米糠超臨界流體萃取物中植物甾醇組分的氣相色譜分析

劉婷婷，李毅麗，劉相陽(yáng)，王大為*

(吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，吉林 長(zhǎng)春 130118)

米糠超臨界流體萃取物中植物甾醇組分的氣相色譜分析

劉婷婷，李毅麗，劉相陽(yáng)，王大為*

(吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，吉林 長(zhǎng)春 130118)

用氣相色譜法對(duì)米糠超臨界流體萃取物中植物甾醇組成及其含量進(jìn)行分析。結(jié)果表明：米糠超臨界流體萃取物中含有3種植物甾醇，即菜油甾醇、豆甾醇和β-谷甾醇，其中β-谷甾醇含量最高為8.47mg/g，其次是菜油甾醇含量為1.97mg/g，豆甾醇含量最低為1.23mg/g。氣相色譜法檢測(cè)米糠中植物甾醇種類及含量，可廣泛用于植物原料中的植物甾醇的定性、定量分析。

米糠；超臨界流體萃取；植物甾醇；氣相色譜

植物甾醇是以環(huán)戊烷全氫菲為骨架(又稱甾核)的一類天然活性物質(zhì)，廣泛存在于植物中，主要包括β-谷甾醇、豆甾醇、菜油甾醇、菜籽甾醇等4-無(wú)甲基甾醇[1]。植物甾醇的分子量較大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，多數(shù)情況下是一種不同成分的混合物。植物甾醇是植物中具有多種重要生理功能的活性成分，植物甾醇對(duì)于降低血液膽固醇含量，減輕心血管疾病的發(fā)生有顯著效果，是一種理想的保健食品原料[2-3]。美國(guó)食品與醫(yī)藥管理局(FDA)已經(jīng)批準(zhǔn)添加植物甾醇的食品可以使用“有益健康”的標(biāo)簽[4]。美國(guó)農(nóng)業(yè)部的研究報(bào)告稱，稻米中64%的營(yíng)養(yǎng)素集中在米糠中，包括豐富的蛋白質(zhì)、脂肪、糖類、維生素、膳食纖維和礦物質(zhì)等營(yíng)養(yǎng)素及生育酚、γ-谷維醇、植物甾醇等生理功能顯著的生物活性物質(zhì)[5]。在米糠油的不皂化物中，甾醇約占81%左右，其中55%～63%為β-谷甾醇，米糠中含有大量的植物甾醇，且來(lái)源豐富、價(jià)格低廉，是提取植物甾醇的良好原料[6-7]。

我國(guó)是稻米生產(chǎn)和消費(fèi)大國(guó)。據(jù)有關(guān)方面統(tǒng)計(jì)，近5年我國(guó)稻谷產(chǎn)量在1.75～1.99億噸之間[8]，主要消費(fèi)方式是加工成主食大米，因而產(chǎn)生大量的米糠(約占稻谷的10%)。目前絕大多數(shù)米糠都被用作飼料，資源有效利用率及產(chǎn)品附加值均較低，與當(dāng)前發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)米糠的綜合利用深度和高新技術(shù)的應(yīng)用相比差距很大，獲得的經(jīng)濟(jì)效益也非常有限。因此，進(jìn)一步開(kāi)發(fā)利用米糠，提高稻米加工企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益勢(shì)在必行。為使我國(guó)豐富的米糠資源得以科學(xué)、合理、有效的開(kāi)發(fā)利用，當(dāng)前的首要問(wèn)題是將米糠開(kāi)發(fā)立足于提高其附加值[9-10]。

不同提取技術(shù)對(duì)植物甾醇的檢測(cè)結(jié)果具有較大影響，本研究采用超臨界CO2流體萃取技術(shù)獲得米糠萃取物，萃取條件溫和，萃取物、萃余物皆無(wú)有機(jī)溶劑殘留，最大限度保留米糠中植物甾醇的生物活性，并采

用氣相色譜法檢測(cè)米糠萃取物中的植物甾醇組分及其含量，為米糠高附加值綜合利用及植物甾醇的開(kāi)發(fā)提供科學(xué)依據(jù)與參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

米糠 長(zhǎng)春市上禾有機(jī)食品有限公司；食品級(jí)CO2(純度99.99%) 長(zhǎng)春市氧氣廠。

石油醚、氫氧化鉀、乙醇、無(wú)水硫酸鈉(均為分析純) 北京化工廠；正己烷(色譜純) 天津市光復(fù)精細(xì)化工研究所；菜油甾醇、豆甾醇、β-谷甾醇、膽固醇、5α-膽甾烷(內(nèi)標(biāo))標(biāo)準(zhǔn)品 美國(guó)Sigma公司。

1.2 儀器與設(shè)備

GB1302電子精密天平 梅特勒-托利多儀器有限公司；WF-250型萬(wàn)能粉碎機(jī) 上海藍(lán)深制藥機(jī)械有限公司；HA 121-50-02型超臨界CO2萃取裝置 南通超臨界萃取有限公司；82-5型恒溫磁力攪拌器 上海南匯電訊器材廠；RE-52AA型旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀 上海亞榮生化儀器廠；HZS-HA型水浴振蕩器 哈爾濱市東聯(lián)電子技術(shù)有限公司；GC7900氣相色譜分析儀 上海天美科學(xué)儀器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 米糠萃取物的制備

根據(jù)預(yù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確稱取新鮮米糠300g裝入萃取釜中，在萃取壓力20MPa、溫度45℃、CO2流量20L/h、萃取時(shí)間60min的條件下進(jìn)行超臨界流體萃取，萃取完成后，由分離釜收集米糠萃取物，為黃色半透明液體。

1.3.2 樣品制備

準(zhǔn)確稱取米糠超臨界流體萃取物1.0g于磨口錐形瓶中，加入質(zhì)量濃度為5mg/mL的5α-膽甾烷內(nèi)標(biāo)溶液1mL，再加入2.0mol/L氫氧化鉀乙醇溶液40mL，裝上冷凝管，在90℃的水浴條件下皂化40min，皂化過(guò)程中始終保持?jǐn)嚢锠顟B(tài)。皂化液冷卻至室溫后，加入20mL去離子水后移至分液漏斗中，每次加入石油醚50mL進(jìn)行萃取，共計(jì)3次，合并石油醚萃取液，用蒸餾水洗至pH中性，再用無(wú)水硫酸鈉進(jìn)行脫水。將脫水后的石油醚萃取液利用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器濃縮至近干，用正己烷定容至10mL，供氣相色譜檢測(cè)用[11-13]。

1.3.3 色譜分析條件

色譜柱：DB-1701P(30m×0.25mm，0.25μm)；柱溫：280℃，進(jìn)樣口：300℃，F(xiàn)ID檢測(cè)器：300℃，載氣流量：30mL/min，進(jìn)樣量：0.3μL。

2 結(jié)果與分析

2.1 植物甾醇的定性分析

本研究利用已知物直接對(duì)照法進(jìn)行定性，即將未知物和已知標(biāo)準(zhǔn)物在同一根色譜柱上，使用相同的色譜操作條件進(jìn)行分析，作出色譜圖后進(jìn)行對(duì)照比較，根據(jù)保留時(shí)間進(jìn)行定性[14]。用甾醇標(biāo)準(zhǔn)品，在擬定的色譜條件下得到各甾醇的色譜圖，見(jiàn)圖1。

圖1 標(biāo)準(zhǔn)品色譜圖Fig.1 Chromatogram of mixed phytosterol standards

圖2 樣品色譜圖Fig.2 Chromatogram of the supercritical fluid extract from rice bran

在相同色譜條件下對(duì)樣品進(jìn)行檢測(cè)，色譜圖見(jiàn)圖2。通過(guò)與標(biāo)準(zhǔn)品保留時(shí)間值進(jìn)行對(duì)比，確定米糠超臨界流體萃取物中含有菜油甾醇、豆甾醇和β-谷甾醇3種植物甾醇。

2.2 植物甾醇的定量分析

采用5α-膽甾烷作為內(nèi)標(biāo)物，對(duì)米糠超臨界流體萃取物中的植物甾醇組分進(jìn)行定量分析[15]。

2.2.1 相對(duì)質(zhì)量較正因子的測(cè)定

式中：Ai、As、mi、ms分別為待測(cè)組分和內(nèi)標(biāo)物的峰面積和質(zhì)量。

2.2.2 待測(cè)組分的含量測(cè)定

式中：Ai、As分別為待測(cè)組分和內(nèi)標(biāo)物的峰面積；fi、fs分別為待測(cè)組分和內(nèi)標(biāo)物的相對(duì)質(zhì)量校正因子；mi、m0、ms分別為待測(cè)組分、內(nèi)標(biāo)物和樣品的質(zhì)量。

表1 各種植物甾醇組分的含量Table 1 Identified phytosterols and their contents in the supercritical fluid extract from rice bran

米糠超臨界流體萃取物中各種植物甾醇組分的含量見(jiàn)表1。其中β-谷甾醇含量最高，為8.47mg/g；其次是菜油甾醇含量，為1.97mg/g；豆甾醇含量最低，為1.23mg/g。

3 結(jié) 論

本研究結(jié)果表明米糠超臨界流體萃取物中含有菜油甾醇、豆甾醇及β-谷甾醇3種植物甾醇，含量分別為1.97、1.23mg/g和8.47mg/g。氣相色譜法檢測(cè)米糠中植物甾醇種類及含量，可廣泛用于植物原料中的植物甾醇的定性定量分析。今后應(yīng)對(duì)其分離、純化進(jìn)行更深入研究，以利于相關(guān)產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)，拓寬米糠的綜合利用途徑。

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Gas Chromatographic Analysis of Phytosterol Composition of Supercritical Fluid Extract from Rice Bran

LIU Ting-ting，LI Yi-li，LIU Xiang-yang，WANG Da-wei*
(College of Food Science and Engineering, Jilin Agricultural University, Changchun 130118, China)

The phytosterols and their contents in the supercritical fluid extract from rice bran were analyzed by gas chromatography. Totally 3 phytosterol compounds were identified in the extract, including campesterol, stigmasterol and βsitosterol and among them, β-sitosterol had the highest content (8.47 mg/g), followed by campesterol (1.97 mg/g) and stigmasterol (1.23 mg/g).

rice bran；supercritical fluid extract；phytosterol；gas chromatography

S511

A

1002-6630(2010)18-0305-03

2010-06-30

國(guó)家“863”計(jì)劃項(xiàng)目(2007AA10Z336)

劉婷婷(1984—)，女，博士研究生，研究方向?yàn)榧Z油精深加工與開(kāi)發(fā)。E-mail：ltt1984@163.com

*通信作者：王大為(1960—)，男，教授，博士，研究方向?yàn)榧Z食、油脂與植物蛋白工程。E-mail：xcpyfzx@163.com