我国是世界上第一产稻大国,年产稻谷约1.9×108,t约占世界总产量的1/3。我国每年加工稻谷可获米糠约107t,但是新鲜米糠不易储存,碾米后在脂解酶作用下米糠油脂水解酸败,脂肪酸含量在数小时内迅速上升, pH值下降,造成风味变坏,功能性质变差,不再适合于进一步的加工利用。因此,目前除了10% ~15%的米糠用于制取米糠油和提取植酸钙、肌醇和谷维素等产品外,大部分被用作畜禽饲料,这一宝贵资源尚未得到有效利用,开发利用潜力相当巨大。米糠在化妆品上的应用:一是直接作为基料加以利用;二是从米糠中提取精华素(如具有抗氧化作用的维生素E、B族和能阻止皮肤脂质老化的谷维素等)。米糠蛋白中含有所有必需氨基酸,并且属低过敏性,几乎适用于任何性质的皮肤。目前,韩国和日本在米糠类化妆品方面的开发利用已经取得了不少成果,比如日本的早稻田化妆品公司用在早稻田化妆品综合配方的米糠成分———化妆品素材“RICEO”,是米糠提取的水溶性精华,含有米糠中的蛋白质、多糖类、水溶性食物纤维等等,能延缓肌肤衰老,增加肌肤的细嫩、光泽。
1　米糠的稳定化处理
1.1　米糠稳定化处理的目的和要求
  米糠的稳定化必须做到三点: (1)要让易引起米糠变质的脂解酶、脂肪氧化酶的活力得到有效的抑制和钝化,从而有效地延长米糠的货架期、储藏期; (2)要杀死米糠中的微生物及虫卵,防止其消耗米糠中的营养素以及其产生的酶使米糠发生变质; (3)稳定化过程中要尽可能少的对米糠中的营养素产生破坏,保证米糠中的功能性成分的功能性质,同时也要考虑能最大限度使米糠中功能性成分的功能性质得到增强,比如挤压稳定化处理能够使米糠中的可溶性纤维含量增加。
1.2　米糠的稳定化方法
       米糠的稳定化按其处理方法的不同可以分为热处理法、化学处理法、生物酶法、辐射法和低温储存法等。本文介绍了几种典型的米糠稳定化方法,以及正处在研究阶段且潜力比较大的米糠稳定化方法。
1.2. 1　热处理法
     　热处理是通过加热的方法使得米糠中的脂肪酶变性失活,同时也能有效灭活米糠中的微生物,从而减少米糠中营养物质的酸败变质。挤压膨化法始于1965年的美国,是目前研究的最成熟、应用最广泛的热处理方法之一。微波加热法和欧姆加热法目前正处于研究阶段,但具有很好的研究前景。
      (1)挤压膨化法。膨化机(亦称米糠保鲜机)是米糠膨化的主要设备。大多属于自热式螺杆挤压膨化机,其工作原理为经过清理、调质后的米糠进入膨化机后,经螺旋推进,密度不断地增大,物料间隙中的气体被排出,当空隙气体被填满后物料受剪切作用而产生回流,使机膛内的压力增大。随着螺旋与机膛间的摩擦使米糠的糠粒自体达到充分混合摩擦、加热、加压、胶合,糊化而产生组织变化,当压力和温度急剧增大到物料中的水分超过承压下水分的沸点时,米糠挤压在出口处,压力瞬间从高压转变成大气压,造成水分迅速地从米糠组织结构中蒸发出来,米糠中的淀粉也随之膨化成型,使米糠料粒中呈许多细微小孔,以利于油脂的浸出。同时在高温下米糠中的解脂酶等活性酶的活性被抑制。Randall等人于1985年用实验证实,经过挤压过程中高温高压高剪切力处理的米糠,能够有效抑制脂解酶和脂肪氧化酶的活性,稳定化效果明显,其保质期可以达到1年。有研究认为,经过挤压处理的米糠其可溶性膳食纤维的含量明显增加。但是江南大学的周素梅等人研究认为,经过挤压处理的米糠,其蛋白质的可溶性蛋白组分由42. 2%下降至14. 3%,残渣中不可提取蛋白质由23. 9%增至56. 6%,米糠蛋白发生了严重的变性。
      (2)微波加热法。微波加热法用于米糠的钝化始于1979年,微波可使水分子产生高速的取向运动而使分子间剧烈摩擦,使物料产生热。其特点是能够深入到物料内部使物料整体同时加热,省去了普通的从外到内的热传导过程。微波对物料的加热具有选择性,使得微波加热器箱体和内部空气所消耗的微波能量极少。微波加热的热惯性小,通电后物料可被迅速加热,停止幅射微波时,由于分子间的摩擦没有了,物料得不到微波能量,加热过程即刻停止。以上特点使得微波加热有别于常规加热方法,具有加热速度快,所需时间短,加热均匀,热转换效率高,节能以及易于控制等显著优点。冯光柱等人通过实验证实,微波处理250 g米糠的最佳条件为:高火处理,辐射时间为8 min,物料含水12% ~14%。经过处理,米糠可安全贮藏30 d,米糠油酸值增加值小于25mgKOH/g。另外,微波加热工艺简单,能够有效的实现连续化生产,不过目前该方法还处于研究阶段,大规模化利用还有待发展。
      (3)欧姆加热法(Ohmic heating)。这种方法已经被证实能够有效的提高甜菜中蔗糖以及色素的提取率,提高苹果中苹果汁的榨取以及大豆中豆奶的得率。2003年,美国Louisiana州立大学N. Rao Lakkakula[10]等人将其在应用米糠中,研究认为,通过调整水分的米糠在电阻加热后米糠中的脂肪酶活性得到了有效抑制,米糠中的游离脂肪酸值明显低于未处理米糠,米糠油的提取率提高到了92%。
1.2. 2　化学处理法　化学处理法就是向米糠中添加化学试剂以改变米糠的pH值或离子强度以达到抑制米糠中脂肪酶的活力和钝化米糠的目的。化学方法有效的解决了热处理中设备投资过大的问题。特别是在我国,分散的米厂较多,不利于大规模的米糠热处理钝化。而化学方法则能避免这方面的矛盾,其操作简便,应用灵活。目前研究的比较多的有(1)通过降低pH值来有效抑制脂肪酶的活力。1986年Prabhakar和Venkatesh提出用盐酸稳定米糠,调整米糠的pH值至4,抑制脂肪酶的活性,使米糠在51 d内自由脂肪酸值(FFA)含量从初始的3. 0%仅增至9. 3%。但是该方法中,米糠的pH值必须降低至4才能有效抑制脂肪酶的活力,否则会因为抑制效果不好而部分破坏米糠营养成分,同时低pH值也限制其作为食品原料的可能性。另外,喷洒不均匀性会造成部分米糠pH较高而酸败,此外还有腐蚀性和安全性问题,故此法仍在进一步研究之中。(2)通过添加焦亚硫酸钠或者亚硫酸钠抑制米糠中脂肪酶的活力。我国的陈正行研究发现,添加2%焦亚硫酸钠的米糠在夏季气候条件下储藏1个月后,游离脂肪酸含量不超过1%。与稳定米糠挤压蒸煮法的效果相似,在防止米糠中维生素E氧化方面,添加2%焦亚硫酸钠比挤压蒸煮法更有效。但是化学方法都是人为的添加了化学试剂,限制了米糠作为食品工业原料的应用范围。
1. 2. 3　生物酶法(抗脂解酶法)　生物酶法是利用生物酶使得米糠中的脂肪酶失活,使米糠稳定化的方法。该主法要求的温度不高。其保鲜原理是用植物蛋白酶作为抗脂解酶,去钝化米糠中天然存在的脂水解酶。所用的植物蛋白酶并不是唯一的,适应的酶有:番木瓜蛋白酶、菠萝蛋白酶、真菌发酵酶、微生物蛋白酶及动物原生物酶(如胰腺酶)等。经生物酶处理的米糠产品含水量为大致6%,保存21 d后,测得自由脂肪酸值(FFA)的量是全部油脂量的1. 83%,而未处理米糠的FFA量是35% ~55%,说明在植物蛋白酶的作用下,可达到灭活米糠中的脂肪酶,延长保鲜期,便于贮存运输之目的。
2　米糠在化妆品中的应用
2.1　米糠油在化妆品中的应用
       米糠中粗脂肪的含量约为15% ~20%,毛糠油经过脱胶、脱色、脱臭等工序精制后得到的精制米糠油中含有约15% ~20%的饱和脂肪酸和80% ~85%的不饱和脂肪酸,其中棕榈酸13% ~18%,油酸40% ~50%,亚油酸26% ~35%。米糠油经过深加工,在化妆品中的应用非常广泛。乙酰化米糠油因其易形成持久的抗水保护膜,具有柔软和调理功能,可作为液体柔软剂用于手用或体用的润肤膏,还可应用于洗发及护发配方中,使头发柔软、产生光泽感。乙氧基化米糠油用于香波、洗涤剂、洗手剂及浴液中,可减轻皮肤的干燥感并能改进头发的梳理性,能很好地保护头发和皮肤。含有季铵化米糠油的头发调理剂可以增加干燥头发的可梳理性,并有均匀染发的功能。
2.2　米糠中谷维素在化妆品中的应用
       米糠中谷维素的含量非常丰富,其主要组分是甾醇类阿魏酸脂(12% ~20% )和三萜醇类阿魏酸脂(75% ~80% ),米糠油约含谷维素1. 0%~3. 0%,单季稻与寒地生长期长的稻谷米糠油中谷维素含量较高,约2. 3% ~3. 0%,双季稻及暖地生长期短的稻谷米糠油中谷维素含量较低,约1. 7% ~2. 3%。
      谷维素对皮肤能起到营养、滋润、防裂、抗冻、吸收紫外线、阻止皮肤脂质老化以及保持溶质媒体的稳定性功能。在化妆品工业中,谷维素常用作皮肤组织促进剂、抗炎剂、伤口愈合剂和非离子乳化剂;它常以衍生物的形式如乙氧基化合物、多糖和硫酸醋等作为化妆品的乳化剂和调节剂,它还可作为皮肤组织再生促进剂、头发生长促进剂。而甾醇具有抗紫外线和防止色素沉积的功能,可用作化妆品的抗氧化添加剂。谷维素可添加到洗净皂或膏中,其它产品还有谷维素光泽化妆品、谷维素防晒霜、谷维素指甲油及谷维素口红等,如谷维素粉底霜配方(% ):油酸43、谷维素0. 8、地蜡8、小烛树蜡0. 5、微晶石蜡7、氧化钛15、陶土15、滑石粉5. 5,颜料4、香料0. 5、抗氧剂0. 2。加入谷维素能形成稳定的保护膜,能有效地阻止红斑和黑素沉着。
2.3　米糠中维生素在化妆品中的应用
      E族维生素在化妆品中的应用:通常说的维生素E为其酯化形式(生育酚醋酸酯),维生素E也称生育酚,为棕红色,性质不稳定,对热对光和紫外线较敏感,极易被氧化,因而常被用作化妆品中的抗氧化剂,维生素E在米糠油中的含量为41 mg/100 g~250 mg/100 g,是工业用维生素E的重要来源之一。
      维生素E很稳定,呈浅黄色,对热、对光和紫外线等均不敏感,在膏霜中的添加量为0. 5% ~5. 0%,通过皮肤吸收后到达真皮。其核心作用是作为体内抗氧化剂。肌肤对维生素E的吸收可以有两种途径,第一是皮肤表面的吸收,即从皮肤到达真皮;第二是通过毛发根部的表皮到达真皮。维生素E可以通过健康肌肤而被吸收,这一点对于增强组织氧的利用及良好的毛细血管循环是十分必要的。已经有足够的证据证明,维生素E在机体细胞、组织遭受内部新陈代谢和外部环境刺激所产生的自由基侵害时,可以起重要的保护作用。目前,维生素E在膏霜中的添加已经非常普遍,主要用于改善干燥肌肤,滋润、柔嫩皮肤。B族维生素在化妆品中的应用:米糠中B族维生素的含量也很丰富,有人分析日本筑野公司的一种米糠水溶性提取物“RICEO-EX”发现,其100 g制品中含有B族维生素分别为VB17. 2 mg、VB20.6 mg、VB610. 2 mg,其它B族维生素的含量也很丰富。维生素VB6(烟酰胺)及VB3分别在抗粉刺及美白、治疗痤疮方面的应用早有报道,但在化妆品中的大规模应用还在起步阶段。VB3和维生素C共同作用,能有效抑制黑色素细胞的生成。最近联合利华公司新推出的旁氏美白洁面乳、旁氏美白润肤霜就蕴含VB3美白成分。还需指出的是大部分B族维生素具有抗炎作用。
2.4　植酸在化妆品中的应用
      植酸又名肌醇六磷酸酯,分子式为C6H8O24P6,广泛存在于植物的种子中,是一种由谷物副产品通过精细加工提炼而成的天然产品。植酸为稻黄色或褐色浆状液体,植酸几乎不以单独的游离形式存在,而以钙、镁及其复盐(即菲汀)广泛存在于植物中,以米糠中的含量最高(6% ~10% )。
      在日用化工领域,植酸可治粉刺,促使皮肤血液循环;植酸的络合物具有良好的自由基清除效果,防止色素沉积,应用包括制备除头屑的洗发水、洗发精以及抑制皮肤变色的皮肤保健乳液。
2.5　米糠直接应用于化妆品
      由于米糠中所含的抗氧化成份以及能促进肌肤血液循环的功能性成份非常丰富,因此米糠还可直接用作化妆品。取米糠1 000 g用0. 4 L清水洗涤,过滤,在常压下将米糠蒸14 h,降至40℃,用曲霉接种,于30℃保温20 h,再缓慢升至40℃,马上又缓慢降至30℃,在此温度下保持44h,取出,用40℃热风干燥,研成粉末。取上述米糠粉50份,可溶性淀粉20份,硬脂酸6份,胆甾醇1份,三乙醇胺2. 5份,香料0. 2份,用蒸馏水调成糊状,即得护肤品。