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米糠中的生物活性植物化学物质:加工和功能特性。

Esmaeil Ataye Salehi¹以及玛丽亚姆·萨达罗迪扬^2＊

¹伊朗伊斯兰阿扎德大学瞿璨分校食品科学与技术系

²伊朗伊斯兰阿扎德大学瞿璨分校

*通信:

Maryam Sardarodiyan，伊朗伊斯兰阿扎德大学Quchan分校青年研究员和精英俱乐部，伊朗Quchan，电子邮件: (电子邮件保护)

摘要

米糠是一种副产品大米碾磨行业占粗米总重量的10%左右。主要由糊粉层、果皮、次糊粉层和胚芽组成。大米麸皮富含维生素、矿物质、必需脂肪酸、膳食纤维和其他固醇。γ-谷维素的定量大米麸皮可以通过许多方法进行，包括提取大米从麸皮中提取麸皮油，然后分析其中γ-谷维素的含量大米高效液相色谱法测定麸皮油。为了测定γ-谷维素在大米麸皮油完全从油中提取这部分是非常重要的。各种提取技术已被用于分析γ-谷维素大米麸皮油主要有液-液萃取、固相萃取、超临界流体萃取(SFE)和直接溶剂萃取等。有一个广泛的科学共识健康食用膳食纤维的好处。消费者态度健康食品市场前景广阔，功能食品的范围在世界市场上不断扩大;大米麸皮在食品、营养和制药行业的应用越来越广泛。除了高纤维食物带来的生理益处外，研究还表明，纤维成分可以使某些食物具有质地、凝胶、增稠、乳化和稳定特性。考虑到大米布兰，这篇综述的目的是集中在功能大米麸皮,其健康在食品工业中的优势和潜在应用。

关键字

米糠;稳定;功能食品;健康好处

简介

米糠是在碾磨过程中得到的副产品大米含有12-15%蛋白质的谷物[1］．大米麸皮蛋白是平衡氨基酸的良好来源，含有生物活性植物化学物质，如γ-谷维素，生育酚，生育三烯醇[2]和低致敏蛋白，这是婴儿食品配方中可取的[3.］．大米麸皮是一种丰富的副产品大米生产可以作为一个低具有成本吸引力的生物乙醇生产原料[4，5］．纯大米经稀酸预处理酶糖化的麸皮被报道为移动发酵单胞菌生物膜生产乙醇的有效底物。z mobilis生物膜在乙醇生产中的应用潜力大米比麸皮水解游离细胞当它暴露于有毒抑制剂时，它代表更高的存活率，更高的代谢维持和更高的乙醇产量[6］．因此，使用生物膜作为生物催化剂代表了从木质纤维素材料生产乙醇的可行性，这可能会降低生物乙醇的运营成本，并将过程的复杂性降至最低。

米糠蛋白质含量巨大健康食品工业应用的优势及良好潜力[7］．大米由于缺乏商业上可行的提取方法，麸皮浓缩蛋白和分离蛋白没有商业化生产[7］．Fabian等报道了几种处理方法(物理，热，酶和化学)已用于从大米麸皮。作者进一步报道，在所有可用的预处理方法中，使用酶和亚临界水处理显示出有希望的蛋白质产量，但酶的相对昂贵的成本和亚临界水处理在相对较高的温度下提取的蛋白质的质量限制了这些方法的使用，因为降低了蛋白质的功能[7］．发现施氏的治疗方法大米在提取蛋白质之前，用化学、酶和加热方法提取麸皮，通常会对蛋白质功能产生不利影响[8］．大米布兰大部分都被烧掉了大米而且很少用于动物饲料。通过了解膳食纤维的功能特性，可以增加其在食品中的应用，并有助于开发消费者接受度高的食品产品。本文系统地研究了枸杞膳食纤维的化学成分和功能特性大米麸皮(9］．大米麸皮半纤维素B (RBHB)已被报道具有降低血液胆固醇和预防结肠等多种生物活性癌症［10］．这篇综述描述了功能和健康的好处大米麸皮。补充的大米还讨论了各种食物中的麸皮。

工业加工大米麸皮，以获得丰富的植物化学成分

γ-谷维素是一种重要的增值副产物大米麸皮加工。因此，研究提高γ-谷维素和其他植物化学物质的回收率，以获得富集在特定化合物或化合物组中的组分。在这种关注中，人们特别关注棕色大米铣削和大米麸皮油的物理或化学提取和精炼。相对新颖的程序涉及SC-CO的使用₂、亚临界水及酶[11］．

铣削的影响

米糠传统上是作为一种均质材料加工的;然而，有研究表明，高价值的成分大米麸皮层根据籽粒厚度、麸皮分数、大米品种和生长季节的环境条件[12］．因此,当前大米铣削技术生产大米麸皮来自不同层的颖果仁。这些组分的植物化学成分含量变化很大，在外麸皮层γ-谷维素浓度较高[13］．

米糠分馏具有优势，原因有二:(1)相对于整体麸皮层平均值，某些馏分含有较高浓度的目标组分;(2)为获得目标组分所需加工的麸皮较少[12］．根据Ha等人的研究，棕色和碾磨后的脂肪、tocol、γ-谷维素、角鲨烯和八糖醇含量大米随着铣削程度的增加而减小;然而，植物甾醇的分布保持不变，β-谷甾醇是最丰富的(占总植物甾醇的50-56%)。磨成棕色大米α-生育酚、α和γ-生育三烯醇的相对比例也有差异[14］．

化学和物理精制大米麸油

γ-谷维素和大多数其他植物化学物质在很大程度上是亲脂性的，因此用大米麸油;但与tocol不同的是，γ-谷维素在RBO化学精炼的中和步骤中被转移到皂液中[15］．传统化学精炼的替代品，包括物理精炼和膜技术的使用[16的提议。Zigoneanu等研究了微波辅助提取大米麸皮与异丙醇和正己烷在不断升高的温度。在40 ~ 120℃范围内，异丙醇和正己烷的tocols含量分别增加59.6%和342%;但异丙醇在提取γ-生育酚和γ-生育三烯醇方面优于己烷，也导致高温下的产油率更高。此外，在120°C用异丙醇提取的部分具有最高的抗氧化活性[17］．Van Hoed等人研究了RBO化学精炼的每个单独步骤对其主要和次要成分的影响。碱化或中和产生了大量γ-谷维素损失和单个植物甾醇组成的变化。漂白后，检测到24-亚甲基环阿丁醇的一些异构体。由于其相对较高的挥发性，在脱臭过程中，游离的植物甾醇和生三烯醇被从RBO中剥离出来，从而集中在除臭剂馏出液中，但RBO γ-谷维素的浓度在脱臭过程中没有变化[18］．

超临界co萃取₂

由于低高粘度和高扩散率的SC流体，可以开发高效的萃取程序。此外，从环境的角度来看，SC-CO₂比有机溶剂好得多。Xu等人比较了液态有机溶剂与SC-CO₂相对于提取脂质和γ-谷维素的效率大米麸皮。在测试的溶剂中，正己烷/异丙醇50:50的混合物在60°C下45-60分钟产生最高的γ-谷维素收率。未进行皂化处理时，γ-米维素的收率比皂化处理时提高了约2倍。然而，使用SC-CO₂γ-米维素的得率比用液态有机溶剂提取的最高得率高出约4倍[19］．

亚临界水萃取

在接近临界点(374°C, 22 MPa)的温度和压力下，水表现为高度疏水溶剂，因此可用于从固体和半固体基质中提取亲脂物质。在冷却和减压后，可以得到亲脂和疏水的部分。回收率高，萃取时间比SC-CO短得多₂可以实现。然而今天，亚临界水提取为大米麸皮加工还很少被研究，据我们所知，工业利益的规模化工艺还没有被描述。Hata等人也处理过脱脂大米在180-280°C范围内用亚临界水加热麸皮。总糖浓度在200℃时最高。随着温度的升高，蛋白质浓度和自由基清除活性增加。在200°C以下获得的提取物表现出乳化和乳化稳定活性[20.］．

酶加工技术

酶的使用大米麸皮加工，包括通过基因工程专门修饰的酶，今天仍然是一种新的和相对未开发的技术。潜在的应用是改良食品和医药新产品的开发。一种加工工艺要打磨大米在木聚糖酶和纤维素酶的帮助下，选择性地开发了[2，22］．产生的酶曲霉属真菌sp。木霉属sp.作用于湿润糙米麸皮层的非淀粉多糖，释放其单体糖成分，通过HPLC检测。表面降解大米还通过扫描电子显微镜研究了晶粒[22］．麸皮层的选择性降解促进了植物化学物质的保留。抗氧化活性依次为糙米>酶处理米>精米。与机械碾米相比，生物抛光大米具有更好的烹饪特性和更高的抗氧化剂浓度[21］．

稳定的大米麸皮

虽然它是很好的营养来源，大米麸皮不适合人类食用，因为存在脂肪酶会导致酸腐。当在碾磨过程中从胚乳中去除麸皮层时，个体细胞被破坏，脂肪酶与脂肪接触，水解成游离脂肪酸和甘油[LD乐动体育官网23］．此外，各种抗营养因子存在于大米麸皮限制了它作为食物成分的使用。这些因素包括胰蛋白酶抑制剂、血凝素和植酸盐[24］．然而，稳定，一种酶失活过程，被广泛用于延长的货架寿命大米布兰，使合并大米让布兰回到我们的饮食中。研究表明，麸皮中除植酸盐外，其他不良因素本质上都是蛋白质，因此，温和的酸碱处理和热煮可使这些蛋白质变性[25］．采用不同的技术大米麸皮稳定化(表1）.

表1:各种稳定的技术大米麸[26]。

健康益处大米麸皮

从植物中获得的天然产物已被用作预防和治疗人类和动物疾病的预防剂的主要来源[27］．包括植物化学物质在内的营养药品被认为是改善人类健康的最大机会健康［28］．膳食和非膳食来源的植物化学物质由于其对抗各种疾病的潜力，近年来一直是研究人员的关注焦点。大米麸皮所含植物化学物质具有良好的生长前景健康福利(29］．一些重要的生物活性成分大米布兰呈现在表2．大米麸皮油富含天然成分抗氧化剂可能起到降低风险的作用慢性疾病［30.］．

表2:含有生物活性的化合物大米麸[31]。

低胆固醇血症作用的可能机制大米研究麸皮油对主动脉脂肪条纹(早期动脉粥样硬化)形成的影响。在本实验中，30只仓鼠连续8周喂食以粪便为基础的饮食，添加0.03-0.05%的胆固醇和5-10% (w/w)的物理精制大米麸油。血浆总胆固醇和低密度脂蛋白胆固醇均显著降低。中性固醇排泄显著增加30%。结果表明，脂质降低与胆固醇吸收减弱有关，这种油抑制脂肪条纹的形成可能与它的非三酰甘油成分有关[32］．研究了谷维素(米糠油阿魏酸)对高胆固醇饮食喂养的仓鼠的影响。节食10周后，血浆总胆固醇和低密度脂蛋白浓度显著降低，血浆高密度脂蛋白浓度升高。

得出结论，谷维素和大米与对照饮食相比，麸油饮食的主动脉胆固醇酯积累显著降低[33］．胆固醇酯是一种高度疏水的酯，在动脉粥样硬化中起作用。该酯的液相构成动脉粥样硬化斑块的主要成分，并导致动脉粥样硬化血栓形成[34］．γ-谷维素对Wistar大鼠脂质代谢的影响2型糖尿病被评估。添加5.25 g γ-米维素的15%棕榈油显著逆转了血浆低密度脂蛋白胆固醇、血浆甘油三酰和肝脏甘油三酰水平的升高[35］．用80%的混合油代替食用油的效果大米研究了麸皮油和20%红花油对低密度脂蛋白浓度的影响。在3个月的食用期结束时，补充组82%的患者LDL水平低于对照组[36］．α-生育酚、α-生育三烯醇或γ-生育三烯醇富组分对在活的有机体内血小板血栓形成而且体外比较犬模型血小板聚集情况。结果显示，静脉注射生育三烯醇可以潜在地预防病理性血小板血栓的形成，从而为易患血栓的受试者提供治疗益处中风心肌梗死[37］．进行了一项随机研究，以发现含有植物固醇的涂抹剂的影响大米麸皮油降低胆固醇水平。从血液样本分析中，我们发现大米麸皮油可以显著降低总胆固醇。据报道，消费量为20克大米麸皮油膏作为正常膳食成分食用，可有效降低血清胆固醇[38］．的影响大米麸皮油对糖尿病患者血脂及胰岛素抵抗的影响2型糖尿病被调查。在250毫升牛奶中添加18克大米每天麸皮油5周，总血清胆固醇和低密度脂蛋白胆固醇浓度显著降低[39］．

研究了γ-米维素降胆固醇活性的机制在体外研究。20倍摩尔过量的γ-谷维素显著降低了人肠道Caco-2细胞对胆固醇的根尖摄取。γ-谷维素抑制3-羟基-3-甲基戊二酰辅酶A (HMG-CoA)还原酶活性。羟甲基糠醛辅酶a还原酶是甲羟戊酸途径中的速率控制酶，负责胆固醇和类异戊二烯的合成。他汀类药物药物降低胆固醇的目标是这种酶;在这方面，γ-谷维素似乎很有前途[40］．的影响大米研究了麸皮和植酸对高脂喂养小鼠脂质代谢和抗氧化状态的影响。在饲料中添加这两种成分7周后，通过增加粪便脂肪排泄和调节抗氧化酶和脂肪生成酶活性来抵消高脂肪诱导的高脂血症和氧化应激[41］．

进行了一项随机临床试验，以确定大米麸皮油(30克/天)，低热量饮食，对高脂血症患者血脂的影响。在干预前后测定血清三酰甘油、总胆固醇、低密度脂蛋白和高密度脂蛋白等代谢参数。第四周结束时，治疗组总胆固醇、低密度脂蛋白和总胆固醇/高密度脂蛋白致动脉粥样硬化比率显著降低大米麸油。结果证实大米麸皮油，作为健康饮食的一部分，可以有效地对抗糖尿病的风险因素心血管病［42］．分数的肽从大米麸皮可能对肥胖有抑制作用。水解和胃肠液处理后再进行分馏可产生具有抗肥胖作用的五肽[43］．

黑中花青素和毒草醇提取物的抗氧化性能大米对布兰进行评估。在含有胆固醇的乳液体系中，花青素被证明在稳定胆固醇方面具有优势，而tocol则表现出更好的抑制脂肪酸氧化[44］．研究了维生素E类似物，特别是γ-生育三烯醇对大鼠肝细胞肝甘油三酯沉积的影响，并确定了其抑制作用。提示生育三烯醇有预防肝脏脂肪变性和改善内质网的作用压力和随后的炎症在肝脏中[45］．是否大米研究了麸皮酶提取物对肥胖大鼠微血管改变的影响。提取物(1%和5%)给药20周，分别通过上调eNOS和钙激活钾通道表达，显著增加一氧化氮和内皮源性超极化因子的贡献，从而恢复了肥胖大鼠的微血管功能。此外，调制导致微血管大幅度减少炎症和超氧阴离子的形成[46］．

补充的大米开发麸皮功能性食品

米糠有长历史用于牲畜饲料。使用大米在鸡饲料中添加麸皮的历史可以追溯到20世纪初。这表明早先大米在抛光过程中获得的麸皮，主要用作动物饲料，但由于有益的营养和生物效应，在商业上越来越重要。已经进行了大量的研究来评估大米麸皮作为多种食品的功能性成分，可提高营养品质。大米麸皮膳食纤维含量高，鉴于其治疗潜力，添加麸皮可以促进目前需求量很大的增值食品或功能性食品的发展[47］．大米脱脂麸皮半纤维素和制剂大米麸皮在食品工业中具有很大的潜力，特别是在开发功能性食品如功能性烘焙产品方面[9］．丰富烘焙产品用大米综述了麸皮及其作用表3．

表3:丰富烘焙产品用大米麸[47]。

结论

米糠是蛋白质、矿物质、脂肪酸、纤维和脂肪酸的良好来源。考虑到大米麸皮，它可以作为开发营养食品和功能性食品的重要原料，包括面包、玉米片、冰淇淋、意大利面、面条和零反式脂肪起酥油。由于无数健康与消费有关的好处大米布兰，详细的体内研究建议创建一个强大的数据库。此外，目前还没有对不同技术稳定所达到的保质期进行比较分析，这是一个有趣的研究领域。这可以帮助预测稳定的最佳程序，以加强补充大米麸皮在各种食物体系中。

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