兩種提取方法對小米谷糠油中營養(yǎng)成分的影響

趙陳勇，王常青*，許 潔，樊 迎，王 菲

(山西大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院食品科學(xué)與工程系，山西 太原 030006)

兩種提取方法對小米谷糠油中營養(yǎng)成分的影響

趙陳勇，王常青*，許 潔，樊 迎，王 菲

(山西大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院食品科學(xué)與工程系，山西 太原 030006)

采用CO2超臨界萃取法(supercritical carbon dioxide extraction，SCDE)和異丙醇溶劑法(isopropanol solvent extraction，ISE)萃取小米谷糠油，并用氣相色譜儀和熒光分光光度計(jì)對其中的脂肪酸組成、VE、總甾醇、磷脂含量和色澤進(jìn)行分析。結(jié)果表明：小米谷糠油中亞油酸的含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他食用植物油，達(dá)到71.82%。SCDE法提取的小米谷糠油與ISE法相比，前者的不飽和脂肪酸含量比后者下降了0.11%，而C14至C22飽和脂肪酸升高0.93%；SCDE法的VE和甾醇含量分別比ISE法高20.64%和34.82%；磷脂含量下降99.60%，并且色澤較淺。

CO2超臨界；異丙醇；脂肪酸；VE；甾醇；磷脂；色澤

小米又名粟，屬禾本科植物，我國北方通稱谷子，去殼后叫小米。主要分布于我國華北、西北和東北各地區(qū)。小米谷糠是由糙米的果皮層、糊粉層和米胚芽組成，是糙米加工過程的副產(chǎn)物，約占小米質(zhì)量的8%～10%。按照我國小米年產(chǎn)量500萬噸計(jì)算，每年加工小米將產(chǎn)生小米谷糠40萬噸左右。過去，這些谷糠多數(shù)作為粗飼料，少量被當(dāng)作草木灰還田，很少被深加工利用。研究表明，小米谷糠中含脂肪15%～20%，其中亞油酸含量高達(dá)70%以上[1]，還含有植物甾醇、VE等活性物質(zhì)，被聯(lián)合國工業(yè)發(fā)展組織稱為“一種未充分利用的工業(yè)原料”。

CO2超臨界萃取技術(shù)作為新型分離技術(shù)，在食品、醫(yī)藥等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。其優(yōu)點(diǎn)是萃取油脂類物質(zhì)的工藝簡單，能夠最大程度的保留物料中的營養(yǎng)成分[2-3]，但是其設(shè)備昂貴，加工成本高，目前，國內(nèi)還未見到用CO2超臨界萃取工藝提取米糠油及其成分研究的報(bào)道。異丙醇是溶劑法提取油脂的一種新溶劑[4]，由于它具有極性較大，有利于油脂中的VE、磷脂等活性物質(zhì)的萃取，操作成本低等特點(diǎn)，所以逐漸在油脂加工業(yè)中得到應(yīng)用。本研究通過比較CO2超臨界萃取和異丙醇溶劑法萃取的小米谷糠油中各種營養(yǎng)成分的差異，探討和尋求一種經(jīng)濟(jì)可行的小米谷糠油提取方法。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

“晉谷28號”品種小米 谷糠晉中黃彩苑農(nóng)業(yè)科技食品有限公司；植物甾醇標(biāo)品 中谷天科生物工程有限公司；脂肪酸甲酯標(biāo)準(zhǔn)樣品(99%) 美國Sigma公司；正己烷(色譜純)，異丙醇等為分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

GC-14C氣相色譜儀 日本島津公司；100L CO2超臨界萃取器 廣州輕工研究所；F-2500熒光分光光度計(jì) 北京華拓科技發(fā)展有限責(zé)任公司；WLS-2 比較測色儀 上海索光光電技術(shù)有限公司；SP-2102UVPC型紫外-可見分光光度計(jì) 上海光譜儀器有限公司；RE52CS-2旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器 上海申生科技有限公司；JA1003電子天平 上海良平儀器儀表有限公司。

1.3 方法

1.3.1 CO2超臨界萃取小米谷糠油中的工藝條件

萃取壓力22MPa、萃取溫度45℃；一級解析壓力10MPa、解析溫度45℃，萃取劑流速為30L/h；二級解析壓力7MPa、解析溫度45℃，萃取4h。

1.3.2 異丙醇萃取小米谷糠油的工藝條件

采用間斷法萃取，異丙醇萃取溫度為60℃，萃取時(shí)間為4h，溶劑和原料比為2:1(mL/g)。萃取4次后，在50℃和0.06MPa絕對壓力下對油與溶劑混合物和殘?jiān)械娜軇┻M(jìn)行回收。

1.3.3 小米谷糠油中的脂肪酸成分分析

1.3.3.1 樣品處理

稱取50～100mg脂肪試樣置于250mL三角瓶中，加入2%氫氧化鈉甲醇溶液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飽和NaCl溶液，振搖分層，取上清液備用(甲酯化的油樣)。

1.3.3.2 色譜條件及分析方法

DB-23氣相毛細(xì)管柱(60m×0.25mm，0.25μm)；進(jìn)樣器溫度270℃，檢測器溫度280℃。程序升溫130～230℃。載氣為氮?dú)猓至鞅?0:1，進(jìn)樣體積1.0μL。

將甲酯化的樣液注入氣相色譜儀，依據(jù)相對保留時(shí)間判定色譜峰位置，通過色譜峰峰面積和脂肪酸甲酯內(nèi)標(biāo)響應(yīng)因子計(jì)算出樣品中各種脂肪酸甲酯含量。

1.3.4 小米谷糠油中的VE成分分析

參照文獻(xiàn)[5]準(zhǔn)確稱取油樣品0.50g于燒瓶中，加入VC 0.9g、無水乙醇12mL，置于水浴中回流。瓶內(nèi)液體開始沸騰時(shí)，加入3mL氫氧化鉀溶液，15min后取出，將燒瓶迅速在流水下冷卻，隨即加入40mL蒸餾水，使皂化物溶解。移入250mL分液漏斗中，然后準(zhǔn)確加入10mL正己烷充分振蕩提取VE。收集正己烷層并用蒸餾水洗至中性即可。

將α-VE標(biāo)準(zhǔn)溶液和處理后的油樣，放入熒光檢測器內(nèi)，掃描激發(fā)波長和發(fā)射波長。

結(jié)果表明：α-VE標(biāo)準(zhǔn)品和樣品在323nm的發(fā)射波長下都具有發(fā)射峰，在288nm的激發(fā)波長下都具有激發(fā)峰。因此確定用激發(fā)波長為288nm，發(fā)射波長為323nm做為測定樣品中總VE的熒光檢測條件。

圖1 α-VE和谷糠油的熒光發(fā)射(A)和激發(fā)(B)波長掃描圖Fig.1 Excitation spectra of α-vitamin E and millet bran oil

式中：I1、I2分別為測定時(shí)標(biāo)準(zhǔn)工作液和樣品液的熒光強(qiáng)度；m為樣品質(zhì)量/g；C為標(biāo)準(zhǔn)工作液質(zhì)量濃度/(μg/mL)。

1.3.5 小米谷糠油中的甾醇含量分析

參照文獻(xiàn)[6]得到曲線方程為y=0.0007x－0.002 (R2=0.9991)，其中y和x分別為吸光度和甾醇含量。準(zhǔn)確稱取5g油樣，用無水乙醇溶解后定容至25mL。取樣液2mL，加入無水乙醇和磷硫鐵顯色劑各2mL搖勻，15min后在440nm處測其吸光度，用標(biāo)準(zhǔn)曲線方程計(jì)算出相應(yīng)的甾醇質(zhì)量。按下式計(jì)算樣品中總甾醇含量：

式中：m1為樣品吸光度(A)相對應(yīng)的甾醇量/μg；V為定容體積/mL；B為稀釋倍數(shù)；m為樣品質(zhì)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《糧油檢驗(yàn)：磷脂含量的測定》中的鉬藍(lán)比色法對油中的磷脂含量進(jìn)行測定。

1.3.7 小米谷糠油色澤的測定[8]

采用GB/T 5525—1985《植物油脂檢驗(yàn)：透明度、色澤、氣味、滋味鑒定法》中的羅維朋比色計(jì)法進(jìn)行測定。

2 結(jié)果與分析

2.1 兩種不同工藝萃取的小米谷糠油中脂肪酸組成

圖2 小米谷糠油的GC色譜圖Fig.2 Emission spectra of α-vitamin E and millet bran oil

表1 CO2超臨界提取和異丙醇提取的小米谷糠油中脂肪酸組成及相對含量Table 1 Fatty acids and their relative contents identified in millet bran oils extracted by SCDE and ISE

GC分析均檢出10種脂肪酸(圖2)，兩種工藝所得谷糠油中的脂肪酸組成基本相同。但異丙醇萃取的油中不飽和脂肪酸為總脂肪酸含量的89.26%，而CO2超臨界萃取的油中總不飽和脂肪酸為總脂肪酸含量的89.16%，比前者下降了0.11%。后者的C14至C22的飽和脂肪酸比前者多0.93%(表1)。分析表明：小米谷糠油中亞油酸含量最高，達(dá)到總脂肪酸含量的71.74%～71.82%。

2.2 兩種不同工藝萃取的小米谷糠油VE、甾醇和磷脂含量的變化

表2 兩種不同工藝萃取的小米谷糠油VE、甾醇、磷脂含量和色澤的變化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結(jié)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，說明該萃取過程的低溫及密封環(huán)境減少了活性物質(zhì)的氧化。

植物油中磷脂含量直接影響植物油的精煉工藝，磷脂過多，油脂會(huì)出現(xiàn)渾濁，達(dá)到一定的清澈度和色度，需要在精煉過程增加有機(jī)酸和活性白土用量，必然導(dǎo)致生產(chǎn)成本和油的損耗增加。由表2可見，經(jīng)CO2超臨界萃取的小米谷糠油中的磷脂含量僅為0.188mg/g，與ISE法相比其磷脂含量下降了99.60%，已經(jīng)達(dá)到精煉過程對磷脂含量的要求，可以省去脫膠的步驟直接進(jìn)行脫酸、脫色，有利于工業(yè)化生產(chǎn)。而經(jīng)ISE法提取的小米谷糠油中的磷脂含量高達(dá)46.608mg/g，適于從油脂中提取磷脂，有利于毛油的綜合利用。但是，如果生產(chǎn)高檔精煉食用油，后期精煉過程加工的成本遠(yuǎn)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異丙醇的極性較強(qiáng)，有利于磷脂、糖脂等成分隨油一起提取出來。

大米糠毛油色澤深，是困擾米糠油加工的一大問題。文獻(xiàn)報(bào)道，大米糠毛油的色澤(羅維朋比色計(jì)25.4mm槽)黃70，紅7.8[9]。與大米糠毛油相比，小米谷糠毛油呈紅色，可能是小米谷糠中呈現(xiàn)紅色的胡蘿卜素較多。經(jīng)SCDE的小米谷糠油的色澤明顯低于ISE法，可能是CO2超臨界狀態(tài)下，可以使小米谷糠油與極性不同的色素分離，所以使萃取后的毛糠油的色澤較淺。

2.3 小米谷糠油與幾種常見的植物油中脂肪酸成分比較

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

由表3可見，C12～C16飽和脂肪酸的含量比大米糠油少56.3%，比橄欖油少16.5%，抗動(dòng)脈粥樣硬化(As)的作用更強(qiáng)；人體營養(yǎng)必須的脂肪酸——亞油酸含量遠(yuǎn)高于一般的食用油，達(dá)到71.82%；比大米糠油高出50.8%。但是，小米谷糠油也有不盡人意之處，即亞油酸與亞麻酸的比例超過了23:1，與現(xiàn)代營養(yǎng)學(xué)界提倡的亞油酸與亞麻酸為4:1差距較大[14]。

3 結(jié) 論

CO2超臨界萃取的谷糠油中，VE和甾醇含量分別比異丙醇溶劑法提高了20.64%和34.82%，提升了油的營養(yǎng)保健價(jià)值。與此同時(shí)，經(jīng)CO2超臨界萃取的谷糠油中的磷脂含量很低，色澤較淺；而經(jīng)ISE法提取的小米谷糠油中的磷脂含量高，色澤較深，適于谷糠油的綜合利用工藝。另外，小米谷糠油中，亞油酸含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他常見植物油，居于常見食用油前列，是一種很有開發(fā)價(jià)值的食用油資源。

[2] 劉彩麗, 張玉軍, 宋慧波, 等. 超臨界CO2流體萃取技術(shù)提取特種油脂的研究進(jìn)展[J]. 糧油加工與食品機(jī)械, 2005(10): 47-48.

[3] 李昌文. 超臨界萃取技術(shù)在糧油工業(yè)中的應(yīng)用[J]. 糧油加工, 2008(7): 82-83.

[5] 郭建，李敏. 測定食品中維生素E熒光分光光度法的探討[J]. 中國衛(wèi)生檢驗(yàn)雜志, 2003, 6(13): 348-349.

[6] 李英霞, 王風(fēng)云. 可見分光光度法測定大豆甾醇提取物中總甾醇的含量[J]. 遼寧中醫(yī)藥大學(xué)學(xué)報(bào), 2007, 9(5): 154-155.

[7] GB/T 5537—2008糧油檢驗(yàn): 磷脂含量的測定[S]. 北京: 中國標(biāo)準(zhǔn)出版社, 2008.

[8] GB/T 5525—1985植物油脂檢驗(yàn): 透明度、色澤、氣味、滋味鑒定法中國標(biāo)準(zhǔn)書號[S]. 北京: 中國標(biāo)準(zhǔn)出版社, 1985.

[9] 林福珍. 水凝膠L900對米糠油脫色效果研究[J]. 糧食與油脂, 2010(7): 15-17.

[10] 霍文蘭. 超臨界CO2流體萃取法和溶劑法萃取米糠油脂肪酸成分研究[J]. 中國油脂, 2009, 34(8): 77-79.

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[13] 趙華鋒, 謝慧明, 朱霖, 等. 生、熟葵花籽油中脂肪酸組成的GCMS分析[J]. 油脂工程, 2008(1): 68-70.

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Effects of Extraction Methods on Nutritional Components in Millet Bran Oil

ZHAO Chen-yong，WANG Chang-qing*，XU Jie，F(xiàn)AN 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

趙陳勇(1984—)，男，碩士研究生，研究方向?yàn)槭称房茖W(xué)。E-mail：313888258@qq.com

*通信作者：王常青(1956—)，男，教授，本科，研究方向?yàn)楣δ苁称烽_發(fā)。E-mail：wcq@sxu.edu.cn