谷维素在功能性食品中的开发应用.pdf

CE R E A L SA N D OI L SP R OC E S S I N G 2 0 0 8年第5期 粮油加工 谷维素在功能性食品中的开发应用 张云霞刘敦华 ( 宁夏大学农学院食品系) 【 摘要】介绍了谷维素的理化性质、生理功能,着重阐述了谷维素在功能性食品中的开发应用。 【 关键词】谷维素;功能性食品;开发;应用 中图分类号:T S 2 0 1 . 2文献标识码:A文章编号:1 6 7 3 - 7 1 9 9(2 0 0 8)0 5 - 0 1 0 6 - 0 4 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。 谷维素存在于谷类植物籽粒中,在籽粒皮层和胚 芽中含量为0 . 3 % 0 . 5 %,在米糠油中含量为1 . 8 % 3 . 0 %,寒地稻谷的米糠含谷维素量高于热带稻谷,高 温压榨和溶剂浸出制油毛油中谷维素的含量比低温压 榨高。在玉米胚芽油、小麦胚芽油、稞麦糠油、菜籽 油等中,以米糠油中谷维素含量最高,因此谷维素大 都是从米糠油中提取。 从1 9 7 0年我国能自己生产谷维素到现在,对谷维 素的研究和应用已有3 0多年,其在医药工业领域已得 到深入的开发,但在食品行业特别是功能性食品方面 尚未得到充分的开发应用。本文主要介绍谷维素的理 化性质、生理功能,着重阐述了其在功能性食品方面 的开发应用。 1谷维素的理化性质 谷维素是环木菠萝醇类阿魏酸酯(药品有效成分) 作为药品的商用名称,它并不包括所有的谷类种子油 中所获得的阿魏酸酯,而是指主要含以环木菠萝醇类 为主体的阿魏酸酯和甾醇类的阿魏酸酯所组成的一种 天然混合物。谷维素主要从米糠油中提取,米糠油中 谷维素含量为1 . 8 % 3 . 0 %。 在米糠油提取的谷维素中,环木菠萝醇类阿魏酸 酯含量达到7 5 % 8 0 %。目前在米糠油中发现的阿魏酸 酯已达1 5种以上,但由于量微以及制取时的流失,并 不能如数检出。G o d b e r等人用可逆相的高性能液体色 谱( H P L C )方法分离出存在于米糠油谷维素中的独立 成分,采用此方法可分离收集到1 0种成分。在组分转 变为三甲代甲硅烷基醚衍生物后,用一种配合电子冲 击质谱的气质联用仪器( G C / M S )可鉴定出各组分。谷 维素中检测出的1 0种成分为: ( 7 )-豆甾烯醇阿魏 酸酯、豆甾醇阿魏酸酯、环木菠萝烯醇阿魏酸酯、2 4 - 亚甲基环木菠萝醇阿魏酸酯、 ( 7 )-菜油烯甾醇阿 魏、菜油甾醇阿魏酸酯、 ( 7 )-谷甾烯醇阿魏酸酯、 谷甾醇阿魏酸酯、环米糠醇阿魏酸酯、谷甾烷醇阿魏 酸酯。其中谷维素的主要成分是环木菠萝烯醇阿魏酸 酯、2 4 -亚甲基环木菠萝醇阿魏酸酯和油菜甾醇阿魏酸 酯。 谷维素外观为白色至淡黄色结晶粉末,有特殊香 味,加热可溶于各种油脂,不溶于水,微溶于碱水,部 分溶于冰醋酸。谷维素的水解产物阿魏酸和各种环醇均 为白色结晶。谷维素为非纯化合物,其结晶形式因溶 剂、溶析温度、析出时的酸碱度等的不同而异。在甲醇 或甲醇丙酮混合溶剂中的结晶为针状结晶,在酸性甲醇 中的结晶为粗粒晶体,在丙酮中的结晶为板状结晶。 2谷维素的生理功能 谷维素作用于间脑的自主神经系统与分泌中枢, 具有调节植物神经,减少内分泌平衡障碍,改善精神、 技术食品工程 1 0 6 CE R E A L SA N D OI L SP R OC E S S I N G 2 0 0 8年第5期 粮油加工 神经失调症状等作用。临床上主要用于植物神经功能 失调、更年期综合症、周期性精神病等。近年研究发 现,谷维素在降低血脂、抵抗胆固醇吸收、防止脂质 氧化、预防心血管疾病以及治疗功能性消化不良等方 面有良好的功效。此外,谷维素具有良好的抗氧化作 用,日本已将其作为抗氧化剂广泛应用于食品、饮料 及化妆品中。 2 . 1降血脂 谷维素中的植物甾醇能促使肠吸收障碍,降低血 清总胆固醇和甘油三酯含量,抑制过氧化脂质升高及 血小板的聚集,并能抑制胆固醇的生物合成,阻碍胆 固醇在动脉壁沉积。谷维素降低胆固醇的作用已被临 床试验和多种动物试验所证实。谷维素降血脂的作用 体现在以下三个方面: (1)抑制体内合成胆固醇作用,试验表明小鼠摄 入谷维素后肝脏中能明显抑制醋酸与甲羟戊酸合成胆 固醇;H i r a m a t s u等人分别用不含谷维素和含1 %谷维素 的食物饲喂新西兰白鼠1 0周。试验发现,饲喂含谷维 素的试验组与未添加组相比油酸盐明显降低,并通过 巨噬细胞结合生成胆固醇酯,同时发现该降低作用不 依赖于谷维素的抗氧化作用。 (2)抑制吸收胆固醇作用,M a r l e n e等人证明米糠 油中的谷维素等非纤维成分能抑制胆固醇的吸收,从 而降低患有中等胆固醇成人体内的胆固醇水平。 (3)促进胆固醇异化、排泄作用,S e e t h a r a m a i a h 等人采用谷维素配合高胆固醇的食物饲喂大鼠发现, 胆固醇的排泄物上升了2 8 %,胆固醇的吸收下降了 2 0 %,胆汁酸的排泄物上升了2 9 %。 2 . 2防止脂质氧化 大鼠经口摄入剂量分别为0 . 1 g / k g、0 . 5 g / k g和1 . 0 g / k g 的谷维素,结果显示:谷维素抗氧化作用明显,添加 谷维素组的大鼠脂质过氧化值比对照组分别降低了 1 9 . 2 %、2 1 . 6 %和2 1 . 4 %。 2 . 3降低肝脏脂质 S e e t h a r a m a i a h等人用含1 0 %的米糠油和含1 0 %的 花生油饲喂大鼠,结果发现含1 0 %的米糠油组比含 1 0 %的花生油组大鼠的肝脏脂质要明显低很多。 2 . 4抗氧化性 N a n u a等人分别用含0 . 1 %和0 . 2 %的米糠油与含 3 6 . 0 %油脂的牛奶经浓缩、干燥后,用硫代巴比妥酸反 应物在4 5 下贮存4 0 d,结果发现与未加米糠油的奶粉 相比较,添加了0 . 1 %的米糠油且经过低温加热的奶粉 的氧化程度明显较低。 谷维素的抗氧化能力随浓度的增强而增强。0 . 5 % 的谷维素与0 . 1 %的维生素E的抗氧化效果相当,且其 耐热性比B H A、B H T、维生素E更好。同时当它与维 生素E、氨基酸并用时,其抗氧化作用大大增强,具有 显著的协同作用。 2 . 5安全毒理性 小鼠、大鼠经口L D 5 0值均大于2 5 g / k g,亚急性、 慢性毒性试验( 3 0 d、9 0 d、1 8 0 d )均无问题,其中大鼠 经口最高剂量为2 . 8 9 g / k g持续1 8 2 d无异常,狗的最高 剂量1 0 0 m g / k g持续1 2个月,也无异常,其他如抗原 性、变异性试验等均无异常。目前国内外食品和药品 管理部门尚未对谷维素用量标准做出规定。 3谷维素在功能性食品中的开发应用 谷维素在我国一直作为临床用药,而在食品特别 是功能性食品方面的应用是近几年才发展起来的。将 谷维素作为一种功能性食品基料应用于功能性食品中, 主要是针对其以下两方面的功效:一是谷维素能降低 血脂;二是谷维素能防止身体节律的失调,对身体节 律失调带来的倦怠感、疲劳感有改善和减轻作用。目 前以谷维素为原辅料生产的产品主要有谷维素营养油、 谷维素饮料、谷维素胶囊等。 3 . 1谷维素营养油 以米糠油为原料经过一系列的脱酸、脱蜡、脱色 工序处理后可得到富含谷维素的营养油。 1 9 9 4年,日本东京油脂工业公司将毛糠油采用脱 酸、脱蜡、脱色、经水蒸气蒸馏脱酸、脱色、低温脱蜡、 再经水蒸气蒸馏处理(脱臭)的方法可制得酸值为0 . 0 5, 含2 %谷维素的油脂。其间脱酸的条件:真空度2 6 0 5 3 0 P a,温度2 2 0 ,水蒸气量为毛油量的2 % 4 %w t。脱 臭条件:8 0 0 P a以下,2 5 0 ,水蒸气量3 %w t,原料性 状:酸值2 5,胶质2 . 5 %,蜡分3 %,谷维素1 . 8 %的黑 绿色毛糠油。 1 9 9 5年,该公司将酸值为3的毛糠油经轻度脱胶, 与1 2 B e 的碱液在1 5 做脱酸处理,p H值控制在5, 得到酸值为0 . 1 0 . 2的脱酸油,得率为9 7 %,再加活性 白土2 %,9 0 1 1 0 加热1 5 m i n,过滤除去白土,再经 水蒸气蒸馏脱臭。可得油酸值为0 . 0 3,含2 %谷维素的 成品。 1 0 8 CE R E A L SA N D OI L SP R OC E S S I N G 2 0 0 8年第5期 粮油加工 上样品存放7 3天检查,对照组已发黏,严重(月毫, h a o )变;0 . 1 %谷维素组微弱变酸;0 . 2 5 %谷维素组仍正 常。 3 . 5 . 2肉制品及水产品中的应用 罗嗣良将0 . 1 %,0 . 5 %的谷维素分别添加到香肠中放 入3 7 恒温箱中2 8天,测定过氧化值( P O V ):对照组 1 6 2 . 4 4 m e p / k g;0 . 1 %谷维素组9 . 3 3 m e p / k g;0 . 5 %谷维素 组6 . 6 6 m e p / k g。同时发现对照组(月毫,h a o )味严重; 谷维素组无(月毫,h a o )味,且0 . 5 %谷维素组仍有香 味。 日本田中良治将0 . 1 %谷维素和0 . 0 1 %芝麻酚添加 到海水鱼的盐渍干品中,发现抗氧化效果良好,保存 时间延长。同时田中良治认为芝麻酚的抗氧化作用虽 强,但价格昂贵,而将芝麻酚与谷维素并用,可取得 最佳的抗氧化效果。 3 . 5 . 3乳制品中的应用 日本森永乳业公司将谷维素制成抗氧化油(谷维素 3 % 2 5 %)添加到乳制品中达到抗氧化效果。 奶油奶粉:在3 0 0 k g脱脂奶中加入含脂肪4 5 %的 生奶油7 5 k g,再加抗氧化油3 k g,搅拌混合,并均质 化、浓缩杀菌、喷雾干燥的1 0 0 k g奶粉,其组分为:脂 肪3 4 %,固形无脂奶6 0 %,灰分2 %,水分2 %,谷维 素2 %。 乳酪,气泡乳酪:将9 5 k g天然乳酪、3 k g抗氧化 油和2 k g融盐按常规加工可得1 0 0 k g乳酪;加工过程中 调整水分可得气泡乳酪。 3 . 5 . 4水果中的应用 日本O r y z a油化公司将谷维素配制成6 % 1 0 %乳液 (食用时加水稀释)用于动植物及水产品具有防止变色 的显著作用。日本1 9 7 5年报道,谷维素溶液用于葡 萄、草莓、柑桔、香蕉等进行防腐防霉试验,都取得 良好的效果。试验结果显示:涂布谷维素溶液(含 0 . 1 %谷维素的5 0 %乙醇溶液)的葡萄经过4 0天无任何 变化,而对照组在4 1 6天表皮带褐色透明发软,开始 腐败。香蕉喷涂谷维素溶液(含0 . 1 %谷维素的7 5 %乙 醇溶液)经4 0天无任何变化,对照组在3天内发生黑 色斑点且开始腐败;草莓经含0 . 1 %谷维素7 5 %乙醇溶 液处理,经3 0 0小时也无生霉,而对照组在4 5小时完 全生霉。 谷维素作为具有良好生物活性的天然功能性食物 原料,不仅在临床医学方面得到了广泛的开发和应用, 同时其在功能性食品方面也具有广阔的开发前景。同 时随着超临界萃取技术、微胶囊技术、超微粉碎技术、 膜分离技术及生物技术等高新技术在食品行业中的广 泛应用,结合高新技术开发功能性谷维素制品前景更 为广阔。随着人们对谷维素的营养功效及其它功能特 性的不断研究,其必将在国内外食品行业得到更广泛、 更科学的应用。 参 考 文 献 1谢文磊.粮油化工产品化学与工艺学 M .北京:科学出版社, 1 9 9 8 . 2ZX u,J SG o d b e r . P u r i f i c a t i o na n di d e n t i f i c a t i o no fc o m p o n e n t so f g a m m a - o r y z a n o l i n r i c e b r a n o i l J . J A g r i c F o o d C h e m,1 9 9 9,4 7 ( 7 ) : 2 7 2 8 . 3 D o n r M c c a s k i l l,F a n Z h a n g . F o o d T e c h n o l o g y,1 9 9 9,5 3 ( 2 ) : 5 0 5 2 . 4殷隼.米糠油的营养保健功能及其生产工艺探讨 J .江西食品工 业,2 0 0 2,( 3 ) : 1 7 2 0 . 5 KH i r a m a t s u,TT a n i,K i m a r a . E f f e c t o f g a m m a - o r y z a n o l o na t h e r o m a f o t m a t i o ni nh y p e r c h o l e s t e r o l e m i cr a b b i t s J . T o k a i J E x pC l i nM e d, 1 9 9 0,1 5 ( 4 ) : 2 9 9 3 0 5 . 6 M a r l e n e MM o s t,R i c h a r dT u l l e y,S i l v i a M o r a l e s,e t a l . R i c e b r a no i l,n o t f i b e r,l o w e r sc h o l e s t e r o l i nh u m a n s J . A m e r i c a nJ o u r n a l o f C l i n i c a l N u t r i t i o n,2 0 0 5,8 1 ( 1 ) : 6 4 6 8 . 7 G SS e e t h a r a m a i a h,NC h a n d r a s e k h a r a . E f f e c t o f o r y z a n o l o nc h o l e s t e r o l a b s o r p t i - o n & b i l i a r y & f a c a l b i l ea c i d si nr a t s J . I n d i a nJM e dR e s, 1 9 9 0,9 2 : 7 4 1 4 7 5 . 8 G SS e e t h a r a m a i a h,NC h a n d r a s e k h a r a . S t u d i e so nh y p o c h o l e s t e r o l e m i c a c t i v i t y o f r i c e b r a n o i l J . A t