米糠油中谷維素的制備及應用專利技術綜述

1952年，日本的土屋知太郎發現谷類油脂中含有甾醇類和三萜醇類阿魏酸酯，并成功進行了提取[1]。此后，由于其良好的降血脂、抗衰老、抗氧化、改善植物神經功能、抗心律失常、治療胃炎及改善失眠等功能特性，在醫藥、食品、化妝品領域得到了人們廣泛的關注，使得谷維素的研究應用成為一個熱點。

谷維素通常所處的環境復雜多變，這對于其制備提取工藝的要求提出了嚴格的考驗，不同的物料在提取制備時的工藝參數和手段相應會有變化。為經濟有效地獲得谷維素，各國研究人員在不同的階段對于提取制備工藝進行了一系列的改進，在應用方面，隨著制備工藝的成熟及檢測純化手段的完善，其應用也隨之廣泛展開。

1 米糠油中谷維素專利申請整體情況概述

截至2017年6月13日，我國關于谷維素的專利申請共計430余件，經過篩選，涉及米糠油中谷維素制備工藝的專利文獻34件，涉及谷維素應用的專利文獻120余件，國外關于谷維素的專利申請共計600余件，涉及米糠油中谷維素制備工藝的專利文獻53件，涉及谷維素應用的專利文獻87件。

經過分析，日本最早發現谷維素，在發現之初，就比較注重其專利技術保護，國外關于米糠油中谷維素制備工藝的改進和申請一直較為持續，在專利申請數量方面沒有太大波動，而我國雖然稻谷產量巨大，對于谷維素的需求量也比較大，但在谷維素制備工藝專利申請保護方面重視程度不夠，早年間的專利申請較少，近年來逐漸增多，熱度超越國外。

2 米糠油中谷維素制備方法專利技術分析

2.1 米糠油中谷維素制備方法主要專利申請國

谷維素制備方法專利申請以日本、中國、美國居多，稻米是我國和日本的主要糧食作物，稻谷和米糠油的產量自然較高，加上日本最早發現谷維素的制備工藝并加以應用，因此在谷維素研究應用方面一直較為突出。我國雖然早期專利申請重視程度不夠，但隨著專利技術知識的普及，近年來對于米糠油中谷維素制備工藝的專利申請逐漸重視，從數量和質量方面均有較大提升，成為后起之秀，申請量占41%。日本從申請之初到目前為止一直穩步增長，申請量占全球總申請量的31%，美國也有所涉及，申請量占到7%。

此外，在申請量分布基礎上，進一步研究分析了我國在谷維素制備方法方面的申請人類型分布。企業申請量居多，科研院所其后，個人研究占少數，這也符合了谷維素生產現狀，企業在實際生產中需要提高提取效率和收率，降低生產成本，采用高效優質價廉的制備方式進行處理，獲得具有競爭力的產品，因此成為研發主力。

2.2 米糠油中谷維素制備方法的主要專利技術

國內外在米糠油中谷維素制備技術方面，主要存在以下幾個問題。①操作復雜。②溶劑不易分離，回收困難。③谷維素收率過低，在谷維素制備過程中，多種雜質的存在影響其制備利用。為解決谷維素制備過程中存在的上述問題，現有谷維素制備方法研究主要集中于簡化操作，采用易回收溶劑，減少谷維素流失，提高其收率。國內外申請技術發展脈絡如下。

1990年以前的谷維素生產工藝，所獲得成品的得率理論含量通常僅為28%左右，即使采用昂貴的柱層析，收率也僅有58%，大量的谷維素在加工過程中沒有被有效富集提取而損失。從皂腳中分離谷維素時大量甲醇（約為皂腳量的4倍）的使用，增加了谷維素和不皂化物的流失。甲醇也是低沸點的有毒溶劑，容易給生產者帶來危害。皂腳中近半數的脂肪酸也在甲醇殘液中沒有得到有效的利用[2]。

針對上述問題，1990年以后，有研究人員通過多種方法進行了改進。如對毛糠油脫膠后進行一次堿煉，然后皂腳通過補充皂化、酸化、真空蒸餾實現對脂肪酸和蒸餾濃縮物的回收。通過將二次堿煉改為脫膠后的一次堿煉，極大降低了谷維素和不皂化物的損失，提高了谷維素的捕集率。同時還利用沸點差異進行刮板薄膜真空蒸餾，將脂肪酸有效分離出來。使用具有高谷維素溶解度的乙醇或異丙醇為溶劑，既有助于提高提取率也提高了安全性[3]。

隨著技術的發展，各國申請人開始采用不同的加工方式，先除去磷脂和游離脂肪酸，然后將獲得產物的堿中和，并分離和去除油相，從而獲得原料中含有谷維素的60%以上的濃縮物。

然而上述改進的脂肪酸蒸餾濃縮去除方法復雜、生產周期長，從米糠油開始到生產出谷維素共需要15個操作步驟，生產周期5 d。針對這些不足，發展出了對預處理后的米糠油先以物理精煉的方式脫除游離脂肪酸，然后以堿性甲醇進行連續逆流萃取，再加酸析出谷維素結晶的方法。后續通過水洗和負壓干燥，可以進一步提高谷維素的純度[4]。物理精煉脫酸方法的應用，有效避免了采用堿煉方式產生皂腳而造成的谷維素損失，相較于堿溶酸析法精煉米糠油的得率也獲得了大幅的提升，由50%～55%有效提高至60%～65%，實現了對原料的充分利用，大大降低了谷維素的單位生產成本[4]。而由于不產生堿煉油腳，也就不會排出類脂物和黑脂酸，極大減小了對環境的污染。將堿性甲醇作為溶劑使用結合多效逆流萃取法，可降低原有的甲醇用量，有效提升谷維素得率。使用乙醇胺脫酸，由于其不能皂化甘油酯，在避免常規堿煉工藝中的皂腳使谷維素大量損失的同時，也使得毛油由于脫酸所造成的損失率大大降低，損失率可降低到2%～5%[5]。

隨著技術的發展，有研究人員以非極性溶劑乙醚進行萃取獲得谷維素，簡單高效，可常溫進行，且得率高。利用不同pH值下的谷維素具有不同的溶解度這一特點，使用乙醚萃取出皂腳中的甘油酯、蠟、甾醇和維生素E等不皂化物，提高了谷維素的純度，而相對于弱酸取代法，該方法也可提高收率至55%左右。另外，也有研究人員提出，在堿溶酸析的基礎上，增加溶劑油液-液洗滌操作到精制工序中，也可有效提高谷維素得率，且能使成品純度達到99%以上，生產出的谷維素更白、更穩定[6]。

在谷維素制備效率和得率普遍得到改進和提高的基礎上，有研究人員針對谷維素的質量進行了一系列的研究，逐漸出現了以酯化及酯交換反應結合分子蒸餾技術去除主要雜質的方法。該方法中，減少了有機溶劑使用量，降低了對環境的污染，且所得谷維素有機溶劑殘留少，純度高，分子蒸餾技術也可有效避免谷維素在高溫下分解[7]。

近年來，逐漸發展出以米糠為原料，先將高酸價的油脂萃取分離出去，然后經過簡單處理后將油脂直接進行分離，再采用超臨界萃取，在不引入堿、酯等，且不經過皂化及酯化的條件下最大限度地保留其中活性物質谷維素，獲得收率高、純度高的谷維素產品[8]。

日本在谷維素制取方面涉及分子蒸餾、溶劑分離、吸附絡合、pH調節法和離子交換樹脂這些不同的技術分支，但在實際生產中仍然是以pH調節法為主，因此專利申請也多集中在pH調節法。各專利申請中對于具體環節的處理各有千秋，互補短長。

3 米糠油中谷維素的應用概述

3.1 米糠油中谷維素的應用領域

在國內已經鑒定和肯定的谷維素藥理與臨床療效包括婦女更年期綜合征、經前期緊張癥、植物神經功能失調癥、周期性精神病、頭部外傷綜合征及血管性頭疼。谷維素在日本還被用于調整胃腸神經，作為胃潰瘍或胃腸慢性炎癥的輔助藥物，以及作為高血脂治療藥。近年來，谷維素的應用已逐漸涉及食品及化妝品領域。

3.2 米糠油中谷維素的典型應用

藥品方面，谷維素是一種適用于調整人體植物神經功能、治療神經系統疾病的活性成分，可用于治療周期性精神病、更年期綜合征和神經性嘔吐。在臨床中可與維生素B族藥物或鎮靜藥物合用，在治療周期性精神病、更年期綜合征、妊娠嘔吐和末梢神經炎方面具有良好效果。在產品形式方面，除了混合物、片劑之外，還出現了由高純度谷維素粉和精煉植物油制成的谷維素注射液，這種劑型能夠改善口服制劑經腸胃吸收吸收率低的弊端，提高了谷維素的應用效率，可增強對植物神經功能紊亂的療效。除此之外，專利申請中，谷維素在增強免疫、治療神經精神系統疾病、保健、解毒、改善咽喉異感、治療胃病和益智養腦方面均有所涉及。

化妝品方面，谷維素在牙膏、皮膚外用、抑汗、防曬、毛發調理以及過濾紫外線方面均有廣泛應用。作為化妝品行業巨頭，荷蘭聯合利華有限公司對于谷維素在化妝品中的應用申請了多件專利，其中具有代表性的應用是谷維素制備成凝膠形式，作為抑汗組合物加以應用。

在食品方面，谷維素除了大量存在于油脂中之外，制備而成的谷維素還被廣泛應用于飲料產品、小吃、果凍、飼料以及功能性美白食品，或作為油脂穩定劑、食品保鮮劑。在典型應用方面，遠藤秀爾等[9]用其提高魚油、小麥胚芽油等芝麻素類的溶解性能；肖志剛等[10]創新性的將其作為人造奶油中的膠凝劑；賈宏信等[11-12]則利用谷維素的功能特性制備出了一系列含有谷維素的乳粉、奶粉以及調節腸道健康的功能性保健產品。

綜合來看，隨著谷維素制備技術的不斷發展，谷維素在藥品、化妝品以及食品方面的應用愈加廣泛，在進行新應用的開發之前，相關研發機構應密切關注谷維素產品的應用技術專利，以避免在研究開發產品時造成侵權以及不必要的科研資源浪費。

4 結語

對米糠油中谷維素的制備及應用專利技術進行分析，可以看出谷維素制備方法演進以及應用方向。我國谷維素資源的深入開發必將為其進一步的廣泛應用提供發展契機，相關先進技術的出現也必將促進谷維素制備以及應用技術的理論研究和應用發展。