米糠膳食纖維提取工藝的研究進(jìn)展*

張汪 時(shí)超 褚瑩瑩 馬麗鑫 徐彩紅*

（沈陽(yáng)師范大學(xué)糧食學(xué)院，遼寧沈陽(yáng)110034）

·綜述評(píng)論·

米糠膳食纖維提取工藝的研究進(jìn)展*

張汪**時(shí)超 褚瑩瑩 馬麗鑫 徐彩紅***

（沈陽(yáng)師范大學(xué)糧食學(xué)院，遼寧沈陽(yáng)110034）

米糠是稻谷加工的主要副產(chǎn)品，富含膳食纖維（Dietary fiber,DF）和多酚等生理活性物質(zhì)，是一種極具開發(fā)潛力的高附加值資源。但是新鮮米糠易酸敗、貯存穩(wěn)定性差，而且由于其中含有大量的DF，導(dǎo)致其溶解性低、口感粗糙、加工性質(zhì)差，嚴(yán)重制約了米糠在食品中的應(yīng)用。目前，我國(guó)僅約10%的米糠被用作制油或提取植酸鈣、肌醇、谷維素等高附加值產(chǎn)品，其余大部分被用作飼料，甚至作為廢棄物丟棄，導(dǎo)致環(huán)境污染和經(jīng)濟(jì)效益低下。因此，開發(fā)米糠產(chǎn)品具有重要的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和生態(tài)意義。

近年來(lái)，DF在預(yù)防心血管疾病和肥胖癥等慢性疾病中的作用越來(lái)越受到重視。DF是指不能被人體小腸內(nèi)生物酶所消化和吸收的高分子碳水化合物和木質(zhì)素的總稱。根據(jù)溶解性將其分為水溶性膳食纖維（Water soluble dietary fiber，SDF）和水不溶性膳食纖維（Water insoluble dietary fiber，IDF）。SDF包括果膠等親水膠體物質(zhì)和部分半纖維素，IDF包括纖維素、半纖維素和木質(zhì)素。我國(guó)DF的研究工作起步較晚，主要集中于谷物類DF的制備、改性、檢測(cè)方法以及在食品工業(yè)中的應(yīng)用等方面，但是應(yīng)用技術(shù)多為基礎(chǔ)研究，還很不成熟。

米糠是DF的理想來(lái)源，有關(guān)米糠DF的功能性特點(diǎn)、作用機(jī)制以及工業(yè)化應(yīng)用技術(shù)都值得人們?nèi)ド钊胙芯?。目前，關(guān)于米糠DF的提取工藝，國(guó)內(nèi)研究者采用的主要方法有物理法、化學(xué)法和酶解法三大類。本文通過(guò)收集和查閱大量文獻(xiàn)，綜述了米糠DF提取工藝的研究現(xiàn)狀、提取方法及其優(yōu)缺點(diǎn)，以期為米糠DF的提取研究提供參考和建議。

1 米糠膳食纖維的提取方法

1.1 化學(xué)法

化學(xué)法是指將米糠原料干燥后粉碎，然后以酸、堿等化學(xué)試劑為浸提溶劑提取米糠膳食纖維的一類方法，此類方法中堿法提取應(yīng)用最為廣泛。堿法提取工藝通常是將原料干燥、粉碎、過(guò)篩，然后加入強(qiáng)堿溶液，經(jīng)過(guò)過(guò)濾、離心等操作，得到的殘?jiān)礊镮DF；將此法得到的上清液或?yàn)V液經(jīng)乙醇沉淀，則得到SDF。該法中強(qiáng)堿溶液多采用氫氧化鈉溶液，在此條件下，纖維素的鏈內(nèi)糖苷鍵和氫鍵部分?jǐn)嗔?，?dǎo)致纖維素的聚合度和機(jī)械強(qiáng)度下降。為了提高產(chǎn)品的產(chǎn)量，堿液浸泡后，通常采用水洗的方法，以除去溶解于堿液中的蛋白質(zhì)、部分木質(zhì)素和半纖維素等成分，最后經(jīng)精制、干燥即可獲得高純度的產(chǎn)品。有報(bào)道表明影響米糠DF提取效果的主要因素有：堿的用量、堿液浸泡時(shí)間和浸泡溫度。例如，陳復(fù)生等人采用堿法提取工藝，通過(guò)試驗(yàn)最終確定了化學(xué)法制備米糠膳食纖維的最優(yōu)工藝條件為：NaOH加入量1%，浸泡時(shí)間50 min，浸泡溫度60℃，該工藝條件下，DF產(chǎn)率大于65%。

化學(xué)法提取米糠膳食纖維具有工藝簡(jiǎn)單，無(wú)需特殊設(shè)備，處理速度較快，并且投資少等優(yōu)點(diǎn)。但缺點(diǎn)是制備的膳食纖維產(chǎn)品通常含有少量的蛋白質(zhì)和淀粉，純度不高。而且，在提取過(guò)程中，容易造成SDF和半纖維素的大量損失與破壞，導(dǎo)致提取的膳食纖維活性降低。另外，較多的使用酸堿使用，不可避免地造成環(huán)境污染，因而該方法近年來(lái)應(yīng)用的越來(lái)越少。

1.2 物理法

物理法提取米糠膳食纖維是從綠色環(huán)保的角度出發(fā)，通過(guò)物理粉碎直接水浸提法提取水溶性膳食纖維的一類方法。該方法的優(yōu)點(diǎn)在于能夠較好地保留膳食纖維的活性，但米糠中水不溶性膳食纖維的提取率偏低，加之設(shè)備限制（一般采用擠壓機(jī)），不適于工業(yè)化生產(chǎn)，所以目前在國(guó)內(nèi)外的應(yīng)用也很有限。

1.3 酶解法

酶解法是指在提取過(guò)程中添加特定酶類從而得到DF產(chǎn)品的一種方法。酶解法制備米糠DF工藝簡(jiǎn)單、所需條件溫和、DF提取率高，而且所得產(chǎn)品的純度較高。與傳統(tǒng)酸法堿法相比，該法能夠顯著降低DF的損失和環(huán)境污染，顯著提高產(chǎn)品的提取率和產(chǎn)品質(zhì)量。因而，該法受到國(guó)內(nèi)外研究者越來(lái)越多的關(guān)注和應(yīng)用。

1.3.1 化學(xué)試劑-酶結(jié)合法

化學(xué)試劑-酶結(jié)合法是指采用α-淀粉酶和蛋白酶等水解米糠原料，除去其中的蛋白質(zhì)和淀粉，然后用一定濃度的氫氧化鈉溶液浸提，從而制備純度較高DF的一類方法。該法得到的DF純度要比單純用酶法提取的純度高很多。一般工藝流程為：脫脂米糠→粉碎→浸泡→加酶水解→沉淀、過(guò)濾→堿液浸泡→漂洗、除雜→粉碎精制→脫水干燥→米糠DF。例如，李麗輝等以DF含量為考察指標(biāo)，采用α-淀粉酶用量、酶解時(shí)間、堿液質(zhì)量分?jǐn)?shù)和堿解時(shí)間4個(gè)因素進(jìn)行正交組合試驗(yàn)設(shè)計(jì)，確定出提取工藝的最佳條件為：α-淀粉酶用量0.4%，酶解時(shí)間40 min，堿液質(zhì)量分?jǐn)?shù)4.0%，堿解時(shí)間45 min。此工藝條件下DF的提取率為39.3%。

化學(xué)試劑-酶結(jié)合法提取米糠膳食纖維，可顯著提高DF產(chǎn)率和品質(zhì)，該方法簡(jiǎn)便可行，無(wú)需特殊的設(shè)備，提取成本低，適用于大規(guī)模生產(chǎn)。

1.3.2 復(fù)合酶解法制備米糠膳食纖維

復(fù)合酶解法是指以米糠為原料經(jīng)清洗去除雜質(zhì)，將纖維素酶、α-淀粉酶、糖化酶和蛋白酶等以適當(dāng)比例混合，在適宜的浸泡溫度和反應(yīng)時(shí)間下進(jìn)行酶解。將濾渣經(jīng)清水洗滌至中性后，收集、清洗濾渣，烘干冷卻至室溫，即得到米糠DF成品。許暉等對(duì)復(fù)合酶解法提取米糠SDF的工藝進(jìn)行了研究，工藝條件為：先添加4%的纖維素酶，45℃和pH5.5條件下，酶解1.5 h后，再添加6.0%的木瓜蛋白酶，溫度為60℃水浴條件下酶解30 min，該工藝條件下SDF得率16.32%。由于多種酶的協(xié)同作用，復(fù)合酶解法能夠更好地起到酶解效果，能夠顯著提高不溶性膳食纖維的提取率。

1.3.3 超聲輔助酶法提取米糠水溶性膳食纖維

超聲波細(xì)胞粉碎儀的機(jī)械震動(dòng)和空化作用能有效破壞植物內(nèi)部組織，能顯著提高纖維素酶的酶解速率，從而加快米糠中SDF的釋放，有助于提高SDF的提取率。該法影響因素最為顯著的是酶解溫度，其次為超聲功率和超聲時(shí)間，酶用量的影響很小。朱鳳霞等以米糠為原料，采用該法得到的最佳工藝條件為：料液比1∶24 g/mL，加酶量5.3%，超聲功率415 W，超聲時(shí)間5 min。在此工藝條件下，米糠SDF的得率為9.36%。

該法工藝簡(jiǎn)單，與化學(xué)法相比提取條件溫和，無(wú)化學(xué)殘留污染，且制得的SDF品質(zhì)良好。單純酶法或單純超聲法提取SDF耗時(shí)長(zhǎng)且得率較低，而該法綜合了單純酶法和單純超聲法的優(yōu)點(diǎn)，在一定程度上提高了產(chǎn)品提取率，明顯縮短了提取時(shí)間，所得的SDF呈淡黃色，無(wú)明顯異味，純度高，質(zhì)量較好，可作為添加劑適用于食品生產(chǎn)應(yīng)用。

2 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)查閱大量文獻(xiàn)，綜述了國(guó)內(nèi)米糠DF的提取工藝的主要方法，即物理法、化學(xué)法和酶解法。比較分析了各種方法的優(yōu)點(diǎn)和不足，如物理法僅提取出原料中的SDF，而對(duì)含量相對(duì)較多的IDF沒(méi)有充分的考慮；化學(xué)法使用強(qiáng)堿試劑，導(dǎo)致SDF和半纖維素的大量損失和環(huán)境的污染，所提取的DF色澤深、堿味濃，關(guān)鍵是活性也較低；酶解法沒(méi)有化學(xué)殘留，工藝簡(jiǎn)單，提取率高，但是，因?yàn)樗砑拥哪承┟竷r(jià)格較高，成本較高。因此，研究者可斟酌各方法的利弊，以及經(jīng)濟(jì)因素，進(jìn)行米糠DF的研究和產(chǎn)品開發(fā)。

［1］MIN B，MC CAM，CHEN MH.Phytochemicals and antioxidant capacities in rice brans of different color［J］.J Food Sci，2011，76（1）：C117-C126.

［2］汪麗萍，譚斌，劉明，等.全谷物中生理活性物質(zhì)的研究進(jìn)展與展望［J］.中國(guó)食品學(xué)報(bào)，2012，12（8）：141-147.

［3］曹秀娟，熊犍，印鐵，等.稻谷加工副產(chǎn)物的營(yíng)養(yǎng)及功能成分分析［J］.糧油食品科技，2014，22（1）：58-62.

［4］周顯青，楊繼紅，張玉榮.國(guó)內(nèi)外米糠資源利用現(xiàn)狀與發(fā)展［J］.糧食加工，2014，39（5）：24-29.

［5］ANDERSON JW，BAIRD P，RH DAVIS，et al.Health benefits of dietary fiber［J］.Nutr Rev，2009，67（4）：188-205.

［6］扈曉杰，韓冬，李鐸.膳食纖維的定義、分析方法和攝入現(xiàn)狀［J］.中國(guó)食品學(xué)報(bào)，2011，11（3）：133-137.

［7］ROSE DJ，DE MEO MT，KESHAVARZIAN A，et al.Influence of dietary fiber on inflammatory bowel disease and colon cancer：importance of fermentation pattern［J］.Nutrition Reviews，2007，65（2）：51-62.

［8］鄒陶.米糠綜合利用技術(shù)［D］.福州：福建農(nóng)林大學(xué)，2014.

［9］陳正行，王韌，王莉，等.稻米及其副產(chǎn)品深加工技術(shù)研究進(jìn)展［J］.食品與生物技術(shù)學(xué)報(bào)，2012，31（4）：355-361.

［10］陳復(fù)生，翟俊仁，陳風(fēng)波，等.脫脂米糠膳食纖維制備工藝的研究［J］.鄭州糧食學(xué)院學(xué)報(bào)，1997，18（3）：9-11.

［11］許暉，孫蘭萍.從米糠中制備水溶性膳食纖維的比較研究［J］.糧食與飼料工業(yè)，2007（5）：13-15.

［12］徐樹來(lái).擠壓加工對(duì)脫脂米糠中膳食纖維影響的研究［J］.中國(guó)糧油學(xué)報(bào)，2009（2）：24-26.

［13］孫蘭萍，許暉.擠壓法制備米糠膳食纖維的研究［J］.食品工業(yè)科技，2005，26（4）：98-100.

［14］李倫.脫脂米糠膳食纖維的研究［D］.無(wú)錫：江南大學(xué)，2009.

［15］曹新志，明紅梅，熊俐，等.酶-化學(xué)法從麩皮中提取膳食纖維的工藝研究［J］.糧食與飼料工業(yè)，2009（4）：28-30.

［16］顧鎳.小米糠蛋白的酶法提取及性質(zhì)研究［D］.南京：南京農(nóng)業(yè)大學(xué)，2013.

［17］唐卿雁，高瑞霞，黃閏，等.酶法輔助提取米糠油的工藝條件探討［J］.食品研究與開發(fā)，2013，12（23）：103-105.

［18］李麗輝，林親錄，符日道.脫脂米糠制備膳食纖維工藝條件的優(yōu)化［J］.食品與機(jī)械，2011，27（6）：110-113.

［19］文偉，劉磊，張名位，等.脫脂米糠復(fù)合酶解工藝條件優(yōu)化及其營(yíng)養(yǎng)特性評(píng)價(jià)［J］.中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)，2015，48（8）：1 597-1 608.

［20］池愛平，陳錦屏，張海生，等.脫脂米糠酶法水解制備米糠營(yíng)養(yǎng)素工藝研究［J］.食品科學(xué)，2006，27（12）：339-342.

［21］許暉，孫蘭萍，張斌.酶解法制備米糠膳食纖維［J］.中國(guó)糧油學(xué)報(bào)，2007（7）：117-120.

［22］朱鳳霞，梁盈，林親錄，等.響應(yīng)面法優(yōu)化超聲輔助酶法提取米糠水溶性膳食纖維［J］.食品工業(yè)科技，2015，14（36）：194-198.

Research of rice bran dietary fiber extraction process

ZHANGWang**SHI Chao CHUYingying MA Lixin XUCaihong
（Institute of food,Shenyang normal university，Liaoning Shenyang 110034，China）

米糠是稻谷加工的主要副產(chǎn)物，富含膳食纖維等多種生理活性物質(zhì)，具有較高的開發(fā)價(jià)值。通過(guò)收集、查閱大量參考文獻(xiàn)，總結(jié)出目前國(guó)內(nèi)外提取米糖中膳食纖維的方法主要有物理法、化學(xué)法和酶解法，并綜述了米糠膳食纖維提取工藝的研究現(xiàn)狀、提取方法及其優(yōu)缺點(diǎn)，以期為米糠膳食纖維的提取研究提供參考和建議。

米糠；膳食纖維；提取工藝

Rice bran is the main byproduct of rice processing,it is rich of dietary fiber and other physiological active substances,with the development of high value.The paper summed up the main methods of extracting dietary fiber in rice bran at home and abroad,and summarized the research status of rice bran dietary fiber extraction process, extraction methods and their advantages and disadvantages,so as to provide reference and advicefor the extraction researchof rice bran dietary fiber.

rice bran；dietary fiber；extraction process

TS201

A

1673-6044（2016）04-0001-03

10.3969/j.issn.1673-6044.2016.04.001

2015年第一批遼寧省科學(xué)計(jì)劃農(nóng)業(yè)攻關(guān)重大項(xiàng)目（2015211003）；2015年遼寧省農(nóng)業(yè)領(lǐng)域青年科技創(chuàng)新人才培養(yǎng)計(jì)劃項(xiàng)目（2015053）。

**張汪，男，1993年出生，沈陽(yáng)師范大學(xué)食品科學(xué)與工程專業(yè)碩士在讀。

***徐彩紅，通訊作者，E-mail：xuch0828@hotmail.com.

2016-08-30