米糠綜合應(yīng)用研究進(jìn)展*

魏 林

（貴州食品工程職業(yè)學(xué)院，貴陽 551403）

水稻（Oryzae sativa L.）是僅次于小麥的第二大糧食作物，全球約114個國家種植水稻，其年產(chǎn)量超過6.5億t[1]。全球約超過一半的人口以大米為主食，在亞洲超過20億人每天75%的熱量來自大米[2]。米糠是糙米的外層組織，主要由果皮、糊粉層、亞糊粉層和胚芽組成，約占水稻整體重量的7%，糙米碾米過程中，米糠是重要副產(chǎn)物。據(jù)統(tǒng)計，2021年我國水稻總產(chǎn)量約21 284萬t，米糠年產(chǎn)約1 500萬t[3]。米糠中的主要營養(yǎng)成分包括脂類、蛋白質(zhì)、膳食纖維和礦物質(zhì)等，近年來大量研究報道了米糠中還含有豐富的生物活性物質(zhì)，如谷維素、生育酚和黃酮類物質(zhì)等，這些物質(zhì)有抗氧化、降血脂、抗炎癥等營養(yǎng)功效，能預(yù)防癌癥、心血管疾病和治療許多慢性疾病等[4]。

然而，米糠在加工或儲運(yùn)過程中，易出現(xiàn)酸敗并產(chǎn)生不良?xì)馕?，加之其適口性差，常常被用于動物飼料原料或直接廢棄，這不僅造成資源浪費(fèi)，還會導(dǎo)致環(huán)境污染，不利于農(nóng)業(yè)和加工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。因此關(guān)于如何提高米糠利用率、挖掘其潛在應(yīng)用價值和增值潛力，是當(dāng)前研究的熱點(diǎn)。本文系統(tǒng)地綜述了米糠的營養(yǎng)特性和開發(fā)應(yīng)用現(xiàn)狀，旨在為米糠的高值化應(yīng)用提供理論參考。

1 米糠的營養(yǎng)組成

稻米中含有豐富的營養(yǎng)物質(zhì)，其中碳水化合物、蛋白質(zhì)、脂類分別占比80%、7%～8%和3%[5]，作為大米加工重要副產(chǎn)物的米糠，同樣是蛋白質(zhì)、礦物質(zhì)、脂類和膳食纖維的良好來源，米糠中含有20%～29%油脂，11%～13%粗蛋白質(zhì)，20%～27%碳水化合物，除了這幾種最基本營養(yǎng)成分外，米糠中還富含鐵、磷、鎂等礦物質(zhì)、B族維生素和其它營養(yǎng)成分如γ-谷維素、γ-氨基丁酸、類胡蘿卜素和多酚類物質(zhì)等[3]。

2 米糠的開發(fā)和利用現(xiàn)狀

與國外米糠得到充分利用相比，目前我國對米糠的主要應(yīng)用集中于飼料工業(yè)，僅10%～15%的米糠資源得到了充分利用。隨著人們對米糠中營養(yǎng)組分和活性物質(zhì)的關(guān)注，米糠逐漸進(jìn)入食品和醫(yī)藥保健等領(lǐng)域，以米糠油加工、米糠活性物質(zhì)提取、米糠飼料開發(fā)等領(lǐng)域為主的產(chǎn)業(yè)循環(huán)鏈已初步形成規(guī)模，米糠精深加工水平不斷提高，市場上涌現(xiàn)出許多以米糠或其衍生物為主要成分的新型產(chǎn)品，米糠的附加值也在逐步提高。

2.1 米糠在食品工業(yè)中的應(yīng)用

2.1.1 米糠在油脂工業(yè)中的應(yīng)用

雖然米糠僅占稻谷7%的重量，但其自身含油量卻高達(dá)18%～20%，這與大豆的含油量相當(dāng)。若所有米糠用于米糠油提取，我國每年可生產(chǎn)120～130萬t米糠油，能夠使我國的食用油自給率提高4%[6]。米糠油作為高附加值產(chǎn)品，具有獨(dú)特的健康特性。眾多研究顯示，米糠油因其中含有較高濃度的γ-谷維素和其它抗氧化生物活性成分，而具有顯著的抗氧化和抗炎活性，在預(yù)防高血壓、糖尿病、癌癥等方面具有特殊功效[5]。米糠油的提取方法主要有壓榨法、浸提法和綠色提取技術(shù)。壓榨法具有安全高效的優(yōu)勢，所提取的米糠油具有更好的營養(yǎng)特性，無化學(xué)成分殘留量，深受消費(fèi)者的青睞。然而壓榨會使8%～14%的可用油殘留在米糠粕中，造成了油脂資源的浪費(fèi)[7]。使用化學(xué)溶劑從預(yù)榨過的米糠中回收殘留的米糠油，可以獲得較高的油脂提取率。一般工業(yè)化油脂浸提中正己烷是首選溶劑，它溶解性較好，溶劑回收率高，但化學(xué)溶劑的使用會導(dǎo)致油品顏色較差，同時也存在一定的環(huán)境污染問題[8]。在過去的幾十年里，油脂工業(yè)出現(xiàn)了可持續(xù)、更有效的提取方法，這些方法已由傳統(tǒng)的壓榨技術(shù)、溶劑浸提法向超臨界流體提?。⊿upercritical Fluid Extraction，SFE）、超聲輔助提取 （Ultrasound-Assisted Extraction，UAE）、微波輔助提?。∕icrowave-Assisted Extraction，MAE）和酶輔助水提?。‥nzyme-Assisted Aqueous Extraction，EAAE）等綠色提取技術(shù)方向發(fā)展[9]。

2.1.2 米糠在烘焙食品中的應(yīng)用

由于米糠含有豐富的營養(yǎng)和活性成分，可以作為不同食品的配料，增強(qiáng)各種食品的風(fēng)味，提高食品的儲藏穩(wěn)定性。已有研究報道，米糠可用于制備高纖維、低脂肪的烘焙食品，來替換燕麥、小麥粉和麥麩等纖維和蛋白質(zhì)來源。將脫脂米糠添加到精制小麥粉中，能夠顯著改善以谷物為基礎(chǔ)的食品營養(yǎng)狀況，在提高蛋白質(zhì)、氨基酸和膳食纖維含量的同時，能夠調(diào)節(jié)機(jī)體正常的血糖血脂水平，有利于人體健康[10]。利用全谷物面粉或其它功能性配料 （如米糠、麥麩等）來生產(chǎn)特殊的烘焙產(chǎn)品是現(xiàn)在的發(fā)展趨勢，為了增加米糠在食物中的利用率，已經(jīng)有大量研究將米糠添加到蛋糕、曲奇、面包和披薩餅中，Da Rocha Lemos Mendes等[1]在蛋糕中按比例添加脫脂米糠，替代蛋糕配方中40%和30%的面粉，除了蛋糕能量值降低之外，還能促進(jìn)纖維、酚類化合物含量，提高抗氧化能力，延長了蛋糕的貨架期。與普通的蛋糕相比，添加了30%脫脂米糠的蛋糕同樣也具有較高的接受度。Irakli等[11]以含有75%小麥粉和25%米糠的復(fù)合面粉為原料，生產(chǎn)出營養(yǎng)豐富的面包，并研究了米糠的添加對面包品質(zhì)屬性、營養(yǎng)成分及抗氧化潛能的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)米糠的加入能夠顯著改善面包的抗氧化狀態(tài)和營養(yǎng)成分，不會影響面包的整體質(zhì)量、香氣和口感等感官屬性。雖然米糠會對面包的色澤和硬度有一定的影響，烘烤會導(dǎo)致維生素E和總黃酮含量降低，但總酚含量增加，尤其是酚酸含量和抗氧化活性增加。因此米糠可以作為一種天然廉價、營養(yǎng)豐富的食品加工配料，用于生產(chǎn)消費(fèi)者可接受的和能夠改善營養(yǎng)品質(zhì)的烘焙產(chǎn)品。

2.1.3 米糠在功能性飲料中的應(yīng)用

功能性飲料除了能夠提供基本營養(yǎng)成分之外，還可以改善身體的一般狀況，降低一些疾病的風(fēng)險，如降膽固醇、降血脂、抗腫瘤等。以米糠為原料生產(chǎn)功能性飲料是增加米糠附加值的另一個重要實踐，已經(jīng)有大量研究報道了米糠作為谷類功能性飲料生產(chǎn)的關(guān)鍵成分。市場上出現(xiàn)的米糠功能性飲料主要以混合型和發(fā)酵型為主，前者包括以米糠中多糖為主要成分，與檸檬酸等添加劑混合而制成米糠多糖飲品[12]；后者包括利用益生菌發(fā)酵米糠混合成分，研發(fā)米糠乳酸菌飲品等[13]。李祥慧等[14]以米糠為原料，與0.06%木瓜蛋白酶、0.25%穩(wěn)定劑 （海藻酸鈉:明膠=2:1）混合后，酶解反應(yīng) 20 min，將酶解液在 18 000 r/min轉(zhuǎn)速下均質(zhì)8 min得到的米糠飲料，該飲料具有較好的穩(wěn)定性，并保留了米糠大多數(shù)的營養(yǎng)成分。將米糠進(jìn)行酶解預(yù)處理，能夠使其中所含的營養(yǎng)物質(zhì)遷移出來，再將米糠水解液與牛奶和其他穩(wěn)定劑等配料進(jìn)行調(diào)配，可以制得新型的米糠乳飲料。李鵬飛[15]首先利用堿性蛋白酶和纖維素酶處理米糠得到米糠提取液，再與以果膠和黃原膠為主要成分組成的穩(wěn)定劑混合，加入4.05%奶粉、4.2%蔗糖，最后得到固形物含量僅為5.8%的米糠乳飲料。利用益生菌發(fā)酵米糠制備發(fā)酵型米糠飲料是米糠資源高值化利用的一個主要途徑，能夠進(jìn)一步拓寬米糠精深加工的渠道。米糠中含有豐富的不飽和脂肪酸、維生素、礦物質(zhì)和多種抗疲勞營養(yǎng)成分，發(fā)酵過程能夠提升米糠的營養(yǎng)價值，增加有益的腸道微生物菌群[16]。張夏秋等[17]利用米根霉發(fā)酵膨化后的米糠，并確定了最佳的發(fā)酵條件即：在固液比1:2.25、米根霉接種量0.7%、溫度35℃、時間24 h，得到的米糠可溶性膳食纖維得率5.83%，制得的米根霉發(fā)酵米糠具有較強(qiáng)腸道益生活性，可有效促進(jìn)腸道中乳酸菌和雙歧桿菌發(fā)酵膳食纖維產(chǎn)生短鏈脂肪酸?？妶@欣等[18]以米糠作為原料，接種酵母菌發(fā)酵米糠生產(chǎn)米糠酒，制得的米糠酒中固形物含量僅為1.8°Be'，酒體整體來說色澤清亮，兼具米糠和酒的濃郁香味。王勁松等[19]利用保加利亞乳桿菌（Lactobacillus bulgaricus）和嗜熱鏈球菌（Streptococcus thermophilus）混合菌種發(fā)酵米糠和豆?jié){混合物，利用這種益生菌發(fā)酵開發(fā)出來的植物性蛋白飲料，能夠有效促進(jìn)米糠和大豆中營養(yǎng)組分的溶出，提升了米糠的營養(yǎng)保健作用。

2.2 米糠在飼料工業(yè)中的應(yīng)用

米糠中含有較高水平的蛋白質(zhì)，氨基酸組成均衡，可以作為動物飼料的補(bǔ)充能量應(yīng)用到畜牧和家禽養(yǎng)殖業(yè)。此外由于玉米、豆粕等傳統(tǒng)飼料原料的價格較高，價格低廉的米糠由于經(jīng)濟(jì)上的優(yōu)勢，可替代部分傳統(tǒng)飼料原料而被廣泛應(yīng)用[20]。米糠能夠促進(jìn)動物小腸發(fā)育，增加腸道絨毛長度 （尤其是回腸絨毛），加速營養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收，提高動物的生長發(fā)育和生產(chǎn)性能[21]。龍際飛等[22]在飼料中加入米糠和碎米，在試驗過程中探討這兩種大米加工副產(chǎn)物對豬的生長性能、胴體品質(zhì)、肉品品質(zhì)及腸道黏膜形態(tài)的影響，結(jié)果表明碎米和米糠替代飼料中原有的玉米和豆粕，能夠使試驗組豬的體重顯著增長18.14%，胴體長度增加15.61%，回腸絨毛長度顯著增加13.13%。將米糠進(jìn)行蒸煮、烘烤和與酶制劑混合等預(yù)處理，可替代原有飼料中的玉米和豆粕，能夠顯著促進(jìn)動物的生長發(fā)育[23]。李靈等[24]探討了在飼料中按不同比例加入米糠和酶制劑對肉雞生長發(fā)育的影響，在基礎(chǔ)飼料中添加比例為1.0%米糠和比例為0.15%酶制劑可以顯著提高肉雞的生長性能，與此同時還發(fā)現(xiàn)米糠和酶制劑的混合使用可以顯著提升飼料中營養(yǎng)物質(zhì)的表觀消化率，促進(jìn)了營養(yǎng)組分的消化吸收。

3 總結(jié)與展望

米糠是一種營養(yǎng)豐富的大米加工副產(chǎn)物，是蛋白質(zhì)、礦物質(zhì)、脂肪酸、膳食纖維、γ-谷維素以及多酚類物質(zhì)的良好來源，米糠的抗氧化、降血糖、抗腫瘤等營養(yǎng)功效已被大量研究證實。盡管它的真正潛力還尚未被發(fā)掘和利用，但近年來隨著人們對功能性食品成分和農(nóng)產(chǎn)品加工廢料開發(fā)研究不斷深入，米糠作為重要的配料逐漸轉(zhuǎn)向油脂、烘焙食品、功能性飲料和飼料工業(yè)等領(lǐng)域。然而未來有關(guān)米糠的研究重點(diǎn)需要緊緊圍繞臨床試驗，對米糠及其營養(yǎng)組分發(fā)揮生物活性的機(jī)理加以研究和驗證，進(jìn)一步推動適用于疾病預(yù)防或輔助治療的米糠產(chǎn)品的研發(fā)，激活米糠相關(guān)產(chǎn)品的消費(fèi)市場。