火麻仁蛋白及多肽提取工藝研究進展

齊麗穎，郭倩，趙明，張樹軍，時志春，王偉明，王麗艷

（1.齊齊哈爾大學 化學與化學工程學院，黑龍江 齊齊哈爾 161006；2.國家市場監(jiān)管技術創(chuàng)新中心（工業(yè)大麻），黑龍江 齊齊哈爾 161006）

火麻（Cannabis sativaL.）是桑科大麻屬植物，也稱為工業(yè)大麻，是一種無毒大麻.在我國東北、華北、華南等多地有種植，作為纖維或油料作物使用.火麻莖皮可用來織布、造紙或編制繩索；葉可用來入藥，《普濟方》中就有記載其用來治療瘧疾；種子可榨油，油渣可以用作動物飼料.火麻成熟干燥果實稱為火麻籽，呈扁卵圓形，頂端略尖，長約4～5 mm，直徑2.5～4 mm，常見為灰色、灰褐色，表面有類似西瓜的條紋，兩邊有棱，別名大麻子、麻子仁等.火麻籽去殼得火麻仁，火麻仁含有大量蛋白質(zhì)、不飽和脂肪酸、卵磷酸、多種人體必需的氨基酸以及微量元素.據(jù)古籍記載，火麻仁具有醫(yī)療活性，可以入藥.麻仁潤腸丸就是以火麻仁為主要成分的中成藥[1]，關于其藥用特性始見于《神農(nóng)本草經(jīng)》，后在《千金方》《肘后方》《近效方》等多本醫(yī)學古籍中也有記載，其具有滋陰補虛、潤腸通便、助消化、治療血虛津虧等藥效，對高血壓、膽固醇等疾病也有療效.此外，火麻仁由于類似堅果口感，還可作為食物食用，2002 年，火麻仁正式被公布作為藥食同源物質(zhì).

據(jù)報導，火麻仁中的蛋白質(zhì)主要為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達68.66%[2].而且火麻仁蛋白中氨基酸種類豐富，含有多種人體必需的氨基酸且其含量較高，以谷氨酸和精氨酸為主[3]，因此，可以認為火麻仁蛋白是一種相對優(yōu)質(zhì)的植物蛋白資源.將火麻仁蛋白水解，得到火麻仁多肽.由于生物活性肽具有抗氧化、降血壓、降血糖、調(diào)節(jié)免疫等特性[4-8]，受到研究者的廣泛關注.目前，對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，剩余的火麻仁粕中還含有火麻仁蛋白，往往被用作動物飼料或者直接丟棄，造成環(huán)境污染及資源浪費，對火麻仁中蛋白及多肽的研究還相對較少.因此，本文主要闡述了火麻仁蛋白及多肽的提取工藝，以期在未來可以將此作為重點研究內(nèi)容，從而拓寬火麻仁的應用范圍.

1 火麻仁蛋白提取工藝

1.1 堿溶酸沉法

大多數(shù)蛋白在堿性環(huán)境下易溶解，故可以利用其在堿性溶液中生成易溶物、在酸性溶液中生成沉淀的性質(zhì)使用堿溶酸沉法獲取蛋白，堿溶酸沉法是目前應用較多的提取方法.伍圣文[9]等從脫殼處理的火麻仁粕中提取的火麻仁蛋白回收率為（83.90±0.69）%，具有較好的持水性、持油性、起泡性和乳化性，而且經(jīng)過體外模擬消化后，火麻仁蛋白消化率達到（92.66±0.23）%.徐鵬偉[10]等以機械壓榨（脫殼）脫脂火麻仁粉為原料，采用堿溶酸沉法制備的火麻仁蛋白含量為85.9%，蛋白回收率高.劉淑霞[11]等采用堿溶酸沉法并利用響應面法優(yōu)化得到火麻仁蛋白質(zhì)最大實際提取率為24.47%.

1.2 酶解法

酶解法即使用酶將蛋白質(zhì)水解，進而提取的方法.李曉君[12]等利用酶解法，采用正交實驗得到最佳條件為：中性蛋白酶添加量1.0%，液料比6∶1，提取溫度50℃，提取時間1.5 h，此時蛋白提取率為（41.6±0.8）%.

1.3 其它方法

除采用常規(guī)方法提取蛋白外，學者還嘗試采用新技術手段提取蛋白，以提高蛋白提取率.徐鵬偉[10]等以脫脂火麻仁粉為原料，采用鹽溶鹽析法制備的火麻仁蛋白含量94.8%，較堿溶酸沉法提取的蛋白含量（85.9%）高，外觀色澤亮白，其蛋白主要為火麻仁球蛋白，且含有高達15.09%的精氨酸，有利于心血管健康.程艷波[13]等采用水酶法制備火麻仁蛋白，比較了酸性蛋白酶、堿性蛋白酶、中性蛋白酶、木瓜蛋白酶、果膠酶、纖維素酶對火麻仁蛋白的提取率，在10%～75%之間.通過單因素與正交實驗法最終確定火麻仁蛋白的最佳提取工藝條件：固液比為1∶15，pH=7.5，酶添加量為1.5%，反應時間為90 min.此條件下火麻仁蛋白提取率為74.12%.Hadnadev[14]等采用膠束化法，使用氯化鈉溶液溶解火麻仁蛋白，通過透析袋脫鹽，最終使蛋白質(zhì)沉淀析出.吳俊鋒[15]等利用噴射蒸煮技術從火麻仁榨油后的下腳料（含蛋白質(zhì)83.21%）中提取火麻仁蛋白質(zhì)，確定了最佳工藝條件：料液比1∶10，pH=9.0，攪拌時間30 min，膠體磨6 000 r/min研磨10 min，調(diào)pH=9.0，攪拌20 min，所得蛋白質(zhì)含量為45.37%.黎科亮[16]等采用亞臨界萃取工藝得到脫脂火麻粕，粉碎后制成火麻粗蛋白粉，最佳工藝條件為：料液比1∶10，萃取時間35 min，萃取溫度32℃，所得火麻粗蛋白粉蛋白質(zhì)含量為75.31%.沈慧[17]等采用超聲輔助有機溶劑法提取火麻蛋白，通過單因素與正交實驗結(jié)合的方法確定最佳條件：料液比為1∶40，超聲時間30 min，超聲溫度30℃，超聲頻率25 kHz，所得火麻仁蛋白粉純度為74.41%，提取率為69.25%.

火麻仁蛋白常用提取方法的優(yōu)點、不足及提取率見表1.

表1 火麻仁蛋白常用提取方法

2 火麻仁多肽提取工藝

植物多肽近些年受到廣泛關注，但是目前對火麻仁多肽的研究報導相對較少，且對于火麻仁多肽的提取主要使用酶解法，其它方法還鮮有甚至不曾有過報導.

2.1 酶解法

酶解法是指用生物酶催化蛋白質(zhì)獲得多肽的方法.該方法制備的多肽分子量較小且具有較強的活性和多樣性，被廣泛應用于多肽制備.陳霞[20]等采用堿溶酸沉法提取火麻仁粕中的蛋白質(zhì)，然后使用堿性蛋白酶酶解蛋白12 h，得到火麻仁粕蛋白肽，其水解度為16.62%.魏連會[21]等選擇木瓜蛋白酶和堿性蛋白酶進行雙酶水解漢麻粕蛋白研究，最佳水解度可達26.42%.衛(wèi)萍[22]等以堿性蛋白酶、中性蛋白酶、風味酶和木瓜蛋白酶單酶酶解以及雙酶復合酶解火麻蛋白，以ACE 抑制率為指標，確定了火麻蛋白最佳分步酶解組合與最佳工藝條件，為開發(fā)具有市場潛力的火麻多肽類降血壓藥物和營養(yǎng)素提供基礎.

2.2 微生物發(fā)酵法

微生物發(fā)酵法屬于生物工程范疇的新技術，是指通過控制微生物的代謝和發(fā)酵使球蛋白轉(zhuǎn)化為多肽的方法.該方法具有成本低廉、無污染、所得產(chǎn)物產(chǎn)量高、生物成分營養(yǎng)損失少等優(yōu)點.林金鶯[23-24]等對火麻仁粕進行液體發(fā)酵研究，確定了制備多肽最佳條件：火麻仁粕含量7%，pH 為7.5，發(fā)酵溫度30℃，發(fā)酵48 h，所得多肽含量最高，有希望應用于調(diào)味品領域；利用枯草芽孢桿菌對火麻仁粕進行發(fā)酵，確定最佳發(fā)酵條件：底物濃度為5%，枯草芽孢桿菌添加量為15%，發(fā)酵溫度37℃，發(fā)酵時間30 h，此參數(shù)下多肽得率可達50.5%.目前，發(fā)酵法研究較少，如何通過控制發(fā)酵條件達到所需效果是需要關注的難點.

3 結(jié)語

本文結(jié)合火麻仁產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀及蛋白、多肽的提取工藝，剖析目前火麻仁蛋白、多肽提取存在的問題，以期對火麻仁蛋白、多肽的提取研究提供思路.為火麻仁多肽的高效制備和抗氧化肽等高附加值產(chǎn)品的研發(fā)提供理論依據(jù)，有望應用于醫(yī)藥、保健品、食品和水基化妝品等領域.以火麻仁多肽為基礎，研發(fā)降壓藥、降糖藥、降脂藥、面膜、乳液等產(chǎn)品配方，進一步推動我國火麻產(chǎn)業(yè)的發(fā)展建設.