂肪酸含量與正己烷提取的含量無顯著性差異,與石油醚提取的相比差異顯著;在微波輔助提取時,異丙醇提取的游離脂肪酸含量均高于其他兩種溶劑提取,說明異丙醇和正己烷比石油醚更有利游離脂肪酸的溶解.

由2.1和2.2節可知,微波處理后的米糠油的出油率顯著升高以及酸價顯著降低,這與測定的甘油酯組成有關.實驗發現微波處理后提取得到的米糠油中甘油三酯含量顯著升高、游離脂肪酸含量顯著降低.以正己烷-振蕩提取法為例,米糠油甘油酯組成為:甘油三酯含量26.30%、游離脂肪酸含量69.38%,微波處理后甘油三酯含量升高至35.69%、游離脂肪酸含量降低至61.77%,這些說明微波處理米糠是促進米糠中甘油三酯的釋放.微波處理促進米糠中甘油三酯的釋放,可能是由于米糠失去大量水分使米糠顆粒出現干裂、破碎,從而增大了米糠的表面積,促進米糠釋放結合態的甘油三酯;同時也有可能是由于高溫作用下多糖分解和蛋白質的變性釋放出結合態的甘油三酯.

2.6 不同提取方法對米糠油脂質伴隨物的影響

2.6.1 對谷維素含量的影響

谷維素作為米糠油的脂質伴隨物之一,也是米糠油的營養價值的重要組成部分.表6顯示了不同提取方法對米糠油中谷維素含量的影響.由表6可知,在振蕩和微波處理后,正己烷和異丙醇提取對谷維素的溶解度優于石油醚提取,其中在異丙醇-振蕩提取法中提取得到的米糠油中,谷維素含量最高可達1.06%,說明異丙醇提取對谷維素的保留效果最佳;超聲處理后,正己烷和異丙醇提取得到的米糠油中,谷維素含量與振蕩提取相比谷維素含量出現明顯下降,而石油醚提取得到的米糠油中谷維素含量變化沒有顯著性影響;微波處理后的正己烷、石油醚、異丙醇提取得到的米糠油中谷維素含量均出現下降的情況,這可能是由于微波處理產生的高溫使得谷維素受熱分解的緣故.盡管微波處理導致谷維素含量降低,但是發現微波處理后正己烷、異丙醇提取得到的米糠油中,谷維素含量可以達0.86%,高于石油醚-微波提取法的0.44%,說明微波處理后,正己烷和異丙醇提取對米糠中谷維素的保留量較高.

表6 不同提取方法對米糠油中谷維素含量的影響

2.6.2 標準曲線的建立

米糠油中含有豐富的生育酚,通過高效液相色譜-紫外檢測器建立α-生育酚、β-生育酚、γ-生育酚、δ-生育酚的標準曲線,生育酚標準曲線如圖2所示.濃度(mg/mL)作為橫坐標、峰面積作為縱坐標作圖線性擬合,獲得回歸方程,表7顯示了各組分回歸方程.由表7可知,回歸方程R2>0.999表示回歸方程線性關系非常顯著,并且有良好的線性范圍.

圖2 生育酚標準曲線

表7 混合標品中各組分的回歸方程

2.6.3 對生育酚含量的影響

通過建立生育酚的測定方法,測定不同提取方法提取得到的米糠油中生育酚含量.表8顯示了不同提取方法對米糠油中生育酚含量的影響.

表8 不同提取方法對米糠油中生育酚含量的影響

由表8可知,不同提取方法對米糠油中生育酚含量的影響不同.在相同的輔助方法提取中,均存在正己烷提取的米糠油中α-生育酚含量高于其他兩種溶劑提取,其中正己烷-振蕩提取法得到的米糠油中α-生育酚含量最高可達3.75 mg/100 g.而提取得到的米糠油中β-生育酚,在異丙醇提取中的保留量顯著高于正己烷和石油醚提取,體現了溶劑間的差異性.同時米糠油中生育酚含量大小為:γ-生育酚>β-生育酚>α-生育酚>δ-生育酚.經過超聲和微波處理后提取得到的米糠油中,α-生育酚含量均出現降低的情況,這可能是由于α-生育酚活性高,易因實驗條件變化,導致其結構被破壞.在經過超聲和微波處理后,米糠油中β-生育酚含量均出現不同程度的升高,說明輔助方法促進米糠中β-生育酚的溶解.通過總酚含量的計算公式可知,α-生育酚活性是β-生育酚的2倍,是γ-生育酚的100倍,是δ-生育酚的10倍.α-生育酚活性高,但經過超聲和微波處理后,其在米糠油中的含量降低,對于米糠油的營養價值不利.而表中總酚含量顯示,在超聲和微波處理后,米糠油中的總酚含量顯著升高,說明了超聲和微波處理有利于米糠中生育酚提取,也說明超聲和微波處理提升米糠油的營養價值.其中在異丙醇-微波提取條件下,獲得的總酚含量最高為23.64 mg/100 g,其含量是正己烷-振蕩提取法獲得的總酚的2倍.

3 結論

本文探究了不同提取方法提取米糠油時對米糠油的出油率、理化性質、脂肪酸組成、甘油酯組成的影響;通過掃描電鏡觀察不同提取方法提取后米糠的表面形態;最后研究了不同提取方法對米糠油脂質伴隨物含量的影響.

(1)在米糠油提取中,石油醚提取米糠油的效果要優于正己烷和異丙醇,石油醚-振蕩提取法提油率可達8.84%,這可能與試劑本身性質有關.超聲處理導致米糠的出油率降低,這可能是由于超聲使米糠沉積,不利于米糠油的提取;微波處理后,溶劑提取米糠油的出油率顯著升高,一方面可能是由于微波處理導致米糠水分揮發,使得米糠顆粒出現干裂、破碎,從而增大了米糠的表面積;另一方面微波處理產生的高溫使得米糠中多糖分解和蛋白質變性釋放出結合態的米糠油.

(2)米糠長時間的放置導致米糠油的酸價較高.同種輔助方法下米糠油的酸價呈現出異丙醇提取>正己烷提取>石油醚提取,這可能與異丙醇的溶解性有關.由于米糠在4 ℃密封避光保存,使得提取獲得的米糠油的過氧化值較低.微波處理后,提取得到的米糠油的酸價和過氧化值顯著降低.通過掃描電鏡觀察不同提取方法處理后米糠的表面形態,發現不同提取方法處理后米糠的表面形態各異,其中微波處理后明顯觀察到米糠有高溫加熱的痕跡.

(3)氣相色譜分析米糠油的脂肪酸組成發現,不同提取方法對米糠油的脂肪酸組成影響不顯著.通過測定米糠油的甘油酯組成,發現不同提取方法對米糠油中甘油三酯含量和游離脂肪酸含量影響顯著.尤其在微波處理后,米糠油中甘油三酯含量明顯升高,達到了35.69%,游離脂肪酸含量明顯降低至61.77%.

(4)米糠油含有豐富的脂質伴隨物,其中正己烷和異丙醇對米糠中谷維素有著良好的提取效果.微波處理后,米糠油中的谷維素含量均出現了降低的情況,可能是由于谷維素受熱分解的緣故.測定不同溶液提取米糠油中的總酚含量發現異丙醇提取>石油醚提取>正己烷提取,存在顯著性差異.超聲和微波處理導致米糠油中α-生育酚含量降低,但是卻促進了米糠中β-生育酚的釋放.超聲和微波輔助處理后,通過換算總酚含量發現,米糠油的總酚含量明顯升高,說明輔助方法有利于提取米糠中生育酚,異丙醇-微波處理提取米糠油,總酚含量最大可達到23.64 mg/100 g.