米糠油中谷維素的研究及應(yīng)用綜述

1、米糠油中谷維素的研究及應(yīng)用綜述林卓 摘 要：對(duì)米糠油中谷維素的研究現(xiàn)狀進(jìn)行了綜述。包括谷維素的定義，理化性質(zhì)，成分，生理功能，提取方法以及其應(yīng)用。關(guān)鍵詞：米糠油；谷維素；綜述稻米是世界第二大農(nóng)作物，每年產(chǎn)量約5.83億噸1，我國(guó)是世界是最大稻米生產(chǎn)國(guó)，年產(chǎn)稻谷2.0億噸以上，米糠年產(chǎn)量可達(dá)1400萬噸左右2，米糠上大米加工中重要的副產(chǎn)品，而米糠中最值得注意的特點(diǎn)之一就是含有谷維素。1.谷維素的定義谷維素是環(huán)木菠蘿醇類阿魏酸酯(藥品有效成分)作為藥品的商用名稱,它并不包括所有的谷類種子油中所獲得的阿魏酸酯,而是指主要含以環(huán)木菠蘿醇類為主體的阿魏酸酯和甾醇類的阿魏酸酯所組成的一種天然混合物,米糠油

2、中谷維素的含量為1%-2%3。2.谷維素的理化性質(zhì)及組成2.1.結(jié)晶性谷維素的水解產(chǎn)物阿魏酸和各種環(huán)醇均為白色結(jié)晶。谷維素為非純化合物,其結(jié)晶形式因溶劑、溶析溫度、析出時(shí)的酸堿度等的不同而異。在甲醇或甲醇丙酮混合溶劑中的結(jié)晶為針狀結(jié)晶,在酸性甲醇中的結(jié)晶為粗粒晶體,在丙酮中的結(jié)晶為板狀結(jié)晶3。2.2.溶解性谷維素的外觀為白色至淡黃色結(jié)晶粉末,無味,有特異香味,加熱可溶于各種油脂,不溶于水,微溶于堿水,部分溶于冰醋酸4。2.3.組成成分谷維素是以環(huán)木菠蘿醇類為主的阿魏酸酯和甾醇類的阿魏酸酯所組成的一種天然混合物，其中環(huán)木菠蘿醇類的阿魏酸酯約80%，米糠油、玉米胚芽油中的阿魏酸酯主要是環(huán)木菠蘿醇類

3、的同族物，對(duì)人和動(dòng)物有營(yíng)養(yǎng)藥理及其它作用5。3.谷維素的生理功能3.1.降低血脂谷維素降低血脂的作用體現(xiàn)在：降低血清總膽固醇，甘油三酯含量；降低肝臟脂質(zhì)；降低血清過氧化脂質(zhì)；阻礙膽固醇在動(dòng)脈壁沉積；減少膽石形成指數(shù)；抑制膽固醇在消化道吸收6。3.2.降低血糖Ghatak等7采用 STZ 損傷胰島B細(xì)胞建模，與對(duì)照組相比，灌胃谷維素（50 和 100 mg/kg） 2 h 后即可降低小鼠血糖濃度，在隨后幾個(gè)時(shí)間段內(nèi)，血糖最大下降水平分別達(dá)到 47.76% 和 49.97%。由此可見，谷維素降低血糖的作用顯著。3.3.抗炎已見報(bào)道阿魏酸及其酯類衍生物可降低某些炎癥因子表達(dá)水平，呈現(xiàn)其抗炎活性，增強(qiáng)

4、機(jī)體免疫功能，有望成為治療炎癥新藥物。Islam等8采用1%葡聚糖硫酸鈉（DSS）誘導(dǎo)小鼠結(jié)腸炎癥模型，研究谷維素、環(huán)木菠蘿醇阿魏酸酯（CAF）和阿魏酸（FA）抗炎作用，與對(duì)照相比，灌胃谷維素、CAF、FA 小鼠，結(jié)腸組織中由 DSS 引起受損腸粘膜、杯狀細(xì)胞、粒細(xì)胞、巨噬細(xì)胞及扭曲隱窩都得到一定程度修復(fù)；細(xì)胞炎癥因子 TNF、IL1、IL6、COX2 mRNA 表達(dá)水平顯著下降。3.4.抗氧化實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，由酶法提取的水溶性谷維素捕獲過氧化氫自由基的總抗氧化能力很高，同時(shí)它還能保護(hù)大鼠大腦組織均漿中的蛋白質(zhì)氧化，因?yàn)橛裳趸拚鸬牡鞍踪|(zhì)功能的喪失會(huì)影響酶、受體、膜輸體的活性。Nanua等9

5、研究了含有高含量谷維素的米糠油對(duì)低溫加熱和高溫加熱的奶粉的氧化穩(wěn)定性的作用。結(jié)果表明，與未加米糠油的奶粉相比較，添加了0.1%的米糠油，并經(jīng)低溫加熱的奶粉的氧化程度明顯降低。3.5.其他功能許多研究表明，谷維素作用于間腦下視丘、大腦邊緣系統(tǒng)，增加兒茶酚胺樣物質(zhì)，使垂體前葉嗜堿性細(xì)胞增殖，并能影響垂體分泌激素，起到協(xié)調(diào)腦垂體和植物神經(jīng)中樞發(fā)揮正常功能的作用，防止植物神經(jīng)功能失調(diào)和內(nèi)分泌障礙，這在周期性神經(jīng)病、更年期綜合癥的臨床治療中已得到證明。在肝斑患者的皮下注射谷維素實(shí)驗(yàn)中，確定有明顯的基礎(chǔ)代謝促進(jìn)作用，能激活肝細(xì)胞，顯著改善肝功能9。4.谷維素的提取方法谷維素主要的提取方法有二次堿煉法，弱酸

6、取代發(fā)，甲醇萃取法，非極性溶劑萃取法，吸附法等，我國(guó)普遍使用二次堿煉法。4.1.二次堿煉法此工藝特點(diǎn)是將酸值40左右米糠油，經(jīng)二次堿煉，將谷維素富集于二次堿煉皂腳，經(jīng)酸化，蒸餾除去脂肪酸，而使谷維素留存于黑腳中，從而達(dá)到谷維素濃縮。谷維素分離是利用堿性甲醇能溶解谷維素鈉鹽和脂肪酸皂，而不溶解糠蠟、脂肪醇、甾醇等不皂化物的特點(diǎn)，使谷維素鈉鹽與粘稠物質(zhì)、不皂化物分離，再用弱有機(jī)酸分解谷維素鈉鹽，還原為谷維素，從溶液中析出，即利用所謂“堿溶酸析”特性制得。優(yōu)點(diǎn)是酸化油控制于一定的條件下，直接蒸除脂肪酸，提高濃縮物中谷維素含量，谷維素保留率對(duì)以上工序而言打到95%，免除酸化油先酯化在蒸餾及其酯化設(shè)備的

7、要求。缺點(diǎn)是谷維素得率低，以凈毛油含谷維素2%計(jì)，為3.5-5kg/T，以黑腳計(jì)谷維素回收率30%-40%，生產(chǎn)周期長(zhǎng)，從皂腳到谷維素半成品需要10d10。4.2.弱酸取代法此方法的原理是根據(jù)谷維素對(duì)極性溶劑的溶解度,即溶于堿性甲醇、乙醇,而不溶于酸性甲醇、乙醇。溶解在米糠油中的谷維素,通過兩次堿煉,成為谷維素鈉鹽,被第二次堿煉的皂腳所吸附。皂腳及其所吸附的谷維素鈉鹽溶解于堿性含水甲醇中,并使妨礙谷維素沉淀的雜質(zhì)(磷酯、膠質(zhì)、機(jī)械雜質(zhì)等)沉淀析出,此時(shí)毛糠油中80%90%的谷維素被富集于皂腳中,濾去雜質(zhì)后再將濾液調(diào)節(jié)至微酸性(pH值6.5左右),使谷維素鈉鹽與弱酸或弱酸鹽(如酒石酸、檸檬酸、硼

8、酸、醋酸、磷酸二氫鈉、檸檬酸二鈉等)作用,還原生成的谷維素便沉淀析出。最后,降溫濾去肥皂甲醇溶液,洗滌精制可得谷維素成品10。此工藝制得的產(chǎn)品色澤好,成本低,但總回收率卻不高,從目前生產(chǎn)情況來看,不到米糠油中谷維素含量的三分之一。此外,對(duì)于酸值超過30的高酸米糠油,也不宜使用9。4.3.甲醇萃取法甲醇萃取法是將毛糠油直接溶于堿性甲醇溶劑中,分離去除不溶性糠醋、脂肪酯、甾醇等不皂化物后,在加熱狀態(tài)下用弱有機(jī)酸調(diào)節(jié)pH值,冷卻后谷維素鈉即還原成谷維素從甲醇液中析出。這種以甲醇直接萃取的方法,省去了弱酸取代法中的堿煉和皂腳補(bǔ)充皂化工序,大大簡(jiǎn)化了工藝,提高了產(chǎn)品得率11。4.4.非極性溶劑萃取法原理

9、是利用谷維素在不同pH值時(shí)對(duì)于非極性溶劑的溶解度不同的特點(diǎn)。當(dāng)pH值大于12.1時(shí),谷維素在非極性溶劑中的溶解度很低,而pH值小于12時(shí),卻具有較高的溶解度,尤其是在pH值89時(shí),谷維素的溶解度非常高,而此時(shí)脂肪酸在非極性溶劑中的溶解度則很低。因此,利用這種性質(zhì)可以免除弱酸取代法在甲醇溶液中的皂化步驟,只需簡(jiǎn)單地調(diào)節(jié)pH值,就可得到高純度的谷維素,同時(shí)還可以得到甾醇、維生素E等不皂化物。但這種方法需要同時(shí)使用極性和非極性溶劑,配套兩套溶劑回收系統(tǒng),萃取時(shí)兩相易混溶,造成溶劑和制品流失9。國(guó)內(nèi)杜長(zhǎng)安等12采用溶劑法萃取谷維素新生產(chǎn)工藝使谷維素總得率提高到了70%以上,谷維素純度在90%以上。4.

10、5.吸附法將毛糠油在真空度為0.1MPa下于200減壓蒸餾除去脂肪酸,此時(shí)谷維素濃度被濃縮至3.5%,加入活性氧化鋁進(jìn)行吸附,附著在氧化鋁上的油脂用己烷洗滌后,再用10%醋酸的乙醇溶液溶出,用水浴蒸餾回收乙醇,濃縮至干,得到純度為70%的粗品,再用已烷重結(jié)晶,得到精品4。5.谷維素的應(yīng)用5.1.化妝品行業(yè)的應(yīng)用由于谷維素可以抑制黑色素的生成，降低酪氨酸轉(zhuǎn)化為2,3-二羥基丙氨酸的作用，其可作為日化助劑用于生產(chǎn)防止色斑產(chǎn)生的化妝品13。5.2.醫(yī)藥行業(yè)的應(yīng)用臨床上用來治療植物神經(jīng)功能失調(diào)#周期性精神病#腦震蕩后遺癥，更年期綜合征，經(jīng)前期緊張癥，血管神經(jīng)性頭痛等，近年來，該藥物被用于高脂血癥，室性

11、快速心律失常，型糖尿病，小兒多汗癥，小兒神經(jīng)性尿頻，消化性潰瘍，腸道易激綜合癥等，療效較好14。5.3.食品行業(yè)的應(yīng)用谷維素營(yíng)養(yǎng)油，主要用于烹調(diào)和制作起酥點(diǎn)心等。該產(chǎn)品是以茶油棉籽油、米糠油等為原料，采用酯交換生產(chǎn)工藝加工制造而成，該成品呈淺黃色、清澈透明，含有較多的維生素E和谷維素，營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高，其脂肪酸組成與國(guó)際FTO/WHO所提出的比例十分接近，經(jīng)臨床實(shí)驗(yàn)表明對(duì)高血壓患者有明顯的療效4，15。谷維素的抗氧化能力隨濃度的增強(qiáng)而增強(qiáng)，0.5%谷維素與0.1%維生素E的抗氧化效果相當(dāng)，但其耐熱性比BHA、BHT、維生素E好。由于谷維素具有比常用食品抗氧化劑BHA、BHT更優(yōu)越的抗氧活性和安全性，

12、使得其可以作為其替代品，作為食品抗氧化劑用于食品保存16。6.展望我國(guó)谷維素自研制成功以來，已經(jīng)四十余年，隨著科技的發(fā)展，生產(chǎn)工藝不斷完善，產(chǎn)品質(zhì)量也有了質(zhì)的飛躍。當(dāng)今社會(huì)，生活節(jié)奏加快，人們的身體負(fù)擔(dān)也隨之加重，這對(duì)人類健康提出了挑戰(zhàn)，但我們不可能也不愿意單純依靠藥物來達(dá)到目的，而功能性食品恰恰解決了這一問題。隨著對(duì)米糠中谷維素提取技術(shù)、營(yíng)養(yǎng)功效和其他功能特性的更多、更深入的研究，將谷維素應(yīng)用于食品領(lǐng)域是對(duì)其利用的一大進(jìn)步，谷維素必將會(huì)得到更廣泛、科學(xué)的應(yīng)用。參考文獻(xiàn)1Narayan A V,et al.Extraction and purification of oryzanlol fro

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