亚麻粕脱毒技术研究进展

1亚麻粕脱毒技术研究进展摘要：亚麻粕中的毒性物质生氰糖苷限制了亚麻粕的综合利用。研究适宜的工业化生产工艺脱除亚麻粕中的生氰糖苷，使之变成优质蛋白资源，对促进亚麻粕的综合开发利用具有重大的现实意义。本文介绍了亚麻生氰糖苷的组成、含量及毒性，并综述了目前亚麻粕脱毒技术的研究进展。关键词：亚麻粕；生氰糖苷；脱毒亚麻属亚麻科(Linaceae)亚麻属(Linum),俗称胡麻。亚麻适应性广,抗逆性强,宜于高寒冷凉、干旱、长日照地区种植，在我国亚麻主要分布在华北和西北地区，是区域性特色鲜明的油料作物[1-2]。亚麻粕是亚麻榨油后的副产物，含有亚麻蛋白、亚麻胶、木酚素、膳食纤维等多种营养成分[3-5]。但是亚麻粕中生氰糖苷的毒性大大限制了它的综合利用，因此，研究适宜的工业化生产工艺脱除亚麻粕中的生氰糖苷，使之变成优质蛋白资源，对促进亚麻粕的综合开发利用具有重大的现实意义。对亚麻粕脱毒，国内外进行了许多研究，方法较多，主要有：水煮法、溶剂法、压热处理法、微波处理法、挤压脱毒法等。本文介绍了亚麻生氰糖苷的组成、含量及毒性，并综述了亚麻粕脱毒技术的研究进展，以期为亚麻粕的综合开发及利用提供参考。1.生氰糖苷的组成、含量及毒性1.1生氰糖苷的组成及含量生氰糖苷亦称氰苷，是植物的次生物质，广泛存在于植物界中。2亚麻中的生氰糖苷主要有二糖苷和单糖苷。其中二糖苷含量较多，单糖苷含量较少[6]。亚麻粕中生氰糖苷的含量与亚麻品种、种植方式、气候以及压榨方式等因素有关，冷榨亚麻粕中的氰化物通常以氢氰酸(HCN)含量计，一般在100～300mg／kg之间。1.2生氰糖苷的毒性生氰糖苷本身不呈现毒性，但含有生氰糖苷的植物被动物采食、咀嚼后，植物组织的结构遭到破坏，在适宜的条件下(有水存在，pH为4左右，温度40～50℃)，生氰糖苷与其共存的水解酶作用产生HCN引起动物中毒。HCN的主要毒性在于其被吸收后，随血液循环进入组织细胞，并透过细胞膜进入线粒体，氰离子(CN)能迅速与氧化型细胞色素氧化酶Fe结合，生成非常稳定的高铁细胞色素氧化酶，使其不能转变为具有Fe的还原型细胞色素氧化酶，致使细胞色素氧化酶失去传递电子、激活分子氧的功能，使组织细胞不能利用氧，形成“细胞内窒息”，导致“细胞中毒性缺氧症”[7]。2.亚麻粕脱毒技术的研究进展对亚麻粕脱毒，国内外进行了许多研究，方法较多，主要有：水煮法、溶剂法、压热处理法、微波处理法、挤压脱毒法等。2.1水煮法亚麻粕在足量的水中使其中的糖苷酶充分地发挥效力，最终使生氰糖苷转化成HCN并得以释放。杨宏志[8]、李次力[9]、汤华成[10]等人均对水煮法脱毒进行了试验，其中杨宏志用此法未检测出HCN，李次力用此法脱去96%，汤华成用此法脱去88%。张郁松[11]考察了3不同水煮温度，料液比和浸提时间对亚麻粕中生氰糖苷脱毒效果的影响，在料液比为1:10，80℃水煮120分条件下，亚麻粕中生氰糖苷的去除率为88.12%。但此法易造成部分营养成分的损失和功能性质的变化，MadhusudhaKT[12]等人报道水煮法脱毒使亚麻粕中的蛋白质分子发生解离，可利用赖氨酸的含量下降30％，蛋白质体外消化率提高了38％。2.2溶剂法溶剂法是利用极性溶剂对亚麻粕进行浸提，去除亚麻粕中的生氰糖苷。其脱毒机理是氰化物易溶于甲醇和水，最后以HCN的形式释放出来。Wanasundara[13]1994年提出“溶剂法”。该法以甲醇、乙醇、异丙醇和氨、水、正己烷等溶剂相混合组成不同溶剂系统对亚麻籽粉进行提取，在提取油脂同时也进行脱毒。杨宏志[8]研究了溶剂系统、加水量、浸提温度和浸提次数对脱毒效果的影响。结果表明：由乙醇（85%）＋氨水（5%）＋水（10%）（v/v/v）组成的溶剂系统用于去除亚麻籽中的生氰糖苷是最合适的；溶剂系统中最合适的加水量为10%（v/v）；最佳浸提温度为40℃；最佳浸提次数为3次。汤华成[10]研究表明溶剂提取法提取一次去除HCN量为52%,两次去除量为80%,三次去除量为89%。但是溶剂法可能会产生有害溶剂残留，造成环境污染和引起食品加工的质量安全问题。2.3压热处理法压热处理法的原理是利用在一定的温度下酶活性增加，这有利于生氰糖苷转化成HCN，并使之释放，另外，高压作用也能使生氰糖4苷的化学结构受到破坏甚至失去毒性，从而起到脱毒作用。杨宏志[8]的研究表明在高温条件下(121℃)蒸煮15分，HCN的脱除率仅为27％，李次力[9]研究表明此方法使生氰糖苷的脱除率达到63％。两者研究结果有较大的差距，但均表明压热处理法比水煮法脱毒效果差，这可能是高温时亚麻粕中的糖苷酶被钝化而失去活力，从而不能有效地使生氰糖苷转化成HCN并使之释放。2.4微波加热法微波加热脱毒原理，微波加热使得亚麻籽中的水迅速升温，从而激活了糖苷酶的活性(糖苷酶的升温速度较水的慢)，使生氰糖苷迅速转化成氰醇，继而分解成HCN，形成的HCN与水一道被蒸发释放出来。DingyuanFeng等[14]2003年对加压蒸煮法、微波法、高温高压挤压法及烘烤法脱毒效果进行比较研究，结果表明所采用几种加工方法都能对亚麻粕进行脱毒，但各种方法效力不同。在不影响营养成分前提下，微波加工法对HCN去除效力最高。杨宏志[8]用此法脱除率为82%，李次力[9]用此法脱去89%，、汤华成[10]用此法脱去95%。2.5挤压脱毒法挤压脱毒法原理：挤压膨化过程中温度升高及其螺杆剪切、挤压作用，具有高温、高压、短时强烈挤压、剪切处理和热处理的功能。挤压膨化过程加快了生氰糖苷的水解，且由于膨化压力突然释放，水分蒸发的同时，氢氰酸也随之挥发，从而起到脱毒作用。宋春芳等[15]采用双螺杆挤压机通过二次正交旋转组合设计试验，研究了温度、含水率、螺杆转速、喂料速度对亚麻粕中HCN去5除率的影响。单因素分析表明，亚麻粕中HCN去除率随温度升高、含水率增、螺杆转速提高而升高，中等喂料速度脱毒效果更好。李次力等[16]利用双螺杆挤压机进行了挤压脱除亚麻粕中生氰糖苷的试验，考察了水分含量、加工温度、螺杆转速、喂料速度等因素对脱毒效果的影响。结果表明，在合理的脱毒工艺参数下，使用双螺杆挤压处理能使生氰糖苷脱除率为96％。3.小结亚麻粕中的毒性物质生氰糖苷限制了亚麻粕的综合利用，目前对亚麻粕的脱毒方法研究很多，但因各种限制因素在实际生产中应用的不多。在生产实践中应用，不仅需要低成本，还须考虑环保及营养损失等诸多问题。只有研究出适宜的工业化生产工艺脱除亚麻粕中的生氰糖苷，才能促进亚麻粕的综合开发利用。参考文献：[1]胡晓军.亚麻产业技术发展现状与对策[J].山西农业科学,2010,38(7):8-10.[2]梅莺.亚麻饼木酚素发酵提取工艺研究)[D].北京：中国农业科学院,2013.[3]何生虎,王明成.胡麻饼(粕)的营养学与毒理学研究进展[J].宁夏农学院学报,2004,25(2)：76-79.[4]魏长庆，刘文玉，许程剑.胡麻籽活性成分研究应用进展[J].粮食与油脂,2012,4：6-8.[5]陈海华.亚麻籽的营养成分及开发利用[J].中国油脂，2004,29(6):72-75.[6]OomahBD，MazzaG，KenaschukEO.Cyanogeniccompoundsinflaxseed[J].JournalofAgriculturalandFoodChemistry,1992，40：1346—1348．[7]王俊东，董希德.畜禽营养代谢与中毒病[M]．北京：中国林业出版社，2001.[8]杨宏志.用溶剂法对亚麻籽脱毒的工艺研究[J].黑龙江八一农垦大学学报,2005,17(4):61—65．[9]李次力，缪铭.亚麻籽粕不同脱毒方法的比较研究[J].食品科学，2006，27(12):280—282．[10]汤华成,赵蕾.三种脱毒方法降低亚麻籽中氰化氢含量的效果比较[J].中国农学通报,2007,23(7):139-1426[11]张郁松.水煮法对亚麻籽脱毒的工艺研究[J];食品科技,2008,01:109-111[12]MadhusudhanKT，NarendraSingh.Effectofdetoxificationtreatmentonthephysicochemicalpropertiesoflinseedproteins[J].JournalofAgriculturalandFoodChemistry，1985，33:1219-1222．[13]JanithaPD,Wanasundara,FereidoonShahdi.Alkanol-ammonia-water/hexaneextractionofflaxseed[J].FoodChemistry,1994,49(1):39一44.[14]DingyuanFeng,etal.Effectivenessofdifferentprocessingmethodsinreducinghydrogencyanidecontentofflaxseed[J].JournaloftheScienceofFoodandAgriculture,2003,83:836-841.[15]宋春芳，李栋，王曙光.亚麻籽挤压膨化脱毒的工艺优化[J].农业工程学报,2006,22(10):130-133.[16]李次力，缪铭．双螺杆挤压亚麻籽粕脱除生氰糖苷的研究[J].食品与发酵工业，2006,32(11)：63—67．