《食品科学》：黑龙江省农业科学院任传英副研究员等：米糠提取物在食品及健康领域中的应用研究进展

稻谷是世界三大粮食作物（稻谷、玉米、小麦）之一。稻谷脱壳后得到糙米，由于其外观及口感不佳在市场上竞争力较弱，因此常采用去除麸皮、抛光等手段将其加工为精米，这一过程中会产生大量的米糠。采用物理、化学和酶处理等方法，将米糠中的营养物质分离出来，提取得到的米糠混合组分被称为米糠提取物（RBE）。RBE中含有大量的生物活性成分，包括亲脂性成分（γ-谷维素、生育三烯酚和生育酚）和酚类化合物（阿魏酸、芥子酸和原儿茶酸）。

黑龙江省农业科学院食品加工研究所的冯俊然、洪滨、任传英*等介绍了RBE的提取方法，概述了RBE在食品和健康领域中的应用，以期为米糠的综合利用提供参考。

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RBE的制备方法

目前，RBE的制备方法主要有溶剂提取法、超临界流体萃取法、微波辅助提取法、超声波辅助提取法和酶解辅助提取法。所用的米糠原料和制备方法不同，制备的RBE中生物活性化合物的种类和含量不同。溶剂提取法作为传统方法，原理为根据米糠中各功能性成分在不同溶剂中的溶解度不同进行提取。常用的有机溶剂有乙醇、甲醇、丙醇、丙酮、乙二醇、异丙醇和甘油等，无机溶剂有蒸馏水和无机酸等。将米糠研磨过筛后，溶解在不同的溶剂中并在最适宜提取物浸出的温度下进行搅拌，待提取物充分溶解后，将匀浆在合适的条件下离心，收集离心后得到的上清液并进行适当过滤去除杂质，即可得到RBE。米糠粒径尺寸同样会对提取物中功能性成分的含量产生影响，随着米糠颗粒尺寸的减小，其与提取溶剂的接触面积逐渐增加，有利于功能性成分的提取。

与传统的溶剂法相比，超临界流体萃取法更符合当下人们追求绿色、环境友好型方法的需求。在米糠功能性成分提取中使用最为广泛的超临界溶剂是CO 2 ，通过改变温度、压力和流速实现分馏萃取。Sookwong等优化了CO 2 超临界萃取条件（43℃、5500 psi、60 min和10%乙醇作为改性剂）用于米糠中功能性成分提取，研究发现VE、γ-谷维素和叶黄素在有色RBE（16.65、2480 μg/g和0.1 μg/g）中的含量显著高于无色素RBE（0.68、1410 μg/g和未检出）。即相比于无色素RBE，有色RBE中部分功能性成分含量更高。

微波、超声波和酶解辅助提取法，是在传统的溶剂提取法基础上，将米糠溶解在提取溶剂中，结合微波、超声波和酶解等方法，加速破坏米糠的细胞膜与细胞壁，提高RBE在不同溶剂中的溶解速度，进而提升RBE的提取率，且与传统方法相比，在缩短提取时间、降低提取能耗的同时，提高了RBE的品质。

酶解法具有加工条件温和、加工步骤少、原材料利用率高和高底物特异性等优点，可以从米糠中提取高活性的化合物。Sapna等采用多酶（纤维素分解酶和木聚糖分解酶）辅助加工的方法改善红米米糠中生物活性物质的释放，结果表明多酶的组合方式具有显著的协同活性，与未经酶处理的对照组相比，酶法辅助提取得到的RBE中可溶性酚类物质中的阿魏酸、结合酚类物质中的对香豆酸和γ-谷维素含量增幅较大。

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RBE在食品领域中的应用

2.1 RBE在油脂贮藏领域的应用

米糠是甾醇、高级醇、γ-谷维素、生育酚、生育三烯酚和酚类化合物（图2）的潜在来源，这些生物活性物质具有良好的抗氧化活性，相应的RBE具有抗氧化作用。近年来研究发现，由于人工合成的抗氧化剂对人类健康存在潜在的危害，因此，天然的抗氧化剂更能吸引消费者。而RBE中含有多种抗氧化活性物质，是良好的天然抗氧化剂来源。Farahmandfar等在菜籽油中添加RBE（0.01%、0.08%和0.12%），研究发现0.01%的RBE与浓度一致的合成抗氧化剂（特丁基对苯二酚）对于菜籽油的稳定具有相同的效果，0.08%的RBE可以很好地抑制菜籽油在油炸过程中的脂质氧化，即RBE可用作安全有效的天然抗氧化剂。Ajala等得到了相似的结论，甲醇萃取的RBE中有高含量的酚类化合物，将RBE加入到葵花籽油中，可以有效地降低油炸过程中共轭二烯的产生，且与添加小米和大麦提取物的样品相比，产生的二次氧化产物的量最少，由此得出结论，在油炸过程中添加RBE可以延长油的使用时间，且不需要补充新油。Chotimarkorn等在研究RBE对金枪鱼油的氧化稳定性影响中发现，在金枪鱼油中添加RBE可以明显延缓储藏期间的脂质过氧化过程并抑制由于脂质过氧化而导致脂肪酸组成、总生育酚和酚类含量的变化，在30 d的储存过程中，金枪鱼油的氧化稳定性随着RBE浓度的增加而增加。因此，RBE可以作为潜在的天然抗氧化剂用于抑制富含多不饱和脂肪酸产品的脂质氧化。

2.2 RBE在果蔬保鲜领域的应用

在果蔬收获后的处理和加工过程中，多酚氧化酶（PPO）会催化水果和蔬菜中酚类化合物的氧化使其发生褐变，导致果蔬的保质期缩短和市场价值降低。亚硫酸盐是广泛使用的褐变抑制剂之一，由于其对人体健康的不利影响，导致监管机构对其使用设定了限制。因此，研究者们不得不寻找绿色健康的天然褐变抑制剂。Sukhonthara等对比了RBE与其他褐变抑制剂（抗坏血酸、柠檬酸、NaCl和乙二胺四乙酸）对马铃薯和香蕉PPO的抑制作用，发现300 mg/mL的RBE比其他褐变抑制剂（20 mg/mL）的效果更好，对马铃薯和香蕉PPO的抑制率分别为69.31%和47.63%。在RBE对马铃薯泥和苹果泥褐变抑制的实验中，研究人员对RBE中的5 种酚类物质（原儿茶酸、香草酸、对香豆酸、阿魏酸和山柰酚酸）进行分离发现，对香豆酸的褐变抑制作用最强，且几乎所有酚类化合物对样品PPO的抑制作用都高于柠檬酸（100 μg/mL）。综上所述，RBE是有效的天然褐变抑制剂，其因低廉的价格与较强的褐变抑制作用有望替代现有的褐变抑制剂。

2.3 RBE在肉制品保鲜领域的应用

肉类和肉类产品在包装及运输过程中，蛋白质和脂质的氧化会对其品质（嫩度、持水能力和营养成分）产生影响。此外，也可能会被微生物污染导致营养物质流失、变色、产生异味以及质地变差。通常，人们选择向肉类及其制品中加入合成添加剂以延长其保质期，但其中一部分添加剂（磷酸盐、硝酸盐和亚硝酸盐等）存在争议，因为它们可能会对人体健康产生危害。寻找天然的抗氧化剂和抗菌化合物有望解决这一问题。Martillanes等向猪肉汉堡中添加RBE，研究其在冷藏期间的品质变化，发现RBE可以有效地降低汉堡冷藏期间蛋白质的氧化程度，且结合高压加工处理可降低微生物的数量，成功地在不使用合成添加剂情况下，延长了猪肉汉堡的保质期。研究人员发现使用添加RBE的活性包装，不仅可以有效抑制单核细胞增生李斯特菌等微生物的生长，还可以延缓脂质氧化，在防止贮藏过程中火腿切片颜色发生变化的同时，最大程度保存火腿中的挥发性化合物，是塑料包装的潜在替代品。

2.4 RBE在功能性食品领域的应用

功能性食品是一类既可以作为细胞底物为细胞分化及增殖提供能量，为人类生存提供必需的营养元素，又可以通过改善人体健康状态和预防各种疾病发生，提升人类幸福感与生活品质的食品，在全球范围内拥有巨大的市场。米糠富含多种生物活性物质，是一种价格低廉但品质优异的功能性食品原料。随着消费者对益生菌健康作用的认知不断提高，越来越多种类的益生菌被添加到食品中，然而，大多数的益生菌无法在环境胁迫下存活，这极大地限制了其在食品中的应用。Tianwitawat等发现RBE可能是益生元，且具有包裹物质的能力，可以使益生菌对极端环境（冷冻干燥、喷雾干燥和胃肠道）产生更强的耐受性。因此，他们将RBE与果胶和抗性淀粉交联结合并通过冷冻干燥对嗜酸乳杆菌等益生菌进行微胶囊封装，具有较高的封装效率，经体外消化后益生菌量仍能保持在5（lg（CFU/g）），适用于益生菌冷萃咖啡的生产。饼干因其即食特性和经济实惠等特点，在世界各地被广泛消费，但绝大多数的饼干属于高血糖生成指数（GI）食品（GI＞70），限制了肥胖和特殊疾病群体的选择。Jia Mengyun等通过向面粉中添加经绿色木霉发酵后得到的脱脂RBE制作饼干，研究发现RBE的添加可有效降低饼干预测血糖生成指数，且对饼干的颜色、气味和口感等感官性状无显著影响，这表明RBE可用于开发富含可溶性膳食纤维的功能性食品。同时，Hu Guohua等通过向面团中添加RBE制作面包，RBE的加入在显著减少面包体积、增加面包硬度的同时，保留了相当数量的膳食纤维，有益于人体健康，这表明RBE在开发功能性烘焙食品方面具有巨大的潜力。此外，Zhang Weidong等在有关紫红米RBE对大米淀粉理化性质和消化性质影响的研究中发现，紫红米RBE不仅可以增强大米淀粉的抗氧化活性，还可以降低大米淀粉的GI值，有助于开发低GI的功能性食品。

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RBE在健康领域的应用

3.1 RBE在癌症领域的应用

在过去的几十年中，大量的抗癌药物来自于天然产物或其衍生物，它们往往成本相对较低、治疗效果更显著且副作用更小，因此，近年来从天然产物中分离有效成分用于治疗癌症变得越来越受欢迎。流行病学研究表明，降低人体患癌的风险可能与定期摄入高纤维、低脂肪饮食并大量食用水果、蔬菜、谷物和食用菌有关，RBE中含有多种生物活性物质，可能具有抑制癌细胞生长与转移的效果，被认为是提高人体对癌症形成的抵抗力的补充剂。Dokkaew等研究发现，紫米RBE比白米RBE表现出更强的癌症预防作用，紫米RBE可以对核因子-κB（NF-κB）信号通路产生影响，进而减弱部分促炎细胞因子的表达，可有效抑制二乙基亚硝胺诱导的大鼠肝癌的发生与肝癌发生早期癌细胞的增殖。此外，研究人员发现，RBE可以通过诱导细胞凋亡与抑制细胞分化预防或治疗结肠癌，并且对乳腺癌、胃癌和宫颈癌细胞的生长同样具有较强的抑制作用。

3.2 RBE在神经退行性疾病领域的应用

随着大多数国家人口平均预期寿命的延长，相应地人们患神经退行性疾病（NDs）的概率也会上升，NDs包括阿尔茨海默病（AD）、帕金森病、肌萎缩侧索硬化和亨廷顿舞蹈症，是严重影响老年人生活质量的疾病，其中AD是最常见也是最有害的NDs，目前批准的药物只能减轻症状，但不能彻底治愈NDs，这使得人口老龄化对全世界的社会和卫生保健系统面临重大挑战。因此，新的科学方法侧重于通过长期基于营养的干预避免此类疾病的发生。根据定位航行、空间探索和新物体识别等实验的结果发现，RBE可以增强小鼠记忆、空间学习和新物体识别等能力，线粒体功能障碍在与年龄相关的NDs的发生中起主要作用，Hagl等研究发现喂食RBE可以显著提高豚鼠脑中的线粒体质量，在预防脑老化和NDs中线粒体功能障碍与氧化应激方面具有潜在的应用价值；而后在模拟早期AD细胞实验中发现，RBE处理AD细胞可以提高其ATP产生、呼吸速率和过氧化物酶体增殖物激活受体γ辅激活因子1α（PGC-1α）蛋白水平，从而改善AD模型中受损的线粒体功能，进一步证实RBE可以用于预防AD的发生；接着在小鼠实验中发现，长期（6 月）喂食RBE显著提高了老年小鼠（18个月）在被动回避和Y迷宫实验中的存活率与表现，食用RBE可以增加大脑中α-生育酚的浓度，并通过增加线粒体呼吸、膜电位、PGC-1α蛋白表达和柠檬酸合成酶活性减轻与年龄相关的线粒体功能障碍。此外，Abd EI Fattah等还发现RBE可作为过氧化物酶体增殖物激活受体γ的激动剂，对不同脑区进行组织病理学检查，发现其可通过降低小鼠脑组织中炎症介质的表达抵抗脂多糖引起的炎症反应，证明了RBE具有神经保护的作用并有望应用于预防与治疗NDs。

3.3 RBE在代谢性疾病领域的应用

肥胖被公认为世界性的健康问题，过度肥胖增加了心脑血管疾病、糖尿病和慢性肾病在内的多种慢性疾病和代谢疾病的风险。Laorodphun等发现给予高脂肪饮食16周的雄性大鼠连续口服黑米RBE8周后，大鼠的体质量、内脏脂肪质量、血糖和胆固醇的含量均呈现下降的趋势，且黑米RBE在一定程度上逆转了肾损伤和组织病理学变化，表明其可以用于改善肥胖，作用机制如图3所示。在涉及肥胖的小鼠模型中，Munkong等同样发现，红米RBE通过下调参与脂肪生成的基因，可以减少高脂肪饮食诱导产生的脂肪细胞肥大和脂质积累。Tan Xianwen等通过体外和体内研究模型评估有色米（红米和紫米）RBE在改善动脉粥样硬化方面的作用，12周的RBE膳食补充显著降低了高脂肪饮食小鼠血浆中总胆固醇、甘油三酯和提高了脉粥样硬化的低密度脂蛋白与β2-糖蛋白I复合物的水平，且小鼠的主动脉病理评估结果也显示，与未补充RBE的小鼠相比，其动脉粥样硬化斑块大小显著降低了38%左右。

糖尿病是最常见的代谢性疾病之一，与其相关的多种并发症（大血管病变、微血管病变和癌症等）使其成为21世纪主要的公共卫生挑战之一，尽管在治疗领域已取得重大进展，但现有的临床药物仍不能完全满足患者需求。RBE中含有α-生育酚、生育三烯酚、植物甾醇和γ-谷维素等物质，具有良好的抗氧化能力，其可能的抗糖尿病和降血糖机制如图4所示。氧化应激被认为是糖尿病及其并发症发展的一个关键因素，动物实验表明，向肥胖的糖尿病KKAy小鼠的日常饮食中添加0.1%的RBE，与对照组相比，血浆中丙二醛的升高得到明显抑制，α-生育酚的含量显著升高，并与脂质羟基自由基发生反应，产生大量的脂质过氧化物，加速了谷胱甘肽过氧化物酶1 mRNA的转录，从而对糖尿病相关的氧化损伤起到保护作用，同时，RBE中的γ-谷维素可能是具有促进胰岛素分泌化合物作用的前体，在喂食大鼠RBE 30 min后观察到，大鼠血浆中胰岛素的含量增加，且研究表明RBE对体外胰岛素释放具有浓度依赖性作用。此外，Boue等在有色米RBE的研究中发现，红米与紫米RBE均对α-葡萄糖苷酶活性有抑制作用，但只有红米RBE具有抑制α-淀粉酶活性的能力，且红米与紫米RBE均增加了葡萄糖转运体1 mRNA、葡萄糖转运体4 mRNA和编码胰岛素信号通路蛋白基因的表达。因此，RBE可以作为天然抗糖尿病的潜在药物，对降低糖尿病的患病率和发病率及控制并发症具有一定的作用。

3.4 RBE在抗炎免疫领域的应用

米糠与有色米糠已被证实有许多促进健康和治疗疾病的功能，表现出强大的抗氧化和抗炎症作用，在抗炎免疫领域同样具备独特优势。Pengkumsri等研究了黑米RBE与酵母β-葡聚糖组成的补充剂对葡聚糖硫酸钠诱导的结肠炎大鼠模型影响，与对照组相比，实验组炎性细胞因子IL-6、IL-17、干扰素-γ的表达降低的同时，伴随着抗炎细胞因子IL-10和转化生长因子-β的增加，即该种补充剂有望成为一种天然的用于治疗结肠炎的药物。在护肤和治疗皮肤炎症方面的研究中发现，向小鼠腹部注射黑米RBE后，可以有效地抑制皮肤炎症（水肿）的形成，且在小鼠的日常饮食中添加10%的RBE可以显著抑制小鼠接触过敏性皮炎的发生。此外，用发酵的RBE处理紫外线照射的人皮肤真皮成纤维细胞后，其胶原蛋白的合成以剂量依赖性的方式增加，并抑制了IL-1α的产生。这些进一步证实了RBE具有较高的药物市场应用价值。与此同时，RBE还具有增强先天免疫力的功效，Shin等发现，黑米RBE可增强白细胞分化抗原14和Toll样受体4的表达，提高RAW264.7巨噬细胞的吞噬活性，这些发现直接证明了黑米RBE可以增强先天免疫力。

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结语

米糠作为稻谷加工过程中重要的副产物，是一种来源丰富，具有高营养、高应用价值的农副产品，但其实际利用率很低，多用作饲料，因此开发米糠中的天然物质应用于食品和健康等领域是近年来稻谷产业发展的方向。目前，以米糠为核心的研究大多仍集中在米糠油和米糠蛋白的提取与应用上，只有少量的研究涉及米糠中生物活性物质的提取。尽管米糠中丰富的营养物质和多种生物活性物质为开发RBE提供了良好的物质基础，但其在食品、健康领域的广泛使用和商业化仍存在较多问题急需解决。因此，未来需针对RBE的如下方向作进一步研究：一方面，需加强米糠中对人体健康有益的成分分离纯化，进一步系统分离和鉴定RBE中的营养组分；另一方面，现有的RBE提取方法难以工业化生产，仍需要找寻工业化制备RBE的最优条件，开发出一套低成本、操作简便、环境友好以及易实现工业化制备RBE的方法；此外，在RBE应用于功能性食品和治疗疾病的研究方面，目前国内外多数结论都是通过动物模型得出，未来有关RBE的研究重点需要围绕临床试验，对RBE改善人体健康所发挥关键作用的机理加以研究和验证，进一步推动适用于保健食品和辅助治疗的RBE产品的研发。随着RBE潜在的应用价值不断被挖掘和制备方法的日趋完善，未来RBE的应用范围将更加广泛，稻谷产业的生产加工也将更加符合循环经济模式和可持续发展理论。

作者介绍

通信作者：

任传英 副研究员

黑龙江省农业科学院食品加工研究所

任传英，哈尔滨工业大学博士，副研究员，中国农工党支部委员，黑龙江省D类高层次人才，黑龙江省水稻产业技术体系加工岗位科学家，黑龙江省农业科学院杰出青年，黑龙江省农业科学院青年学术专委会主任，黑龙江省营养保健食品协会副会长。主要从事稻米精深加工基础、技术和产业化研究，主持黑龙江省“百千万”工程科技重大专项课题（2019ZX08B02-3）、黑龙江省水稻产业技术体系、黑龙江省科研业务费项目（CZKYF2023-1-C015）、黑龙江省“三区”人才、哈尔滨市创新人才项目（2014RFQYJ148）和黑龙江省农业科学院杰出青年项目6 项，主要完成国家重点研发计划课题（2021YFD2100902）、国家公益性行业（农业）科研专项（201403063）、国家水稻产业技术体系（十三五至今）、农业农村部稻谷传统制品产地精深加工技术集成基地建设项目、行业标准制定、黑龙江省科研业务费项目和市科技特派员项目等各级项目10余项。获省科学技术进步奖一等奖1 项（第2），省专利奖金奖1 项（第3）；发表论文30余篇，其中第一作者SCI收录3 篇、EI收录1 篇；授权国家发明专利8 项；编写行业标准3 项。

第一作者：

冯俊然 研究实习员

黑龙江省农业科学院食品加工研究所

研究方向为农产品加工。

本文《米糠提取物在食品及健康领域中的应用研究进展》来源于《食品科学》2024年45卷第17期287-295页，作者：冯俊然，洪滨，山珊，袁迪，张珊，宋岩，李波，卢淑雯，任传英。DOI:10.7506/spkx1002-6630-20230717-190。点击下方阅读原文即可查看文章相关信息。

实习编辑：李雄；责任编辑：张睿梅。点击下方 阅读原文 即可查看全文。图片来源于文章原文及摄图网

为深入探讨未来食品在大食物观框架下的创新发展机遇与挑战，促进产学研用各界的交流合作，由北京食品科学研究院、中国肉类食品综合研究中心、国家市场监督管理总局技术创新中心（动物替代蛋白）及中国食品杂志社《食品科学》杂志、《Food Science and Human Wellness》杂志、《Journal of Future Foods》杂志主办，西华大学食品与生物工程学院、四川旅游学院烹饪与食品科学工程学院、四川轻化工大学生物工程学院、成都大学食品与生物工程学院、成都医学院检验医学院、四川省农业科学院农产品加工研究所、中国农业科学院都市农业研究所、四川大学农产品加工研究院、西昌学院农业科学学院、宿州学院生物与食品工程学院、大连民族大学生命科学学院、北京联合大学保健食品功能检测中心共同主办的“第二届大食物观·未来食品科技创新国际研讨会”即将于2025年5月24-25日在中国 四川 成都召开。

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