亚麻籽粕综合利用的初步研究

吕 蕾，曹 凤

（佛山科学技术学院食品科学与工程学院，广东 佛山 528231）

1 亚麻籽

亚麻籽又称胡麻籽，是亚麻科植物亚麻的种子[1]，广泛应用于油脂及食品工业。目前，我国亚麻籽的年产量稳定在40万～50万t，居世界第二，主要生长于甘肃会宁、陕西秦岭、河北坝上地区、内蒙古等西北和东北地区。亚麻籽含油量为36%～42%[2]，是一种重要的油料作物，被用来提取亚麻籽油。亚麻籽中含有15%～25%的亚油酸，α-亚麻酸的含量高达66%，远远高于大豆油、橄榄油等常见植物油。除此之外，亚麻籽还含有多种氨基酸、纤维素、木质素、环肽、多糖、生物碱等生物活性物质[3]。亚麻籽具有诸多功效，据《本草纲目》记载，亚麻籽具有改善便秘、治疗皮肤瘙痒的作用[4]。现代研究发现，亚麻籽还具有降低血脂和固醇、抗衰老、抗细胞癌变的功能[5]。

亚麻籽的商品价值主要体现为油用。目前，常采用压榨或者浸出的生产工艺提取亚麻籽油，出油率为31.5%左右[6]，提油后的副产品亚麻籽粕中含有多种生物活性物质，如32%～49%的蛋白质、10%～12%的脂质、18%～47%的膳食纤维、大于7%的Mg2+和Zn2+及维生素等[7]。然而，受限于亚麻籽粕中生氰糖苷等抗营养因子，以及生物活性成分的提取工艺，目前我国对于亚麻籽粕的利用有限，亚麻籽粕的潜在价值尚未得到开发，利用率低造成极大的资源浪费。因此，大力发展以亚麻籽和亚麻籽粕为原料的相关产品开发，对亚麻籽粕进行综合性、高值化的深加工，提高产品附加值，对促进亚麻籽深度开发利用具有一定借鉴意义，产生巨大的经济效益和社会效益。

2 亚麻籽粕的营养特性

亚麻籽可通过压榨或者浸出生产工艺制得亚麻籽油，即得到副产物亚麻籽粕。亚麻籽粕富含膳食纤维、蛋白质、木酚素等功能性成分。基于目前亚麻籽粕的利用现状，从亚麻籽粕的营养成分、提取方法、有毒成分及其脱毒技术等方面的研究进展进行综述，讨论利用其抗氧化性能拓展利用途径的可能性，以期为亚麻籽粕的综合性、高值化加工利用的相关研究工作提供参考。

2.1 亚麻籽胶

亚麻籽粕中含有18%～47%的膳食纤维。其中，可溶性膳食纤维，又称亚麻籽胶，约占总膳食纤维的1/3，主要分布在亚麻籽壳上[8]。提取后亚麻籽胶为黄色颗粒状晶体，或白色至米黄色粉末，干粉有淡淡甜香味，主要成分为可溶性多糖物质，具有较好的溶解性、乳化性、胶凝性和发泡性等。研究表明，室温下亚麻籽胶在水溶液（＞0.5 wt%）中会形成凝胶。此外，亚麻籽胶与蛋白结合后会在油水界面显示出类似乳化剂的界面性质，0.4%的亚麻籽胶对油/水乳液体系表现出最佳的稳定作用[9]。用水提取的亚麻籽胶相较于其他提取方法具有更好的发泡性[10]。一方面，亚麻籽胶作为性能良好的增稠乳化稳定剂，可应用于化妆品行业中；另一方面，亚麻籽胶作为天然功能性食品添加剂，可广泛应用于面制品、冰激凌、肉制品、饮料、果冻等产品制作中。亚麻籽胶能够在一定程度上降低糖尿病和冠状动脉心脏病的发病率，防治结肠癌和直肠癌，减少肥胖病的发生率[11]，已被列入《美国药典》和日本《食品化学品药典》中。

提取亚麻籽胶一般采用水提醇沉法，相较于酸碱提取法，水提法的提取率更高[12]。以水提醇沉法为基础，辅以超声波提取亚麻籽胶，对亚麻籽粕的破坏力度大，使细胞内产物获得了最大程度的释放。适当增加提取液用量可以适当提高亚麻籽胶的提取率，将料液比由1∶10（g∶mL）提高为1∶15（g∶mL）时，亚麻籽胶的提取率由12.5%提升至15%[13]。对不溶性膳食纤维和可溶性亚麻籽胶进行分级提取分离可提高亚麻籽胶的提取率，如在料液比为1∶15（g∶mL）条件下，采用2次脱胶，亚麻胶的得率提高至21.1%[14]。

2.2 亚麻蛋白

亚麻籽粕中含有32%～49%的蛋白质，称之为亚麻蛋白，与大豆蛋白相比，亚麻蛋白中的氨基酸种类丰富，且含量更高，其中谷氨酸和天冬氨酸的含量达到10%以上[15]。亚麻蛋白中含有丰富的支链氨基酸及少量的芳香族氨基酸。其中，异亮氨酸、缬氨酸等支链氨基酸具有较好的抗分解作用，有助于稳定蛋白质结构，预防蛋白质的降解；支链氨基酸还可以作为营养补充剂，对于治疗因烧伤、癌症及肝病对氨基酸不耐受而引起的营养不良有较好的效果[16]。因其独特的营养与功能特性，亚麻蛋白不仅能够改善食品感官品质，还能够丰富食品的营养物质，是食品行业的一种潜在功能性原料。目前，国内缺乏高效的亚麻蛋白提取技术方案，更未见大规模生产报道。同时，应用亚麻蛋白作为食品配料的产品也较少，造成了亚麻蛋白的极大浪费。因此，优化亚麻蛋白的提取工艺，开发亚麻蛋白类产品，对于丰富我国植物蛋白产品种类、促进亚麻籽粕的深度开发利用具有重要意义。

目前，亚麻蛋白的提取方法主要有碱溶酸沉法、盐溶法和酶解法等。碱溶酸沉法是在pH值9.8条件下提取，在pH值4.4条件下沉淀后干燥取得亚麻蛋白，来自外壳的亚麻籽胶会干扰蛋白的凝固，提前去除亚麻籽胶可以提高亚麻蛋白的得率。正交优化的最佳碱溶酸沉提取工艺的提取率可达74.25%[17]，但高浓度的碱液会破坏产品风味，降低蛋白营养价值。盐溶法主要利用盐溶液，再通过透析法去除盐分得到蛋白质沉淀[18]。但提取的蛋白质纯度低、提取效率低。酶解法是利用复合蛋白酶提取亚麻蛋白溶液。这种方法温和，可以防止亚麻蛋白因高温而导致变性，结合碱溶酸沉法提取率为64.26%[19]。采用超声辅助-碱溶酸沉的方法提取亚麻蛋白，提取率可达75%，且提取时间缩短了2/3[20]。

2.3 亚麻木酚素

亚麻木酚素又称木脂素，是一种具有生物活性的植物雌激素，广泛分布于谷物、豆类、坚果等植物之中。亚麻籽是植物中木脂素含量最丰富的，其木酚素含量为11.7～24.1 mg/g，占比0.7%～2.0%，其含量比其他植物高出75～800倍[21]。亚麻木酚素包括开环异落叶松脂酚二葡萄糖苷（SDG）、罗汉松脂酚（MAT）、异落叶松脂酚（ILC）、落叶松脂酚（LCS）、松脂酚（PRS）等[22]，其中SDG的含量远远高于其他4种。有研究表明，SDG具有良好的抗氧化活性，其还原能力与其浓度之间存在线性关系。除此之外，亚麻木酚素对于预防骨质疏松、降低肾脏病和胃肠肿瘤的风险、辅助治疗肠胃病及缓解更年期症状等方面均有一定作用[23]。目前，亚麻木酚素可以作为医药保健品进行深度的开发利用。

亚麻木酚素的提取方法主要有有机溶剂提取法、亚临界水提取法、超临界流体萃取法、酶提取法和双水相提取法等。传统的提取方法为有机溶剂提取法，但该方法在后续对木酚素的纯化比较困难，亚临界水提取法不适用于工业化应用，超临界流体萃取法和酶提取法的成本较高，双水相提取法在上述方法中具有萃取效率高、含水量高等优点。传统纯化木酚素的方法有色谱分离纯化法和大孔树脂法，大孔树脂法由于纯化后的产品纯度不高而多适用于样品的粗分离，因此一般在采用色谱分离纯化法纯化之前先采用吸附树脂进行初步分离。王尉等人[24]采用AB-8型大孔吸附树脂分离和高速逆流色谱纯化亚麻木酚素，纯度高达99.3%～99.5%，但色谱分离纯化法在选择两相溶剂系统时由于缺乏理论指导而较为困难。超声波辅助双水相提取法是一种将提取和纯化相结合的新方法，不仅减少了提取时间和耗能，还提高了产品的得率和纯度[25]。张永超[26]采用超声波辅助双水相法提取木酚素，优化后得率为19.04±0.08 mg/g，纯度达21.5%。

3 亚麻籽粕脱毒研究进展

抗营养因子是食物中存在的，不利于人体对营养物质的消化、吸收和利用，并且会引起人和动物产生不良生理反应的一类物质。亚麻籽粕中含有抗营养因子，对动物和人体的健康有害，是限制亚麻籽粕综合利用的因素之一。例如，植酸与金属离子产生螯合作用后会影响人体对矿物质的吸收[10]，破坏体内的代谢活动；单宁酸在影响蛋白质感官品质的同时降低其营养价值[27]；亚麻籽粕水解产物会与吡哆醛类物质缩合生成稳定性化合物，从而限制人体对维B6的吸收利用；胰蛋白酶抑制因子会抑制胰蛋白酶的活性，限制了胰蛋白酶的消化吸收，但亚麻籽中该物质含量小且会在高温下部分失活，因此对人体的影响不大[28]。

生氰糖苷是由氰醇衍生物的羟基和d-葡萄糖缩合形成的一种糖苷，本身没有毒性，但被摄入人体的生氰糖苷在β-葡萄糖苷酶和α-羟氰酶作用下产生氢氰酸[29]，破坏细胞的呼吸作用，最终使细胞死亡。生氰糖苷中毒会引起喉道收紧、恶心、呕吐、疼痛等，因此生氰糖苷是限制亚麻籽粕资源综合性利用的重要因素之一。生氰糖苷的脱毒处理是亚麻籽粕深加工、营养价值深挖掘的首要解决因素。

国内外学者对亚麻籽粕脱毒研究的关注点主要集中在生氰糖苷的去除。脱毒原理是让生氰糖苷转化为氢氰酸，在一定温度下使其从物料中挥发出来，以达到脱毒的效果。亚麻籽粕脱毒的方法主要有水煮法、高压法、微波法、烘烤法、挤压法等。水煮法是利用生氰糖苷溶于水的性质，通过蒸煮脱除生氰糖苷。高压法是利用高压条件破坏生氰糖苷的化学结构以达到脱毒的效果，但该方法易破坏其他营养物质的分子结构，造成营养物质的损失。微波法脱除生氰糖苷原理是激活了糖苷酶的活性，使生氰糖苷迅速转化继而分解成氢氰酸而被脱除，该方法较蒸煮法可更好地保留亚麻籽粕的营养物质。水煮法和烘烤法的原理也与蒸煮法类似，借助温度升高酶的活性和氢氰酸的低沸点，该类方法一般需要较高的温度，会对亚麻籽粕的质量产生不利的影响。宋崴等人[30]对烘烤法、微波法和蒸煮法3种脱毒方法进行了研究，分别确定其最佳操作条件。经过分析比较，最终确定微波法最适合亚麻脱毒，脱毒率可达99.5%。挤压法原理是利用挤压膨化加快生氰糖苷水解，并使氢氰酸（HCN）挥发，达到脱除生氰糖苷作用，该法脱毒率在90%以上。李次力等人[31]采用食品挤压膨化加工技术，使亚麻籽粕蛋白质变性，有毒成分生氰糖苷失活。溶剂法是根据相似相溶的原理，使用甲醇、氨水等极性化合物对生氰糖苷进行萃取，不仅能使浸出的亚麻籽粕中生氰糖苷得到有效的分离，还能最大限度地保持营养物质的含量。生物法指采用微生物发酵进行脱毒，通过从自然界筛选获取或采用基因工程技术构建能够产生可以降解生氰糖苷的酶，如β-葡萄糖苷酶的真菌或细菌对亚麻籽粕进行脱毒，该法相较挤压法和溶剂法具有明显优势，操作简单且环保高效。

4 亚麻籽粕的应用现状

4.1 亚麻籽粕在畜禽饲料中的应用

我国有70%～75%的亚麻籽用于加工制油，其副产物亚麻籽粕主要用于肥料和饲料方面，实际利用价值低，有些地区甚至直接将其作为废弃物进行处理。亚麻籽粕含有丰富的营养物质和生物活性物质，是一种优质的非常规饲料资源，可缓解饲料粮需求日益增加的问题。目前，亚麻籽粕饲料主要用于饲养反刍动物、禽类和哺乳动物。反刍动物胃中定植着丰富的微生物资源，通过其发酵作用，可以将亚麻籽粕中有毒成分充分释放，同时亚麻籽粕中的营养成分又会影响胃中微生物菌群的组成与丰度，综合作用下能够提高反刍动物对营养物质的代谢利用[32]。研究表明，鸡饲料中添加6%的亚麻籽粕，可满足鸡生长中50%～75%的氨基酸需求[33]，增加日产蛋量，增加蛋黄中PUFA含量[34]，降低ω-6/ω-3 PUFA；同时使鸡肉中ω-3脂肪酸和脂肪的含量增加[35]，促进鸡肉品质提升。亚麻籽粕作为饲料原料符合未来饲料领域的发展趋势，具有较大的开发潜力。

亚麻籽粕还可作为有机肥使用，其含有的营养成分远远高于家禽粪便[36]，肥料持久度更高，不易破坏土壤性质；同时，具有疏松土质结构、降低土壤容重、增大土壤缝隙度等作用，改善因化肥使用量过度造成的土壤原生态失衡和土壤板结问题。

4.2 亚麻籽粕在食品工业中的应用

亚麻籽粕中含有多种有益的功能性成分，可广泛应用于食品加工过程中。将亚麻籽粕添加到面粉中，可增加面团的黏稠度，保持烘焙过程中面制品的结构；同时，亚麻籽粕中富含的蛋白质与与糖类发生的美拉德反应会形成面制品的天然色素。Manthey F A等人[37]添加15%的亚麻籽粕后延长了意大利面和通心粉的保质期，使面制品储存过程中更易老化。此外，在肉制品中添加亚麻籽粕可降低硬度，减少水分和油脂的流失，在沙拉酱中添加亚麻籽粕可增加沙拉酱的黏度和稳定性。但是，以亚麻籽或亚麻籽功能性成分为主要原料的产品开发较少，亚麻籽粕中功能性因子的提取与功效研究较为欠缺，对于亚麻籽粕的综合化、高值化利用程度仍然较低，对于亚麻籽粕的研究和开发任重道远。

5 亚麻籽粕抗氧化性研究

目前，亚麻籽粕抗氧化性能研究主要集中在亚麻蛋白酶解后的活性多肽和亚麻木酚素2个方面，深入研究其抗氧化性能、机理与应用，开发抗氧化产品，进一步扩大其应用范围，可以促进拓展亚麻籽粕的深度开发，对亚麻籽粕的深加工、高值化利用会产生较好的经济效益和社会效益。

活性氧会阻断人体核酸和蛋白质生理功能的表达，导致氧化损伤，亚麻蛋白被酶解后产生具有生物活性的抗氧化肽，可平衡活性氧造成的损害。Hwang C等人[38]研究证明，亚麻蛋白水解后活性肽的分子量在1～3 kDa，与维C、维E和丁基羟基茴香醚相比具有更高的清除自由基能力和还原能力。Zou Y等人[39]证明，富含碱性氨基酸如赖氨酸、精氨酸，和疏水性氨基酸（如甘氨酸、丙氨酸残基）的多肽具有更好的抗氧化活性。多肽的氨基酸残基组成、序列、结构，多肽的分子量，蛋白酶解的条件等均会影响其抗氧化活性，其中氨基酸组成和多肽的序列结构是影响其抗氧化活性的主要因素。但目前对于亚麻抗氧化活性肽结构的研究相对较少，氨基酸残基的组成对活性肽抗氧化性影响的机理不明，亟需更为深入的研究为亚麻籽粕开发制备高抗氧化活性多肽提供理论指导和技术支撑[40]。

亚麻籽中的木酚素含量是其他可食性植物的75～80倍[41]，酚类化合物脂溶性较差，制油后酚类化合物大部分保留在亚麻籽粕中。目前，国内外多采用体外自由基清除能力评价亚麻木酚素的抗氧化性能，亚麻木酚素具有良好的亚铁离子螯合能力和还原能力，ABTS自由基清除能力，DPPH自由基清除能力，其抗氧化性主要表现在抑制ABTS自由基和还原亚铁离子方面[42]。根据目前报道，木酚素清除不同自由基能力受总酚含量、提取溶剂等因素的影响，而酚类化合物的组成对抗氧化性差异的影响机理尚不明确。不同的制油工艺影响亚麻籽粕中的酚类化合物含量，其中热榨方法预处理温度高，亚麻籽粕中的酚类物质含量相对较少[43]。超临界流体萃取法制得油料的亚麻籽粕中酚类物质是传统溶剂浸出法的3倍多[44]，粘菌酶辅助冷榨法相比于传统冷榨法酚类化合物含量显著提高。

6 结语

亚麻籽粕是亚麻籽提油后的副产品，富含脂肪酸、氨基酸、膳食纤维等多种有益成分，且具有舒缓肠胃、延缓衰老、预防肥胖、抗肿瘤等保健功能，应用前景广阔。对亚麻籽榨油的副产物亚麻籽粕的功能成分、提取方法、应用前景进行论述，阐明其在食品、医药、饲料等较多领域中有着良好的开发前景，着重对亚麻籽粕中抗氧化成分及性能进行综述，为减少亚麻籽粕资源浪费、开发新型功能性食品或食品配料提供可借鉴的思路与方向。

但是，目前我国对于脱毒后的亚麻籽粕中功能成分的研究和提取还停留在实验室阶段，通过研究探索简便、高效的物理、化学或生物学加工技术，在不影响亚麻籽粕营养成分含量的同时，降低甚至消除生氰糖苷等抗营养因子，提高功能性成分的获得率和纯度，将有效促进亚麻籽粕在工业生产中大规模的应用，实现商业化生产，减少资源的浪费。