文|北秋农事
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水稻(Oryza sativa L.)作为谷类作物在世界范围内广泛消费，主要在亚洲和非洲，在所有国家中，中国和印度是最大的出口国，约占大米贸易的50%。
与玉米、小麦和土豆相比，大米是碳水化合物、矿物质(钙和铁)和维生素(硫胺素、泛酸、叶酸和维生素E)的良好来源。
除了白米，还种植了一些特殊的彩色和芳香的水稻品种。麸皮层中的花青素是水稻颜色的原因，这些有色水稻品种富含抗氧化剂和功能成分。
碾磨大米产量中，70%的大米(胚乳)是主要产品和副产物，由20%的稻壳、8%的麸皮和2%的胚芽组成。
近年来，米糠已被探索其潜在的生物功能，包括抗氧化特性和抗炎活性，降低癌症发病率，预防冠心病和降低胆固醇水平。米糠中存在的另一个重要成分是植酸(59.4至60.9 g/kg)。
关于植酸的科学文献表明其对人体健康有益，特别是在预防肾结石、癌症、糖尿病、帕金森病和降血脂方面的作用。
米糠含有18%-22%的油，包括一系列生物活性植物化学物质，如稻谷醇、植物甾醇、生育三烯醇、角鲨烯、多元醇、植酸、阿威酸和肌醇六磷酸。
米糠中主要的酚酸是阿魏酸，其次是对 羟基肉桂酸、辛子酸、没食子酸、原儿茶酸、对羟基苯甲酸和香草酸 。
RBO含有一系列脂肪酸，其中47%为单不饱和脂肪酸，33%为多不饱和脂肪酸，20%为饱和脂肪酸。这些植物化学物质具有抗氧化、抗糖尿病、抗癌、抗动脉粥样硬化和抗高脂血症等多种生物活性。
以米糠为固体载体，以茶树油为原料，开发了以低密度聚乙烯(LDPE)和丙烯酸接枝聚乙烯为基础的生物复合材料，该复合材料具有较高的抗菌效率和生物活性物质的缓释。
含有30%米糠的LDPE基聚合物复合材料在硬度值方面改善了包装膜的机械性能。
超/亚临界CO2、微波辅助亚临界H2O、超声辅助水萃取等RBO提取策略的进步，使RBO成为食品和非食品行业的重要底物。
非常规的RBO提取方法比传统的提取方法更高效、更环保。本文综述了RBO的各种非传统提取技术，以及通过稳定策略增强RBO的功能，并介绍了RBO的各种工业应用及其对人体的健康益处。
RBO提取方法
RBO富含游离脂肪酸(FFA)、蜡质、不皂化成分(4.3%)和极性脂质，提取工艺具有挑战性。
提取方法包括冷压，索氏提取、超临界CO2萃取(SC-CO2)和微波萃取进行了研究(表1)。
- 传统的方法
传统方法主要采用溶剂和冷压技术提取RBO(图1)。
- 溶剂萃取法
采用溶剂从含油量低的种子中回收油脂，或从预榨油饼中回收油脂，以获得高含油量(图1-A)。
由于经济原因，商业级己烷是世界各地的首选溶剂。它在溶解性和易于回收方面是优良的油溶剂。
然而，己烷是许多并发症的罪魁祸首。它产生颜色质量差的RBO，除了由于其毒性造成的其他健康危害外，还造成严重的环境问题(空气污染)。
多年来，人们曾多次尝试寻找替代溶剂，特别是醇、卤代烃、碳氢化合物、二氧化碳(超临界流体萃取)甚至水。
一些短链醇，如乙醇和异丙醇，也被提议作为萃取的替代溶剂，因为它们更安全。d-柠檬烯是柑橘产业的一种农业副产品，也是一种可行的替代己烷基溶剂的方法，可以获得高产量、高质量的食用油。
然而，柠檬烯作为食用油萃取溶剂的*在用潜**途是高能成本问题，这主要是由于柠檬烯的高沸点和略高的潜热。
节能溶剂回收技术，如膜分离，可能最终克服这一障碍，使柠檬烯为基础的石油提取负担得起。
尝试用乙醇和异丙醇代替己烷，在不同的溶剂水化度(0%、6%或12%)下提取RBO，使用米糠与溶剂比(3:1)，在不同的温度(50℃~ 80℃)下提取1 h。
在80℃条件下，乙醇和异丙醇的RBO提取率最高(160 g/kg)，而在不受温度影响的情况下，乙醇加6%水的RBO提取率最高Ȗ-oryzanol。
在另一项研究中，用异丙醇和己烷提取RBO的产率相同(170.9 g/kg)，用索氏装置提取4 h后，RBO的产率高于用乙醇提取。
此外，乙醇提取RBO时，其Ȗ-oryzanol浓度(2.609 mg/kg)高于己烷(2.229 mg/kg)或异丙醇(2.094 mg/kg)。
- 冷压法
与溶剂萃取法相比，它所需的劳动力和成本更低，是一种很有前途的石油提取技术。冷压的另一个优点包括安全、高效和简单。
此外，通过这种方法提取的油具有更好的营养特性和无化学终产物，这增强了人们对冷榨植物油的兴趣。
尽管机械压榨机因其优点而受到青睐，但它也有一个明显的缺点，包括相对效率低下，在饼中留下8%-14%的可用油。
冷压采用机械螺旋压力机，温和加热，然后过滤，以获得清洁的RBO。
冷压前对米糠进行低温预处理，可以生产出品质优良的RBO。短时间烹调和冷压相结合，效果更好，效率更高。超声波加热预处理和机械压榨相结合可以提高RBO的质量和提取率。
这种组合带来了米糠馏分结构、裂缝或空洞的变化，提高了传质和提油效率。
- 超临界CO2萃取(SC-CO2)
SFE提供了一系列的好处，包括没有溶剂污染的风险，以及提供了克服传统提取中的一些限制的途径。
与有机溶剂萃取相比，SFE萃取速度更快，效率更高，因为它对基质的穿透能力更高，并且具有良好的输运特性(表1)。
在过去几年中，人们对SC-CO2提取的兴趣越来越大(图2-A)。它是指使用超临界流体(即高于临界温度和压力的二氧化碳)的分离技术，使其成为温度敏感材料的有吸引力的溶剂。
为了提高提取效率，在CO2中加入极性物质，提高溶解度和提取率，SC-CO2配合超声可改善RBO的提取动力学。
SC-CO2萃取法的RBO提取率为7.00% ~ 9.60%。利用SC-CO2 +超声提取法在RBO中鉴定出了稻谷甾醇前体(油菜甾醇、ȕ-sitosterol、豆甾醇和4-亚甲基环醇)，并认为该组合是一种很有前途的靶向功能化合物提取方法。
Soares(2018)研究了SC-CO2和乙醇(共溶剂)比例的影响。Juchen(2019)指出，在40℃的温度和200 bar的压力下，RBO中没有残留溶剂的总体油收率(25.48%)很高。
- 亚临界CO2流体萃取
为了克服SC-CO2在高压下保持溶解度的缺点，最近出现了一种新的方法。亚临界CO2索氏法是一项创新技术，它结合了索氏法和CO2萃取法的优点来产生RBO。
超临界和亚临界萃取RBO的原理相同，亚临界CO2的萃取温度低于31.1℃，CO2压力为72.9 bar。
在这个过程中，二氧化碳通过沸腾和后来的沉淀不断恢复。Chia(2015)比较了亚临界CO2和己烷提取RBO的方法，报告亚临界CO2和己烷的收率分别为13.0%-14.5%和22.0%。
采用亚临界CO2工艺，与正己烷提取油相比，油中含有约10倍的谷维醇和豆醇化合物，并具有较低的FFA水平和过氧化值。
RBO的成分
由于存在生育酚，Ȗ-oryzanol和生育三烯醇，RBO比其他食用油有几个优点，包括氧化稳定性和许多健康益处。
Ȗ-oryzanol是一类不可皂化的RBO脂类。它是阿魏酸三萜醇酯和植物甾醇的混合物。
Krishna(2001)研究了加工步骤对Ȗ-oryzanol可用性的影响。结果表明，对粗RBO进行脱胶和脱蜡处理后，Ȗ-oryzanol的去除率分别为1%和6%，而碱处理对原粗RBO的去除率高达94% Ȗ-oryzanol。
结果表明，物理精制RBOs和碱精制RBOs分别保留了1.10% ~ 1.74%和0.19% ~ 0.20%的原始含量Ȗ-oryzanol。
Pestana-Bauer(2012)报告说，粗RBO中Ȗ-oryzanol含量为12.4 g/kg，而纯化RBO中只有0.49 g/kg。
心脏保护Ȗ-oryzanol在RBO中高浓度存在，因此它被认为是心脏友好油。此外，RBO还含有维生素E(生育酚和生育三烯醇)和植物甾醇，包括ȕ-sitosterol、油菜甾醇、异花甾醇和豆甾醇，这些植物甾醇在本质上是抗氧化剂。
RBO的定性表征通常使用傅里叶变换红外(FTIR)光谱进行，而脂肪酸/挥发物的验证性或定量分析则使用气相色谱(GC)或气相质谱(GC- ms)。
使用FTIR光谱仪对不同的油进行了研究，发现RBO在光谱峰上与初榨橄榄油非常相似。
在650 ~ 4 000 cm-1波长范围内，观察了RBO、橄榄油和其他植物油的FTIR光谱。植物油主要由90%-95%的三酰基甘油以及一定数量的单酰基甘油和二酰基甘油组成，因此，在所有被测植物油中具有相似的FTIR光谱。
米糠及米糠油稳定
RBO因其低水平的亚麻酸和降低血清胆固醇水平的潜力而被认为是完美的高级食用油。
粉碎后的油脂很容易被脂肪酶降解为游离脂肪酸和甘油，不适合食用。建议在生产后立即稳定米糠或RBO。
高FFA导致高精炼损失，因此，原油RBO中FFA含量低于5%是有益的，超过FFA含量(> 10%)不适合人类食用。
利用欧姆加热、微波和红外处理的原理，为提高米糠的稳定性做了许多努力。
高功率和长时间曝光能有效灭活脂肪酶。在不同的功率密度(2、4和6 W/g)和时间(1、3和5 min)下，使用输出功率为700 W、频率为2 450 MHz的对流微波抑制脂肪酶活性，以提高RBO的储存和氧化稳定性。
以4 W/g微波处理5分钟的米糠可有效限制脂肪酶活性长达90天。Irakli(2018)表示，在140℃下对米糠进行红外加热15分钟是最有效的稳定方法。
Lavanya(2019)通过850、925和1 000 W、3.0、4.5和6.0 min的微波连续加热稳定米糠馏分，得出925 W、3.0 min的微波加热条件是RBO提取和稳定的适宜条件。
为了稳定米糠，并检验作为稳定效率指标的残余脂肪酶活性，比较了11种不同处理(6种加热处理和5种非加热处理)。
结果表明，微波、挤压、蒸煮、-80℃、紫外线照射、红外加热对米糠有稳定作用，挤压法和微波法适用于大规模和短时间的工业加工，但会增加油的过氧化值和颜色。
而紫外线照射过程不干扰营养成分和油脂品质，是一种方便、节能的稳定方法。
结论
RBO是SFA, MUFA和PUFA的平衡来源，同时也是Ȗ-oryzanol，生育酚，生育三烯醇的丰富来源，并且比其他食用油具有更好的氧化稳定性。本文综述了食品和非食品应用中RBO的提取和功能化的最新研究成果。
它们的利用与它们的功能和结构特性直接相关，这些特性可以通过提取过程直接改变。
最近的科学发展已经建立了RBO提取技术，以满足日益增长的工艺改进需求， 特别考虑到操作速度，产品的可重复性和可预测性 。
如上所述，各种新颖有效的方法正在被验证以提取最高质量的RBO。RBO的营养成分、生物活性和保健功效因其广泛的应用而受到消费者的关注。
RBO的成分也在许多非食品和食品应用中得到了应用，许多研究机构未来的重点应该是确定和使用新的提取技术，包括RBO提取的混合技术。
将RBO与纳米材料、脂肪酸、酚类化合物等天然生物活性物质相结合，可以促进功能性生物复合材料的开发，在食品包装系统中具有新兴的应用前景。
参考文献
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