两种提取方法对小米谷糠油中营养成分的影响

赵陈勇，王常青*，许 洁，樊 迎，王 菲

(山西大学生命科学学院食品科学与工程系，山西 太原 030006)

两种提取方法对小米谷糠油中营养成分的影响

赵陈勇，王常青*，许 洁，樊 迎，王 菲

(山西大学生命科学学院食品科学与工程系，山西 太原 030006)

采用CO2超临界萃取法(supercritical carbon dioxide extraction，SCDE)和异丙醇溶剂法(isopropanol solvent extraction，ISE)萃取小米谷糠油，并用气相色谱仪和荧光分光光度计对其中的脂肪酸组成、VE、总甾醇、磷脂含量和色泽进行分析。结果表明：小米谷糠油中亚油酸的含量远远高于其他食用植物油，达到71.82%。SCDE法提取的小米谷糠油与ISE法相比，前者的不饱和脂肪酸含量比后者下降了0.11%，而C14至C22饱和脂肪酸升高0.93%；SCDE法的VE和甾醇含量分别比ISE法高20.64%和34.82%；磷脂含量下降99.60%，并且色泽较浅。

CO2超临界；异丙醇；脂肪酸；VE；甾醇；磷脂；色泽

小米又名粟，属禾本科植物，我国北方通称谷子，去壳后叫小米。主要分布于我国华北、西北和东北各地区。小米谷糠是由糙米的果皮层、糊粉层和米胚芽组成，是糙米加工过程的副产物，约占小米质量的8%～10%。按照我国小米年产量500万吨计算，每年加工小米将产生小米谷糠40万吨左右。过去，这些谷糠多数作为粗饲料，少量被当作草木灰还田，很少被深加工利用。研究表明，小米谷糠中含脂肪15%～20%，其中亚油酸含量高达70%以上[1]，还含有植物甾醇、VE等活性物质，被联合国工业发展组织称为“一种未充分利用的工业原料”。

CO2超临界萃取技术作为新型分离技术，在食品、医药等领域有着广泛的应用。其优点是萃取油脂类物质的工艺简单，能够最大程度的保留物料中的营养成分[2-3]，但是其设备昂贵，加工成本高，目前，国内还未见到用CO2超临界萃取工艺提取米糠油及其成分研究的报道。异丙醇是溶剂法提取油脂的一种新溶剂[4]，由于它具有极性较大，有利于油脂中的VE、磷脂等活性物质的萃取，操作成本低等特点，所以逐渐在油脂加工业中得到应用。本研究通过比较CO2超临界萃取和异丙醇溶剂法萃取的小米谷糠油中各种营养成分的差异，探讨和寻求一种经济可行的小米谷糠油提取方法。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

“晋谷28号”品种小米 谷糠晋中黄彩苑农业科技食品有限公司；植物甾醇标品 中谷天科生物工程有限公司；脂肪酸甲酯标准样品(99%) 美国Sigma公司；正己烷(色谱纯)，异丙醇等为分析纯。

1.2 仪器与设备

GC-14C气相色谱仪 日本岛津公司；100L CO2超临界萃取器 广州轻工研究所；F-2500荧光分光光度计 北京华拓科技发展有限责任公司；WLS-2 比较测色仪 上海索光光电技术有限公司；SP-2102UVPC型紫外-可见分光光度计 上海光谱仪器有限公司；RE52CS-2旋转蒸发器 上海申生科技有限公司；JA1003电子天平 上海良平仪器仪表有限公司。

1.3 方法

1.3.1 CO2超临界萃取小米谷糠油中的工艺条件

萃取压力22MPa、萃取温度45℃；一级解析压力10MPa、解析温度45℃，萃取剂流速为30L/h；二级解析压力7MPa、解析温度45℃，萃取4h。

1.3.2 异丙醇萃取小米谷糠油的工艺条件

采用间断法萃取，异丙醇萃取温度为60℃，萃取时间为4h，溶剂和原料比为2:1(mL/g)。萃取4次后，在50℃和0.06MPa绝对压力下对油与溶剂混合物和残渣中的溶剂进行回收。

1.3.3 小米谷糠油中的脂肪酸成分分析

1.3.3.1 样品处理

称取50～100mg脂肪试样置于250mL三角瓶中，加入2%氢氧化钠甲醇溶液8mL，置100℃水浴回流10min，加4mL的三氟化硼-甲醇溶液后，置100℃水浴中放置2min，后加正庚烷3～5mL回流1min和2mL饱和NaCl溶液，振摇分层，取上清液备用(甲酯化的油样)。

1.3.3.2 色谱条件及分析方法

DB-23气相毛细管柱(60m×0.25mm，0.25μm)；进样器温度270℃，检测器温度280℃。程序升温130～230℃。载气为氮气，分流比50:1，进样体积1.0μL。

将甲酯化的样液注入气相色谱仪，依据相对保留时间判定色谱峰位置，通过色谱峰峰面积和脂肪酸甲酯内标响应因子计算出样品中各种脂肪酸甲酯含量。

1.3.4 小米谷糠油中的VE成分分析

参照文献[5]准确称取油样品0.50g于烧瓶中，加入VC 0.9g、无水乙醇12mL，置于水浴中回流。瓶内液体开始沸腾时，加入3mL氢氧化钾溶液，15min后取出，将烧瓶迅速在流水下冷却，随即加入40mL蒸馏水，使皂化物溶解。移入250mL分液漏斗中，然后准确加入10mL正己烷充分振荡提取VE。收集正己烷层并用蒸馏水洗至中性即可。

将α-VE标准溶液和处理后的油样，放入荧光检测器内，扫描激发波长和发射波长。

结果表明：α-VE标准品和样品在323nm的发射波长下都具有发射峰，在288nm的激发波长下都具有激发峰。因此确定用激发波长为288nm，发射波长为323nm做为测定样品中总VE的荧光检测条件。

图1 α-VE和谷糠油的荧光发射(A)和激发(B)波长扫描图Fig.1 Excitation spectra of α-vitamin E and millet bran oil

式中：I1、I2分别为测定时标准工作液和样品液的荧光强度；m为样品质量/g；C为标准工作液质量浓度/(μg/mL)。

1.3.5 小米谷糠油中的甾醇含量分析

参照文献[6]得到曲线方程为y=0.0007x－0.002 (R2=0.9991)，其中y和x分别为吸光度和甾醇含量。准确称取5g油样，用无水乙醇溶解后定容至25mL。取样液2mL，加入无水乙醇和磷硫铁显色剂各2mL摇匀，15min后在440nm处测其吸光度，用标准曲线方程计算出相应的甾醇质量。按下式计算样品中总甾醇含量：

式中：m1为样品吸光度(A)相对应的甾醇量/μg；V为定容体积/mL；B为稀释倍数；m为样品质量/μg。

1.3.6 小米谷糠油中的磷脂含量分析[7]

采用GB/T 5537—2008《粮油检验：磷脂含量的测定》中的钼蓝比色法对油中的磷脂含量进行测定。

1.3.7 小米谷糠油色泽的测定[8]

采用GB/T 5525—1985《植物油脂检验：透明度、色泽、气味、滋味鉴定法》中的罗维朋比色计法进行测定。

2 结果与分析

2.1 两种不同工艺萃取的小米谷糠油中脂肪酸组成

图2 小米谷糠油的GC色谱图Fig.2 Emission spectra of α-vitamin E and millet bran oil

表1 CO2超临界提取和异丙醇提取的小米谷糠油中脂肪酸组成及相对含量Table 1 Fatty acids and their relative contents identified in millet bran oils extracted by SCDE and ISE

GC分析均检出10种脂肪酸(图2)，两种工艺所得谷糠油中的脂肪酸组成基本相同。但异丙醇萃取的油中不饱和脂肪酸为总脂肪酸含量的89.26%，而CO2超临界萃取的油中总不饱和脂肪酸为总脂肪酸含量的89.16%，比前者下降了0.11%。后者的C14至C22的饱和脂肪酸比前者多0.93%(表1)。分析表明：小米谷糠油中亚油酸含量最高，达到总脂肪酸含量的71.74%～71.82%。

2.2 两种不同工艺萃取的小米谷糠油VE、甾醇和磷脂含量的变化

表2 两种不同工艺萃取的小米谷糠油VE、甾醇、磷脂含量和色泽的变化Table 2 Contents of vitamin E, sterol and phospholipid as well as the color change in millet bran oils extracted by SCDE and ISE

表2结果表明：SCDE法萃取的小米谷糠油中的VE和甾醇含量均高于法ISE法萃取所得的油脂，说明该萃取过程的低温及密封环境减少了活性物质的氧化。

植物油中磷脂含量直接影响植物油的精炼工艺，磷脂过多，油脂会出现浑浊，达到一定的清澈度和色度，需要在精炼过程增加有机酸和活性白土用量，必然导致生产成本和油的损耗增加。由表2可见，经CO2超临界萃取的小米谷糠油中的磷脂含量仅为0.188mg/g，与ISE法相比其磷脂含量下降了99.60%，已经达到精炼过程对磷脂含量的要求，可以省去脱胶的步骤直接进行脱酸、脱色，有利于工业化生产。而经ISE法提取的小米谷糠油中的磷脂含量高达46.608mg/g，适于从油脂中提取磷脂，有利于毛油的综合利用。但是，如果生产高档精炼食用油，后期精炼过程加工的成本远大于SCDE法，且不利于VE等活性成分的保存。ISE法谷糠油中磷脂含量高的原因主要是异丙醇的极性较强，有利于磷脂、糖脂等成分随油一起提取出来。

大米糠毛油色泽深，是困扰米糠油加工的一大问题。文献报道，大米糠毛油的色泽(罗维朋比色计25.4mm槽)黄70，红7.8[9]。与大米糠毛油相比，小米谷糠毛油呈红色，可能是小米谷糠中呈现红色的胡萝卜素较多。经SCDE的小米谷糠油的色泽明显低于ISE法，可能是CO2超临界状态下，可以使小米谷糠油与极性不同的色素分离，所以使萃取后的毛糠油的色泽较浅。

2.3 小米谷糠油与几种常见的植物油中脂肪酸成分比较

表3 常见植物油的脂肪酸成分比较[10-13]Table 3 Comparison of fatty acid composition of SCDE-derived millet bran oil and other common vegetable oils

由表3可见，C12～C16饱和脂肪酸的含量比大米糠油少56.3%，比橄榄油少16.5%，抗动脉粥样硬化(As)的作用更强；人体营养必须的脂肪酸——亚油酸含量远高于一般的食用油，达到71.82%；比大米糠油高出50.8%。但是，小米谷糠油也有不尽人意之处，即亚油酸与亚麻酸的比例超过了23:1，与现代营养学界提倡的亚油酸与亚麻酸为4:1差距较大[14]。

3 结 论

CO2超临界萃取的谷糠油中，VE和甾醇含量分别比异丙醇溶剂法提高了20.64%和34.82%，提升了油的营养保健价值。与此同时，经CO2超临界萃取的谷糠油中的磷脂含量很低，色泽较浅；而经ISE法提取的小米谷糠油中的磷脂含量高，色泽较深，适于谷糠油的综合利用工艺。另外，小米谷糠油中，亚油酸含量远远高于其他常见植物油，居于常见食用油前列，是一种很有开发价值的食用油资源。

[2] 刘彩丽, 张玉军, 宋慧波, 等. 超临界CO2流体萃取技术提取特种油脂的研究进展[J]. 粮油加工与食品机械, 2005(10): 47-48.

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[5] 郭建，李敏. 测定食品中维生素E荧光分光光度法的探讨[J]. 中国卫生检验杂志, 2003, 6(13): 348-349.

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[7] GB/T 5537—2008粮油检验: 磷脂含量的测定[S]. 北京: 中国标准出版社, 2008.

[8] GB/T 5525—1985植物油脂检验: 透明度、色泽、气味、滋味鉴定法中国标准书号[S]. 北京: 中国标准出版社, 1985.

[9] 林福珍. 水凝胶L900对米糠油脱色效果研究[J]. 粮食与油脂, 2010(7): 15-17.

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[14] 黄凤洪, 黄庆德, 刘昌盛. 脂肪酸的营养与平衡[J]. 食品科学, 2004,25(增刊1): 262-265.

Effects of Extraction Methods on Nutritional Components in Millet Bran Oil

ZHAO Chen-yong，WANG Chang-qing*，XU Jie，FAN Ying，WANG Fei
(Department of Food Science and Technology, College of Life Science, Shanxi University, Taiyuan 030006, China)

Supercritical carbon dioxide extraction (SCDE) and isopropanol solvent extraction (ISE) were employed to extract millet bran oil. The fatty acid composition and the contents of sterol, vitamin E and phospholipid as well as the color change of the obtained samples were determined by gas chromatography and fluorescence spectrometry. The results showed that the content of linoleic acid in millet bran oil was even higher than other edible oils, which was up to 71.82%. The contents of unsaturated fatty acids and phospholipid in SCDE-derived millet bran oil exhibited a decrease by 0.11% and 99.60% respectively when compared with ISE-derived millet bran oil, but the contents of saturated fatty acids of C14－C22, vitamin E and sterol were higher than those of ISE, which were up to 0.93%, 20.64% and 34.82%, respectively. Moreover, SCDE-derived millet bran oil revealed a lighter color.

supercritical carbon dioxide；isopropanol；fatty acid；vitamin E；sterol content；phospholipid；color

TS201.1

A

1002-6630(2011)14-0289-04

2010-10-20

赵陈勇(1984—)，男，硕士研究生，研究方向为食品科学。E-mail：313888258@qq.com

*通信作者：王常青(1956—)，男，教授，本科，研究方向为功能食品开发。E-mail：wcq@sxu.edu.cn