低温破壁法与溶剂浸出法制备米糠油研究

张金建，唐思煜，赵优萍，崔艳丽，毛建卫,3,4

(1.浙江科技学院 生物与化学工程学院，杭州 310023；2.浙江大学 理学院，杭州 310027；3.浙江省农产品化学与生物加工技术重点实验室，杭州 310023；4.浙江省农业生物资源生化制造协同创新中心，杭州 310023)

低温破壁法与溶剂浸出法制备米糠油研究

张金建1，唐思煜1，赵优萍1，崔艳丽2，毛建卫1,3,4

(1.浙江科技学院 生物与化学工程学院，杭州 310023；2.浙江大学 理学院，杭州 310027；3.浙江省农产品化学与生物加工技术重点实验室，杭州 310023；4.浙江省农业生物资源生化制造协同创新中心，杭州 310023)

比较了用正己烷浸提、无水乙醇浸提及低温破壁压榨3种方法对米糠油提取率的影响，分析了所得米糠油的理化特性，并采用气相色谱-质谱法(GC-MS)测定了米糠油中的主要成分及相对质量分数。研究结果表明，用低温破壁法提取的米糠油中酸值和过氧化值较低；GC-MS分析表明，3种方法提取的米糠油中主要含有十六烷酸(棕榈酸)、十八碳二烯酸(亚油酸)和十八碳烯酸(油酸)3种脂肪酸，其中3种提取法的棕榈酸质量分数依次为24.30%、0.26%、28.50%，亚油酸质量分数依次为39.00%、10.78%、36.00%，油酸质量分数依次为31.40%、87.16%、14.10%，其余成分质量分数依次为5.3%、1.8%、21.4%。

米糠油；提取工艺；理化性质；脂肪酸组成

稻谷是中国主要的粮食作物之一，其加工的副产物米糠虽然仅占稻谷质量的6%～8%，但是却占稻谷大约60%的营养成分[1-4]，且中国每年米糠产量达到1 400多万吨，是一种量大而面广的可再生资源。米糠中含有13%～22%的油脂，12%～17%的蛋白质，23%～30%的膳食纤维，以及多糖、植酸、神经酰胺、植物甾醇、生育酚、谷维素、γ-氨基丁酸、二十八碳烷醇和B族维生素等生物活性物质[3-6]。目前中国主要将米糠作为动物饲料廉价消耗掉，未能进行精深加工，以致对资源造成很大的浪费。米糠油为米糠中主要的成分之一，也是米糠利用过程中需要首先浸提的成分，其开发利用前景广阔。目前米糠油的提取方法主要有压榨法、超临界二氧化碳萃取法、浸出法等，其中，压榨法包括热压榨和冷压榨两种，前者会导致米糠油中的营养成分损失，后者仅在精炼过程中有一定的损失；超临界二氧化碳萃取法虽然比较环保，但是由于设备价格昂贵，很难实现工业化生产，并且部分营养成分不能完全萃取[5-11]。低温破壁法为冷榨法的一种，有较好的应用前景[12-17]。鉴于目前浸出法应用最为广泛，本研究选择低温破壁法与溶剂浸提法(正己烷、无水乙醇)提取米糠油，从米糠油提取率、理化特性和主要成分种类等方面进行对比分析，考察低温破壁法和溶剂浸提法对米糠油提取的影响，旨在为米糠油的产业化开发和利用提供一定的参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

1.1.1 材 料

米糠原料：浙江恒乐有限责任公司提供。

1.1.2 试 剂

无水乙醇、正己烷、酚酞试剂、可溶性淀粉、异辛烷、冰乙酸、氢氧化钾、氢氧化钠、碘化钾、无水硫代硫酸钠等均为分析纯，购自国药集团化学试剂有限公司。

1.2 仪器与设备

1.2.1 仪 器

Agilent 7890/5975C-GC/MSD，安捷伦科技有限公司。

1.2.2 设 备

低温破壁装置，浙江省农产品化学与生物加工技术重点实验室提供；HH-4数显恒温水浴锅，上海创奕科教设备有限公司；GZX-9240MBE电热恒温鼓风干燥箱，上海博讯公司；TG-18K台式高速离心机，长沙东旺实验仪器有限公司。

1.3 米糠油的制备方法

将米糠在60 ℃条件下干燥3 h，测得水分为2.7%，作为备用米糠。将备用米糠分别通过低温破壁法、正己烷浸提法、无水乙醇浸提法提取米糠油，低温破壁法出油温度为60 ℃左右，正己烷浸提法和无水乙醇浸提法通过索氏提取制备米糠油，提取温度分别为70 ℃和85 ℃，提取时间分别为4 h和12 h。所得米糠油作为待测样品，提取率以提取米糠油质量与所取的备用米糠原料质量之比计算[3]。

式中：R为提取率；m1为提取的米糠油质量，g；m2为所取的备用干燥后的米糠质量，g。

1.4 理化特性与质量分数检测方法

1.4.1 水分、过氧化值、酸值的测定

[14-23],原料的水分按照GB/T 5528—2008《动植物油脂水分及挥发物质量分数测定》[24]测定，米糠油的过氧化值按照GB/T 5538—2005《动植物油脂 过氧化值测定》[25]测定，酸值按照GB/T 5530—2005《动植物油脂 酸值和酸度测定》[26]测定。

1.4.2 脂肪酸组成的测定

参考文献[27-31]，用GC-MS进行脂肪酸测定，色谱条件：DB-FFAP(30 m×0.25 μm)毛细管柱；载气为高纯氦；进样方式为分流进样，分流比1∶10；升温程序柱子初始温度100 ℃；以10 ℃/min升至150 ℃保持5 min，再以3 ℃/min升至195 ℃保持5 min，最后以5 ℃/min升至230 ℃保持15 min；进样量为1 μL。

质谱条件：GC-MS 接口温度230 ℃， 离子源温度230 ℃，四极杆温度150 ℃，电子电离源(electron ionization，EI)，电力能量70 eV；检测器电压0.7 kV，溶剂延迟3 min，扫描质量范围40～350 u。

2 结果与讨论

2.1 不同提取法对米糠油提取率的影响

实验表明，采用正己烷浸提法、无水乙醇浸提法及低温破壁法提取米糠油的提取率分别为14%、9%、7%。可以看出，正己烷浸提法提取米糠油的效果最好，无水乙醇浸提法次之，低温破壁法提取率最低。正己烷浸提法提取率虽然很高，但是米糠油中残留有机溶剂，从食品安全方面考虑，提取的米糠油对人的伤害极大。无水乙醇浸提法提取率虽然比低温破壁法提取率略高，但是由于提取温度较高，可能造成营养成分的损失。而低温破壁法可以减少高温对米糠油中营养成分的破坏，保留较多的营养物质，并避免了正己烷浸提过程中的溶剂残留，从营养和安全角度看，是最佳的提取方法。

2.2 米糠中水分对米糠油提取率的影响

米糠中不同水分质量分数对正己烷和无水乙醇浸提法提取米糠油的影响：底物米糠中的水分质量分数对提取效果有一定的影响。采用正己烷和无水乙醇提取不同水分质量分数的米糠油，其提取率如表1所示，随着水分质量分数的递减，米糠油的提取率不断增加，这说明通过控制原料中水分的质量分数可以有效提高米糠油提取率。

米糠中不同水分质量分数对低温破壁法提取米糠油的影响：表2是通过改变原料米糠中的水分，用低温破壁法提取米糠油的结果，从中可以观察到，随着水分质量分数的递减，米糠油的提取率不断增加。与正己烷、无水乙醇提取米糠油类似，控制原料中水分的质量分数可以有效增加米糠油提取率。

表1 米糠中水分质量分数对正己烷和无水乙醇浸提法提取米糠油的影响

Table 1 Effects of water percent on extraction rate of n-hexane and ethanol extraction methods %

米糠水分质量分数正己烷浸提法提取率无水乙醇浸提法提取率2．714．513．93．112．613．75．812．111．910．010．59．3

表2 米糠中水分质量分数对低温破壁法提取米糠油的影响

Table 2 Effects of water percentaqe on rice bran oil extraction rate by cold pressed extraction method %

米糠水分质量分数低温破壁法提取率2．78．23．18．13．57．95．05．15．64．9

从表1、表2可以看出,有机溶剂提取米糠油，随着米糠水分的增加，米糠油的提取率越来越低，水分对米糠油提取影响很大。低温破壁法对米糠中含有的水分也有非常严格的要求，水分在6%左右基本上不出油，在水分较低的条件下，进行二次压榨出油量会更高。整体而言，正己烷浸提法的提取率比无水乙醇浸提法和低温破壁法提取率高，但是存在潜在的食品安全问题，而低温破壁法和无水乙醇浸提法在提取米糠油方面具有非常好的前景，同时考虑到低温破壁法相比乙醇浸提法温度更低，在改善提取率的基础上，低温破壁法更具有潜在的可行性。

2.3 米糠油的理化特性

表3是对3种方法提取的米糠油进行理化性质测定的结果，从中可知米糠油水分、过氧化值、酸值的差异。

表3 基本指标Table 3 Basic indicators

由表3可以看出，用有机溶剂浸出的米糠油酸值比较高，这是因为用有机溶剂浸提了大部分游离脂肪酸，这同时反映出用低温破壁法是制备低酸值米糠油的一种方法。对于过氧化值而言，用有机溶剂浸出的米糠油质量分数较高，主要是因为在用有机溶剂浸提米糠油的同时有过氧化物浸出，导致测得的过氧化物质量分数偏高。

2.4 GC-MS分析米糠油及其成分

采用GC-MS测定正己烷浸提法、无水乙醇浸提法和低温破壁法提取米糠油中脂肪酸的组成[29-33]，结果采用HPMSD化学工作站检索标准质谱图库，通过归一化峰面积法测定各成分的相对质量分数。表4～6为用低温破壁法、无水乙醇浸提法和正己烷浸提法提取的米糠油中脂肪酸的组成。

表4 低温破壁法浸提米糠油中脂肪酸的组成Table 4 Composition of fatty acid in rice bran oil extracted by cold pressed extraction

表5 无水乙醇法浸提米糠油中脂肪酸的组成Table 5 Composition of fatty acid in rice bran oil extracted by ethyl alcohol extraction

表6 正己烷法浸提米糠油中脂肪酸的组成Table 6 Composition of fatty acid in rice bran oil extracted by n-hexane extraction

从表4～6可以得出：用正己烷浸提法、无水乙醇浸提法、低温破壁法提取的米糠油主要包含棕榈酸、亚油酸、油酸3种成分，其中3种提取法的棕榈酸质量分数依次为24.30%、0.26%、28.50%，亚油酸质量分数依次为39.00%、10.78%、36.00%，油酸质量分数依次为31.40%、87.16%、14.10%，其余成分质量分数依次为5.3%、1.8%、21.4%，并经初步实验分析，低温破壁法米糠油其余成分主要为各种生物活性物质。3种方法提取的主要物质在出峰时间上基本一致，但是在相对质量分数上差别比较大，尤其是用无水乙醇浸提法提取的油酸质量分数非常高，而棕榈酸的质量分数仅仅为0.26%。用正己烷浸提法和用无水乙醇浸提法提取的不饱和脂肪酸质量分数占总脂肪酸质量分数的一半以上，用低温破壁法提取的不饱和脂肪酸与饱和脂肪酸比例接近1∶1。

3 结 语

本研究主要通过3种方法来提取米糠油，并研究了不同方法对米糠油提取率的影响；对于不同方法提取的米糠油进行了理化性质测定，低温破壁法提取的米糠油中酸值和过氧化值比较低；通过运用GC-MS技术手段检测了用不同方法提取米糠油的成分及相对质量分数，其中棕榈酸、亚油酸、油酸3种脂肪酸在不同提取方法中质量分数都较高。3种提取方法提取的米糠油中饱和脂肪酸与不饱和脂肪酸的比例相差很大，而低温破壁法提取的饱和脂肪酸和不饱和脂肪酸质量分数相近。今后,对不同提取方法的米糠油的生理活性成分还需进行进一步研究。

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Study on rice bran oil extraction by cold pressed extraction method and solvent extraction method

ZHANG Jinjian1,TANG Siyu1,ZHAO Youping1,CUI Yanli2,MAO Jianwei1,3,4

(1.School of Biological and Chemical Engineering，Zhejiang University of Science and Technology, Hangzhou 310023,China; 2.School of Science, Zhejiang University, Hangzhou 310027, China 3.Zhejiang Provincial Key Laboratory for Chemical and Biological Processing Technology of Farm Produce, Hangzhou 310023, China; 4.Zhejiang CollaborativeInnovation Center of Chemical and Biological Manufacturing for Agricultural Biological Resources, Hangzhou 310023, China)

The extraction rates of rice bran oil by n-hexane extraction, ethanol extraction and cold pressed extraction methods were compared and the physical and chemical properties of the three extracted oils were analyzed. The gas chromatography-mass spectrometry(GC-MS) method was used to determine the main compositions and relative percentage of the three extractedrice bran oils. The results showed that the bran oil extracted by cold pressed extraction method have low acid value and peroxide value; GC-MS analysis indicated that there are mainly three kinds of fatty acids, i.e.hexadecanoic acid, octadecadienoic acid and octadecenoic acid in rice bran oil extracted by the three methods. The exadecanoic acid contents are of 24.30%, 0.26% and 28.50%, respectively in the bran oils extracted by n-hexane extraction, ethanol extraction and cold pressed extraction methods, respectively. And the octadecadienoic acid contents are of 39.00%, 10.78% and 36.00% , while the octadecenoic acid contents are of 31.40%, 87.16%, 14.10% and the other components are of 5.3%, 1.8% and 21.4%, respectively.

rice bran oil; extraction conditions; physical and chemical properties; fatty acid composition

10.3969/j.issn.1671-8798.2016.06.007

2016-11-09

国家国际科技合作项目(2010DFA34370)；国家自然科学基金项目(30870553)；浙江省重点研发计划项目(2015C02031)；浙江省国际科技合作专项项目(2013C14012)

张金建(1990— )，男，山西省运城人，硕士研究生，研究方向为生物质资源利用技术与工程。

毛建卫，男，教授，硕士，主要从事农业生物资源生化制造研究。

TS210.9;TS225.19

A

1671-8798(2016)06-0450-06