从米糠提取菲汀研究进展

粮食与油脂4 2009年第4期从米糠提取菲汀研究进展张丙华，张　晖，王　立，郭晓娜（江南大学食品学院，　江苏无锡　214122）摘　要：米糠富含多种营养物质，其中菲汀在脱脂米糠中含量较高，达10%~11%。

该文对从米糠中提取菲汀方法进行综述，分别介绍酸萃取碱中和法、二浸一洗提取法、酶法、超声波酸浸法、微波辅助法等方法。

关键词：米糠；菲汀；米糠综合利用Research and development of extracting phytin from rice branZHANG Bing-hua ，ZHANG Hui ，WANG Li ，GUO Xiao-na（College of Food ，Jiangnan University ，Jiangsu Wuxi 214122，China ）Abstract ：There were so many valuable substances in the rice bran ，phytin ，one of them ，was10%~11% of defatted rice bran. I n this article ，the methods of extracting phytin from rice bran were summarized. A nd the methods of acid leaching al k aline neutralization ，second soa k ing –a wash extraction ，enzymatic extraction ，ultrasoic extraction ，microwave–asisted extraction were introduced.Keywords ：rice bran ；phytin ；utilization of rice bran 中图分类号：TS201.9 文献标识码：A 文章编号：1008―9578（2009）04―0004―03收稿日期：2009–02–21米糠是碾米加工时副产品，约占稻谷质量5%~ 5.5%。

我国是世界第一产稻大国，年产稻谷约2亿吨，我国年产米糠在1，000万吨以上，约占世界总产量1/3。

米糠是稻谷脱壳后依附在糙米上表面层，由外果皮、中果皮、交联层、种皮及糊粉层组成，其化学成分以糖类、脂肪和蛋白质为主，还含有较多维生素和灰分（主要是植酸盐）。

长期以来，国内大部分地区将米糠作为饲料处理，使宝贵米糠资源未能得到充分利用。

近年来，许多科研工作者致力于米糠开发、综合利用，并取得丰硕成果和良好效益〔1〕。

菲汀又名植酸钙，是植酸与钙、镁、钾等金属离子形成一种复盐，系为一种无臭、无味白色粉末，溶于盐酸、硝酸、硫酸，不溶于醇类、乙醚、丙酮、苯等有机溶剂，微溶于水。

菲汀广泛存在于植物果壳和植物种子中，尤以脱脂米糠含量最高，可达10%~11%；所以，脱脂米糠饼粕是提取植酸钙（菲汀）最佳原料。

工业上，菲汀主要用于生产肌醇和植酸，并在发酵、油脂、食品等业得以广泛应用。

以菲汀为原料提取肌醇制剂可治疗肝硬化、肝炎、脂肪肝及胆固醇过高等症；在农业上菲汀主要用于生产敌敌畏、敌百虫等农药。

近年来，随着人们生活水平提高及对健康关注，国内外食品行业，特别是医药行业对菲汀需求迅速增加〔2〕。

菲汀提取方法有醇类沉淀法、重金属分离法、稀酸萃取碱中和法等，其中应用最多的是稀酸萃取碱中和法。

上世纪末，对菲汀提取研究非常多，从而形成一条较成熟酸萃取碱中和经典工艺（图1）。

许多研究者曾对该工艺不断进行优化，且采用先进技术辅助提取，使萃取率、纯度等进一步提高。

图1　米糠为原料制备菲汀工艺流程〔3〕㙝㘮㆟㈌Ī㤯 Ī䓳␐Ī͙ Īḹ䚤⯼㇃ Īӱ͂ ¾¾¾㇪ Īḹ䚤⯼㇪1 酸萃取碱中和法提取菲汀早期菲汀提取方法主要是利用一些强酸进行萃取，如硝酸、盐酸溶液，采用硫酸溶液则较少。

Zokhre 和Vedeneev 研究利用硝酸萃取米糠中菲汀，再利用碱中和沉淀。

Sabirov 等对该法进行优化，通过对溶剂重复循环利用及最适料液比和pH 进行试验研究，以降低溶剂和能量消耗，缩短技术循环周期，从长远看增加产品产量〔4〕。

曾对盐酸、硫酸溶液萃取进行选择比较，通过试验显示，使用盐酸要强于硫酸。

盐酸酸浸速度快，产品质量优。

原因是植酸钙在酸性溶液中发生离解，以植酸和钙、镁离子形式存在。

若使用H 2SO 4萃取，溶液中SO 42–与植酸钙离解出Ca 2+结合成CaSO 4沉淀，造成一部分Ca 2+损失，降低得率。

由于对植酸钙过滤装置较粗糙，生成CaSO 4沉淀会大部分混入滤液，最后混入植酸钙成品中，影响植酸钙质量。

因此，对酸的选择，要尽可能选择盐酸；同时对酸浸时添加剂、pH粮食与油脂2009年第4期 5值、酸浸次数、过滤工段、中和工段进行优化〔5〕。

2 二浸一洗提取法提取菲汀国内利用盐酸萃取碱中和方法制备菲汀较常见。

宋金泉对菲汀生产工艺进行改进，采用动态多次循环酸浸法替代原来静态一次酸浸法。

以Ca（OH）2和NaOH 二次中和替代原先Ca（OH）2和Mg（OH）2混合乳一次中和；采用压滤替代抽滤，使压滤操作更为简便、迅速，提高劳动生产率；采用蒸汽烘干替代土灶烘干；采用尿素、Na2SO4、NaCl等盐类作蛋白质纯化剂，减少混入菲汀的蛋白量〔6〕。

浸取方式有一浸一洗，二浸一洗。

原料浸取后不用水洗涤，酸性较高，对进一步利用带来影响；且浸出渣中还存有少量植酸钙，影响其得率。

所得洗涤液可与浸取液合并一起使用，也可将洗涤液作为另一批原料浸取液使用。

由于洗涤液中植酸钙含量较低，用作下次浸取液较合并在浸出液中为好。

浸取液和洗涤液用量如一定时，依据“少量多次”原理，“两浸一洗”优于“一浸一洗”。

有研究者设计串联式二浸一洗提取法，并对浸泡方式的浸取条件、时间、温度等进行系统研究，得到结论为：在控制浸泡温度前提下，浸泡时间和浸泡方式是影响菲汀收率主要因素；串联式二浸一泡浸取方式能有效提高收率。

在实验室条件下，以浸取剂∶脱脂米糠＝8∶1（v/w），浸泡搅拌时控温30℃，操作3 h 为最佳方法〔7〕。

邵建华研究串联式二浸一洗和并联式二浸一洗法，并与传统工艺进行比较研究，串联法和并联法在工艺上共同点是物料都要经两次酸洗和一次水洗后才最后作为残渣。

不同的是，并联法第一、二次浸酸都放入储液槽留作中和用；而串联法用的一次酸浸液是前池二次浸液，前池第二次浸液又是更前一池水洗液，（其中已含一定量菲汀）。

所以，串联法溶液中菲汀含量高，整个浸取过程只排放一次滤液，浸取液量少；但渣中残留菲汀较并联法多些。

就两种提取法比较而言，并联提取率略高于串联法，但废水排出量并联法较高，且蛋白质和糖类等可溶性物质流失，并联法也比串联法多〔8〕。

3 酶法制备菲汀在制备菲汀时，由于酸浸（约0.1mol盐酸）会蛋白质和碳水化合物等杂质一起浸出，影响菲汀纯度，也给过滤操作带来困难。

若用树脂交换法，较为费时。

纤维素酶可分解植物细胞壁，淀粉酶和蛋白酶可分别水解淀粉和蛋白质，如果在酸浸过程中，加入上述酶，对增加菲汀浸出率，提高纯度具有重要意义。

郭伟英等采用以纤维素酶为主复合酶，研究制备纯度较高菲汀方法，结果表明，低酸加酶法是较为理想制备方法。

经对直接酸浸法、酸浸加酶法和低酸加酶法进行比较，复合酶由纤维素酶、蛋白酶、淀粉酶等组成，结果可提高浸出率和菲汀纯度，酶加入量为原料量0.2%，最佳pH为3.5~4.5；复合酶法特点是酸和酶作用使菲汀浸出量较多，平均产率为8.44%，纯度达90%以上，且操作简便，浸取时间较短。

采用低酸加酶法，菲汀产率虽有下降；但纯度可达97%左右，所以仍是较为理想制备方法〔9〕。

4 超声波酸浸法提取菲汀早在上世纪50年代，人们就将超声波用于提取花生油和啤酒花中苦味素及鱼油等。

近年超声波技术逐渐用于中药化学成分提取，并显示出良好应用前景。

实验表明，超声波提取可缩短提取时间，提高有效成分提出率，节约能源，且避免高温对提取成份影响。

超声波是频率15kH~60kHZ，且不引起听觉的弹性波。

介质吸收超声波及内摩擦消耗，分子产生剧烈振动，超声波机械能转化为介质内能，引起介质温度升高。

控制超声波强度，可使植物组织内部温度瞬间升高，加速有效成分溶出，且不改变成分性质，提高浸出速度和提取率。

李健芳等以米糠为原料在超声波作用下用酸浸泡提取植酸钙，研究酸的种类，浸提时间，溶液pH值及液料比对提取率影响，并与无超声波作用酸浸提取进行比较。

在超声波作用下，米糠经酸浸提植酸钙实验表明，超声波浸提15 min可达到比传统酸浸法更高提取率和纯度，大大缩短提取时间，且明显减少浸泡时酸用量，从而也减少后期中和时碱用量。

增加浸提时间虽可提高提取率，但也使产品杂质含量增加。

采用超声波提取时，酸的种类，酸浸pH值，液料比及中和方式对提取植酸钙影响与传统酸浸法情况类似，但提高植酸钙提取率和纯度〔10〕。

5 微波辅助提取菲丁微波是电磁波一种，其波长1 mm~1 m，频率介于300 MHz~300 GHz；作为一种高频电磁波，微波将对处于微波场下物质发生作用，物质中分子在电场作用下可被电离而极化，形成极化分子；极化分子具有正负二极，在电场中产生定向排列。

将微波应用于提取，其对物质作用表现为：当被提取物和溶媒共同处于微波场时，目标组份分子受到高频电磁波作用，产生剧烈振荡，分子本身获得巨大能量（即活化能）以挣脱周边环境束缚，当环境存在一定浓度差时，可在非常短时间内实现分子自内向外迁移达到一个平衡点。

这便是微波可在短时间内实现提取目的原因。

粮食与油脂6 2009年第4期与传统提取方法相比，微波提取可缩短生产时间，降低能源溶剂消耗，同时提高收率和提取物纯度。

其优越性不仅降低设备投资和运行费用，且也符合环境保护要求。

微波提取要点〔11〕：（1）被提取物经适当破碎；（2）必须存在一定浓度差；（3）选用适当溶媒；（4）有一定温度；（5）给予提取、过程一定时间；（6）适当搅拌。

与传统工艺相比，微波浸提时间大大缩短，且产品纯度、提取率都有所提高。

另外，由于浸提时间缩短，后续过滤工艺也比传统方法容易。

微波辅助提取，选择性好，反应灵敏，加热速度快，只需要传统方法1/10~1/100时间就可完成；微波具有极强穿透能力，能使天然植物细胞壁和细胞膜快速破碎，使浸取剂易进入细胞内，使浸提更为容易。

有研究采用均匀实验法优化微波辅助法从米糠和稻壳中提取菲丁工艺条件。

由于溶剂水和细胞内水分同时吸收微波，所以采用破壁与浸取联合工艺，即先微波处理米糠，再用搅拌浸提方法提取菲丁。

先对米糠脱脂，再进行微波处理，且把米糠放置于均匀区内较好，微波处理时使用蒸馏水作为浸提液。

采用均匀设计法，优化后较佳工艺条件为：加水量3 ml，微波功率100 W，微波辐射时间2 min，浸提时间5 min，脱色微波功率100 W，溶剂v（HCl）∶v（H2O）= 3∶97，脱色时间41 min。