谷维素在功能食品中的应用及发展情况 / 四六文摘

随着人们对健康的追求以及我国对功能性食品管理的强化和完善, 功能性食品将成为未来食品发展的一个重要方向。功能性食品发展的一个重要方向就是不断开发和挖掘新的功能性食品基料, 谷维素作为一种具有重要生理功能的生物活性物质, 可作为一种功能性食品基料广泛应用于功能性食品中。

谷维素又称米糠素，是一种重要的药物，在米糠油中的含量一般在 2%~2.5%。常温下为白色至类白色的粉末，因其来自于天然物质，无毒、无副作用、无刺激，其用途日益广泛，引起人们的普遍关注。谷维素是一种富含于米糠油中的天然有机化合物，是由十几种甾醇类阿魏酸酯组成的一族化合物，自身不溶于水，但可溶于甲醇、乙醇、丙酮等有机溶剂。谷维素存在于谷类植物籽粒中，其含量随稻谷种植的气候条件、稻谷品种及米糠取油的工艺条件不同而略有差异。在籽粒皮层和胚芽中含量为0.3%~0.5%，在毛油中含量为 1.8%~3.0%，寒带稻谷的米糠中谷维素含量高于热带稻谷，高温压榨和溶剂浸出取油，毛油中谷维素的含量比低温压榨高。谷维素主要存在于毛糠油及其油脚中，米糠层中谷维素的含量为 0.3%~0.5%。米糠在加温压榨时谷维素溶于油中，一般毛糠油中谷维素的含量约为 1.7%~3.0%。其含量随稻谷种植的气候条件、稻谷品种及米糠取油的工艺条件不同而略有差异，寒地稻谷的米糠含谷维素量高于热带稻谷，高温压榨和溶剂浸出取油，毛油中谷维素的含量比低温压榨高。在诸多植物油料中，如玉米胚芽油、小麦胚芽油、裸麦糠油、菜籽油等，以毛糠油谷维素含量最高，所以谷维素大都是从毛糠油中提取，在米糠油谷维素中，环木菠萝醇类阿魏酸酯含量达到75%~80%。谷维素主要由米糠中提取，米糠油约含谷维素1.7%~3.0%，单季稻与寒地生长期长的稻谷米糠油中谷维素含量较高，约2.3%~3.0%，双季稻及暖地生长期短的稻谷米糠油中谷维素的含量较低，约1.7%~2.3%。谷维素具有调节植物神经、促进动物生长、改善肠胃功能、阻止自体合成胆固醇和降低血清胆固醇、促进皮肤微血管循环机能、保护皮肤，有较弱的类性激素作用，由于谷维素基本上无副作用，因而受到医学临床的青睐。此外谷维素还用于化妆品，对脸部落屑性湿疹、雀斑等有显著疗效，也被用作食品添加剂，以抵抗胆固醇的吸收防止脂质氧化等。其安全性远远高于广泛使用的合成抗氧化剂 BHA和 BHT，再加上其耐热耐光性优于BHT和BHA，因而作为BHT和 BHA在食品行业中的替代品。

1 谷维素的生理功能

谷维素在医学上主要是一种植物神经调节剂,对治疗植物神经失调有明显疗效,可缓和进入更年期后出现的身体障碍。最新研究表明,谷维素能降低血脂、肝脏脂质、患冠心病的危险。此外,日本已把谷维素作为抗氧化剂用在食品、饮料和化妆品中。

1.1 降低血脂

谷维素降低血脂的作用体现在:

1.1.1 促进胆固醇异化、排泄作用

大鼠试验表明:用谷维素配合高胆固醇的食物来饲喂大鼠,胆固醇的排泄物上升了28%,胆汁酸的排泄物上升了29%,同时胆固醇的吸收下降了20%。

1.1.2 抑制体内合成胆固醇作用

Hiramatsu等分别用含1%谷维素和不含谷维素的食物来饲喂新西兰白鼠10周。试验发现,与未添加组相比,饲喂了含谷维素的试验小组能明显降低油酸盐,并通过巨噬细胞结合成胆固醇酯,同时这种降低作用是通过一种不依赖于抗氧化作用的机制。

1.1.3 抑制吸收胆固醇作用。

Marlene等通过分组试验证明米糠油中的谷维素等非纤维成分能抑制吸收胆固醇从而降低了患有中等胆固醇成人的胆固醇水平。

1.2 降低肝脏脂质

Seetharamaiah等饲喂了含10%米糠油的大鼠的肝脏脂质要比饲喂了含10%落花生油老鼠的肝脏脂质要明显低的多。

1.3 防止脂质氧化

大鼠经口摄取谷维素剂量分别为011 g/kg、015g/kg和1 g/kg。结果表明:添加谷维素组的大鼠脂质过氧化值比对照组分别下降了1912%、2116%和2114%。

1.4 抗氧化性

Parrado等用酶法提取,得到了一种水溶性的谷维素,用高性能液相色谱(HPLC)来分析它的成分和容量,用体外模型来评估它由氢过氧化物引起对蛋白质和脂质的氧化损伤的自由基清除能力。结果显示:由酶法提取的水溶性的谷维素捕获过氧化氢自由基的总抗氧化能力很高,同时它还能保护大鼠大脑组织均浆中的蛋白质氧化。这一点非常重要,因为由氧化修正引起的蛋白质功能的丧失会影响酶、受体、膜传输体的活性。Nanua等研究了含有高含量谷维素的米糠油对低温加热和高温加热的奶粉的氧化稳定性的作用。分别用含011%和012%的米糠油加强的且含316%油脂的牛奶经浓缩和干燥后,用硫代巴比妥酸反应物在45e下储存40 d。结果显示:与未加米糠油的奶粉相比较,添加了011%的米糠油,并经低温加热的奶粉的氧化程度明显降低了。

1.5 安全性

小鼠、大鼠经口LD50值均大于25 g/kg,亚急性、慢性毒性试验均无问题,其中大鼠经口的最高剂量2189 g/kg,并持续182 d无异常,狗的最高剂量100mg/kg,并持续12个月,也无异常,其他如抗原性、变异原性试验等均无异常。另外,由于谷维素具有难吸收性,食用它们的药理危险很小。目前,国外食品和药物管理部门未对谷维素用量限度做出规定。

2 谷维素的制备与开发

2.1 弱酸取代法

此方法的原理是根据谷维素对极性溶剂的溶解度,即溶于碱性甲醇、乙醇,而不溶于酸性甲醇、乙醇。溶解在米糠油中的谷维素,通过两次碱炼,成为谷维素钠盐,被第二次碱炼的皂脚所吸附。皂脚及其所吸附的谷维素钠盐溶解于碱性含水甲醇中,并使妨碍谷维素沉淀的杂质(磷酯、胶质、机械杂质等)沉淀析出,此时毛糠油中80%~90%的谷维素被富集于皂脚中,滤去杂质后再将滤液调节至微酸性(pH值615左右),使谷维素钠盐与弱酸或弱酸盐(如酒石酸、柠檬酸、硼酸、醋酸、磷酸二氢钠、柠檬酸二钠等)作用,还原生成的谷维素便沉淀析出。最后,降温滤去肥皂甲醇溶液,洗涤精制可得谷维素成品。此工艺制得的产品色泽好,成本低,但总回收率却不高,从目前生产情况来看,不到米糠油中谷维素含量的三分之一。此外,对于酸值超过30的高酸米糠油,也不宜使用。

2.2 甲醇萃取法

甲醇萃取法是将毛糠油直接溶于碱性甲醇溶剂中,分离去除不溶性糠醋、脂肪酯、甾醇等不皂化物后,在加热状态下用弱有机酸调节pH值,冷却后谷维素钠即还原成谷维素从甲醇液中析出。这种以甲醇直接萃取的方法,省去了弱酸取代法中的碱炼和皂脚补充皂化工序,大大简化了工艺,提高了产品得率。

2.3 非极性溶剂萃取法

此方法是近年来日本采用的。其原理是利用谷维素在不同pH值时对于非极性溶剂的溶解度不同的特点。当pH值大于12.1时,谷维素在非极性溶剂中的溶解度很低,而当pH值小于12时,却具有较高的溶解度,尤其是在pH值8~9时,谷维素的溶解度非常高,而此时脂肪酸在非极性溶剂中的溶解度则很低。因此,利用这种性质可以免除弱酸取代法在甲醇溶液中的皂化步骤,只需简单地调节pH值,就可得到高纯度的谷维素,同时还可以得到甾醇、维生素E等不皂化物。但这种方法需要同时使用极性和非极性溶剂,配套两套溶剂回收系统,萃取时两相易混溶,造成溶剂和制品流失。国内杜长等采用溶剂法萃取谷维素新生产工艺使谷维素总得率提高到了70%以上,谷维素纯度在90%以上。

2.4 吸附法

将毛糠油在真空度为011 MPa下于200e减压蒸馏除去脂肪酸,此时谷维素浓度被浓缩至315%,加入活性氧化铝进行吸附,附着在氧化铝上的油脂用己烷洗涤后,再用10%醋酸的乙醇溶液溶出,用水浴蒸馏回收乙醇,浓缩至干,得纯度为70%的粗品,再用已烷重结晶,得精品。

3 谷维素在功能食品中的应用

3.1 谷维素营养油

国内生产的多维营养油是一种新型食用油,主要用于烹调和制作起酥点心等。该产品是以茶油、棉籽油、米糠油等为原料,采用酯交换生产工艺加工制造而成。该成品呈浅黄色、清澈透明,含有较多的维生素E和谷维素,营养价值高。其脂肪酸组成与国际FAO及WHO所提出的比例十分接近,经临床试验表明对高血压患者有明显的疗效。

3.2 谷维素饮料

日本的谷维素饮料配方为:谷维素011 g、柠檬酸1 g、柠檬酸钠012 g、果糖30 g、葡萄糖20 g、聚氧乙基蓖麻油012 g、蔗糖酯012 g、乙醇5 mL、水500mL,于550e下搅拌至形成清液即可。该饮料特别适合老年人饮用,起到防止胆甾醇过量吸收,调理身体节律的作用。

3.3 谷维素胶囊

日本丰年制油公司出品的营养胶囊配方为:谷维素1%、维生素E10%、大豆磷脂10%、小麦胚芽油79%。上述物料在60e加热搅拌至溶解均匀,制成300 mg胶囊。

3.4 谷维素的抗氧化性在食品中的应用

谷维素的抗氧化能力随浓度的增强而增强。015%谷维素与011%维生素E的抗氧化效果相当,且其耐热性比BHA、BHT、维生素E更好,因此,可添加于方便面、面包、饼干、人造奶油及肉制品中,起到防止脂质酸败和延长保质期的作用。当它与维生素E、氨基酸协同作用时,其抗氧化作用大大增强。此外,谷维素还具有一定的防色、防霉作用,对水果保鲜有良好效果。

4 前景展望

我国是世界上最大的稻谷生产国,年产稻谷210亿t以上,米糠的年产量达1400万t左右。从1970年我国能自己生产谷维素到现在,对谷维素的研究和应用已30多年,但是仅仅将其应用于医药工业无疑是没有充分发挥出谷维素对人类健康所能起的作用。随着对米糠中谷维素提取技术、营养功效和其他功能特性的更多、更深入的研究,米糠中谷维素作为尚未能充分利用的米糠资源中的主要成分之一,必将会更广泛、科学地应用于食品特别是功能食品中。随着人们对健康的追求以及我国对功能性食品管理的强化和完善, 功能性食品将成为未来食品发展的一个重要方向。功能性食品发展的一个重要方向就是不断开发和挖掘新的功能性食品基料, 谷维素作为一种具有重要生理功能的生物活性物质, 可作为一种功能性食品基料广泛应用于功能性食品中。