《食品科學(xué)》：長(zhǎng)沙理工大學(xué)文李教授、牟代臣博士等：谷維素制備及生物活性功能研究進(jìn)展

近年來(lái)，我國(guó)谷維素原料藥市場(chǎng)規(guī)模顯著增長(zhǎng)，究其原因主要是下游應(yīng)用擴(kuò)展、人口老齡化與健康意識(shí)增強(qiáng)以及技術(shù)創(chuàng)新提高了谷維素生產(chǎn)效率和產(chǎn)品純度，但仍然面臨著由于環(huán)保政策趨嚴(yán)、高純度原料藥依賴進(jìn)口帶來(lái)的挑戰(zhàn)。目前制備谷維素的主要挑戰(zhàn)在于進(jìn)一步提高谷維素的提取效率、開發(fā)綠色溶劑、解決溶劑殘留問(wèn)題以及優(yōu)化純化技術(shù)。

此外，谷維素因其眾多生物活性而受到廣泛研究，最新的研究表明其可作為多囊卵巢綜合征的輔助治療，調(diào)節(jié)激素水平并協(xié)同藥物治療更年期、圍絕經(jīng)期帶來(lái)的焦慮、失眠、抑郁等癥狀。

長(zhǎng)沙理工大學(xué)食品與生物工程學(xué)院的蘇娟、牟代臣*、文李*等系統(tǒng)地研究最新的谷維素提取方法及其生物活性功能和應(yīng)用，旨在為進(jìn)一步促進(jìn)谷維素在食品、醫(yī)藥、化妝品、農(nóng)業(yè)以及其他新興行業(yè)的發(fā)展具有重要指導(dǎo)意義。

01

谷維素的來(lái)源和結(jié)構(gòu)

1.1 谷維素的來(lái)源

谷維素的來(lái)源可分為植物來(lái)源和油脂來(lái)源，植物來(lái)源有米糠（0.3%～0.5%）、玉米胚芽、小麥胚芽、稞麥糠以及菜籽，其中米糠是谷維素最直接的來(lái)源，而其他谷物含谷維素較少。如圖1所示，米糠是碾米過(guò)程中的主要副產(chǎn)品之一，富含油脂。由米糠、玉米胚芽等制成的植物油是谷維素的油脂來(lái)源，其中米糠油是谷維素最為豐富的濃縮來(lái)源（1%～3%），尤其是未精煉的米糠粗油，其中谷維素可高達(dá)3%，工業(yè)生產(chǎn)中主要是通過(guò)萃取或者冷壓榨米糠原料得到米糠粗油，再將米糠粗油經(jīng)過(guò)物理和化學(xué)精煉得到精制的米糠油。在米糠油精煉的過(guò)程中產(chǎn)生的副產(chǎn)物如米糠油油腳（谷維素＜2%）、皂腳（谷維素＞6%）、米糠酸化油、米糠餅（谷維素0.5%～1.5%）中含有豐富的谷維素，也是谷維素的重要來(lái)源。

1.2 谷維素的結(jié)構(gòu)

谷維素不是單一組分，而是多種三萜醇和植物甾醇的阿魏酸酯混合物，其中三萜醇類阿魏酸酯為主要成分，占75%～80%，谷維素的核心結(jié)構(gòu)是阿魏酸和三萜醇通過(guò)酯鍵連接形成的酯類化合物。如圖2所示，谷維素主要成分包括菜油甾醇阿魏酸酯（圖2a）（占10%～12%）、環(huán)木菠蘿烯醇阿魏酸酯（圖2b）（占25%～30%）、24-亞甲基環(huán)木菠蘿烯醇阿魏酸酯（圖2c）（占35%～49%）和β-谷甾醇阿魏酸酯（圖2d）（占6%～8%）。研究人員基于Q-Trap特有的母離子掃描-信息依賴-增強(qiáng)型子離子掃描復(fù)合掃描模式，結(jié)合高效液相色譜-四極桿-飛行時(shí)間質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)，共鑒定了6 種可能的阿魏酸酯類谷維素組分，其中包括4 種甾醇類谷維素和2 種三萜烯醇類谷維素。Sawada等推測(cè)并驗(yàn)證了米糠油當(dāng)中存在兩種新的谷維素組分，通過(guò)高效液相色譜-紫外檢測(cè)器-質(zhì)譜聯(lián)用、核磁共振、紅外光譜分離并分析了它們的化學(xué)結(jié)構(gòu)，他們推測(cè)這兩種新的組分可能是24-亞甲基環(huán)木菠蘿烯醇阿魏酸酯在酸性條件下異構(gòu)形成。

02

谷維素的提取

谷維素提取方法主要分為溶劑提取法、堿溶酸沉法、超臨界CO2萃取法、亞臨界萃取法以及在傳統(tǒng)溶劑提取法的基礎(chǔ)上輔以微波、超聲波、歐姆加熱現(xiàn)代提取技術(shù)。傳統(tǒng)的溶劑提取法操作簡(jiǎn)單、成本低但萃取時(shí)間長(zhǎng)，谷維素提取效率低，且溶劑容易殘留。堿溶酸沉法是目前工業(yè)生產(chǎn)中谷維素提取最常用的方法，該方法具有工序少、設(shè)備簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)。超臨界CO2萃取法和亞臨界萃取法是新型綠色提取技術(shù)，超臨界CO2萃取法具有環(huán)保、提取率高等優(yōu)點(diǎn)，但成本較高。亞臨界萃取法較溶劑提取法溶劑消耗量低、節(jié)能、投資小，適合大規(guī)模生產(chǎn)。隨著提取方法的不斷改進(jìn)，研究人員在傳統(tǒng)溶劑的基礎(chǔ)上使用微波、超聲波、歐姆加熱手段以縮短谷維素的提取時(shí)間和提高谷維素的提取率，這些技術(shù)受限于處理量小，無(wú)法規(guī)模化應(yīng)用。

2.1 溶劑提取法

溶劑提取法利用谷維素在特定溶劑中的溶解度差異實(shí)現(xiàn)對(duì)谷維素的選擇性提取。根據(jù)溶劑種類的差異，谷維素的溶劑提取方法可細(xì)分為極性溶劑（適合極性較強(qiáng)的谷維素成分）提取和非極性溶劑（適合脂溶性成分，需結(jié)合脫蠟預(yù)處理）提取。傳統(tǒng)的溶劑提取法主要采用有機(jī)溶劑己烷萃取米糠，從而使谷維素隨米糠油一同萃取出來(lái)。據(jù)研究報(bào)道，在50 ℃條件下用己烷萃取紅米糠1 h，谷維素在米糠粗油中含量為1 046.10 mg/100 g，在60 ℃條件下用己烷和異丙醇混合萃取米糠，谷維素含量可提高至1 180 mg/100 g。由于傳統(tǒng)溶劑提取法提取谷維素時(shí)存在不足，如正己烷會(huì)對(duì)中樞神經(jīng)系統(tǒng)和運(yùn)動(dòng)神經(jīng)細(xì)胞造成損害，部分溶劑（芳香烴、鹵代烴、糠醛）有劇毒，毒性較低的有機(jī)溶劑（如乙醚、異丙醚、正庚烷）穩(wěn)定性差、沸點(diǎn)高、回收難，因此研究人員開發(fā)由異丙醇、環(huán)己烷和正戊烷組成的混合溶劑（安全性高、低毒性、較穩(wěn)定）提取谷維素，使用響應(yīng)面法優(yōu)化混合溶劑的提取條件，結(jié)果表明，在料液比5.5∶1、提取溫度45 ℃、時(shí)間12 min時(shí)，米糠油產(chǎn)量為85.8%，米糠油中谷維素含量達(dá)到2 500 mg/100 g。用玉米油替代有機(jī)溶劑，在加熱條件下使谷維素從米糠中轉(zhuǎn)移到玉米油中，其中谷維素在玉米油中的含量為79 mg/100 g。溶劑提取法操作簡(jiǎn)單、成本低，但該方法萃取時(shí)間長(zhǎng)、有機(jī)溶劑消耗量大，且具有溶劑殘留風(fēng)險(xiǎn)，用該方法提取的谷維素需進(jìn)一步純化。

2.2 堿溶酸沉法

堿溶酸沉法的生產(chǎn)過(guò)程包括堿煉捕集和弱酸沉析分離兩大工序，其原理是利用谷維素易溶于堿性甲醇而不溶于酸性甲醇的性質(zhì)，谷維素與氫氧化鈉混合生產(chǎn)鈉鹽，谷維素鈉鹽親水性顯著增加，易被堿性皂吸附一起下沉。毛糠油采用兩次堿煉法，得到含有80%～90%谷維素的堿性甲醇富集液，再通過(guò)弱有機(jī)酸調(diào)整溶液pH值至酸性，分解谷維素鈉鹽，還原谷維素鈉鹽，使谷維素從溶液中析出，過(guò)濾后就可以得到粗谷維素，但得到的粗谷維素還需要洗滌和精制才能得到合格的谷維素成品。在一道堿煉過(guò)程中保留不同酸價(jià)的頭道堿煉油，并選擇谷維素含量最高的頭道油進(jìn)行二道堿煉，以二道堿煉皂腳中谷維素含量作為優(yōu)化條件，得出二道堿煉皂腳中谷維素的最高含量為5.68 g/100 g。針對(duì)米糠油精煉過(guò)程中谷維素?fù)p失較大的問(wèn)題，對(duì)二次堿煉脫酸工藝進(jìn)行優(yōu)化，米糠油中谷維素保留率高達(dá)89.8%，在堿煉脫酸之前，對(duì)米糠油進(jìn)行脫蠟和磷酸-草酸輔助水化脫膠，蒸餾脫酸后得到的米糠油中谷維素的含量接近原油（2.15%）。堿溶酸沉法是工業(yè)提取谷維素的主要方法，具有工序少、設(shè)備簡(jiǎn)單、成本低以及產(chǎn)品質(zhì)量好的優(yōu)勢(shì)，但提取時(shí)間長(zhǎng)，一般為1～2 d。另外，皂腳在預(yù)皂化、全皂化時(shí)，高溫濃堿會(huì)導(dǎo)致谷維素的分解，造成谷維素最終得率較低。

2.3 超臨界CO2萃取法

超臨界CO2萃取谷維素原理是利用CO2在超臨界狀態(tài)下的強(qiáng)溶解性能，將谷維素從米糠等天然物質(zhì)中提取出來(lái)。通過(guò)多因素試驗(yàn)設(shè)計(jì)優(yōu)化超臨界CO2萃取，可獲得富含谷維素和人體必須氨基酸的米糠油，由正交實(shí)驗(yàn)得出優(yōu)化方案：萃取溫度為50 ℃，萃取時(shí)間為100 min，萃取壓力為30 MPa，CO2流速為1.75 L/min，谷維素回收率可達(dá)73.34%。有研究表明超臨界流體萃取法提取的米糠油的質(zhì)量顯著優(yōu)于索氏提取法，在最大限度地不破壞提取物結(jié)構(gòu)的前提下實(shí)現(xiàn)待萃取物的綠色提取，是親脂性溶劑提取的有效替代方案。研究發(fā)現(xiàn)，使用超臨界CO2萃取紅米糠中的谷維素，萃取條件為50 ℃，壓力68.9 MPa，谷維素含量為1 118.49 mg/100 g，顯著高于溶劑提取法（1 046 mg/100 g）。以10%乙醇作為共溶劑，可降低超臨界CO2萃取溫度（48.9 ℃）和壓力（23.9 MPa），同時(shí)谷維素含量顯著提高，為3 600 mg/100 g。超臨界CO2具有強(qiáng)滲透力，在提取谷維素時(shí)避免了潛在有毒試劑的殘留，是一種經(jīng)濟(jì)環(huán)保又安全的方式，但是該方法成本高，不適合大規(guī)模生產(chǎn)。不同提取技術(shù)谷維素提取率及優(yōu)缺點(diǎn)總結(jié)如表1所示。

2.4 亞臨界萃取法

與超臨界CO2萃取一樣，亞臨界萃取克服了傳統(tǒng)溶劑提取具有一定毒性的缺點(diǎn)，是一種更為環(huán)保且高效的萃取工藝。亞臨界萃取常用的溶劑有丙烷、丁烷、二甲醚、水和甲醇。相比于超臨界CO2萃取，亞臨界二甲醚萃取由于成本低，更適合大規(guī)模應(yīng)用。二甲醚具有萃取溫度低、萃取產(chǎn)物質(zhì)量好、產(chǎn)品中溶劑殘留低等優(yōu)點(diǎn)。采用超臨界CO2或亞臨界二甲醚萃取米糠酸油時(shí)無(wú)需用己烷和乙酸乙酯溶劑進(jìn)行預(yù)處理，且谷維素提取率和純度更高。亞臨界二甲醚萃取法是一種提取谷維素的有效方法，對(duì)米糠酸油中谷維素提取量為4 865.25 mg/100 g，顯著高于超臨界CO2萃取法（2 569.04 mg/100 g）。與超臨界CO2萃取法相比，亞臨界二甲醚法從米糠中提取到的谷維素含量更高。米糠酸油中含有的甘油酯會(huì)影響谷維素的提取，因此在提取谷維素之前，通常采用亞臨界水水解甘油酯，該方法可除去95%的甘油酯。亞臨界水-甲醇混合物也可以用于提取米糠中的谷維素，該方法又名濕法提取法，用該方法提取的谷維素含量最高為275 mg/100 g（米糠）。亞臨界萃取法克服了超臨界CO2萃取法成本高、應(yīng)用規(guī)模受限制的缺點(diǎn)，但仍存在溶劑殘留的問(wèn)題。

2.5 輔助提取技術(shù)

2.5.1 微波輔助提取

作為一種綠色、環(huán)境友好型輔助提取技術(shù)，微波加熱通常和溶劑提取法協(xié)同使用，以用來(lái)改善米糠油的提取率和成分。研究表明，在提取米糠油之前，微波加熱處理還可以起到穩(wěn)定米糠原料的作用，這種方法通過(guò)將溶劑快速加熱至沸點(diǎn)以上并控制溫度縮短米糠油提取時(shí)間、減少提取過(guò)程中的能量和溶劑消耗，其在合適的溫度以及溶劑比條件下，可增加米糠油中的谷維素提取量。微波輔助溶劑提取法高效快速、節(jié)能環(huán)保、操作簡(jiǎn)便，但設(shè)備成本高、不適合規(guī)模化應(yīng)用。

2.5.2 超聲波輔助提取

同微波輔助提取方法一樣，超聲波處理也是一種符合綠色化學(xué)原則的可持續(xù)工藝，可最大限度地減少能源和時(shí)間的消耗，為工業(yè)生產(chǎn)減少有機(jī)溶劑的使用提供了新的視角。研究表明，與傳統(tǒng)溶劑提取法相比，超聲波提取谷維素具有更高的提取結(jié)果。以異丙醇為溶劑，超聲波輔助萃取米糠，Peleg模型進(jìn)行的動(dòng)力學(xué)評(píng)估結(jié)果發(fā)現(xiàn)溶劑提取在15 min后達(dá)到穩(wěn)態(tài)，而超聲輔助萃取僅在1 min后達(dá)到穩(wěn)態(tài)，兩種方法產(chǎn)生的米糠油和谷維素的產(chǎn)量非常接近，但該方法極大地縮短了谷維素的提取時(shí)間。超聲波輔助提取法具有高效快速、溶劑用量少的優(yōu)點(diǎn)，但規(guī)模化受限，能耗較高。

2.5.3 歐姆加熱輔助提取

工業(yè)上將米糠加工制成米糠油通常采用機(jī)械提取冷壓的方法，這種方法生產(chǎn)的米糠油中不含溶劑且生物活性物質(zhì)含量高，但是僅靠冷榨機(jī)械法榨取的米糠油的產(chǎn)量低，保質(zhì)期有限，因此通常在冷壓之前應(yīng)用諸如加熱的預(yù)處理工藝。但傳統(tǒng)的加熱所需時(shí)間長(zhǎng)，對(duì)米糠油中谷維素的含量具有不利影響，因此研究人員利用歐姆加熱法取代傳統(tǒng)加熱預(yù)處理方法，通過(guò)破壞米糠分子膜提高米糠油的產(chǎn)量和溶解在米糠油中的谷維素含量，可解決因傳統(tǒng)方法預(yù)處理加熱時(shí)間長(zhǎng)導(dǎo)致的谷維素?fù)p失問(wèn)題。Sangpradab等采用機(jī)械壓榨法，以水和乙醇綠色溶劑作為介質(zhì)，輔以歐姆加熱處理，通過(guò)優(yōu)化水和乙醇比、溫度以及保持時(shí)間以獲得谷維素含量最高的米糠油。歐姆加熱輔助溶劑提取法高效節(jié)能，提取率高，溶劑消耗少，但設(shè)備成本高，物料導(dǎo)電性要求嚴(yán)格，工業(yè)適用性受限。

綜上所述，傳統(tǒng)的溶劑提取法操作簡(jiǎn)單、成本低但萃取時(shí)間長(zhǎng)，谷維素提取效率低，且溶劑容易殘留。堿溶酸沉法是目前工業(yè)生產(chǎn)中谷維素提取最常用的方法，該方法具有工序少、設(shè)備簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)。超臨界CO2萃取法和亞臨界萃取法是新型綠色提取技術(shù)，具有環(huán)保、提取率高等優(yōu)點(diǎn)，但是該方法成本高，不適合大規(guī)模生產(chǎn)。在傳統(tǒng)溶劑的基礎(chǔ)上使用微波、超聲波、歐姆加熱等手段能夠縮短谷維素的提取時(shí)間并提高谷維素的提取率，但無(wú)法實(shí)現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用。

03

谷維素的分離純化

谷維素的分離純化方法可分為膜分離技術(shù)（包括納濾膜初步富集和無(wú)孔膜深度濃縮）、吸附技術(shù)（固相萃取法、分子印跡吸附法）、層析技術(shù)（包括柱層析、高效液相色譜法、高速逆流色譜法）、蒸餾與結(jié)晶技術(shù)（包括分子蒸餾法、結(jié)晶法）。其中膜分離技術(shù)操作簡(jiǎn)單，但儀器維護(hù)成本高。吸附技術(shù)專一性強(qiáng)、制備簡(jiǎn)單，但處理工藝復(fù)雜。層析技術(shù)純化效果最好，但不適合大規(guī)模制備。蒸餾與結(jié)晶技術(shù)純化處理量大，但設(shè)備要求和工藝要求高。

3.1 膜分離技術(shù)

3.1.1 納濾膜初步富集

膜分離技術(shù)通過(guò)精確控制膜孔徑，可高效截留米糠油中的谷維素，并分離出小分子雜質(zhì)如甘油三酯。納濾膜處理米糠油，可達(dá)到米糠油精煉和谷維素富集的目的，但該方法只能實(shí)現(xiàn)谷維素在米糠油中的初步富集。

3.1.2 無(wú)孔膜深度濃縮

進(jìn)一步分離谷維素，則需要利用無(wú)孔膜技術(shù)。該方法利用無(wú)孔高分子復(fù)合疏水膜對(duì)親水物質(zhì)的排斥作用，并在正己烷不斷稀釋條件下，濃縮米糠油中的谷維素。膜分離法無(wú)需使用有毒化學(xué)試劑，可減少環(huán)境污染，且膜系統(tǒng)操作簡(jiǎn)單具有靈活性，低溫處理環(huán)境可以減少谷維素的熱降解，但該方法存在預(yù)處理要求高、膜污染于維護(hù)成本高、規(guī)模化應(yīng)用挑戰(zhàn)以及分離純度受到限制的局限性，因此該方法目前在谷維素分離純化中應(yīng)用極少。

3.2 吸附技術(shù)

3.2.1 固相萃取法

固相萃取提取谷維素的原理是利用固相吸附劑將樣品中的目標(biāo)化合物吸附，與樣品的基體和干擾化合物分離，然后再用洗脫液洗脫，達(dá)到分離和富集的目的。固相萃取的核心是對(duì)吸附劑的選擇，二醇基吸附劑用于分離谷維素與其他中性脂質(zhì)，而二氧化硅則通過(guò)極性相互作用吸附谷維素。有研究表明二醇固相萃取吸附劑可以分離谷維素與甾醇等中性脂質(zhì)，但是這種商業(yè)方法并不經(jīng)濟(jì)，因此需要開發(fā)新型且經(jīng)濟(jì)高效的吸附劑用于提取分離谷維素。二氧化硅作為一種簡(jiǎn)單、高效和經(jīng)濟(jì)的吸附劑，可以簡(jiǎn)化固相萃取程序和減少有毒氯化溶劑的使用，已被用于在固相萃取中制備谷維素，且谷維素的平均回收率為86.1%～110.6%。Lv Lei等利用二氧化硅提取和純化谷物及其產(chǎn)品中的谷維素并結(jié)合超高效液相色譜-質(zhì)譜/質(zhì)譜聯(lián)用法分析定量谷物及其產(chǎn)品中谷維素（環(huán)木菠蘿烯醇阿魏酸酯回收率為86.93%，24-亞甲基環(huán)木菠蘿烯醇阿魏酸酯回收率為108.75%），但二氧化硅的替換成本高，因此該方法不適合工業(yè)上的大規(guī)模生產(chǎn)。

3.2.2 分子印跡吸附法

分子印跡吸附法最早可追溯至1940年，其制備過(guò)程可分為3 個(gè)步驟。首先，在合適的溶劑中，模板分子和功能單體通過(guò)化學(xué)鍵或分子間作用力的方式形成模板分子-功能單體復(fù)合物。然后，在溶液中加入引發(fā)劑和交聯(lián)劑，通過(guò)交聯(lián)聚合反應(yīng)得到了內(nèi)部含有模板分子的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的聚合物。最后使用適當(dāng)?shù)姆椒▽⒛０宸肿訌木酆衔镏谐ィ瑥亩诰酆衔飪?nèi)部留下印記空腔。根據(jù)模板分子和功能單體形成化學(xué)鍵或分子間相互作用力不同，可將分子印跡技術(shù)分為共價(jià)鍵法、非共價(jià)鍵法和半共價(jià)鍵法3 種。以甲基丙烯酸為功能單體，通過(guò)加入致孔劑甲苯、引發(fā)劑過(guò)氧化苯甲酰以及交聯(lián)劑二乙烯基苯合成高分子聚合物，通過(guò)熱聚合方法合成分子印跡聚合物。當(dāng)除去模板分子谷維素之后，聚合物因?yàn)榭昭ㄖ行纬闪斯染S素的構(gòu)型，因此對(duì)谷維素具有特殊的識(shí)別能力，在最佳條件下谷維素吸附率可達(dá)36.50%。分子印跡法分離谷維素的優(yōu)點(diǎn)在于分離相對(duì)快速且易于進(jìn)行、專一性強(qiáng)、制備簡(jiǎn)單、成本低廉。缺點(diǎn)在于印記過(guò)程復(fù)雜，且此方法識(shí)別能力比生物識(shí)別弱，因此限制了這一方法的進(jìn)一步發(fā)展。

3.3 層析技術(shù)

3.3.1 柱層析法

柱層析法是利用色譜柱中固定相對(duì)谷維素的吸附差異實(shí)現(xiàn)對(duì)谷維素的分離，固定相常選擇硅膠或者氯化鋁，用洗脫溶液（正己烷-乙酸乙酯梯度）洗脫后兩次結(jié)晶即得到谷維素產(chǎn)物。柱層析法分離谷維素的產(chǎn)率約為70%～80%，初始純度為50%～60%，結(jié)晶結(jié)束后，谷維素純度可達(dá)到90%以上。柱層析法分離純化谷維素具有快速高效、分離效果好的優(yōu)點(diǎn)，但該方法需要預(yù)先對(duì)含有谷維素的樣品進(jìn)行濃縮預(yù)處理，操作較為繁瑣、困難。

3.3.2 高效液相色譜法

正相色譜是一種基于極性差異的液相色譜法，正相色譜柱通常是使用一些極性較高的固體相進(jìn)行填充，如硅膠和氧化鋁。谷維素結(jié)構(gòu)中含極性基團(tuán)（羥基、酚羥基），使用正相模式可用于分離谷維素和中性脂質(zhì)（如甘油三酯）。研究表明，使用半制備正相色譜法純化谷維素，以己烷、乙酸乙酯為流動(dòng)相洗脫谷維素，谷維素回收率可達(dá)84%，純度為95%。但正相高效液相色譜法會(huì)導(dǎo)致繁瑣的平衡步驟、較低的穩(wěn)定性或較差的再現(xiàn)性。反相液相色譜法通常使用非極性材料作為固定相，以極性溶劑作為流動(dòng)相，谷維素分子質(zhì)量較大且含疏水結(jié)構(gòu)（長(zhǎng)鏈烷基），反相模式可用于分離谷維素與極性雜質(zhì)（有機(jī)酸）。反相色譜法能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜混合物中谷維素的高純度分離，將谷維素的純度提高至90%以上。Tangpromphan等采用色譜法分離谷維素和α-生育酚，并基于色譜分離建立了三區(qū)模擬移動(dòng)床工藝分離谷維素和α-生育酚混合物的方法，通過(guò)利用吸附模型對(duì)三區(qū)模擬移動(dòng)床工藝進(jìn)行優(yōu)化，最終獲得的產(chǎn)物中谷維素的純度高達(dá)99.24%。高效液相色譜法可以快速得到高純度的產(chǎn)物，但設(shè)備昂貴且制備規(guī)模較小，僅適合小量純化。

3.3.3 高速逆流色譜法

高速逆流色譜法是一種基于液-液分配的分離技術(shù)，無(wú)需固體載體，僅依靠?jī)上嗳軇┑臉O性差異和流體動(dòng)力學(xué)平衡實(shí)現(xiàn)物質(zhì)的純化，可避免固體載體對(duì)樣品的吸附損失，尤其適合分離易吸附變性的天然產(chǎn)物-谷維素。通過(guò)調(diào)節(jié)非極性相與極性相溶劑的比例形成穩(wěn)定的兩相系統(tǒng)，疏水性較強(qiáng)的谷維素優(yōu)先分配至非極性相，而有機(jī)酸則分配至極性相。高速逆流色譜法通過(guò)液-液分配原理和動(dòng)態(tài)離心場(chǎng)平衡，實(shí)現(xiàn)對(duì)谷維素的高效、高純度分離。其核心在于溶劑體系優(yōu)化與分配系數(shù)調(diào)控，是天然產(chǎn)物純化領(lǐng)域的重要技術(shù)，尤其適用于實(shí)驗(yàn)室制備及中小規(guī)模生產(chǎn)。高速逆流色譜法最常用的溶液體系為由正己烷、二氯甲烷、乙腈組成的混合體系，研究表明，向該溶劑體系中添加少量的離子液體顯著提高谷維素分離效率，其中谷維素中的主要組分（谷甾醇阿魏酸酯、環(huán)木菠蘿烯醇阿魏酸酯、24-亞甲基環(huán)木菠蘿烯醇阿魏酸酯、菜油甾醇阿魏酸酯）純度均在90%以上。通過(guò)調(diào)節(jié)正己烷-二氯甲烷-乙腈-1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸鹽溶劑體系，最終從400 mg大米米糠油中分離得到10.7 mg環(huán)木菠蘿烯醇阿魏酸酯（純度96.98%）、11.9 mg 24-亞甲基環(huán)木菠蘿烯醇阿魏酸酯（純度93.39%）、1.6 mg菜油甾醇阿魏酸酯（純度94.11%）、3.1 mg谷甾醇阿魏酸酯（純度95.47%）。高速逆流色譜法不需要使用固相吸附，因此可以處理較大量的樣品，但溶劑體系的選擇和優(yōu)化較為復(fù)雜，操作技術(shù)要求高，設(shè)備成本也不低，分離時(shí)間較長(zhǎng)。

3.4 蒸餾與結(jié)晶技術(shù)

3.4.1 分子蒸餾法

分子蒸餾法是一種基于分子運(yùn)動(dòng)平均自由程差異的分離技術(shù)，通過(guò)在高真空下，利用不同組分蒸發(fā)溫度的差異來(lái)分離高純度谷維素。該方法可將谷維素從米糠油脫臭餾出物中分離，且操作溫度低，物料受熱時(shí)間短，可確保谷維素不受到破壞，結(jié)合預(yù)處理技術(shù)（如溶劑萃取、膜分離）富集谷維素粗提物，再通過(guò)分子蒸餾進(jìn)一步純化，可提升谷維素純度至98%以上。但分子蒸餾需要高真空系統(tǒng)和高精度控溫裝置，設(shè)備投資及維護(hù)成本高，且對(duì)操作人員技術(shù)要求嚴(yán)格，限制其在小規(guī)模或低成本生產(chǎn)中的應(yīng)用。

3.4.2 結(jié)晶法

結(jié)晶法通過(guò)溶解性差異實(shí)現(xiàn)谷維素的分離和純化，其核心步驟包括溶解-過(guò)飽和-成核-晶體生長(zhǎng)。首先將含有谷維素的粗提取物（如米糠油堿溶酸析后的混合物）溶于適當(dāng)溶劑（如甲醇、乙醇或正己烷），通過(guò)調(diào)節(jié)溫度或蒸發(fā)溶劑使溶液達(dá)到過(guò)飽和狀態(tài)，由于谷維素分子含疏水長(zhǎng)鏈烷基和極性羥基，在特定溶劑中溶解度較低，優(yōu)先析出晶體，而雜質(zhì)（如甘油三酯、甾醇）因溶解度較高保留在母液中，通過(guò)多次溶解-結(jié)晶循環(huán)，逐步去除殘留雜質(zhì)，提升純度。結(jié)晶法相較于膜分離或分子蒸餾，能耗較低，但需消耗大量有機(jī)溶劑（如甲醇），且工藝時(shí)間較長(zhǎng)，應(yīng)用兩步結(jié)晶法從米糠油中分離谷維素，在最佳條件下，谷維素的純度可達(dá)到93%～95%，回收率為59%。結(jié)晶法是工業(yè)上分離純化谷維素最常用的方法，該方法成本低適合大規(guī)模應(yīng)用，但結(jié)晶選擇性不足，難以有效分離谷維素，需結(jié)合其他純化手段。

總之，谷維素的分離純化方法可分為膜分離技術(shù)、吸附技術(shù)、層析技術(shù)、蒸餾與結(jié)晶技術(shù)。目前用于谷維素分離純化方法中純化效果最好的是柱層析法、高效液相色譜法和高速逆流色譜法。柱層析法成本低，操作簡(jiǎn)單。高效液相色譜法分離效率高，適合復(fù)雜混合物的分離。高速逆流色譜法的樣品回收率高，且適合熱敏性物質(zhì)，這3 種方法適合制備高純度谷維素。而工業(yè)上谷維素分離純化最常用的方法是結(jié)晶法，該方法適合大規(guī)模應(yīng)用，但純化效果不穩(wěn)定，不如柱層析法、高效液相色譜法和高速逆流色譜法。

04

谷維素的生物活性功能

谷維素生物活性功能按生物學(xué)過(guò)程可分為代謝調(diào)節(jié)、免疫調(diào)節(jié)以及神經(jīng)保護(hù)。代謝調(diào)節(jié)包括降血糖、降血脂；免疫調(diào)節(jié)包括抗氧化應(yīng)激和抗炎癥功能；神經(jīng)保護(hù)功能包括調(diào)節(jié)神經(jīng)遞質(zhì)平衡（抗抑郁、抗焦慮、運(yùn)動(dòng)功能）、保護(hù)神經(jīng)元和突觸可塑性（改善認(rèn)知功能）以及調(diào)節(jié)自主神經(jīng)系統(tǒng)（改善更年期綜合征）。谷維素的生物活性功能以抗氧化應(yīng)激和抗炎癥的免疫調(diào)節(jié)為核心，通過(guò)靶點(diǎn)機(jī)制影響代謝、免疫、消化等系統(tǒng)。

4.1 代謝調(diào)節(jié)

4.1.1 降血糖

隨著生活水平不斷提高，高脂、高膽固醇飲食導(dǎo)致越來(lái)越多的人患上糖尿病。據(jù)統(tǒng)計(jì)，中國(guó)糖尿病患者已達(dá)1.4億，且患病人數(shù)仍在不斷增長(zhǎng)，抗糖尿病藥物應(yīng)用廣泛，但是具有一定的副作用。值得注意的是，稻谷中的生物活性物質(zhì)谷維素可以預(yù)防人類2型糖尿病的發(fā)作。最新研究指出谷維素可以通過(guò)增加肥胖動(dòng)物骨骼肌中葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)體的表達(dá)減弱胰島素抵抗，從而降低動(dòng)物體內(nèi)血糖水平（圖3）。人體血糖調(diào)節(jié)主要依賴兩種腸促胰島素激素（胰高血糖素樣肽和葡萄糖依賴的促胰島素多肽）增加環(huán)磷酸腺苷水平調(diào)節(jié)葡萄糖刺激胰島素分泌的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子，進(jìn)而激活環(huán)磷酸腺苷/蛋白激酶A通路。環(huán)磷酸腺苷/蛋白激酶A通路激活后會(huì)促使胰腺β細(xì)胞分泌胰島素，從而提高葡萄糖的代謝，降低血糖水平。長(zhǎng)期高脂、高糖飲食導(dǎo)致胰島衍生多巴胺通過(guò)D2多巴胺受體降低人體體內(nèi)環(huán)磷酸腺苷水平，導(dǎo)致胰島素分泌不足，血糖調(diào)節(jié)受到抑制。谷維素抑制D2多巴胺受體信號(hào)傳導(dǎo)，激活環(huán)磷酸腺苷/蛋白激酶A途徑增強(qiáng)，提高胰島素的敏感性，進(jìn)而促進(jìn)胰島素的分泌。除此之外，谷維素還可以通過(guò)抑制炎癥因子（腫瘤壞死因子-α、白細(xì)胞介素-6）的表達(dá)、改善內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激和保護(hù)胰腺β細(xì)胞免于凋亡、下調(diào)磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶和葡萄糖-6-磷酸酶、改善腸代謝和抑制腸道α-葡萄糖苷酶活性等多種作用聯(lián)合降低血糖水平。

4.1.2 降血脂

近年來(lái)，全球范圍內(nèi)高脂血癥發(fā)病率持續(xù)上升。《中國(guó)居民營(yíng)養(yǎng)與慢性病狀況報(bào)告2020》中數(shù)據(jù)顯示，我國(guó)血脂異常人數(shù)有2億，高脂血癥患者1億。高脂飲食會(huì)導(dǎo)致人體腸道脂肪酶和羧甲基戊二酰輔酶A活性增強(qiáng)，腸道脂肪酶的功能是在小腸中水解膳食脂肪為游離脂肪酸和單酰甘油，促進(jìn)脂肪吸收，腸道脂肪酶活性升高會(huì)導(dǎo)致血液中乳糜微粒和極低密度脂蛋白水平升高，可能加重高脂血癥。羧甲基戊二酰輔酶A活性增強(qiáng)會(huì)導(dǎo)致更多膽固醇和低密度脂蛋白生成，進(jìn)而升高血脂，尤其是低密度脂蛋白膽固醇。低密度脂蛋白膽固醇的升高會(huì)增加膽固醇在血管壁的沉積，加速動(dòng)脈粥樣硬化進(jìn)程，而活性低則相反，能降低膽固醇水平。谷維素作為稻米油中提取的天然活性物質(zhì)，其降血脂研究歷經(jīng)數(shù)十年，從最初的膽固醇排泄的單一靶點(diǎn)，逐步拓展至脂代謝酶活性、抗氧化應(yīng)激以及腸道菌群等多維途徑（圖4）。最新研究表明，谷維素可通過(guò)調(diào)節(jié)腸道菌群及其代謝物、緩解腸道損傷改善高脂肪、高膽固醇飲食引起的高脂血癥。

4.2 免疫調(diào)節(jié)

4.2.1 抗氧化應(yīng)激

氧化應(yīng)激是指細(xì)胞內(nèi)外環(huán)境產(chǎn)生過(guò)多的活性氧和活性氮導(dǎo)致氧化應(yīng)激反應(yīng)。在正常情況下，機(jī)體通過(guò)抗氧化系統(tǒng)清除活性氧和活性氮，維持氧化還原平衡。氧化應(yīng)激在神經(jīng)損傷中的作用主要是通過(guò)對(duì)神經(jīng)細(xì)胞的直接和間接損傷來(lái)體現(xiàn)。在直接損傷方面，氧化應(yīng)激會(huì)導(dǎo)致神經(jīng)細(xì)胞膜脂質(zhì)過(guò)氧化；在間接損傷方面，氧化應(yīng)激可觸發(fā)神經(jīng)性炎癥反應(yīng)，引發(fā)炎癥細(xì)胞因子（白細(xì)胞介素-1β、白細(xì)胞介素-6、腫瘤壞死因子-α）的釋放，進(jìn)一步導(dǎo)致神經(jīng)細(xì)胞的損傷和凋亡。谷維素作為天然抗氧化物質(zhì)，可降低由于抗氧化應(yīng)激導(dǎo)致的神經(jīng)細(xì)胞損傷和凋亡。研究表明，谷維素發(fā)揮抗氧化應(yīng)激作用主要是通過(guò)激活核因子E2相關(guān)因子2信號(hào)通路和抑制絲裂原活化蛋白激酶通路，具體包括清除活性氧/活性氮，以抑制脂質(zhì)過(guò)氧化；上調(diào)超氧化物歧化酶、谷胱甘肽過(guò)氧化物酶、過(guò)氧化氫酶、谷胱甘肽還原酶等抗氧化酶活性以抑制肝臟氧化應(yīng)激（圖5）；下調(diào)還原性輔酶II氧化酶活性以抑制內(nèi)皮細(xì)胞過(guò)早衰老和功能障礙。

4.2.2 抗炎癥

谷維素抑制神經(jīng)炎癥的研究聚焦于其對(duì)經(jīng)典炎癥信號(hào)通路的干預(yù)。研究表明，谷維素可通過(guò)抑制核因子κB核轉(zhuǎn)位及絲裂原活化蛋白激酶通路磷酸化，顯著降低促炎因子（白細(xì)胞介素-1β、白細(xì)胞介素-6、腫瘤壞死因子-α）的表達(dá)（圖6）。在阿爾茨海默病動(dòng)物模型中，谷維素干預(yù)后，腦內(nèi)小膠質(zhì)細(xì)胞的核因子κB活性下降40%～60%，同時(shí)海馬區(qū)炎癥因子水平降低，神經(jīng)元凋亡減少。在脂多糖刺激的人結(jié)腸癌細(xì)胞細(xì)胞實(shí)驗(yàn)中，谷維素通過(guò)調(diào)節(jié)Toll樣受體4和核因子κB信號(hào)通路減弱脂多糖刺激的炎癥反應(yīng)。實(shí)驗(yàn)顯示，在腦缺血再灌注損傷模型中，谷維素干預(yù)使氧化應(yīng)激標(biāo)志物丙二醛水平降低35%，同時(shí)炎癥因子白細(xì)胞介素-6減少50%。近年研究發(fā)現(xiàn)，谷維素可通過(guò)調(diào)節(jié)腸道菌群間接抑制神經(jīng)炎癥，其促進(jìn)益生菌（如雙歧桿菌）增殖，增加短鏈脂肪酸生成，短鏈脂肪酸通過(guò)血腦屏障激活小膠質(zhì)細(xì)胞5’-磷酸腺苷活化蛋白激酶通路，抑制核因子κB活性。在肥胖相關(guān)神經(jīng)炎癥模型中，谷維素干預(yù)后腸道菌群多樣性提升20%，腦內(nèi)炎癥因子水平同步下降，揭示了“腸-腦軸”在神經(jīng)炎癥調(diào)控中的新機(jī)制。

4.3 神經(jīng)保護(hù)

4.3.1 調(diào)節(jié)神經(jīng)遞質(zhì)平衡（抗抑郁、抗焦慮、運(yùn)動(dòng)功能）

谷維素調(diào)節(jié)神經(jīng)遞質(zhì)平衡的早期研究聚焦于其對(duì)單胺類遞質(zhì)的代謝干預(yù)。研究發(fā)現(xiàn)，谷維素可通過(guò)抑制單胺氧化酶活性，減少5-羥色胺和去甲腎上腺素的降解，從而提升突觸間隙遞質(zhì)濃度。此外，谷維素還可通過(guò)調(diào)節(jié)下丘腦-垂體-腎上腺軸功能，降低皮質(zhì)醇水平，間接減少去甲腎上腺素的過(guò)度釋放，緩解焦慮和應(yīng)激反應(yīng)（圖7）。近年研究揭示了谷維素對(duì)多巴胺系統(tǒng)的調(diào)控作用，以發(fā)揮其在輕度應(yīng)激誘導(dǎo)的男性果蠅抑郁模型中的抗抑郁作用。隨著對(duì)谷維素鎮(zhèn)靜助眠作用的深入研究，研究人員發(fā)現(xiàn)了谷維素通過(guò)對(duì)組胺H1受體的拮抗作用來(lái)增加小鼠的非快速眼動(dòng)睡眠并減少睡眠潛伏期。最新研究表明，谷維素可通過(guò)調(diào)節(jié)神經(jīng)遞質(zhì)平衡，促進(jìn)小鼠脊髓損傷模型中小鼠運(yùn)動(dòng)功能的恢復(fù)，谷維素治療可改善損傷部位的脫髓鞘，并伴有與運(yùn)動(dòng)功能相關(guān)的軸突保留和疤痕減少。

4.3.2 保護(hù)神經(jīng)元和突觸可塑性（改善認(rèn)知功能）

谷維素已被證明能以完整的形式穿過(guò)血腦屏障并對(duì)腦功能產(chǎn)生有益作用，研究表明谷維素對(duì)成年小鼠的認(rèn)知功能有積極影響，影響突觸可塑性和神經(jīng)保護(hù)，同時(shí)谷維素還能夠調(diào)節(jié)神經(jīng)分化，在人神經(jīng)母細(xì)胞瘤細(xì)胞中刺激神經(jīng)突生長(zhǎng)、上調(diào)生長(zhǎng)關(guān)聯(lián)蛋白43、腦源性神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子和酪蛋白激酶B基因表達(dá)。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)顯示，谷維素干預(yù)后，阿爾茨海默病模型小鼠的空間記憶能力顯著恢復(fù)，突觸傳遞效率提升。另外谷維素可通過(guò)影響突觸可塑性和神經(jīng)元運(yùn)輸?shù)牡鞍妆磉_(dá)水平（鈣調(diào)蛋白1、蛋白酶體26S亞基、ATP酶6、α-突觸核蛋白、同型核蛋白和N-乙馬來(lái)酰亞胺敏感因子附著蛋白）改善成年小鼠認(rèn)知能力。

4.3.3 調(diào)節(jié)自主神經(jīng)系統(tǒng)

谷維素調(diào)節(jié)自主神經(jīng)系統(tǒng)包括調(diào)節(jié)交感與副交感神經(jīng)平衡、改善心率變異性、緩解晝夜節(jié)律紊亂相關(guān)癥狀、治療心臟自主神經(jīng)功能失調(diào)、減少炎癥與氧化應(yīng)激對(duì)自主神經(jīng)的損傷。其中谷維素通過(guò)作用于下丘腦及中樞神經(jīng)系統(tǒng)，調(diào)節(jié)自主神經(jīng)（交感神經(jīng)與副交感神經(jīng)）的功能平衡以緩解更年期綜合征帶來(lái)的潮熱、易激動(dòng)、失眠等癥狀；通過(guò)調(diào)節(jié)植物神經(jīng)功能，緩解焦慮、抑郁等情緒波動(dòng)，同時(shí)減輕頭痛、頭暈等軀體化癥狀。在心臟自主神經(jīng)功能失調(diào)的臨床研究中，谷維素注射液聯(lián)合其他藥物（如心痛口服液）顯著改善心率變異性指標(biāo)（如QT間期離散度QTd），降低交感神經(jīng)活性并增強(qiáng)副交感神經(jīng)張力，從而減少心律失常風(fēng)險(xiǎn)。

05

谷維素的應(yīng)用

目前，谷維素生物活性功能在食品、醫(yī)藥、化妝品以及農(nóng)業(yè)領(lǐng)域有了突破性進(jìn)展，部分生物活性功能例如抗炎癥、降血糖、降血脂、抗抑郁已經(jīng)用于臨床實(shí)驗(yàn)，而抗腫瘤目前還在研究階段，未來(lái)的研究進(jìn)一步揭示其抗腫瘤的分子機(jī)制及應(yīng)用價(jià)值。

5.1 谷維素在食品領(lǐng)域中的應(yīng)用

谷維素在食品領(lǐng)域中的應(yīng)用主要是基于谷維素的抗氧化應(yīng)激、降血脂功能。例如利用谷維素與魚油制備納米乳，可解決魚油在儲(chǔ)存過(guò)程中容易變質(zhì)的問(wèn)題。將谷維素添加到菜花籽油中可以延緩菜花籽油過(guò)氧化值的升高，抑制油中不飽和脂肪酸的氧化，從而提高菜花籽油的貨架期穩(wěn)定性。除此之外，谷維素作為天然的抗氧化活性物質(zhì)還可以添加到食用油中，以提高熱氧化穩(wěn)定性，研究表明將谷維素微膠囊化可顯著提高豬油熱氧化穩(wěn)定性。谷維素的摻入可減小乳化液滴晶體尺寸，從而減少植物甾醇的結(jié)晶，進(jìn)而盡可能提高植物甾醇與膽固醇競(jìng)爭(zhēng)與膽汁鹽結(jié)合能力以減少人體對(duì)膽固醇的吸收，充分發(fā)揮谷維素降血脂作用。

5.2 谷維素在醫(yī)藥領(lǐng)域的應(yīng)用

谷維素在醫(yī)藥領(lǐng)域中的應(yīng)用主要是基于谷維素代謝調(diào)節(jié)（降血糖、降血脂）以及神經(jīng)保護(hù)與調(diào)節(jié)（抑制神經(jīng)炎癥、調(diào)節(jié)自主神經(jīng)功能）。如利用谷維素降血糖功能活性治療糖尿病，抗氧化應(yīng)激功能治療腸炎、咽炎和腸易激綜合征。谷維素調(diào)節(jié)自主神經(jīng)功能活性在醫(yī)藥領(lǐng)域集中于治療更年期、女性圍絕經(jīng)期帶來(lái)的抑郁、焦慮和失眠。除此之外，谷維素還可以治療神經(jīng)衰弱、失眠、神經(jīng)性尿頻等癥狀。

5.3 谷維素在化妝品領(lǐng)域的應(yīng)用

谷維素在化妝品領(lǐng)域中的應(yīng)用主要是基于谷維素的抗氧化功能。人類的皮膚極易受到外部的侵害尤其是來(lái)自太陽(yáng)光的紫外線輻射而加劇衰老，因此使用具有適當(dāng)紫外線防護(hù)能力或抗氧化或抗炎的制劑延緩皮膚的衰老很有必要。谷維素是一種植物來(lái)源的天然抗氧化劑，具有潛在的皮膚保護(hù)作用，能吸收紫外線，表現(xiàn)出強(qiáng)大的抗衰老作用。谷維素公認(rèn)是皮膚的特殊美容素材，早在1960年就用于化妝品產(chǎn)品開發(fā)當(dāng)中。目前谷維素廣泛用于日化用品，例如洗凈皂、膏、液，化妝乳液、粉底霜、防曬霜等。有研究表明，將谷維素添加到凝膠和霜膏類化妝品中，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品在寒熱條件下無(wú)油水分離現(xiàn)象，穩(wěn)定性良好，具有良好的保濕和抗氧化能力且對(duì)皮膚無(wú)刺激性，這表明谷維素在化妝品領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。

5.4 谷維素在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域和新興領(lǐng)域的潛力

盡管谷維素在食品、醫(yī)藥、化妝品領(lǐng)域已形成成熟應(yīng)用，但其在農(nóng)業(yè)上和新興醫(yī)療材料中展現(xiàn)出潛力。可將谷維素添加到家禽或水產(chǎn)飼料中以改善動(dòng)物生長(zhǎng)性能、抗氧化狀態(tài)及肉質(zhì)，或探索利用谷維素抗炎和促修復(fù)特性并將其用于生物可降解材料或傷口敷料。

06

研究挑戰(zhàn)與未來(lái)方向

經(jīng)過(guò)幾十年的探索發(fā)展，谷維素的提取和分離純化效率得以顯著提升。未來(lái)谷維素的提取方法可以從以下幾個(gè)方面提高谷維素提取效率、降低成本、減少環(huán)境污染并提高產(chǎn)品質(zhì)量：1）開發(fā)環(huán)境友好型綠色溶劑以替代傳統(tǒng)有機(jī)溶劑（如正己烷），減少毒性和揮發(fā)性有機(jī)化合物的排放；2）結(jié)合酶解或微生物發(fā)酵技術(shù)，破壞植物細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)，釋放谷維素。目前已有通過(guò)微生物發(fā)酵提高米糠中谷維素含量的研究，但研究較少；3）多技術(shù)協(xié)同集合，將現(xiàn)有綠色提取技術(shù)如超臨界CO2萃取、微波、超聲波等進(jìn)行多級(jí)聯(lián)用或動(dòng)態(tài)耦合，以突破單一技術(shù)的局限性，實(shí)現(xiàn)增效降耗；根據(jù)現(xiàn)有的谷維素分離純化方法的不足，未來(lái)谷維素的分離純化方法可以從開發(fā)新型吸附材料方面著手以提高吸附材料對(duì)谷維素的選擇性，減少過(guò)柱次數(shù)并縮短分離時(shí)間。在生物活性方面，谷維素通過(guò)抗氧化應(yīng)激與抗炎癥的核心機(jī)制，展現(xiàn)出代謝調(diào)節(jié)、神經(jīng)保護(hù)等多重功能，其降糖、降脂及抗抑郁活性已進(jìn)入臨床驗(yàn)證階段，而抗腫瘤機(jī)制尚待深入解析。谷維素的生物活性功能未來(lái)方向?qū)@基礎(chǔ)研究深化、應(yīng)用領(lǐng)域拓展、跨學(xué)科技術(shù)交融以及臨床轉(zhuǎn)化優(yōu)化展開。

07

結(jié) 語(yǔ)

谷維素的提取方法中，超臨界CO2萃取法和亞臨界萃取法克服了傳統(tǒng)溶劑提取法、堿溶酸沉法操作繁瑣、溶劑使用量大、萃取時(shí)間長(zhǎng)、谷維素提取率低的缺點(diǎn)，具有綠色環(huán)保、高效節(jié)能、成本低、規(guī)模化潛力的優(yōu)點(diǎn)。隨著環(huán)保法規(guī)趨嚴(yán)，未來(lái)超臨界CO2萃取法在食品和制藥行業(yè)的滲透率將持續(xù)提升，亞臨界萃取法可能與超臨界技術(shù)結(jié)合，形成互補(bǔ)工藝。高純度谷維素可通過(guò)高效液相色譜法和高速逆流色譜法制備，未來(lái)可通過(guò)開發(fā)新的吸附材料減少谷維素純化時(shí)間，提高獲取高純度谷維素產(chǎn)品的效率。在生物活性功能及應(yīng)用方面，目前谷維素已經(jīng)應(yīng)用于多項(xiàng)臨床試驗(yàn)，并在農(nóng)業(yè)以及新興醫(yī)藥材料方面表現(xiàn)出潛力，未來(lái)可進(jìn)一步拓展谷維素在該方面的應(yīng)用。

引文格式：

蘇娟, 牟代臣, 吳昊, 等. 谷維素制備及生物活性功能研究進(jìn)展[J]. 食品科學(xué), 2025, 46(17): 385-397. DOI:10.7506/spkx1002-6630-20250228-162.

SU Juan, MU Daichen, WU Hao, et al. Recent advances in the preparation and bioactive properties of γ-oryzanol[J].Food Science, 2025, 46(17): 385-397. (in Chinese with English abstract) DOI:10.7506/spkx1002-6630-20250228-162.

實(shí)習(xí)編輯：李雄；責(zé)任編輯：張睿梅。點(diǎn)擊下方閱讀原文即可查看全文。圖片來(lái)源于文章原文及攝圖網(wǎng)

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