米糠油的应用

2020/10/18 17:56:53

背景及概述[1]

以新鲜米糠用压榨法或浸出法制取。米糠含油18%~22%,脂肪酸组成为亚油酸29%~42%,油酸40%~50%,棕榈酸12%~18%、硬脂酸1%~3%。毛米糠油相对密度0.841~0.869,皂化价180~195,碘价92~112,不皂化物含量2.2%~3.5%;酸值较高,含有约25%游离酸,有少量磷脂、谷维素、固醇、维生素E、三烯生育酚、角鲨烯等。

毛米糠油精炼脱蜡时,游离脂肪酸、糠蜡等可被除去,谷维素、维生素E部分被保存。精炼米糠油为淡黄色至棕黄色油状液体;稳定性较好,有利于保存,是制作营养油、调和油、煎炸油和其他食品的原料。

营养成分及生理功能[2]

毛糠油约含68%~71%的三甘油酯、2%~3%的二甘油酯、5%~6%的单甘油酯、5%~7%的糖脂、3.96%~4%的磷脂、2%~3%的游离脂肪酸、2%~3%的蜡和大约4%的不可皂化物。精炼米糠油含有38%左右的亚油酸和42%左右的油酸,两者的比例接近1∶1,从现代营养学的观点看,这一比例的油脂具有较高的营养效价。

此外,米糠油还含有丰富的谷维素、维生素E、角鲨烯、植物甾醇、复合脂质等几十种天然生物活性成分。美国心脏学会指出:“米糠油能有效地缓解心脏和脑疾患,其有效性表现为可降低血中低密度胆固醇的浓度,使高密度胆固醇上升”。研究表明,食用米糠油1周后,人体血清胆固醇可下降17%左右。

1)亚油酸亚油酸是人体所必需的脂肪酸之一,人体自身不能合成,是参与人体磷脂合成并以磷脂形式参与构成线粒体和细胞膜的重要组分,可促进胆固醇和脂类的代谢,降低胆固醇和预防动脉粥样硬化,还能合成前列腺素前体,而前列腺素具有促使血管扩张与收缩、兴奋神经刺激传导的作用。亚油酸还具有合成ARA(二十碳四烯酸),抗肿瘤、抗氧化、提高免疫力、提高骨骼密度、增强肌力等作用。

2)谷维素谷维素是阿魏酸和植物甾醇的结合酯,是一种植物神经调节剂,对植物神经失调有明显的疗效。谷维素具有高抗氧化性质,能减少血浆或淋巴浆中胆固醇,提高胆汁排泄作用,减少人体对胆固醇的吸收量,缓解早期动脉粥样硬化症状;谷维素能阻止血小板凝集,促进皮肤微血管循环,保护皮肤,还对脑震荡等病有疗效。由于谷维素食用药理危险性很小,目前国外食品和药物管理部门均未对谷维素使用限量做出规定。

3)VEVE是生育酚和生育三烯酚的总称。

米糠油中生育三烯酚的含量在植物油脂中是较高的,它们以α、β、γ、δ4种不同方式存在。临床试验证明:生育三烯酚具有突出的降低血清胆固醇作用,其中以α-生育三烯酚的功能最强,且具有很强的天然抗氧化性,是目前最有效的脂溶性自由基连锁中断抗氧化剂,参与构成机体抗御脂质过氧化作用的防御体系。生育三烯酚还具有降低血小板凝聚、抗血栓及抑制肿瘤、预防阿耳茨海默氏病(老年痴呆症)等作用。

4)角鲨烯角鲨烯是生物体代谢中不可缺少的物质,能生化合成胆甾醇,再从胆甾醇中生化合成副肾皮激素、性激素,从而调节人体新陈代谢过程。研究表明,角鲨烯具有降血脂、降低胆固醇等生理活性,还能促进胆汁分泌,强化肝功能,增进食欲。

5)植物甾醇米糠油中的植物甾醇主要以谷甾醇、菜油甾醇和豆甾醇为主,对人体具有较强的抗炎作用。植物甾醇和动物甾醇在小肠的同一位置吸收,因此植物甾醇能竞争性地抑制动物甾醇的吸收,从而具有预防心血管疾病、皮肤鳞癌、宫颈癌和顽固性溃疡的作用。此外,植物甾醇可作为胆结石形成的阻止剂;还可促进伤口愈合,使肌肉增生,增强毛细血管血液循环。

应用[2]

1.在食品中的应用

1)烹调食用油:米糠油作为烹饪菜食的佐料,有激发食欲和改善消化的功效。米糠油具有特殊芳香气味、耐高温煎炸、储存时间长和具有医用价值等优点。且米糠油具有优质的煎炸性能,煎炸时不起沫、不聚合、抗氧化能力极好,能赋予煎炸食品良好稳定的风味,对鱼类、休闲小吃的风味有增效作用,并提高产品的贮存稳定性,故米糠油还是大规模生产风味土豆片、煎炸小吃食品、搅拌型煎炸食品的高质量煎炸用油脂。

2)人造黄油:米糠油用于人造黄油时,能够形成稳定的结晶晶格,且具有可塑性、乳化性和延伸性。这种加入米糠油的低度氢化的人造黄油产品脂肪酸含量低,能够通过酯交换与其他油混合,这些特点使得米糠油在人造黄油生产中具有明显的优势。

3)涂衣产品:米糠油含有大量的天然抗氧化剂成分,应用于点心类、硬果类等食品中,有利于延长食品的货架期。此外,米糠油与不稳定油类混合还能提高涂衣食品的稳定性。

2.在医疗保健上的应用

米糠油中含量较高的不饱和脂肪酸,可以改变胆固醇在人体内的分布,减少其在血管壁上过高的沉积,有防治心血管病、高血脂症及动脉硬化等病的功能。米糠油中含有VE、角鲨烯、植物甾醇等成分,对于调理人体生理功能、健脑益智、消炎抗毒、延缓衰老都具有显著的作用。

3.在化学工业中的应用

米糠油是用途很广的油脂化工原料,可用于生产表面活性剂、化妆品、香料、生物柴油等产品。如乙酰化米糠油可作为液体柔软剂用于润肤膏;乙氧基化米糠油用于香波、洗涤剂、洗手剂及沐浴液中,能很好地保护头发和皮肤;米糠油可与硫粉进行硫化反应制成黑油,用于橡胶充剂和干性油漆添加剂;米糠油和硫酸在一定条件下反应得到硫酸化米糠油,可作为一种成本低廉的表面活性剂,用于纺织、印染、皮革、金属加工等行业;以高酸值米糠油为原料,可制备生物柴油。

制备[4-5]

1.米糠制油工艺

米糠中所含脂肪酶使甘油三酯分解成甘油和游离脂肪酸,在温度和水分适宜的情况下,新加工的米糠放置1d即可使游离脂肪酸增加5%~7%(即酸值(KOH)上升10~14mg/g)。为了使原料稳态化,米糠制油宜采用挤压膨化-浸出制油工艺。经过挤压膨化预处理的米糠,水分由13%降至8%,储存60d后,其酸值(KOH)仅上升至8mg/g。也有厂家为了降低米糠毛油的色泽或能耗,采用挤压造粒-浸出制油工艺。

2.米糠油精炼工艺在高温、高真空下进行水蒸气蒸馏,直接蒸馏出游离脂肪酸,可大大提高米糠油精炼得率,但对与其配套的预处理工序工艺要求严格。为了获得品级高的米糠油,还需进行脱酸、脱色和脱臭,这必将增加生产成本且降低产品得率。另外,还有酶促酯化脱酸、碱性或酸性催化剂催化再酯化脱酸、混合油碱炼脱酸、溶剂萃取脱酸等米糠油精炼工艺,但这些工艺尚处于小规模或试验阶段。

考虑到米糠油半连续式物理精炼的实用性,同时考虑到物理精炼所得混合脂肪酸的分离,采用连续式精馏分离法能够克服目前最常见的冷冻压榨法具有的间歇式操作、生产规模小、分离效果较差、副产品纯度低等缺点。另外,考虑生产成本和经济效益,推荐采用米糠油半连续式物理精炼与混合脂肪酸精馏分离相结合的工艺。米糠油半连续式物理精炼与混合脂肪酸精馏分离相结合的工艺流程如图所示:

在混合脂肪酸精馏分离工艺中,混合脂肪酸在绝对压力0.13kPa下,温度达到275~280℃后进入预蒸馏塔,蒸馏出含混合脂肪酸的气体,塔底分离出黑脚。混合脂肪酸气体进入蒸馏塔,由塔顶蒸馏出硬脂酸相,塔底流出油酸相;硬脂酸相进入第三蒸馏塔,精馏出高纯度的硬脂酸,经冷凝、冷却后转至切片机切片包装。油酸相回送至蒸馏塔,蒸馏出的油酸相再经第四蒸馏塔及第二蒸馏塔进行多级重蒸后得到高纯度的油酸,然后冷却至50~60℃得到成品油酸,转至成品油酸储罐。

米糠油浸出工艺条件为:米糠含水量7%,粉碎至50目,浸出溶剂异丙醇,料液比1∶5,浸出pH6.0,浸出温度为60℃,浸出时间为2h。在此工艺条件下,米糠油的提油率为89.46%。米糠油精炼工艺条件:碱炼初温45℃,KOH浓度18.5%,超碱量0.4%;采用二次脱色工艺,第1次活性脱色白土加量4%,脱色时间30min,脱色温度90℃;第2次白土加量3%,脱色时间15min,温度85℃,真空度0.1MPa。真空水蒸汽蒸馏脱臭,真空度0.08MPa,温度180℃,脱臭时间1.5h,在此条件下,得到符合GB19112-2003的三级米糠油标准的成品油。

主要参考资料

[1] 营养科学词典

[2] 米糠油资源开发应用探讨

[3] 米糠油制取工艺的研究

[4] 米糠油的营养特性及精炼新工艺

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