火麻仁蛋白及多肽提取工艺研究进展

齐丽颖，郭倩，赵明，张树军，时志春，王伟明，王丽艳

（1.齐齐哈尔大学 化学与化学工程学院，黑龙江 齐齐哈尔 161006；2.国家市场监管技术创新中心（工业大麻），黑龙江 齐齐哈尔 161006）

火麻（Cannabis sativaL.）是桑科大麻属植物，也称为工业大麻，是一种无毒大麻.在我国东北、华北、华南等多地有种植，作为纤维或油料作物使用.火麻茎皮可用来织布、造纸或编制绳索；叶可用来入药，《普济方》中就有记载其用来治疗疟疾；种子可榨油，油渣可以用作动物饲料.火麻成熟干燥果实称为火麻籽，呈扁卵圆形，顶端略尖，长约4～5 mm，直径2.5～4 mm，常见为灰色、灰褐色，表面有类似西瓜的条纹，两边有棱，别名大麻子、麻子仁等.火麻籽去壳得火麻仁，火麻仁含有大量蛋白质、不饱和脂肪酸、卵磷酸、多种人体必需的氨基酸以及微量元素.据古籍记载，火麻仁具有医疗活性，可以入药.麻仁润肠丸就是以火麻仁为主要成分的中成药[1]，关于其药用特性始见于《神农本草经》，后在《千金方》《肘后方》《近效方》等多本医学古籍中也有记载，其具有滋阴补虚、润肠通便、助消化、治疗血虚津亏等药效，对高血压、胆固醇等疾病也有疗效.此外，火麻仁由于类似坚果口感，还可作为食物食用，2002 年，火麻仁正式被公布作为药食同源物质.

据报导，火麻仁中的蛋白质主要为麻仁球蛋白和麻仁白蛋白，其蛋白含量在20%～25%，去除油脂后的火麻仁籽粕中蛋白含量可达68.66%[2].而且火麻仁蛋白中氨基酸种类丰富，含有多种人体必需的氨基酸且其含量较高，以谷氨酸和精氨酸为主[3]，因此，可以认为火麻仁蛋白是一种相对优质的植物蛋白资源.将火麻仁蛋白水解，得到火麻仁多肽.由于生物活性肽具有抗氧化、降血压、降血糖、调节免疫等特性[4-8]，受到研究者的广泛关注.目前，对火麻仁的研究利用大多止于油脂提取，在榨取了火麻仁油后，剩余的火麻仁粕中还含有火麻仁蛋白，往往被用作动物饲料或者直接丢弃，造成环境污染及资源浪费，对火麻仁中蛋白及多肽的研究还相对较少.因此，本文主要阐述了火麻仁蛋白及多肽的提取工艺，以期在未来可以将此作为重点研究内容，从而拓宽火麻仁的应用范围.

1 火麻仁蛋白提取工艺

1.1 碱溶酸沉法

大多数蛋白在碱性环境下易溶解，故可以利用其在碱性溶液中生成易溶物、在酸性溶液中生成沉淀的性质使用碱溶酸沉法获取蛋白，碱溶酸沉法是目前应用较多的提取方法.伍圣文[9]等从脱壳处理的火麻仁粕中提取的火麻仁蛋白回收率为（83.90±0.69）%，具有较好的持水性、持油性、起泡性和乳化性，而且经过体外模拟消化后，火麻仁蛋白消化率达到（92.66±0.23）%.徐鹏伟[10]等以机械压榨（脱壳）脱脂火麻仁粉为原料，采用碱溶酸沉法制备的火麻仁蛋白含量为85.9%，蛋白回收率高.刘淑霞[11]等采用碱溶酸沉法并利用响应面法优化得到火麻仁蛋白质最大实际提取率为24.47%.

1.2 酶解法

酶解法即使用酶将蛋白质水解，进而提取的方法.李晓君[12]等利用酶解法，采用正交实验得到最佳条件为：中性蛋白酶添加量1.0%，液料比6∶1，提取温度50℃，提取时间1.5 h，此时蛋白提取率为（41.6±0.8）%.

1.3 其它方法

除采用常规方法提取蛋白外，学者还尝试采用新技术手段提取蛋白，以提高蛋白提取率.徐鹏伟[10]等以脱脂火麻仁粉为原料，采用盐溶盐析法制备的火麻仁蛋白含量94.8%，较碱溶酸沉法提取的蛋白含量（85.9%）高，外观色泽亮白，其蛋白主要为火麻仁球蛋白，且含有高达15.09%的精氨酸，有利于心血管健康.程艳波[13]等采用水酶法制备火麻仁蛋白，比较了酸性蛋白酶、碱性蛋白酶、中性蛋白酶、木瓜蛋白酶、果胶酶、纤维素酶对火麻仁蛋白的提取率，在10%～75%之间.通过单因素与正交实验法最终确定火麻仁蛋白的最佳提取工艺条件：固液比为1∶15，pH=7.5，酶添加量为1.5%，反应时间为90 min.此条件下火麻仁蛋白提取率为74.12%.Hadnadev[14]等采用胶束化法，使用氯化钠溶液溶解火麻仁蛋白，通过透析袋脱盐，最终使蛋白质沉淀析出.吴俊锋[15]等利用喷射蒸煮技术从火麻仁榨油后的下脚料（含蛋白质83.21%）中提取火麻仁蛋白质，确定了最佳工艺条件：料液比1∶10，pH=9.0，搅拌时间30 min，胶体磨6 000 r/min研磨10 min，调pH=9.0，搅拌20 min，所得蛋白质含量为45.37%.黎科亮[16]等采用亚临界萃取工艺得到脱脂火麻粕，粉碎后制成火麻粗蛋白粉，最佳工艺条件为：料液比1∶10，萃取时间35 min，萃取温度32℃，所得火麻粗蛋白粉蛋白质含量为75.31%.沈慧[17]等采用超声辅助有机溶剂法提取火麻蛋白，通过单因素与正交实验结合的方法确定最佳条件：料液比为1∶40，超声时间30 min，超声温度30℃，超声频率25 kHz，所得火麻仁蛋白粉纯度为74.41%，提取率为69.25%.

火麻仁蛋白常用提取方法的优点、不足及提取率见表1.

表1 火麻仁蛋白常用提取方法

2 火麻仁多肽提取工艺

植物多肽近些年受到广泛关注，但是目前对火麻仁多肽的研究报导相对较少，且对于火麻仁多肽的提取主要使用酶解法，其它方法还鲜有甚至不曾有过报导.

2.1 酶解法

酶解法是指用生物酶催化蛋白质获得多肽的方法.该方法制备的多肽分子量较小且具有较强的活性和多样性，被广泛应用于多肽制备.陈霞[20]等采用碱溶酸沉法提取火麻仁粕中的蛋白质，然后使用碱性蛋白酶酶解蛋白12 h，得到火麻仁粕蛋白肽，其水解度为16.62%.魏连会[21]等选择木瓜蛋白酶和碱性蛋白酶进行双酶水解汉麻粕蛋白研究，最佳水解度可达26.42%.卫萍[22]等以碱性蛋白酶、中性蛋白酶、风味酶和木瓜蛋白酶单酶酶解以及双酶复合酶解火麻蛋白，以ACE 抑制率为指标，确定了火麻蛋白最佳分步酶解组合与最佳工艺条件，为开发具有市场潜力的火麻多肽类降血压药物和营养素提供基础.

2.2 微生物发酵法

微生物发酵法属于生物工程范畴的新技术，是指通过控制微生物的代谢和发酵使球蛋白转化为多肽的方法.该方法具有成本低廉、无污染、所得产物产量高、生物成分营养损失少等优点.林金莺[23-24]等对火麻仁粕进行液体发酵研究，确定了制备多肽最佳条件：火麻仁粕含量7%，pH 为7.5，发酵温度30℃，发酵48 h，所得多肽含量最高，有希望应用于调味品领域；利用枯草芽孢杆菌对火麻仁粕进行发酵，确定最佳发酵条件：底物浓度为5%，枯草芽孢杆菌添加量为15%，发酵温度37℃，发酵时间30 h，此参数下多肽得率可达50.5%.目前，发酵法研究较少，如何通过控制发酵条件达到所需效果是需要关注的难点.

3 结语

本文结合火麻仁产业的现状及蛋白、多肽的提取工艺，剖析目前火麻仁蛋白、多肽提取存在的问题，以期对火麻仁蛋白、多肽的提取研究提供思路.为火麻仁多肽的高效制备和抗氧化肽等高附加值产品的研发提供理论依据，有望应用于医药、保健品、食品和水基化妆品等领域.以火麻仁多肽为基础，研发降压药、降糖药、降脂药、面膜、乳液等产品配方，进一步推动我国火麻产业的发展建设.