亚麻胶提取工艺及应用*

2010-07-26崔宝玉孙秀英宋淑敏夏尊民

黑龙江科学 2010年1期

崔宝玉，阚侃，刘喆，刘玉，孙秀英，宋淑敏，夏尊民

(黑龙江省科学院大庆分院，大庆163316)

亚麻胶又称胡麻胶、富兰克林胶，在亚麻籽中的含量一般为9%～15%，主要存在于亚麻籽壳中。亚麻胶是一种多糖化合物，含有葡萄糖、木糖、半乳糖、鼠李糖、阿拉伯糖和岩藻糖六种单糖。纯亚麻胶是一种白色粉末，分子量一般在12000～14000，密度为0.4～0.8mg/cm3，无毒、无异味，不溶于油和大多数有机溶剂，可与水形成淡黄色胶粘溶液。

亚麻胶具有粘性、持水性、乳化性、发泡性以及稳定性等多种功能特性，可广泛应用于食品工业、日用化工和制药等领域。因此，对亚麻胶的提取方法以及应用的研究就成为科研工作者关注的焦点。本文主要对亚麻胶提取工艺进行了综述分析，并在此基础上对亚麻胶在不同领域中的应用进行了探讨。

1 亚麻胶的提取工艺

随着人们对亚麻籽研究的深入，亚麻胶的提取工艺逐渐发展起来，陆续出现了许多专利和相关研究报道，表1按时间顺序列出了亚麻胶提取工艺发展过程。从亚麻籽中提取亚麻胶的基本工艺过程如图1所示，该工艺的核心问题主要集中在一下几个方面：原料的状态，浸提条件以及胶液后处理。

图1 亚麻胶提取工艺流程图Figure 1 The extraction technological process of flaxseed gum

1.1 原料的状态

提取亚麻胶的原料有：亚麻全籽、亚麻籽粕、脱脂亚麻籽粉或亚麻籽壳等。亚麻胶主要存在于亚麻籽壳中，是亚麻胶的主要来源。上述工艺多采用亚麻全籽提胶，提胶过程中亚麻胶传质阻力较大，而且亚麻籽需要干燥处理后才能进行提取亚麻油；亚麻籽粕或脱脂亚麻籽粉是提取亚麻油后的剩余物，由于原料经过粉碎处理，提胶过程亚麻胶传质阻力小，亚麻胶容易提出，但是蛋白质等其他杂质成分也容易随之提出，如果原料粉碎过细还可能造成固液分离困难；亚麻籽

脱壳分离得到的亚麻籽壳是提取亚麻胶的最佳原料，一方面亚麻籽壳中亚麻胶含量高，利于提取亚麻胶；另一方面，避免了提取液中蛋白质等其他杂质成分的混入，而且亚麻胶传质阻力小，亚麻胶容易提出。因此，亚麻籽脱壳技术的推广在实现胶油并产上就显得尤为重要。

表1 亚麻胶提取工艺发展过程Table 1 The development of flaxseed gum extraction technique

1.2 浸提条件的控制

浸提剂、料液比、浸提温度、浸提时间和搅拌等都是影响亚麻胶的提取率和质量的主要因素。文献中采用的浸提剂有：水、缓冲液、酸、碱、酶以及无机盐溶液等，如磷酸钾缓冲液(pH=7.0)、乙酸缓冲液、亚硫酸/柠檬酸(pH=2.9～3.9)、盐酸 /磷酸、氢氧化钠溶液(pH=9.5～10.0)、氟化钠、氟化钙、碳酸钾、碳酸氢钠和磷酸氢钠溶液等。当浸提剂的pH值过低时，提取胶液中非胶杂质成分含量增加［7］，影响亚麻胶纯度，这是由于多糖类物质在酸性条件下长时间受热会分解而破坏结构使粘度下降。O'Mullane等［9］研究表明，用稀盐酸溶解成品亚麻胶，其粘度比用水溶解的低。pH值过高时，使亚麻胶多糖分解，黏度下降，亚麻胶中杂质成分增加。水作为浸提剂可避免化学试剂的污染，从提胶效率和“绿色工艺”角度出发，水是最佳浸提剂。

料液比是提胶产率的主要影响因素，特别是工业生产，料液比直接影响到设备尺寸、处理能力和能量消耗。文献所采用的料液比范围为1:2.5到1:20。料液比太低，提取物系流动性不好，固液难于分离处理；料液比过高，设备尺寸增大、处理能力降低，提取液量增大、浓缩能量增加。综合上述因素，最佳料液比应在1:10～15这一范围内。料液比改变影响亚麻胶收率、影响亚麻胶生产成本，但是不影响亚麻胶的黏度。

浸提温度、浸提时间与亚麻胶的提取率、亚麻胶的黏度和亚麻胶纯度有直接关系，亚麻胶的黏度与分子量大小有关，分子量越大黏度越高。低温煮胶虽然不易破坏胶结构，但主要提取小分子低黏度的成份，因而出胶率和黏度均较低；高温煮胶能较完全地提取大分子高黏度的组份，但应控制浸提时间，因为长时间高温煮胶会严重破坏胶的分子结构，降低亚麻胶黏度。一般浸提温度选择60～85℃较为合适。而浸提时间则取决于浸提温度，当浸提温度为80℃，浸提时间一般不超过5h；当浸提温度为67℃，浸提液黏度最高的浸提时间不超过8h［23］。在提胶过程中搅拌和震荡等强化传质措施都可以提高浸提速度，因此可以合适的强化传质措施以提高亚麻胶浸提效率。

1.3 胶液后处理的方法

亚麻胶以液态形式存在可以避免浓缩干燥对胶体黏度或色泽的不利影响，但由于亚麻胶主要为多糖及少量蛋白质，易受微生物侵袭，保存期短、贮存条件较严格；以干燥形式存在，抗微生物侵袭能力强，贮存条件较为宽松。因此，为了从长期贮运，亚麻胶应以干燥形式保存为好。

通常浸提后得到的亚麻胶液要经过分离、浓缩和干燥得到亚麻胶产品。醇类沉淀法可以直接将亚麻胶从胶液中分离出来，甲醇、乙醇和丙醇均可用来醇沉。醇沉方法可以不改变亚麻胶的性质使其迅速沉淀，同时脱除胶液中的大部分色素。但醇类为易燃易爆化学品，对生产设备、电气设施、车间厂房要求高。

浓缩方法主要有真空浓缩和超滤膜过滤浓缩等。这两种方法需要严格控制温度，否则不但会使颜色变深，黏度下降，且成本高。干燥过程是亚麻胶成形的过程，也是亚麻胶产品质量影响最大的一步。文献中亚麻胶的干燥采用了真空干燥、冷冻干燥和喷雾干燥等方法。真空干燥时间长，亚麻胶会变为深褐色，发生严重褐变。而冷冻干燥时间长、易形成硬壳，而且成本过高，不利于工业化生产。喷雾干燥可省去醇沉过程，具有干燥时间短、工艺简单、生产成本低等特点，容易实现规模化生产。李双桂［24］等的研究结果表明，在工业规模的生产而言，离心式喷雾干燥后的亚麻胶具有黏度高、颗粒均匀、流动性好、溶解性好的特点，是亚麻胶最佳的干燥方法。

图2 亚麻胶提取工艺方案示意图Fig.2 The extraction technological scheme of flaxseed gum

人们一直致力于寻找一种生产效率高、产品质量属于纯天然的亚麻胶提取工艺。根据以上分析，在实验中采用的工艺流程方案如图2所示最为理想，该方案操作简单方便，未引入任何添加剂，所得亚麻胶无污染；同时对进一步提取其他有效成分无任何影响。综合考虑浸提过程中其他有效成分的变化，该工艺流程方案在大规模工业化生产中具有较大的应用价值。

2 亚麻胶的应用

2.1 亚麻胶在食品工业的应用

亚麻胶由于具有高黏度、强水合能力，并具有形成热可逆的冷凝胶优良特性，在食品领域中可替代大多数的非胶凝性的亲水胶体，与其它亲水胶体相比，具有较低廉的价格。因此，在食品工业中可以用做乳化剂、增稠剂、起泡剂、稳定剂等，被广泛的应用。

(1)亚麻胶在面制品中的应用

亚麻胶具有良好的亲水性，可用于面制品中以改善其食用品质。孙晓东［25］等的研究表明，亚麻胶添加到面粉中时，面团的筋力变好、弹性增加，使面制品适口性好、不糊汤。陈海华［26］等研究发现添加亚麻胶增加了面团的吸水率，延长了面团的形成和稳定时间；提高了面条烹煮后的硬度和咀嚼度，并具有较好的弹性和拉伸性能，面条的烹煮损失和面汤浊度降低。

亚麻胶是一种食品增稠剂且具有乳化能力，可以显著改善蛋糕的柔软性，该能力随亚麻胶浓度的增加而增大。秦卫东［27］等发现蛋糕中添加1%的亚麻胶后，产品的压缩力下降了66%，比添加相同浓度黄原胶实验的41%提高了25%。

黄惠芙［28］等利用亚麻胶作为保鲜剂和乳化剂用于面包生产中。发现适量的亚麻胶的加入不但可以保持面包新鲜度和水分，还可以增大成品比容，改善成品品质，延长产品松软时间和货架期。

(2)亚麻胶在乳制品中的应用

亚麻胶是一种较好的食品稳定剂，利用亚麻胶制成的复配稳定剂添加到搅拌型酸奶中保质期延长，并使其组织细腻，口感柔和，色泽优良，无乳清析出［29］。同时，亚麻胶具有保湿作用，能够较好地改善冰淇淋浆料的黏度，而且由于它具有良好的乳化性，能够使冰淇淋口感细腻。同时，亚麻胶作为稳定剂制成的冰淇淋组织状态、抗融性均优于其他物质，且能避免粗大冰晶的生成［30-32］。

(3)亚麻胶在肉制品中的应用

亚麻胶作为一种天然食品乳化剂，不仅凝胶弹性好，同时还具有很强的保水性能和防止淀粉回生作用。因此，用于肉制品加工具有其独特的优势。研究表明，在肉制品加工后期加入亚麻胶，能够增强肉制品弹性，增强复水性，消除淀粉感，增加咀嚼感［33-36］。韩建春［37］等对亚麻胶提高鱼丸制品品质方面作了大量的研究，结果表明亚麻胶可以明显改善鱼丸品质。

(4)亚麻胶在其它食品中的应用

王琴声［33］等将亚麻胶用于果冻生产，亚麻胶复配果冻在凝胶强度、弹性、持水性等方面都具有明显优势，可很好的解决果冻生产中常见的果冻凝胶强而脆、弹性差、脱水收缩严重等缺点。采用亚麻胶作为果汁饮料中悬浮稳定剂，能使细小果肉颗粒较长时间地均匀悬浮于果汁中，保持色泽和混浊稳定性，延长果汁的货架寿命。黄建军［38］等将亚麻胶和琼脂复配，试制出了糖体清澈、色泽明艳、口感柔软滑爽、弹性优良的亚麻胶琼脂复合软糖。

2.2 亚麻胶在其他领域的应用

(1)亚麻胶在医药领域的应用

亚麻胶因有润滑功能可使药物加速崩解和缓释，可以用来制取软膏、轻泻药水、咳嗽化痰剂等。也可以用作脂溶性药物的乳化剂和西药片赋形粘合剂。亚麻胶可添加到活性治疗物质中制成人工黏液或润滑剂治疗干眼病、口腔干燥以及由于放射治疗引起的内分泌失调。

(2)亚麻胶在化妆品中的应用

亚麻胶是优良的增稠剂、粘合剂、稳定剂、乳化剂，在发乳、香波、浴液中加入亚麻胶，可使乳液稳定，增加其黏度，促进其延展性。同时，亚麻胶保湿性好，用于护肤产品中，易形成皮肤保护膜并可增强皮肤的光滑性。其相对较低的成本使其在高档化妆品的生产上具有很强的竞争力。

(3)亚麻胶在石油钻井业的应用

亚麻胶在石油钻井业可以用作黏土悬浮剂可使井壁页岩稳定从而防止坍塌。同时，亚麻胶在高盐时保持稳定也可以用作石油开采中和抗盐驱油剂等［39］。

随着我国化工产业的高速发展，对于具有各种优良功能性的天然亚麻胶的需求量日益增大。同时，亚麻胶可以替代进口的阿拉伯胶，所以亚麻胶的研究和开发，具有重要的实用价值，并将会产生很大的经济效益。

3 结语

亚麻胶以其在食品、医药、化工等领域巨大的应用潜力成为科研人员研究的热点。我国亚麻籽资源丰富，为用途广阔的新型食用胶—亚麻胶生产提供了充足的原料资源。开发出高质量、低成本亚麻胶生产工艺为亚麻胶应用提供必需的技术保证。对亚麻胶特性的深入研究及其应用研究具有重要意义。

在提取亚麻胶的基础上，综合考虑亚麻籽中α-亚麻酸、亚麻木酚素、亚麻蛋白等有效成分的提取分离，是亚麻籽综合开发利用的重要方向之一。亚麻籽综合开发利用具有重要的实用价值，并将会产生很大的经济效益和社会效益。

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