米糠资源的开发利用

米糠资源的开发利用

有人把米谷比作金山。米糠含有丰富的蛋白质、油脂、维生素、纤维素和矿物质,开发和利用米糠是农村乡镇企业致富的新路子。米糠是稻谷加工的副产品,是稻谷脱壳后依附在糙米上的表面层,它是由外果皮、中果皮、交联层、种皮及糊粉层组成的,其质量约占稻谷粒质量的5%~5.5%。米糠层、胚芽及胚乳3部分组成糙米。我们日常所吃的精白米就是糙米碾去了米糠层和胚芽,而米糠层和胚芽的混合物是很难单独分离的,所以我们所称的米糠就是指二者的混合物,其质量约占稻谷粒的7.5%~8.0%。我国是世界第一产米大国,以年产稻谷2亿t计算,年产米糠量就为1000万t以上。长期以来,国内大部分地区将米糠作为饲料喂养畜禽,其具有的营养价值和资源效益未得到充分发挥。近年来,国内外众多科学工作者致力于米糠深加工产品的开发研究,取得了丰硕的成果和良好的经济效益。1米糠营养特性米糠富含优质蛋白、纤维素、矿物元素、B族维生素(VB1、VB2、VB6)、大量食物纤维素等营养素及多糖、28碳烷醇、30碳烷醇、神经酰胺等生理功能卓越的活性物质,蛋白质及氨基酸种类较齐全。米糠中所含脂肪主要为不饱和脂肪酸,必需脂肪酸含量达47%,还含有70多种抗氧化成分。国外最新研究证明,米糠含有稻米64%的营养成分及90%以上的人体所需元素。米糠中,蛋白质含量约12%~18%、脂肪16%~20%、矿物质12%、膳食纤维约14%、碳水化合物总量约50%,这些天然营养物质具有预防心血管疾病、调节血糖、预防肿瘤、抗疲劳、减肥、美容等多种功能,在国外被誉为“天赐营养源”。美国和日本是目前世界上研究开发米糠资源最发达的国家。2缺少附加米糠制品美国利普曼公司和美国稻谷创新公司在米糠稳定化技术和米糠营养素、米糠营养纤维、米糠蛋白、米糠多糖方面的提取、分离、纯化等技术在世界上处于领先水平。但目前在国内,产品化的高附加值米糠制品还比较少,大部分都被用作畜禽饲料,只有10%~15%的米糠被用来榨油或进一步提取植酸钙、肌醇、谷维素等价值较高的产品。因此,米糠的深加工及充分开发利用在国内具有重要的意义。2.1其它类保湿剂众所周知,米糠油是一种营养价值很高的植物油,其中油酸、亚油酸和亚麻酸含量高达80%以上。由于亚油酸可降低人体中胆固醇和甘油三酸脂的含量,能防治高血压,对皮肤粗糙、疥癣等病也有较好的助疗作用,长期食用对身体有较好的保健作用,因此有“健康营养油”的美称,在国际和国内油脂市场上销路很好。近年来,它已成为继葵花籽油、玉米胚芽油之后的又一种保健食品用油。作为烹调用油,它已进入了欧美千家万户。米糠制油技术的研究与开发在我国已有一定的历史,目前已取得了令人注目的成绩,但与日本等发达国家相比仍比较落后。2.2米糠油的皂角米糠原油中通常含有较高的游离脂肪酸,必须精炼后方能食用。常用化学脱酸法去除油中游离脂肪酸。米糠制油后副产品的开发和利用,一直是国内外专家们研究的课题。米糠油脱酸后的皂角,主要有脂肪酸钠、中性油脂、总脂肪酸、水分、游离碱及少量类脂物和饼屑等组成。根据糠油皂角及其脂肪酸的组成,可以用来制取肥皂、植物脂肪酸、油酸、亚油酸和硬脂酸。米糠油中脂肪酸钠的质量分数为40%以上,是制造肥皂的好原料。脂肪酸经成盐或酯化的硬脂酸锌,可用作化妆品的粉底原料、聚氯乙烯塑料的稳定剂和苯乙烯树脂的脱模剂,在橡胶工业上用作胶料的软化剂和隔离剂等。2.3不肥皂的开发不皂化物是米糠油的重要伴随物,它包括甾醇、三萜醇和三萜烯醇、烃类、脂肪醇、VE和色素等。不皂化物常用来提取谷维素、谷甾醇和VE。2.3.1谷维素的功效毛米糠油中谷维素的质量分数约为2%~3%,主要由环木菠萝醇类阿魏酸酯及部分甾醇类阿魏酸酯组成的。近年来,谷维素的应用已遍及医药、食品、化妆品等行业。在医药行业中,谷维素可用于治疗周期性精神病、经前期紧张症、妇女更年期综合症、血管性头痛以及植物神经功能失调等症,还有降低血清胆固醇的作用。在食品行业中,谷维素可作为食品(如月饼、香肠等)的抗氧剂。谷维素对皮肤能起到营养、滋润、防裂、抗冻、吸收紫外线、阻止皮肤脂质老化等作用。添加到洗净皂或膏中,能形成稳定的保护膜,在美容界,深受女士们的欢迎。目前谷维素主要是从米糠中制得,提取的方法有酸化蒸馏分离法、甲酸直接萃取法和弱酸取代法。2.3.2谷哌醇在皮肤保健功效各药的作用谷甾醇在米糠油中的质量分数约为2%~3%。米糠谷甾醇对降低人体血清胆固醇、防止冠状动脉粥样硬化症具有良好的疗效,对皮肤鳞癌、下肢溃疡等疾病亦有良好的疗效。在医药行业中,谷甾醇常用作皮肤组织促进剂、抗炎剂,伤口愈合剂和非离子乳化剂。它常以衍生物的形式如乙氧基化合物、多糖和硫酸酯等作为化妆品的乳化剂和调节剂,还可作为皮肤组织再生促进剂、头发生长促进剂。谷甾醇具有高抗紫外线和防止色素沉积的功能,可用作化妆品的抗氧化添加剂。2.3.3治疗动物生殖机能人体缺乏VE时会引起肌肉萎缩、不育和流产症,VE可用于治疗牙周炎、天疱疱和厚皮病等,与亚油酸配合使用,可防止和治疗动脉硬化、脂肪肝、高胆固醇血症等,还具有改善动物生殖机能、提高繁殖能力的作用。VE还可以用作油脂和需要经加热保存的仪器及人造奶油的抗氧化剂,也可以在化妆品中作抗氧剂。2.4可作电气绝缘材料米糠毛油中含有2%~5%蜡质,存在于食油中不仅影响油脂的外观,而且也不能为人体所消化吸收,因此需要从糠油中分离出来。糠蜡的用途很多,普通糠蜡可作为照明蜡烛,质量高些的可作电气的绝缘材料,制造蜡纸、蜡笔、复写纸、地板蜡、皮鞋油、车用上光蜡、抛光膏、胶膜剂、唱片材料、水果喷洒保鲜剂及高温作业精密仪器的润滑剂等。以糠蜡为原料可以开发高附加值的功能性产品二十八烷醇和三十烷醇。二十八烷醇是一种天然的抗疲劳物质,具有可增进体能,提高人体免疫力、耐力,改进新陈代谢比率,减少必要的蓄氧量及刺激性激素等多种功能。三十烷醇是一种新型天然植物生长调节剂,它与已知的5大类植物激素不同,对动植物的生长发育具有特殊的调节和控制作用,广泛用于玉米、水稻、高粱、小麦、花生、茶叶、蘑菇等作物。2.5采用提出液和提蛋白等活性成分来制备治疗糠糠脱脂米糠分为米糠压榨后得到的糠饼和浸提后得到的糠粕,主要成分为多糖、蛋白质和少量的植酸钙等活性成分,所以脱脂米糠可开发的产品很多,有良好的应用前景。2.5.1在人体工业上的应用植酸钙又称菲丁,是植酸与钙、镁等金属离子形成的一种复盐。脱脂米糠中含量高达10%~11%,所以脱脂米糠是提取植酸钙的最佳材料。植酸钙可以促进人体的新陈代谢,是一种滋补强壮剂,具有补脑、治疗神精炎、神精衰弱等功效。是工业上普遍用作生产肌醇的原料。此外,植酸钙在发酵工业可代替磷酸钾作酒类酵母培养的增殖剂,使乙醇成分增加,味道变得更加芳醇。在食品工业上作防腐剂,金属表面用植酸钙溶液处理后更容易电镀,改善金属与镀层之间的接触性能;在油脂工业上可用于精制高纯度大豆油;植酸钙经精制后,可用于医药工业,配制成内服药品,服后能促进人体代谢、恢复体内磷的平衡及补脑。2.5.2植酸在受教育剂及成品产品方面的应用植酸即肌醇六磷酸酯,其应用范围很广泛。在酒类行业中,在酿造好的酒中加入少量植酸或其盐,能消除酒中的钙、铁、铜等重金属元素,对保护身体健康有良好的作用。在鱼虾、乌贼等水产罐头中加入微量植酸,可防止鸟粪石(玻璃状磷酸铵镁结晶)的生成。添加0.01%的植酸到植物油中能提高其抗氧化能力。在化学工业方面,植酸可作抗氧化剂、水的软化剂、金属防腐蚀剂、涂料添加剂、稀土元素富集剂、高分子化合物的溶剂及燃料油的防爆剂等。在医药方面,植酸可作为扫描成像剂、胃炎和肠炎的治疗剂、假牙清洁剂及龋齿预防剂等。在日用化工领域,植酸可治粉刺、促进皮肤血液循环。植酸的络和物具有良好的自由基清除效果,可防止色素沉积,应用于制备除头屑的洗发水、洗发膏以及抑制皮肤变色的皮肤保养乳液。IP6(六磷酸肌醇酯)是脱脂米糠中菲丁衍生而成的微量成分,具有抑制人体内生成过氧化脂质的功能。据近年国外研究,IP6还具有增强免疫力、抗癌等作用。美国FDA已确认其功效性。在美国已经形成IP6市场规模,产品有l00多种。日本筑野食品公司目前已推出“IP6米糠浸出物”和“IP6浸出物饮料”两种产品。2.5.3治疗肝脏疾病的常用药物肌醇即环己六醇,白色粉末,无臭,味微甜,是维生素复合体的一种。对某些动物和植物具有促进生长的活性,有类似VB1的作用。在医药上与胆碱、蛋氨酸等制成复合剂,用于治疗肝硬化、脂肪肝、CCl4中毒等疾病。肌醇还具有防止脱发、增强肝脏、降低血液中胆固醇的作用,肌醇还可以作为营养药物,能促进各种菌种的培养和酵母的生长。在化工领域,肌醇被用来做高级化妆品、生化试剂、食品强化添加剂、饲料添加剂等。2.5.4蛋白的提取米糠蛋白中的主要成分是清蛋白、球蛋白、谷蛋白以及醇溶蛋白,这4种蛋白的比例大概为37∶36∶22∶5。一般采用酶法和化学法来获取米糠蛋白。米糠蛋白具有低过敏性,极易吸收,营养价值较为理想,所具有的氨基酸组成接近FAO/WHO推荐模式,是作为婴幼儿断乳食品的理想原料。2.5.5疫功能的活性肽日本有研究报道,以大米中的清蛋白为原料,通过酶解作用生成有增强免疫功能的活性肽。利用米糠来制取活性多肽,主要是通过在一定条件下用蛋白水解酶催化水解米糠蛋白,使蛋白降解成不同链长的小分子,再通过一定的分离手段来分离制得不同的活性多肽,如阿片拮抗肽、降血压肽等。2.5.6米糠纤维的提取米糠膳食纤维的生产工艺:稳定米糠原料→配料池(1∶4水)→胶体磨→提取罐→固液分离→一次提取液→一次提取糠渣→配料池(1∶3水)→二次提取罐(加入酶)→二次提取液→二次提取糠渣→气流干燥→超微粉碎→成品。这种米糠纤维的生产方法,属于健康食品技术领域,是经挤压、浸湿粉碎、二次提取分离、干燥、超微粉碎等工艺流程制得的。该工艺流程简便,采用通用设备,投资成本低,米糠全被利用,无废弃物和“三废”排放。可生产富含膳食纤维的健康产品,在生产过程中不需添加任何化学试剂,符合天然食品的要求。近年来,国际营养学家一致认为,膳食纤维能够平衡人体营养、调节机体功能,可与传统的六大营养素并列为“第七大营养素”。目前我国已开发研制出高纤维米糠饼干。2.5.7米糠多糖的制备及免疫米糠多糖是一类结构复杂的杂多糖,其中存在着多种类型的多糖。诸多研究表明,米糠多糖在抗肿瘤、增强免疫力、抗细菌感染及降血糖等方面具有明显的生物活性。在米糠的提取过程中,对米糠进行挤压膨化处理,在水提时采用微波、超声等辅助处理能有效提高多糖的产率。江南大学进行了米糠多糖类物质的制备及免疫活性研究,确立了米糠多糖类物质的提取制备工艺,多糖提取率达到2.82%。以国产脱脂米糠为原料,采用超滤技术,获得了粗制米糠多糖(RBP)。活性检测结果表明,该产品对免疫功能低下的小鼠具有显著的免疫增强作用,分离纯化得到米糠多糖免疫活性最强组分(RBP-II)。目前对RBP-II多糖的化学结构与抗补体活性正在研究中。2.6米糠和神经酰胺的制备米糠直接利用的范围、领域相当广阔。近年来,以米糠为原料进行各种饮料的开发研究较为活跃。日本研究出用米糠发酵来产生乳酸,生产米糠乳酸饮料,其中含有丰富的维生素、矿物质、氨基酸等,颇受日本人民的喜爱。在食品行业:米糠更是供不应求,用于制作面包、饼干、面条、蛋糕、比萨饼等面食品。米糠还可作酿酒、制酱、饮料、制糖等行业的原材料。委内瑞拉的EmpertrizPachecodeDelahaye等人研究了用保鲜米糠粉(经加热处理)制作比萨饼的制作过程。研究表明,使用5%的保鲜米糠不仅能够在感官评定时被接受,而且能使得比萨饼的生面团在-18℃下60d内稳定性良好,同时也提高了它的保健作用。日本大阪生物环境科学研究所的森下日出旗博士,经筛选得到高产γ-GABA的乳酸菌,该菌株能利用添加过碳源和氮源的米糠抽提液再添加酵母发酵后提高GABA的含量。γ-氨基丁酸(GABA)是广泛分布于动植物中的一种非蛋白氨基酸,由谷氨酸经谷氨酸脱羧酶催化转化而来,是存在于哺乳动物脑、脊髓中的抑制性神经传递物质,具有降血压、改善脑部血液循环、精神安定、健肾利肝等生理活性,GA-BA作为一种新型食品功能性因子正越来越引起人们的注意。利用米糠来制取γ-氨基丁酸,主要是通过直接在米糠中添加谷氨酸钠,然后调整到适当的pH值,在35~40℃中放置一段时间后,通过米糠自身的谷氨酸脱羧酶来增加GABA的含量;其次是通过微生物体内的脱羧酶来使米糠内GABA的含量提高。一般植物乳酸菌、酵母、大肠杆菌等都含有谷氨酸脱羧酶。四川省时代生物技术有限公司利用CO2激光辐射,培育高产神经酰胺酶工程菌雅致放射毛霉变异株生物转化米糠生产神经酰胺,该菌株能分泌出高活性神经酰胺酶,在发酵米糠过程中定向水解米糠中结合态神经酰胺的糖苷键和磷脂,使原料中游离神经酰胺含量由发酵前的0.024%增至0.07%以上,并且利用“三萃二分”式CO2超临界萃取技术、自主合成的D140大孔吸附树脂分离、纯化得到较纯的神经酰胺的产品。神经酰胺是神经鞘磷脂,对皮肤具有增白、保湿及缓解过敏性皮炎症状等功效,在皮肤保健、皮肤癌防治、改善皮肤老化等方面也有突出功效。现在主要是通过化学合成的方法,来制备抗癌及皮肤病防治方面的药物。3