火麻仁油提取、化學成分及功能研究進展

陳則華陳 彤李 偉劉 飛杜 潔馮孔龍曹 庸

(1. 無限極﹝中國﹞有限公司，廣東 廣州 510663；2. 深圳市農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全檢驗檢測中心，廣東 深圳 518055； 3. 華南農(nóng)業(yè)大學食品學院，廣東 廣州 510642；4. 廣東省天然活性物工程技術研究中心，廣東 廣州 510642； 5. 廣州綠萃生物科技有限公司，廣東 廣州 510663)

火麻仁是大麻屬?？浦参锏母稍锍墒旆N子，又名麻子仁、大麻子、火麻、白麻子、冬麻子等，廣泛分布于中國東北、華北、華南等地[1-3]?，F(xiàn)代研究表明，火麻仁營養(yǎng)豐富，富含蛋白質(zhì)、油脂以及膳食纖維等，具有良好的降血脂[4]、抗炎[5]、抗氧化[6]、改善記憶[7]等作用?；鹇槿视褪腔鹇槿实挠椭崛∥?，在火麻仁中其含量高達50%以上，常溫下呈黃綠色，在儲藏過程中逐漸變成黃棕色?；鹇槿视秃写罅康牟伙柡椭舅?，具有降血脂[8]、抗氧化[9]、改善記憶[8]等作用，是一種高品質(zhì)的功能性油脂[10]。目前，中國火麻仁油的研究仍處于初級階段，火麻仁主要產(chǎn)區(qū)的火麻仁油大多也是作坊式生產(chǎn)，產(chǎn)品品質(zhì)難以保證。在新產(chǎn)品的開發(fā)方面也略有不足，目前市面上火麻仁油產(chǎn)品品種單一且僅限部分地區(qū)才有，難以形成品牌效應以拉動市場。本文主要從火麻仁油提取、化學成分及功能3個方面進行綜述，同時展望火麻仁油的發(fā)展前景，為火麻仁油的綜合利用提供依據(jù)。

1 火麻仁油提取和化學成分

1.1 火麻仁油提取

1.1.1 溶劑浸出法 溶劑浸出法通常采用6號溶劑提取油脂，其原理是相似相容。通過將原材料進行粉碎，破壞油料作物的細胞壁，再以適當?shù)娜軇⒈┞冻鰜淼挠椭蛘咧苄猿煞州腿〕鰜?，通過一系列后續(xù)精制的過程以獲取高品質(zhì)油脂。溶劑浸出法以其出油率高、操作簡單等特點，適合工業(yè)化生產(chǎn)。曾凡炎等[11]研究指出采用石油醚、乙酸乙酯、乙醇、正丁醇進行超聲輔助萃取火麻仁，其出油率分別為34.82%，20.63%，17.02%，29.83%，再對其脂肪酸組成進行分析，結(jié)果表明不同溶劑提取的火麻仁油除脂肪酸種類因溶劑極性不同而略顯差異，但主要脂肪酸成分及其相對含量無明顯差異。鄧仕任等[12]通過正交試驗和響應面工藝設計優(yōu)化方法論證得出超聲輔助溶劑提取火麻仁油得率高達33.34%，此時的工藝條件為料液比1∶17 (g/mL)，超聲時間27 min，超聲溫度20 ℃，該方法下火麻仁油提取率達92%。溶劑浸出法出油率高、操作簡單，但生產(chǎn)安全性差，存在溶劑殘留的弊端。

1.1.2 壓榨法 作為傳統(tǒng)榨油的方式，壓榨法通常分為熱榨法和冷榨法。熱榨法榨取火麻仁油的過程會導致不飽和脂肪酸的高溫氧化，同時蛋白質(zhì)也會發(fā)生部分變性，從而引起油料品質(zhì)的降低。螺桿法屬于熱榨法的一種，其螺桿膛內(nèi)溫度甚至達到150 ℃，其出油率一般高于冷榨法，螺旋榨油機也因其生產(chǎn)連續(xù)、成本低等優(yōu)勢而備受中小型油脂廠青睞[13]。冷榨法因其低溫操作能夠較完全保留油料天然成分和生理活性物質(zhì)。周鴻翔等[14]通過液壓冷榨法優(yōu)化火麻仁油制備工藝得出：壓榨壓力40 MPa、壓榨時間36 min以及壓榨溫度59 ℃時，提取率為82.74%，通過氣相色譜法分析火麻仁油主要含有亞油酸(57.85%)、亞麻酸(18.42%)、油酸(13.16%)。Anwar等[15]通過液壓法壓榨水分含量4%左右的火麻仁，火麻仁油出油率為26.90%～31.50%。作為一種物理取油的方式，壓榨法生產(chǎn)適應性強、工藝簡單，但是出油率較低、勞動強度大、綜合利用率低。

1.1.3 超臨界CO2萃取法 超臨界CO2萃取分離過程的原理是利用超臨界二氧化碳對某些特殊天然產(chǎn)物具有特殊溶解作用，利用壓力和溫度對超臨界二氧化碳溶解能力的影響而進行的[16]。萬廣朋等[17]通過正交試驗得出超臨界CO2萃取火麻仁油的最佳提取工藝：萃取溫度45 ℃、萃取壓力40 MPa、萃取時間2 h、CO2流量30 L/h，此時火麻仁油提取率達到28.5%。相似研究[18]指出在萃取溫度50 ℃、萃取壓力30 MPa、反應Ⅰ和Ⅱ溫度分別為45，55 ℃時，火麻仁油出油率達到27%。超臨界CO2萃取過程是在常溫或者低溫下進行，不會對火麻仁原料蛋白質(zhì)結(jié)構造成明顯破壞，油的品質(zhì)好，沒有溶劑殘留，但成本較高。

1.1.4 水酶法 水酶法是一種操作簡單、效率高、能耗低的油脂提取方法。它的工藝是將油料破碎后加水作為分散相，酶可以溶解在水中并且將油脂從油料中提取出來。水酶法因為是在溫和條件下從油料中提取油脂，這種方法不會破壞油料中的蛋白質(zhì)等，保留了油的天然高品質(zhì)。劉賀等[19]指出通過水酶法提取火麻仁中油脂，在甘露聚糖酶1 900 U/g、溫度70 ℃、pH 8的條件下酶解1.7 h，再在胰酶500 U/g、溫度40 ℃、pH 8的條件下酶解2 h，提油率可達62.49%。舒奕等[20]采用堿性蛋白酶在液料比3.5∶1、酶用量2.0% (以火麻仁質(zhì)量計)、酶解初始pH 7、酶解溫度70 ℃、酶解時間3.5 h下得到火麻仁油的提取率為83.81%。水酶法雖然操作簡單、條件也比較溫和，但提取時間較長、出油率不高。

1.2 火麻仁油化學成分

1.2.1 脂肪酸組成 火麻仁油含有多種脂肪酸，其中不飽和脂肪酸含量最高，現(xiàn)代研究表明不飽和脂肪酸具有改善心血管疾病[21]以及免疫調(diào)節(jié)[22]等作用?；鹇槿视鸵埠酗柡椭舅岷王ヮ惖取２伙柡椭舅嶂饕凶貦坝退?、油酸、亞油酸、α-亞麻酸、γ-亞麻酸等；飽和脂肪酸以棕櫚酸、硬脂酸、花生酸為主；表1列舉火麻仁油的脂肪酸組成。此外，火麻仁油具有常見食用油沒有的γ-亞麻酸，具有很好的抗心血管疾病、降血脂以及改善記憶等作用，對人們身體健康十分有益。

1.2.2 VE火麻仁油中還含有豐富的VE，Teh等[25]研究指出火麻仁油中生育酚、黃酮類和酚酸類物質(zhì)含量顯著高于亞麻籽油和菜籽油。歐洲市場冷榨法獲得的油脂中火麻仁油含有最高的γ-生育酚，含量達到817.14 mg/kg[33]，在抗氧化和清除自由基方面有良好的效果。

1.2.3 植物甾醇 火麻仁油中還含有植物甾醇，其中以β-谷甾醇含量最高，甾醇可以降低血液中的膽固醇含量，其與慢性病的發(fā)生有關[34]。研究[35]指出廣西巴馬地區(qū)常年種植和食用火麻仁油，被稱為長壽油，這與火麻仁油中植物甾醇密切相關。此外，火麻仁油中酯類主要含有庚酸、1-二甲基丁酸以及一些酮類、烴類等。

表1 不同方法提取的火麻仁油脂肪酸組成

2 火麻仁油功能

現(xiàn)代研究[31]指出，食用油中n-6/n-3的比例為2∶1～3∶1時對人體最有益，而火麻仁油因其富含不飽和脂肪酸，且脂肪酸組成比例適中，故其可作為一種潛在的理想食用油。

2.1 降血脂作用

不合理的飲食會造成血清中膽固醇、甘油三酯以及低密度脂蛋白過高，這會進而引起一系列的代謝紊亂，通常表現(xiàn)為高脂血癥，同時它也是誘發(fā)心血管疾病、脂肪肝等疾病的因素之一[8,36]。蕭閔等[8]以血清總膽固醇(TC)、甘油三脂(TG)、高密度脂蛋白膽固醇(HDL-C)水平等為指標，研究火麻仁油和藻油對營養(yǎng)肥胖型大鼠的降脂減肥作用，結(jié)果表明，中、高劑量的火麻仁油藻油混合物可以顯著降低血清中TG含量，提高TC和HDL-C含量，火麻仁油和藻油混合物能夠起到顯著降脂減肥的作用。相似研究[8]指出火麻仁油和藻油混合物可使試驗組大鼠睪脂肪墊重、腎周脂肪墊重、脂體比顯著降低，起到有效的降脂作用。這是因為火麻仁油能清除體內(nèi)產(chǎn)生過多的自由基，減少細胞膜不飽和脂肪酸過氧化，從而起到降血脂的作用。張丹丹等[37]以高脂飼料建立高脂血癥模型大鼠，探究火麻仁油降血脂作用，結(jié)果表明火麻仁油各劑量組能夠顯著降低大鼠血清中總膽固醇、三酰甘油以及動脈硬化指數(shù)(P<0.01)，其中高劑量組還能顯著降低低密度脂蛋白膽固醇以及肝臟中MDA含量(P<0.01)，可能是火麻仁油參與改善大鼠體內(nèi)脂肪代謝相關機制，從而起到降脂保肝的作用。

2.2 抗氧化作用

抗氧化作用是指抵抗機體發(fā)生氧化作用的過程。機體通過體內(nèi)的相關抗氧化物酶或者攝入外源性抗氧化物質(zhì)起到清除自由基或者延緩自由基形成的作用，避免受到氧化損傷[38]?；鹇槿视椭械母卟伙柡椭舅岷抠x予其具有較好的抗氧化效果[39]，具有良好的開發(fā)前景。扈學俸等[40]指出火麻仁油不會對動物造成明顯毒性作用，同時通過測定相關抗氧化指標，發(fā)現(xiàn)火麻仁油有明顯提高大鼠血清抗氧化能力的效果，血清中SOD、GSH-Px酶活顯著提高(P<0.05)，MDA含量顯著下降(P<0.05)。李永進等[41]從體內(nèi)外兩個角度探究火麻仁油的抗氧化效果，在體外試驗中，火麻仁油醇提物有顯著清除DPPH自由基的效果(P<0.05)；在小鼠體內(nèi)試驗中，火麻仁油顯著提高小鼠體內(nèi)SOD酶活，降低MDA含量(P<0.05)。代謝過程中產(chǎn)生的氧自由基正常情況下在體內(nèi)處于動態(tài)平衡狀態(tài)，但在某些病理情況下這種平衡被打破，過量的氧自由基會誘導脂質(zhì)過氧化，引起機體的氧化損傷，補充外源性的抗氧化物質(zhì)或者體內(nèi)抗氧化相關酶類能夠大量表達可以減緩或者防止氧化損傷。也有研究[29,43]表明，火麻仁油比普通大豆油和玉米油具有更高的抗氧化活性，這與火麻仁油中豐富的不飽和脂肪酸以及少量酚類物質(zhì)關系密切。火麻仁油可提高小鼠體內(nèi)SOD、GSH-Px酶活，消除細胞產(chǎn)生的過氧化脂質(zhì)(LPO)等物質(zhì)，保護機體不受氧化損傷，從而起到抗氧化作用[42]。

2.3 抗衰老作用

動物體在新陳代謝的過程中，受到各種因素的影響，體內(nèi)會產(chǎn)生過量的高活性自由基。這些自由基會引起脂質(zhì)過氧化，產(chǎn)生大量LPO，造成生物體生物膜、蛋白質(zhì)以及核酸的損傷?？寡趸锬軌蚯宄w內(nèi)過量的自由基，防止LPO的產(chǎn)生，延緩生物體衰老的進程[43-44]。曹俊嶺等[45]以復方地芬諾脂致便秘模型小鼠為試驗對象，發(fā)現(xiàn)模型組小鼠血清和腦組織中NO含量顯著提高，胸腺厚度變薄、皮質(zhì)細胞減少，呈現(xiàn)明顯的衰老現(xiàn)象；而添加有火麻仁油的中、高劑量試驗組小鼠胸腺厚度以及皮質(zhì)淋巴細胞數(shù)量顯著提高(P<0.05)，同時顯著降低血清和腦組織中的NO含量(P<0.01)，起到延緩衰老的作用。此外，有研究[46]證實火麻仁油能顯著提高D-半乳糖亞誘導的急性衰老模型小鼠血清和腦組織抗氧化酶(SOD和GSH-Px)活力(P<0.01)，降低NO含量和MDA含量(P<0.01)，表明火麻仁油可以通過提高機體抗氧化能力以及改善機體免疫系統(tǒng)達到抗衰老的效果。相似研究[47]指出在D-半乳糖頸背部皮下注射復制小鼠亞急性衰老模型中，火麻仁油試驗組能顯著提高皮膚SOD酶活，促進小鼠表皮毛發(fā)的生長，改善皮膚形態(tài)功能，具有良好的抗衰老效果。火麻仁油在家蠶試驗中也表現(xiàn)出良好的延長家蠶幼蟲生存期的作用，同時對于5齡期家蠶耐饑餓時間也有顯著延長[34]。

2.4 其他作用

火麻仁油還有抗炎和潤腸作用等。Callaway等[48]研究指出火麻仁油能提高皮炎患者血液中不飽和脂肪酸含量，從而調(diào)節(jié)血漿中甘油三酯等的脂肪酸普，改善皮膚干燥、瘙癢的癥狀。在衰老小鼠模型試驗中，火麻仁油中、高劑量組可顯著降低TLR4、TNF-α、CRP含量，起到顯著的抗炎作用[9]。李寒冰等[49]研究指出火麻仁油能顯著改善小鼠結(jié)腸中pH值，促進有益菌的生長，對腸道菌群有一定的調(diào)節(jié)作用。火麻仁油也能夠刺激腸黏膜，促進腸道蠕動，具有瀉下作用。蘇婧等[8]指出在D-半乳糖致衰老小鼠學習記憶障礙的研究中，火麻仁油能提高腦組織的抗氧化能力、Ach含量以及AchE和ChAT活性，從而改善小鼠記憶學習能力。這與火麻仁油能提高小鼠腦組織抗氧化能力、減少自由基造成的氧化損傷相關，同時小鼠大腦皮層中Ach含量的升高增強中樞神經(jīng)系統(tǒng)功能也與改善小鼠記憶學習功能有關。

3 結(jié)論

火麻仁油作為火麻仁的重要組成成分之一，富含不飽脂肪酸且脂肪酸比例適中，具有良好的降血脂、抗氧化以及抗衰老等功能特性，是一種品質(zhì)優(yōu)良的新型功能性油脂。目前，市面已有火麻仁油肥皂、火麻仁油乳液、火麻仁油飲料、火麻仁油面包等產(chǎn)品在售，因其獨特的功效，備受消費者青睞。

現(xiàn)階段中國火麻仁油資源的開發(fā)利用尚處于初級階段，食用火麻仁油的習慣也限于廣西巴馬、山西晉中等主要產(chǎn)地。而火麻仁作為大麻科的植物，由其制備而來的火麻仁油因含有微量四氫大麻酚等大麻類物質(zhì)而遭到安全性質(zhì)疑。雖然現(xiàn)在精制技術愈發(fā)成熟，仍需加大火麻仁油宣傳以減少負面信息誤導消費者。同時，中國關于火麻仁油的研究大多停留在表觀的影響，少有文章從火麻仁油的作用機理方面闡述火麻仁油的功效。為了從機理的角度闡明火麻仁油的功效，建立起火麻仁油—功效—作用機理的一體化研究對火麻仁油的發(fā)展具有重要意義。

為更好開發(fā)火麻仁油資源，筆者認為首先應該對火麻仁的品種進行物種篩選，找到安全、高品質(zhì)的火麻仁油原料來源。同時，火麻仁油的精制技術有待研究者提高，相關技術也不應僅僅著眼于實驗室階段，適用于中式、甚至工業(yè)化生產(chǎn)的精制技術對火麻仁油的工業(yè)化生產(chǎn)將起到關鍵作用。為更清楚研究火麻仁油的功效，研究者需從火麻仁油的基礎研究做起，除了關注其生理活性外，還要重點剖析火麻仁油功效的作用機理，從基因、蛋白層面揭示火麻仁油在抗衰老、抗氧化等方面的作用將有利于突破現(xiàn)有研究層次?？傮w來說，火麻仁油是一種極具發(fā)展前景的新型功能性油脂。