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(浙江大學(xué)生物系統(tǒng)工程與食品科學(xué)學(xué)院,浙江杭州 310058)

水稻(Oryzaglaberrima)是禾本科禾亞科草本稻屬的一種,主要分布在印度、日本、泰國和我國華中、華南和西南等地區(qū),是世界第二大糧食經(jīng)濟(jì)作物。據(jù)國家統(tǒng)計(jì)局2017年發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示,我國稻谷產(chǎn)量約為20856萬噸,占糧食總產(chǎn)量的33.8%[1]。米糠是稻谷經(jīng)初步加工得到糙米后,再經(jīng)碾米獲得的副產(chǎn)物(約含14%～24%油脂),約占稻谷重量的6%。按此計(jì),理論上每年我國可生產(chǎn)米糠約1242萬噸,為生產(chǎn)米糠油提供了良好的原料基礎(chǔ)。

米糠油含有豐富的不飽和脂肪酸以及生物活性物質(zhì),包括維生素E、植物甾醇、角鯊烯和特有的γ-谷維素。這些活性因子對(duì)促進(jìn)機(jī)體代謝、改善氧化損傷和預(yù)防疾病發(fā)生發(fā)揮了重要的作用,愈加成為國內(nèi)外學(xué)者研究的重點(diǎn)。目前關(guān)于米糠油的綜述性文獻(xiàn)主要集中在提取加工工藝及其優(yōu)化,活性成分分離、純化及其功效的研究上,對(duì)于米糠油的綜合利用鮮有報(bào)道。因此,本文概述了近幾年米糠油在食品工業(yè)、疾病干預(yù)及生物能源等領(lǐng)域的研究進(jìn)展,為我國米糠油進(jìn)一步的研究和開發(fā)提供理論和技術(shù)支持。

1 米糠油活性成分及提取工藝

1.1 米糠油的脂肪酸組成

米糠油的脂肪酸組成根據(jù)工藝、氣候和產(chǎn)地等不同會(huì)有所差異。喻鳳香等[2]對(duì)全國33 種稻谷所制備的米糠油進(jìn)行氣相色譜分析,得到如下的脂肪酸比例,見表1;不同植物精煉油的脂肪酸組成與米糠油比較詳見表2。

表2 不同精煉植物油主要脂肪酸組成[3-6]Table 2 The main fatty acid composition of different refined vegetable oils

表1 33種米糠油脂肪酸含量范圍及平均值Table 1 The range and average of fatty acid in 33 kinds of rice bran oil

據(jù)表1、表2脂肪酸組成分析可見,油酸、亞油酸和棕櫚酸是米糠油的主要成分,其飽和脂肪酸(SFA)∶單不飽和脂肪酸(MUFA)∶多不飽和脂肪酸(PUFA)約為1∶2.1∶1.8,與世界衛(wèi)生組織(WHO)推薦的1∶1.5∶1較為接近[22]。米糠油中總不飽和脂肪酸含量接近80%,與橄欖油、玉米油、山茶油等植物油相似,而不飽和脂肪酸對(duì)于動(dòng)脈粥樣硬化及冠心病等慢性疾病有著預(yù)防功效[7];亞油酸與油酸兩者之比約為1∶1.2,是典型的油酸-亞油酸型植物油。兩種脂肪酸均具有降低低密度脂蛋白膽固醇(LDL-C),升高高密度脂蛋白膽固醇(HDL-C),降低血清膽固醇的作用,從而起到調(diào)節(jié)血脂的功效[7]。

1.2 米糠油的活性成分

已有的分析結(jié)果顯示,米糠油中含有較豐富的γ-谷維素、植物甾醇(主要為豆甾醇、谷甾醇、菜油甾醇)、維生素E和角鯊烯等生物活性成分[8-12]。其中,角鯊烯結(jié)構(gòu)式,谷維素、植物甾醇和生育三烯酚結(jié)構(gòu)骨架詳見圖1,不同植物油中角鯊烯、谷維素、植物總甾醇和生育三烯酚的含量詳見表3。

圖1 米糠油中活性成分結(jié)構(gòu)式及結(jié)構(gòu)骨架Fig.1 The structural and structure skeleton of biologically active substances in rice bran oil

表3 不同精煉植物油生物活性含量的比較[8-12]Table 3 Comparison of bioactive content of different refined vegetable oils

由表3可知,谷維素在其他油脂中未檢出,是米糠油中一種特有的活性成分;生育三烯酚也僅在米糠油和玉米油中檢測到,且米糠油中含量更高;米糠油的總植物甾醇含量最高,角鯊烯含量雖不及橄欖油,但比市售的其他植物油含量更豐富。這些活性成分不僅能提高米糠油的抗氧化能力,而且營養(yǎng)價(jià)值高,對(duì)機(jī)體也有多種益處,如谷維素在降低血糖,改善胃腸功能,抑制機(jī)體膽固醇合成及降低血清膽固醇含量的功能上愈發(fā)突出[13]。角鯊烯的多個(gè)不飽和鍵使其具有強(qiáng)抗氧化性[14],并能提高機(jī)體對(duì)缺氧的耐受性,對(duì)乳腺癌、胰腺癌等癌癥的發(fā)生也能起到預(yù)防作用[15]。植物甾醇被譽(yù)為“生命的鑰匙”,研究人員已發(fā)現(xiàn)其生物活性功能包括抗炎、抗腫瘤、抗衰老和降低心血管疾病等[16]。

1.3 米糠油的提取工藝

基于米糠油存在如此豐富的營養(yǎng)成分,科研工作者不斷優(yōu)化改進(jìn)提取工藝,以期在最大程度上降低營養(yǎng)物質(zhì)在提取過程中的損失。除了機(jī)械壓榨法和溶劑浸出法等傳統(tǒng)制備米糠油方法之外,超臨界CO2萃取法、酶法浸出法、膜分離技術(shù)、三相分離法等新式方法應(yīng)運(yùn)而生[17],較大幅度地提高了米糠油出油率及營養(yǎng)伴隨物的溶出。此外,單因素分析也在不斷探索中,如蔡勇建等[18]研究了精煉過程中加水量、脫色溫度和脫色時(shí)間等條件來提高米糠油中谷維素的保留率,優(yōu)化后可分別達(dá)到96.5%,90.2%,87.2%。魏佳麗等[19]考察脫酸溫度、堿液濃度以及超量堿的加入量對(duì)高酸價(jià)米糠油中去甲基甾醇絕對(duì)含量的影響,確定反應(yīng)溫度55 ℃,堿液濃度5.99 mol/L,超量堿的加入量為0.2%時(shí),去甲基甾醇相對(duì)百分含量的保留率可達(dá)到86.56%,絕對(duì)保留率為44.02%。劉玉蘭等[20]通過單因素和正交試驗(yàn)分析最佳吸附脫色條件下米糠油中營養(yǎng)成分保留情況,在120 ℃,添加油重3%的活性白土脫色25 min后,谷維素、甾醇和維生素E的保留率分別達(dá)到96.74%、90.60%和78.68%,且未檢出反式脂肪酸。Patiwit等[21]采用歐姆加熱法先將米糠進(jìn)行穩(wěn)定化,再用酶法制備米糠油,與蒸汽法相比,提高油回收率的同時(shí)保留了更多的營養(yǎng)成分。工藝優(yōu)化的研究使米糠油的營養(yǎng)成分能更好地被保留下來,提高米糠油的營養(yǎng)價(jià)值。但相較于毛油,過多的精煉環(huán)節(jié)不可避免地會(huì)造成營養(yǎng)物質(zhì)的流失。因此,探索一條成本低、環(huán)節(jié)少、效率高、適用于米糠油加工的精煉途徑還需要科研工作者做更多的努力。

2 米糠油的應(yīng)用研究

2.1 米糠油在食品工業(yè)中的應(yīng)用

2.1.1 功能性調(diào)和油 世界衛(wèi)生組織(WHO)早已建議食用油中SFA∶MUFA∶PUFA應(yīng)接近1∶1.5∶1,亞油酸(ω-6):α-亞麻酸(ω-3)在5∶1～10∶1范圍內(nèi),有較好的總抗氧化物組成等[22],因此調(diào)和油的生產(chǎn)能為消費(fèi)者提供營養(yǎng)更為全面的食用油來源。Monika等[23]探究了米糠油分別與橄欖油、花生油、大豆油、葵花油和棕櫚油等混合后形成的調(diào)和油的脂肪酸組成、物理化學(xué)特性和抗氧化性,結(jié)果顯示米糠油和花生油混合后(70∶30)具有最高的煙點(diǎn)(204 ℃),符合煎炸油的標(biāo)準(zhǔn)要求;米糠油和橄欖油混合后(70∶30)化學(xué)參數(shù)最穩(wěn)定,具有最低的過氧化值(0.53 meq/kg)、游離脂肪酸(0.09%)和酸值(0.19 mg·KOH/g)以及較高的碘值(114.6 g);米糠油和葵花油混合后(70∶30)具有最高的總抗氧化物含量,約為2568.7 mg/kg;米糠油和棕櫚油混合后(80∶20)具有最接近人體膳食攝入的脂肪酸比例(1∶1.5∶2),為不同地方調(diào)配符合當(dāng)?shù)叵M(fèi)者飲食的調(diào)和油提供了可觀的理論數(shù)據(jù)。Kunakorn等[24]研究了氫化棕櫚仁油與冷壓米糠油的混合特性,發(fā)現(xiàn)當(dāng)冷壓米糠油的含量增加時(shí),抗氧化活性也隨之上升。同時(shí),當(dāng)米糠油含量超過30%時(shí),在混合氫化棕櫚仁油中未檢出反式脂肪酸;當(dāng)冷壓米糠油含量在80%以上時(shí),儲(chǔ)存時(shí)間也隨之延長,保證了食用油的安全性。Magdalena等[25]研究了在菜籽油中添加米糠油來提高其氧化穩(wěn)定性。當(dāng)添加量在10%或者20%時(shí),多不飽和脂肪酸與飽和脂肪酸的比值降低,并且不同程度的增加植物甾醇以及生育三烯酚的含量,抗氧化性也顯著提高,改善了食用油的營養(yǎng)和功能特性。米糠油與多種食用油的調(diào)配,實(shí)現(xiàn)了不同植物油之間的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ),改善了單一植物油在脂肪酸比例、ω3與ω6比例、油品本身物理化學(xué)性質(zhì)上的不足,再加上米糠油本身含有特有的營養(yǎng)伴隨物,為日常的脂肪攝入提供更多的益處。

2.1.2 優(yōu)質(zhì)煎炸油 煎炸油作為傳熱介質(zhì)的同時(shí),能賦予食品良好的質(zhì)構(gòu)和風(fēng)味。但高溫會(huì)使其產(chǎn)生過多的游離脂肪酸、氧化產(chǎn)物和極性物質(zhì),加深顏色,氣味變質(zhì),同時(shí)使得粘性增加,傳熱系數(shù)降低,導(dǎo)致油品質(zhì)降低,影響食物口感和安全性,因此對(duì)煎炸油的選擇性比較高。劉玉蘭等[26-27]將米糠油持續(xù)煎炸32 h之后,與GB/T 5009.37-2003相比較,酸值和過氧化值均未超出標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的限量(標(biāo)準(zhǔn)限量分別為≤3 mg/g和≤ 0.25 g/100 g),且極性組分含量和羰基值增幅均較小,表明米糠油具備良好的煎炸性能,這與其含有豐富的維生素E,尤其是生育三烯酚的含量相關(guān),它能更有效地阻斷自由基連鎖反應(yīng),防止油脂氧化。同樣,Chatchawan等[28]將大豆油與不同比例米糠油混合后來煎炸面團(tuán),發(fā)現(xiàn)與單一大豆油相比,混合煎炸油中的總生育酚含量平均日減水平低,且谷維素含量在煎炸過程中基本無變化,將有助于煎炸油的氧化穩(wěn)定性;在60 ℃的避光儲(chǔ)存條件下,單一大豆油中面團(tuán)的p-茴香胺值在2 d后便呈現(xiàn)顯著性差異(p<0.05),10 d后嚴(yán)重變質(zhì),而含25%、50%和75%米糠油的混合油呈現(xiàn)良好的氧化穩(wěn)定性。Sukumar Debnath等[29]采用周期間歇式加熱和油炸食品。結(jié)果表明,在前2 周中,米糠油游離脂肪酸含量、過氧化值和總極性物質(zhì)增加,自由基清除活性下降,而后4 周,這些參數(shù)并未發(fā)生顯著變化(p>0.05);隨著油炸時(shí)間的增加,米糠油的運(yùn)動(dòng)粘度增加,對(duì)流傳熱系數(shù)降低,但無顯著差異,可見米糠油是一種優(yōu)質(zhì)的煎炸介質(zhì)。煎炸食品由于良好的風(fēng)味和口感、濃郁的香味,在近年來日益受到消費(fèi)者的喜愛,因此煎炸油的選擇也受到行業(yè)內(nèi)外廣泛關(guān)注。相較于目前市面上多以棕櫚油和大豆油作為煎炸用油,米糠油的研究與開發(fā)為煎炸食品提供了更加安全、健康的保障。但仍需進(jìn)一步檢測對(duì)于不同種類的食品經(jīng)米糠油煎炸后其脂肪酸與反式脂肪酸的變化,以及其他相關(guān)指標(biāo)的測定是否符合相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)。

2.1.3 新型營養(yǎng)健康產(chǎn)品 米糠油具有獨(dú)特的風(fēng)味、豐富的營養(yǎng)物質(zhì)以及儲(chǔ)量大等優(yōu)點(diǎn),在健康食品開發(fā)中越來越受到追捧。Pradeep等[30]將微膠囊化的米糠油作為脂肪替代物,添加到甜點(diǎn)Shrikland中,其質(zhì)構(gòu)、顏色和感官特征等方面與市售產(chǎn)品相似,在延長其貨架期的同時(shí),能提高食物的營養(yǎng)價(jià)值和風(fēng)味。Teeda等[31]將0.6%的錦葵堅(jiān)果、10%的米糠油和3%的氯化鈉與牛肉混合,使牛肉中的鹽溶性蛋白發(fā)揮最大的凝膠強(qiáng)度、持水性和交聯(lián)度,為開發(fā)一款低脂肪、低硬度、少咀嚼的薩拉米香腸奠定基礎(chǔ)。Luis等[32]將含有更多天然抗氧化營養(yǎng)物質(zhì)的紫米米糠油做成納米乳液添加到冷凍酸奶中,從表觀來看,與普通酸奶相比,紫米糠油冷凍酸奶的黏度并無差異,但在微觀結(jié)構(gòu)上,這種新型酸奶比普通酸奶顯示出更緊湊和致密的結(jié)構(gòu),且耐融性至少提高了45%。房新平等[33]比較了米糠油與其他幾種新型植物油的脂肪酸組成,其合適的亞油酸與油酸的比例有望應(yīng)用于嬰兒乳粉中。Bakota等[34]將米糠油固脂添加到烘焙食品中,其色澤、風(fēng)味、可接受度都相較于普通食物有明顯提升,貨架期也隨著添加量的增加而增加,營養(yǎng)因子更為豐富?？梢?將米糠油應(yīng)用于新型健康產(chǎn)品的開發(fā)中,不僅有助于提高食品的風(fēng)味、結(jié)構(gòu)、貨架期等指標(biāo),而且拓寬了米糠油的作用,增加了附屬價(jià)值。后期可考慮開發(fā)乳品飲料及功能性飲料。

2.1.4 其他應(yīng)用 此外,米糠油還可以制作人造奶油、人造黃油、起酥油等,可形成穩(wěn)定的晶格,具有延伸性、可塑性等優(yōu)點(diǎn)[35];作為涂衣產(chǎn)品的原料時(shí),含有豐富的天然抗氧化劑,增加營養(yǎng)的同時(shí),提高穩(wěn)定性[35];同時(shí),毛米糠油還可作為谷維素、植酸、生育三烯酚等活性物質(zhì)提取的原料,運(yùn)用于保健飲品及飼料添加劑中[36]。

2.2 米糠油在疾病干預(yù)中的應(yīng)用

2.2.1 減緩炎癥反應(yīng) 越來越多的研究表明,過度炎癥反應(yīng)將誘發(fā)體內(nèi)炎癥因子大量產(chǎn)生,影響信號(hào)通路表達(dá)模式與作用,從而導(dǎo)致慢性疾病的發(fā)生[37]。之前的文獻(xiàn)報(bào)道過米糠油中的單一生物活性成分,例如植物固醇、谷維素、角鯊烯等對(duì)改善疾病,抑制細(xì)胞凋亡方面的研究[38],對(duì)于米糠油的整體功效少有見刊。

Pushpan等[39]研究了高膽固醇血癥大鼠灌胃給予米糠油60 d后,發(fā)現(xiàn)米糠油能顯著降低肝臟和主動(dòng)脈中總膽固醇(TC)、總甘油三酯(TG)、磷脂和非酯化脂肪酸(NEFA)含量并上調(diào)肝臟中對(duì)氧磷脂酶1(PON-1)、ATP結(jié)合盒轉(zhuǎn)運(yùn)體A1 mRNA(ABCA1 mRNA)、過氧化物酶體增殖劑激活受體 mRNA(PPARαmRNA)的表達(dá),顯著降低羥甲基戊二酸單酰輔酶A(HMG-CoA)還原酶和相關(guān)脂酶活性,可能是通過米糠油調(diào)節(jié)體內(nèi)脂質(zhì)代謝來減緩脂質(zhì)堆積與炎性細(xì)胞因子之間的關(guān)系,降低膽固醇,從而達(dá)到減輕粥樣動(dòng)脈硬化的目的。Sahar等[40]利用高果糖誘發(fā)大鼠產(chǎn)生非酒精性脂肪性肝炎,并喂食35 d米糠油后檢測大鼠相關(guān)生化參數(shù)。與對(duì)照組比較,米糠油組大鼠肝臟脂肪積累顯著減少,丙二醛含量和血漿腫瘤壞死因子顯著降低,血漿和肝臟中的TG和LDL-C含量顯著降低,HDL-C顯著增加,此外,服用了米糠油的大鼠體重也發(fā)生下降。Nayana等[41]觀察到患有關(guān)節(jié)炎小鼠在服用高不皂化物的米糠油后,血清中過氧化物、蛋白質(zhì)羰基化合物和一氧化氮含量顯著降低,促炎因子IL1-β、IL-6、MCP-1、TNF-α和類花生酸因子PGE2、LTB4和LTC4的水平顯著降低,說明米糠油中的活性成分能夠降低炎癥因子的產(chǎn)生,提高機(jī)體的防御機(jī)制來減緩炎癥的發(fā)生。Lucas等[42]探究了含有米糠油膠囊的水凝膠對(duì)改善B段紫外線(UVB)引起的皮膚損傷的保護(hù)作用,發(fā)現(xiàn)含有納米包封米糠油的水凝膠治療小鼠過程中,蛋白質(zhì)羰基化合物和NF-κB分別降低了81%和87%,并且與中鏈甘油三酯水凝膠比較,其預(yù)防率可達(dá)到約60%。米糠油降低炎癥因子的研究在近年來愈發(fā)熱烈,但潛在的分子機(jī)制尚不清楚。從前期的研究來看,通過包埋技術(shù)做成米糠油膠囊,或以微乳化的形式添加到化妝品和面膜中,是米糠油實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的一種有效途徑。

2.2.2 降低糖尿病風(fēng)險(xiǎn) 糖尿病已經(jīng)成為在全球都具有挑戰(zhàn)性的公共衛(wèi)生疾病,帶來巨大的社會(huì)經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)[43]。流行病學(xué)研究表明,用單一和多不飽和脂肪酸的食物來替代飽和脂肪酸高的食品將有利于預(yù)防糖尿病發(fā)展[44]。米糠油豐富的不飽和脂肪酸以及脂肪伴隨物為改善糖尿病提供了新的“膳食療法”。Sankar等[45]研究發(fā)現(xiàn),將20%冷壓非精制芝麻油和80%物理精煉的米糠油混合作為烹調(diào)用油,食用8周后能降低Ⅱ型糖尿病患者的高血糖癥并改善脂質(zhì)分布,包括降低糖化血紅蛋白(HbA1c)含量、空腹血糖(FBG)和餐后血糖(PBG)濃度,以及血清中TG、LDL-C和Non-HDL-C含量,并顯著提高HDL-C含量。同樣,Azadeh Salar等[46]在對(duì)75 名Ⅱ型糖尿病絕經(jīng)后婦女實(shí)驗(yàn)研究中發(fā)現(xiàn),每日服用含有30 g米糠油或菜籽油的平衡膳食連續(xù)8 周后,血清中TC、TG、LDL-C和Non-HDL-C與對(duì)照組(葵花籽油)平均水平顯著降低,HDL-C平均水平基本保持不變,且米糠油比菜籽油可以更有效的降低糖尿病患者血脂。Posuwan等[47]研究發(fā)現(xiàn),對(duì)于鏈脲佐菌素誘導(dǎo)的高脂飲食糖尿病大鼠,在喂養(yǎng)米糠油12 周后,顯著降低血清和肝臟中丙二醛含量,顯著提高超氧化物歧化酶(SOD)、過氧化氫酶(CAT)、谷胱甘肽過氧化物酶(GSH-Px)、輔酶Q10和氧自由基吸收水平,同時(shí),胰腺、腎臟、心臟和肝臟被破壞的細(xì)胞在服用米糠油后也得到了較大的改善,減少壞死細(xì)胞和空泡的形成,增加正常細(xì)胞數(shù)目,說明米糠油可通過緩解氧化應(yīng)激和器官組織損傷起到預(yù)防糖尿病的作用。但Ming-Hoang Lai等[48]在對(duì)40 名(35 名有效)Ⅱ型糖尿病患者試驗(yàn)研究中有不同的發(fā)現(xiàn),每日服用250 mL米糠油改性乳(含18 g米糠油)連續(xù)5 周后,FBG和PBG分別提高了6.5%±2.8%和10.6%±3.6%,但血液中TG和TC含量顯著降低。胰島素抵抗指數(shù)(HOMA-IR)增加了20.7±11.9%,但無明顯差異。在口服葡萄糖耐量試驗(yàn)(OGTT)中,米糠油干預(yù)后餐后血漿葡萄糖曲線下面積(AUC)顯著高于干預(yù)前,而餐后血清胰島素的AUC沒有顯著差異。目前市售降血糖的藥物包括磺胺類、雙胍類、α葡萄糖苷酶抑制劑和胰島素增敏劑等,有些不僅價(jià)格昂貴,同時(shí)還會(huì)產(chǎn)生多種副作用,如食欲不振、腹痛、腹瀉、過敏反應(yīng),嚴(yán)重者意識(shí)模糊甚至昏迷[49]。米糠油對(duì)糖尿病的改善作用,或與其含有豐富的不皂化物相關(guān),尤其是谷維素的存在,已被證實(shí)直接作用于胰島并增強(qiáng)葡萄糖刺激從而產(chǎn)生胰島素分泌,來幫助減緩糖尿病的癥狀[50]。

2.2.3 其他應(yīng)用 梁盈等[51-52]發(fā)現(xiàn)米糠油能降低肝癌細(xì)胞的增殖分裂和遷移能力,當(dāng)濃度達(dá)到0.15 mmol/L時(shí),抑制作用明顯,為尋找和開發(fā)一種天然抗癌活性物質(zhì)提供了依據(jù)。Sierra等[53]發(fā)現(xiàn)用米糠油喂養(yǎng)4周齡小鼠1個(gè)月后,其體內(nèi)淋巴因子細(xì)胞等水平顯著上升,可能提高機(jī)體免疫應(yīng)答和免疫功能,但還需更多研究來驗(yàn)證其有效性。Faisal等[54]研究了米糠油油拉(puliing oil)能顯著降低孕期婦女的口臭,與氯必定(漱口劑)相比,統(tǒng)計(jì)學(xué)上無顯著差異。

2.3 米糠油在生物能源領(lǐng)域中的應(yīng)用

開發(fā)米糠油用于生物質(zhì)能,將在很大程度上緩解石油等能源短缺的壓力。汪家銘[55]報(bào)道了米糠油可通過硫化、硫酸化、甲酯化、環(huán)氧化等反應(yīng)制備各式表面活性劑、農(nóng)用化學(xué)品、塑料助劑等產(chǎn)品。吉林大學(xué)竇長紅[56]對(duì)低品質(zhì)米糠油制備脂肪酸酯的優(yōu)化工藝進(jìn)行了探究;徐洋、李春茹等[57-58]在其基礎(chǔ)上不斷改進(jìn),并通過混合PEG600,應(yīng)用到農(nóng)藥水乳液中,得到穩(wěn)定的表面活性劑,實(shí)現(xiàn)環(huán)境與資源良好交互。S.Rani等[59]將米糠油作為潤滑油與椰油、葵花籽油和商業(yè)礦物油SAE20W40相比,發(fā)現(xiàn)米糠油的熱穩(wěn)定性不僅優(yōu)于SAE20W40,并且富含不飽和脂肪酸,使摩擦系數(shù)相應(yīng)減少,所含谷維素和生育酚使得磨損痕跡相較于其他植物油也更少,是一種極具潛力的礦物潤滑油替代品。

米糠油生產(chǎn)生物柴油最常見的方法是在催化劑的添加下,通過甲醇與米糠油的酯交換,實(shí)現(xiàn)工藝制備,并不斷優(yōu)化工藝過程。如董英等[60]通過兩步酯交換法,在醇油摩爾比6∶1,催化劑用量0.9 wt%,反應(yīng)溫度60 ℃,反應(yīng)時(shí)間45 min下,得到符合美國ATSM或德國DIN標(biāo)準(zhǔn)的生物柴油。V. R. Kattiman等[61]研究了通過堿性催化酯交換,聯(lián)合三階段酯交換法將未精煉米糠油轉(zhuǎn)化為米糠油甲酯,并確定最佳條件為20%甲醇(體積比),1%氫氧化鈉(質(zhì)量體積比),反應(yīng)時(shí)間60 min及反應(yīng)溫度55～60 ℃。Kanitkar等[62]創(chuàng)新性地采用微波系統(tǒng)輔助酯化反應(yīng),結(jié)果顯示在所有測試中,轉(zhuǎn)換率均超過96%,且催化劑用量減少了約10倍,反應(yīng)時(shí)間卻提高了近10倍,醇料比更低,所有生產(chǎn)的酯也都符合ASTM生物柴油質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。

利用米糠油,尤其是米糠毛油儲(chǔ)量大、無毒、易于制備等特點(diǎn)開發(fā)生物質(zhì)能源,不僅減少了對(duì)工業(yè)石油和礦物油等不可再生資源的依賴性,也降低了用菜籽油、大豆油和棕櫚油研發(fā)產(chǎn)品時(shí)昂貴的成本[63]。同時(shí)由于米糠油來源于植物油,其分解后的產(chǎn)物基本對(duì)空氣中CO2含量不會(huì)造成影響[64],因此對(duì)環(huán)境造成的污染也將大大降低,實(shí)現(xiàn)了資源、環(huán)境與人類和諧發(fā)展。

3 展望

我國稻谷產(chǎn)量豐富,是一種不額外占用土地耕種資源的資源,含油率可觀,利用其制取油脂,可大幅減少我國對(duì)進(jìn)口油脂的依賴性,并且米糠油相關(guān)政策和規(guī)定也在不斷修改和完善中,加工工藝上的技術(shù)也有了較大的提升[35]。近年來對(duì)米糠油的研究也愈發(fā)受到關(guān)注,其合理的脂肪酸比例,豐富的營養(yǎng)物質(zhì),尤其是特有的谷維素存在,引起廣泛重視,并應(yīng)用于疾病治療及健康產(chǎn)品的開發(fā)中。日本、泰國和印度等國家對(duì)米糠油的制備及應(yīng)用在上世紀(jì)80年代后就已開始進(jìn)行研究,而美國等歐洲發(fā)達(dá)國家也自2000年以來持續(xù)關(guān)注,這都顯示了米糠油存在的優(yōu)越性及必要性,但還有很多值得進(jìn)一步研究的方向:

在大宗食用油加工工藝的基礎(chǔ)上,開辟出屬于米糠油特有的加工工藝,尤其是抑制脂肪酶對(duì)米糠油氧化的影響,提高出油率的同時(shí),最大限度地保留其營養(yǎng)物質(zhì),減少有害物的產(chǎn)生,這些都需要進(jìn)一步深入研究。

在米糠油改善慢性疾病方面,對(duì)于米糠油中何種成分起到靶向作用,是否存在協(xié)同作用,以及分子信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)機(jī)制都未做詳細(xì)闡述,這也是今后攻克的研究方向之一。

在目前國家提倡環(huán)境友好型社會(huì)的大背景下,可以考慮直接利用米糠毛油開發(fā)新型燃油、潤滑油,或濃縮后除去部分雜質(zhì)用作殺菌劑等。

對(duì)我國而言,在搞清楚米糠油生產(chǎn)制備過程中的短板,弄明白米糠油對(duì)健康產(chǎn)業(yè)的意義下,實(shí)現(xiàn)米糠油資源產(chǎn)業(yè)化,帶動(dòng)我國油脂行業(yè)向新型油料發(fā)展,躋身世界油脂開發(fā)前列,同時(shí)能根據(jù)米糠油的特性多開發(fā)不同種類的下游產(chǎn)品,帶動(dòng)米糠油產(chǎn)業(yè)又好又快發(fā)展,將有非常重大的經(jīng)濟(jì)意義和社會(huì)價(jià)值。