稻米加工副產(chǎn)物米糠綜合利用的研究

左英秀，沈 軍

1.中糧東海糧油工業(yè)(張家港)有限公司 (張家港 215634) 2.無錫中糧工程科技有限公司 (無錫 214035)

米糠是糙米碾白過程中被碾下的皮層及少量米胚和碎米的混合物，米糠主要由外果皮、中果皮、交聯(lián)層、種皮和糊粉層組成。新鮮米糠色澤呈黃色，風味呈米香味，具有鱗片狀的不規(guī)則結(jié)構(gòu)。米糠和米胚中蛋白、脂肪、膳食纖維、維生素和礦物質(zhì)等營養(yǎng)素的含量比精米高得多。美國農(nóng)業(yè)部的研究報告稱，稻谷中64%的營養(yǎng)素集中在米糠中。米糠的利用方面，目前主要是用作米糠油和菲丁的原料，但這兩項利用總和也僅占到全國米糠總產(chǎn)量的15%，其余85%米糠幾乎全部用來作為飼料，造成了極大的資源浪費。因此，加大對米糠的開發(fā)和應(yīng)用力度具有重要的社會和經(jīng)濟意義。

1 米糠制油

米糠中粗脂肪含量約為13%～22%[1]，米糠制油的方法很多，但在工業(yè)上主要采用的是壓榨法和浸出法。壓榨法是傳統(tǒng)方法，優(yōu)點是工藝簡單、投資少、操作維修方便，缺點是出油率低，糠餅殘油率在3.0%～4.5%之間。浸出法的優(yōu)點是出油率高、糠餅品質(zhì)好、生產(chǎn)規(guī)模大，缺點是技術(shù)比較復雜，生產(chǎn)安全性差，三廢排放處理成本高。

2 米糠制油副產(chǎn)品的利用

米糠油在精煉過程中，毛油中所含的許多油脂伴隨物基本上都轉(zhuǎn)入到了各精煉階段的油腳中，可以進行開發(fā)再利用。米糠油精煉油腳的組成見表1。

表1 米糠油精煉油腳的組成

2.1 谷維素

谷維素即阿魏酸脂，具有酚類物質(zhì)的性質(zhì)，因此可以與NaOH反應(yīng)生成酚鈉鹽，這樣其親水性能大大增加，從而易被堿性皂吸附。谷維素是數(shù)種脂肪醇與阿魏酸成酯的混合物，由日本著名化學家土屋之太郎在1954年從米糠油中發(fā)現(xiàn)。目前已知的谷維素主要藥理和臨床療效有[2]：一種植物神經(jīng)調(diào)節(jié)劑，對植物神經(jīng)功能失調(diào)有較好療效；具有抗高血脂和抑制自體合成膽固醇的作用；具有抗脂質(zhì)氧化的作用；對腸胃神經(jīng)官能癥有調(diào)節(jié)改善作用；被列為脂溶性維生素，對動物生長有促進作用。

米糠毛油通過兩次堿煉，可使其中80%～90%的谷維素富集于皂腳中，達到捕集的目的。利用谷維素能溶于堿性甲醇而糠蠟、脂肪醇、甾醇等不皂化物不能溶于其中的特點，使谷維素鈉鹽與黏稠物質(zhì)和不皂化物分離。最后，用有機酸酸化谷維素鈉鹽，使其成為谷維素成品。谷維素產(chǎn)品質(zhì)量指標見表2。

表2 谷維素產(chǎn)品質(zhì)量指標

2.2 甾醇

米糠甾醇和米胚甾醇是我國植物甾醇蘊藏量最多的資源之一。米糠油不皂化物中甾醇含量約81%左右[3]。甾醇在皂腳和脫臭餾出物中得到富集。在以皂腳為原料提取谷維素的過程中，通過甲醇堿液皂化，使甾醇濃集于析出的皂渣中，皂渣就成為提取谷維素的好原料。提取原理是用丙酮萃取甾醇，再經(jīng)過濾、脫溶濃縮、脫色重結(jié)晶等物理過程制得甾醇成品。甾醇產(chǎn)品質(zhì)量指標見表3。

表3 甾醇產(chǎn)品質(zhì)量指標

2.3 糠蠟

從米糠油脫蠟工序中獲得的副產(chǎn)品是蠟糊，其中還含有較多的雜質(zhì)。從蠟糊中提取糠蠟有壓榨皂化和溶劑萃取兩種方法。溶劑萃取法所得的糠蠟質(zhì)量較好，得率高，脫蠟油的回收也比較充分，且能節(jié)約燒堿，減輕勞動強度。但溶劑消耗量大，設(shè)備較復雜，防火防爆條件要求嚴格；壓榨皂化法則設(shè)備簡單，維修費用低。但產(chǎn)品得率低，糠蠟和米糠油損失大，蒸汽耗用量大，產(chǎn)品的純度、光澤、硬度等均較溶劑萃取法差。糠蠟產(chǎn)品質(zhì)量指標見表4。

表4 糠蠟產(chǎn)品質(zhì)量指標

2.4 維生素E

脫臭餾出物是維生素E含量最豐富的油腳，一般含有5%～15%維生素E，是制取維生素E的極佳原料，維生素E制品質(zhì)量指標見表5。其工藝流程如圖1。

圖1 工藝流程示意

表5 維生素E制品質(zhì)量指標

2.5 蛋白質(zhì)

米糠不僅是谷物外皮中蛋白質(zhì)含量較高的植物蛋白資源，而且其蛋白質(zhì)是一種高營養(yǎng)價值的蛋白，氨基酸組成與FAO/WHO的建議模式較接近。它的應(yīng)用性功能，如乳化性、溶解性、穩(wěn)定性等，可與大豆分離蛋白相媲美。因此，米糠蛋白是理想的營養(yǎng)保健食品的蛋白質(zhì)強化劑。米糠蛋白質(zhì)的提取工藝流程如圖2。

圖2 工藝流程示意

另外，控制蛋白酶的水解程度可以生成具有生理活性的功能肽，是目前國內(nèi)外食品醫(yī)藥領(lǐng)域研究的熱點。日本有研究報道以大米中的清蛋白為原料，通過酶解作用生成有增強免疫功能的活性肽。但米糠蛋白中清蛋白的含量是米蛋白的6～7倍，若能利用米糠中的清蛋白開發(fā)這種活性肽，將更為經(jīng)濟可行[4]。

2.6 菲丁及其水解物

菲丁的提取方法很多，如醇類沉淀法、金屬鹽分離法、稀酸萃取堿中和沉淀法等。工業(yè)生產(chǎn)上普遍采用后一種方法。即用無機酸或有機酸浸泡原料，然后用堿中和，使菲丁沉淀出來，如作為藥物使用，則還需進一步精制，以達到更高的純度。由于脫脂米糠餅粕的植酸鹽含量比其他谷物或者油料種子高，所以脫脂米糠是制取菲丁的首選原料。實驗證明，提取蛋白和多糖后的米糠渣中菲丁得到富集，含量較米糠餅粕提高7%以上，而且生產(chǎn)菲丁時酸浸泡液中蛋白、多糖和礦物質(zhì)的含量也有較大幅度的下降，有利于提高產(chǎn)品中菲丁的含量以及菲丁生產(chǎn)肌醇的精制過程。工業(yè)菲丁質(zhì)量指標見表6,制取菲丁工藝流程如圖3。

圖3 工藝流程示意

表6 工業(yè)菲丁質(zhì)量指標

3 米糠食品

經(jīng)過穩(wěn)定化處理的米糠，組織結(jié)構(gòu)疏松，具有微甜滋味和略有堅果風味，已不具米糠特有的令人難以接受的口感。如今，已能把穩(wěn)定米糠制成多種營養(yǎng)豐富、生理功能卓越的食品原料。

3.1 水溶米糠營養(yǎng)素

水溶米糠營養(yǎng)素也稱為米糠精或全能稻米營養(yǎng)素，它富含了米糠中水溶性的營養(yǎng)素，其制取工藝如圖4。

圖4 工藝流程示意

由于提取過程中采用了適合植物酶作用的條件，米糠內(nèi)源性的或外加的一部分的植物酶使成品中的抗營養(yǎng)因子植酸的含量大大下降。水溶米糠營養(yǎng)素味道甘美，可直接食用或制成飲料，也可作為其他食品的營養(yǎng)增強劑。水溶米糠營養(yǎng)素指標見表7。

表7 水溶米糠營養(yǎng)素指標

3.2 米糠營養(yǎng)纖維

米糠營養(yǎng)纖維也稱為米糠濃縮纖維，主要含有米糠中的膳食纖維，其制取工藝如下：

米糠渣→淀粉液化→過濾→氣流干燥→成品

米糠纖維營養(yǎng)素富含米糠多糖，具有清理腸胃、降低血脂、減肥通便等功能，可作為纖維食品及各類食品的功能性添加劑。水溶米糠營養(yǎng)素指標見表8。

表8 水溶米糠營養(yǎng)素指標

4 結(jié)束語

米糠是稻谷籽粒的精華所在，含有多種營養(yǎng)素，聯(lián)合國工業(yè)發(fā)展組織把米糠稱為一種未充分利用的原料。米糠的綜合利用途徑很多，歸納起來主要有兩大類：一是米糠的全脂利用，即米糠不經(jīng)過脫脂的利用；二是米糠的脫脂利用，即米糠先經(jīng)過脫脂，再分別進行米糠油和米糠餅粕的利用。米糠經(jīng)過綜合利用后，其經(jīng)濟效益可得到大幅提高。