本文是一篇工程硕士论文，本课题通过考察谷维素在碱液体系及碱性甲醇体系这两种碱性体系下米糠油中谷维素及其四种主要阿魏酸酯组分转化率与迁移率的变化，研究碱性体系下米糠油中谷维素的转化与迁移规律，并对其不同条件下的转化率与迁移率差异进行比较分析。
1 绪论
1.1谷维素概述
谷维素是三萜醇与植物甾醇的阿魏酸酯的复杂混合物，是米糠中重要的营养成分，其中4种主要成分为环木菠萝烯醇阿魏酸酯（CAFA）、24-亚甲基环木菠萝烯醇阿魏酸酯（24MCAFA）、菜油甾醇阿魏酸酯（CampFA）及β-谷甾醇阿魏酸酯（SitoFA）[1]，米糠油中谷维素的含量与稻谷种植的气候条件、品种及米糠油的提取工艺条件有关[2,3]。谷维素易溶于碱性乙醇、甲醇和各种植物油及其乙醚混合物等，微溶于碱水，难溶于水和酸性甲醇，易在碱性条件下发生水解反应生成阿魏酸及其相应的醇，并在315 nm处有最大紫外特征吸收峰。谷维素具有降低胆固醇吸收、抗炎、抗氧化、抑制肥胖等生理功能[4-6]，除此之外，相关研究表明谷维素对肠癌细胞转移具有抑制作用[7]，因此，谷维素广泛应用于在药品行业[8-10]。因为谷维素具有出色的抗氧化作用，所以其还可作为添加剂应用在食品、饮料和化妆品中[11,12]。目前随着谷维素生产工艺的改进以及新方法的出现，谷维素越来越广泛的应用于功能性食品的生产和开发，比如，在中老年用奶粉中加入适量谷维素，增加其营养保健性。
1.2 国内外研究现状
1.2.1 米糠油碱炼脱酸对谷维素影响的研究现状
米糠油是由稻米加工副产物米糠经压榨法或浸出法生产的植物油脂，富含多种活性成分，如谷维素、维生素E、甾醇等。但因米糠极易酸败造成米糠毛油的酸价偏高，故米糠油的生产需要脱胶、脱酸、脱色、脱臭、脱蜡多道复杂的精炼工艺，其中脱酸工序对米糠油中谷维素含量影响最大。
目前，米糠油脱酸的方法主要有物理脱酸、化学碱炼脱酸、溶剂萃取脱酸等。物理脱酸虽然具有污染小，产量大，废水少等优点，但是其过程需要长时间的高温处理，能耗较大，而且对设备要求较高[13,14]，同时米糠油中主要生物活性成分（谷维素、甾醇等）会被气流夹带逸出而损失[15-17]，此外，高温条件下还有产生反式脂肪酸和3-氯丙醇酯的风险[18]。研究表明采用溶剂萃取脱酸时，米糠油中谷维素的损失程度也较高。还有学者对新型脱酸工艺进行了研究，比如酶法和低共熔溶剂法等[19,20],但是其脱酸效果不理想。因此，工业生产中多采用的是化学碱炼脱酸。
化学碱炼脱酸作为米糠油传统脱酸方式之一，其具有操作简单，脱酸效果好的优点，但在此过程中谷维素会有较大的损失，这主要是因为谷维素在高温浓碱条件下会发生水解反应，同时碱炼过程中谷维素被碱性皂脚吸附，使米糠油中谷维素含量明显下降。谢莹等[21]采用一步法碱炼脱酸时发现，虽然酸价降低明显，但精炼率和谷维素的保留率均较低。孙明奎等[22]对比了脱酸过程的碱液浓度对谷维素的影响，结果表明采用不同质量分数的碱液对脱胶米糠油进行脱酸碱炼时，谷维素的损失率变化较大。相关研究结果表明，在碱炼脱酸过程中，当米糠油的酸值降到6 mgKOH/g左右时，对谷维素保留率的影响较小，其主要的损失发生将酸值降至6 mgKOH/g以下的过程[23]。目前有相关研究对米糠油碱炼脱酸工艺进行改进，周奇形等[24]采用碱炼-蒸馏两段脱酸工艺，在最优的条件下，米糠油脱酸后的酸价为0.5 mgKOH/g，米糠油中谷维素含量为2.06％。蔡勇建等[21]先采用物理-化学联合精炼的方法,使精炼率达到87.2%，但谷维素损失率仍达到14%左右。
2 米糠油及其皂脚中谷维素检测方法的优化
2.1 材料与方法
2.1.1 实验材料与试剂
目前检测谷维素的常用方法主要有紫外-可见分光光度法、HPLC、质谱法等。因为谷维素是多种阿魏酸酯组成的混合物，其阿魏酸部分在315 nm处有最大紫外吸收峰，故可使用HPLC方法将阿魏酸酯单体进行分离及定量检测。相较于其他方法而言，HPLC法具有高灵敏度，低检测限，且能准确测定谷维素各组分含量等优点，因此被广泛应用于米糠油中谷维素及其组分含量的检测。朱琳等[60]采用LC-MS-TOF定性分析出米糠油中六种主要谷维素组分为CAFA、24MCAFA、CampFA、SitoFA、环木菠萝醇阿魏酸酯、二氢谷烷醇阿魏酸酯，并使用HPLC方法对其进行定量检测。赵晨等[71]使用Waters Symmetry C18色谱柱，采用甲醇：乙腈=50：50作为流动相对模拟体系中谷维素组分进行定量检测。而采用HPLC法对米糠油皂脚中谷维素含量测定时存在的问题是将皂脚中谷维素的充分溶解，目前相关研究[72]采用的方法主要是利用溶剂将皂脚中谷维素萃取出来，然后使用HPLC法测定其各组分含量，但该方法存在皂脚中谷维素萃取不完全的问题，这可能会导致测定结果有一定误差[72]。因此本章选择HPLC法作为米糠油及其皂脚中谷维素的检测方法，并对其进行优化。
2.2 结果与讨论
2.2.1 谷维素的主要单体成分及其标准曲线的建立
按照2.1.4色谱条件对谷维素标准品进行分析，如图2-1所示。谷维素标准品共分离出4种单体成份，从左至右分别为CAFA（23%）、24MCAFA（51%）、CampFA（15%）、SitoFA（10%），其出峰时间分别是25.09 min、27.41 min、31.53 min、32.24 min。
将2.1.3.1配制的不同浓度谷维素标准品溶液按照2.1.5方法进样测定，并绘制了4种主要阿魏酸酯单体成分的标准曲线，如图2-2所示。CAFA标准曲线方程为y=17274x-11691，R2=0.9994；24MCAFA标准曲线方程为y=17359x-8938，R2=0.9994；CampFA标准曲线方程为y=17489x-16407，R2=0.9987；SitoFA标准曲线方程为y=16980x-209，R2=0.9998。在20~1000 μg/mL浓度范围内，浓度与峰面积存在良好的线性关系。
3 碱液体系下米糠油中谷维素的转化与迁移规律 .............................. 20
3.1 材料与方法 ...................... 20
3.1.1 实验材料与试剂 ........................ 20
3.1.2 主要仪器与设备 ................. 21
4 碱性甲醇体系下米糠油中谷维素的转化与迁移规律 ...................... 45
4.1 材料与方法 .......................... 45
4.1.1 实验材料与试剂 ............................. 45
4.1.2 主要仪器与设备 .................... 46
结论与展望 ..................... 67
4 碱性甲醇体系下米糠油中谷维素的转化与迁移规律
4.1 材料与方法
4.1.1 实验材料与试剂
称取米糠脱胶油5 g于100 mL三颈圆底烧瓶中，置于磁力搅拌器中以300 rpm转速搅拌，加热至一定温度后加入一定量甲醇碱液（甲醇与水的体积比为85：15），反应一段时间后停止搅拌并将混合样品倒入50 mL离心管中，置于离心机中以4000 rpm转速离心20 min，分离上层碱性甲醇与下层米糠油。分别转移至容量瓶中，滴加1 mL左右的冰乙酸，并用混合溶剂（异丙醇与甲苯体积比为1：2）溶解，用异丙醇定容至刻度线。
结论与展望
1 结论
本课题通过考察谷维素在碱液体系及碱性甲醇体系这两种碱性体系下米糠油中谷维素及其四种主要阿魏酸酯组分转化率与迁移率的变化，研究碱性体系下米糠油中谷维素的转化与迁移规律，并对其不同条件下的转化率与迁移率差异进行比较分析，主要结论如下：
（1）优化了米糠油及其皂脚中谷维素的检测方法。将米糠油皂脚进行酸化预处理，并以甲醇：乙腈为1：1（v/v）为流动相将谷维素中四种主要组分进行分离。并验证了其仪器精密度、样品重复性、样品稳定性和加样回收率，其RSD值均小于5%，结果表明该检测方法的测定结果准确，误差较小，重复性和稳定性好，可用于米糠油及其皂脚中谷维素的定量分析。
（2）研究了碱液体系下米糠油中谷维素及其主要组分的转化与迁移规律。结果表明：在碱液体系下，米糠油中谷维素及其主要组分的转化率随时间的延长、温度的升高和加碱量的增加而不断升高。米糠油中谷维素及其四种主要组分的迁移率随时间的延长和随着温度的升高而降低，随着加碱量的增加而增加，但温度低于60℃时，米糠油中谷维素的迁移率随时间的延长先升高后在较窄范围内变化。在不同条件下谷维素中四种主要组分的转化率从高到低基本为SitoFA > CampFA > 24MCAFA > CAFA，这说明在碱液体系下，SitoFA的化学稳定性最差；谷维素中四种主要组分的迁移率从高到低的顺序基本为CampFA > SitoFA> CAFA > 24MCAFA，但温度低于40℃，加碱量为100%理论加碱量和150%理论加碱量时各组分的迁移率之间无明显差异。
参考文献（略）
