漢麻籽生物活性成分及其應用研究進展

溫林鳳，劉 果，宋明月，曹 庸*

（1.華南農業(yè)大學食品學院，廣東廣州 510642；2.華南農業(yè)大學園藝學院，廣東廣州 510642；3.廣東省功能食品活性物重點實驗室，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）

漢麻（Cannabis sativaLinn.）屬?？疲∕oraceae）大麻種（Cannabis sativaL.）植物[1]，也稱為大麻、線麻及火麻等[2]，是經過人工選育，植株群體花期頂部葉片及花穗中的四氫大麻酚（Tetrahydrocannabinol，THC）含量＜0.3%（干物質百分比），且已不具備提取毒品或直接作為毒品利用價值的工業(yè)用大麻品種類型[3]。為了與有毒品之稱的大麻有所區(qū)別，2005 年8 月經中國人民解放軍總后勤部軍需裝備研究所專家倡議，將中國各地可用于做工業(yè)原料的低毒大麻改稱“漢麻”[4]。我國是世界上第一個栽培和使用漢麻的國家，距今已有8 000 多年[4]。漢麻可廣泛應用于紡織、造紙、食品、醫(yī)藥、建筑、交通運輸、國防軍工等領域，是一種綠色、用途廣、易種植的高值特種生物質資源[5]。

漢麻籽是我國乃至世界的傳統(tǒng)食品，具有豐富的油脂、蛋白質、碳水化合物、礦質元素及維生素等營養(yǎng)成分，這些營養(yǎng)成分對人類健康有重要的作用。漢麻籽仁中不飽和脂肪酸含量很高，是高檔食用油和保健品的原料[6]。漢麻籽仁口感較好，早在1990 年人們就對漢麻籽仁的工業(yè)化生產產生了極大的興趣。近幾年，人們發(fā)現(xiàn)漢麻籽具有重要的營養(yǎng)和藥用價值，普遍認為漢麻籽制成的商業(yè)化產品比漢麻皮桿部位的纖維具有更大的開發(fā)價值和意義[6-8]。因此，漢麻籽已成為一種極具開發(fā)價值與應用前景的食品原料。在歐、美、日、韓等發(fā)達地區(qū)和國家，漢麻籽作為食品和保健品原料，越來越受消費者的歡迎。但當前我國漢麻籽的開發(fā)仍處于粗加工階段，本文對漢麻籽的活性成分及其利用情況進行了綜述，以期為漢麻籽在食品、保健品、化妝品、化工等領域的開發(fā)提供參考。

1 漢麻籽油

1.1 漢麻籽油的性質及組成

漢麻籽油是漢麻籽中最大的組分，約占30%～35%[9]。不同工藝提取的漢麻籽油顏色存在差異，熱榨的漢麻籽油外觀為深墨綠色，透明，呈濃香油味；冷榨的漢麻籽油外觀為淺墨綠色，透明，呈清香油味[10]。漢麻籽油的不飽和脂肪酸含量高，為89.79%～92.79%，是一種干性油，最主要的成分是甘油和脂肪酸組成的甘油三酯，并伴有種類繁多的類酯物質，其脂肪酸主要包括豆蔻酸、棕櫚酸、棕櫚油酸、十七烷酸、順-10-十七烯酸、硬脂酸、油酸、亞油酸、亞麻酸、花生酸、花生四烯酸和山崳酸等，其中亞油酸與亞麻酸的比值在2.29～4.68 之間，符合人體正常代謝所需的比例，Simopoulos[11]認為當膳食中亞油酸（ω-6）與亞麻酸（ω-3）比例較高（＞10∶1）時，容易增加患癌癥、炎癥和心血管疾病的風險。此外，漢麻籽油還含有生育酚、葉綠素、植物甾醇和多酚類化合物等[10,12-14]。

1.2 漢麻籽油的提取

漢麻籽油的提取方式有多種，從傳統(tǒng)的壓榨法、浸出法、超聲波法等，再到現(xiàn)代提取方法，如超臨界萃取法等。壓榨法包括冷榨和熱榨，優(yōu)點是工藝設備簡單、操作簡便；缺點是出油率低，并且油中的生物活性物質含量較低，同時受水分、溫度變化的影響，油脂會發(fā)生一些生物化學方面的變化，如蛋白質變性、酶被破壞或受到抑制、油脂氧化等。Crescente 等[6]利用冷榨法提取漢麻籽油，油脂回收率達60%～80%。浸出法的優(yōu)點是油脂回收率高、干粕殘油率低、毛油質量高、粕蛋白變性少，但也存在著毛油成分復雜、溶劑殘留、溶劑易燃易爆等缺點，而且與壓榨法一樣，不能有效地進行物質成分的選擇性提取。超聲波提取法具有活性物質不被破壞，提取時間短，產率高，條件溫和等優(yōu)點。與傳統(tǒng)提取方法相比，超臨界二氧化碳萃取法具有許多優(yōu)點，如提取溫度較低，能穩(wěn)定地處理，尤其適合溫度敏感的物質；通過調節(jié)溫度和壓力，改變溶劑的溶解度，可選擇性地分離非揮發(fā)性物質，溶劑回收簡單，產品不含殘留溶劑；無毒無害、無環(huán)境污染等問題[15]。耿晶娟等[16]對比了熱榨法、冷榨法、不同酶制劑輔助壓榨（熱榨、冷榨）法、水酶法提取火麻籽油，結果表明水酶法提取率最高，達83.2%；對不同方法提取的火麻籽油進行感官評價、理化性質和營養(yǎng)成分的比較，結果表明冷榨法和水酶法得到的火麻籽油理化特性方面最優(yōu)，不同方法提取的火麻籽油脂肪酸含量無明顯差別。Devi 等[17]對比了超臨界萃取、索氏抽提、滲透法、超聲波處理、熱降解等不同提取工藝下漢麻籽油的提取效果，并對其提取率、油脂成分和理化性質進行了比較，結果發(fā)現(xiàn)超聲波輔助溶劑萃取法提取率最高；索氏提取法提取的脂肪酸組成相對較適合；總體而言超臨界流體萃取是相對最優(yōu)工藝，其次是索氏法、超聲波法、超聲波輔助溶劑萃取法和索氏抽提輔助超聲波法等。

1.3 漢麻籽油的生物活性

漢麻籽油富含亞油酸、α-亞麻酸、油酸等多不飽和脂肪酸，此外漢麻籽油中還含有揮發(fā)性油、多種礦物質元素、植物甾醇類、生育酚類、黃酮類等成分，因此漢麻籽油含有極高的營養(yǎng)價值[18-19]。亞油酸、α-亞麻酸、油酸等脂肪酸對心血管疾病、肥胖和糖尿病等具有潛在的功效。ω-3 脂肪酸可能在一些人類病理（如肥胖和2-型糖尿病）中發(fā)揮有益作用，還與降低中風、動脈粥樣硬化以及心血管疾病的發(fā)病率有關。合理飲食并適當補充ω-3 脂肪酸，對預防和治療心血管疾病至關重要[20]。此外，α-亞麻酸作為ω-3 長鏈多不飽和脂肪酸的前體物質，在人體內可以合成二十二碳六烯酸（Docosahexaenoic acid，DHA）和二十碳五烯酸（Eicosapentaenoic acid，EPA）兩種活性因子，這兩種物質是構成大腦細胞和人體神經細胞的主要成分，因此漢麻籽油還具有提高記憶力的功效[21]。有研究發(fā)現(xiàn)，漢麻籽油中的K 和Na 兩種元素的比例較為理想，對癌細胞的繁殖具有一定的抑制作用[22]。此外，漢麻籽油中的植物甾醇類成分具有保護肝臟、預防骨質疏松、抗氧化、抗癌、抗菌、消炎等多種功效，由于植物甾醇和膽固醇存在競爭性作用，攝入適量的植物甾醇可以減少膽固醇的吸收，從而起到降血脂的作用[23-25]。生育酚是一種天然抗氧化劑，具有延緩衰老的作用，能增強皮膚的抗氧化能力[26-27]。

1.4 漢麻籽油的應用

漢麻籽油在食品、保健品、化妝品及生物柴油等方面具有廣泛的應用。漢麻籽油含有豐富的不飽和脂肪酸，可作為涼拌油或制成膠囊，有效補充人體所需的亞麻酸[28]。魏月媛等[29]在脫脂奶中添加火麻仁油發(fā)酵制得火麻仁油酸奶，與脫脂酸奶相比，火麻仁油酸奶在酸度、持水力以及流變學性質上均有一定的改善，并且具有更加豐富的揮發(fā)性香氣成分。漢麻籽油中的不飽和脂肪酸，具有較強的皮膚穿透能力，屬于天然表面活性劑，適合作為護膚防曬用品的原料[30]。此外，漢麻籽油還具有抗氧化、保濕等功效[31]，將漢麻籽油添加到化妝品中，可以制成保濕霜、清潔霜、防曬霜、潤膚霜、防凍霜及洗發(fā)護發(fā)產品等[13]。經過一系列的處理后，漢麻籽油可作為生物柴油原料油使用，與柴油相比，漢麻生物柴油降低了氮氧化合物、碳氫化合物和CO 的排放，同時增加了CO2和煙的排放量，并且顯著提高了制動熱效率[32]。在漢麻籽油的開發(fā)與應用上，實現(xiàn)富含功能性油脂原料及加工副產物的高值化利用及產業(yè)增值，具有廣闊的前景。

2 漢麻籽蛋白

2.1 漢麻籽蛋白的性質及組成

漢麻籽蛋白具有很高的營養(yǎng)價值，近20 年來人們對漢麻籽蛋白的研究越來越重視。漢麻籽蛋白主要由麻仁球蛋白（Globulin，GLB）和白蛋白（Albumin，ALB）組成，占比分別為65%～75%和25%～35%[33]。GLB 分子類似于六聚體結構，由酸性亞基和堿性亞基通過二硫鍵連接而成[34]，分子量為300 kDa 左右，其中酸性亞基和堿性亞基分子量分別約為33.0、20.0 kDa[35]。與GLB 相比，ALB 分子中的二硫鍵較少，因此結構更為松散，有較大的靈活性。此外，ALB 分子具有較大的溶解性和起泡性，但兩者間的乳化性幾乎無差別[36]。漢麻籽蛋白具有良好的起泡性、乳化性和聚集性，因此具有很好的加工潛力。

2.2 漢麻籽蛋白的提取

漢麻籽蛋白的提取方法包括堿溶酸沉法、水相酶解法等，其中堿溶酸沉技術是最常用的。張濤[37]利用優(yōu)化后的堿溶酸沉法得到純度較高的漢麻籽分離蛋白，產品的堿溶出率為86.95%，蛋白質得率為70.56%，溶解度為31.89%，蛋白質純度為92.39%。水相酶解法涉及的酶種類較多，包括木瓜蛋白酶、風味酶、堿性蛋白酶、胃蛋白酶、胰酶等。宋淑敏等[38]利用木瓜蛋白酶和中性蛋白酶復合酶法制備漢麻籽多肽，水解度達27.23%。

2.3 漢麻籽蛋白的活性

漢麻籽蛋白主要有降血壓、降膽固醇、促進細胞生長、與金屬離子螯合、調節(jié)血糖、抗氧化等功效。Girgih等[39-40]利用自發(fā)性高血壓大鼠作為動物模型，喂養(yǎng)不同酶解得到的漢麻籽蛋白（HPI），結果發(fā)現(xiàn)漢麻籽蛋白降低了大鼠的收縮壓，并且不同產品的降壓時間存在差異。胃蛋白酶和胰蛋白酶提取的漢麻籽蛋白能抑制3-羥基-3-甲基戊二酸單酰輔酶A還原酶（3-hydroxy-3-methylglutaryl coenzymeAreductase，HMGCoAR）的活性[41]，抑制前蛋白轉化酶枯草桿菌蛋白酶/kexin 9 型（proprotein convertase subtilisin/kexintype，PCSK-9）活性、降低低密度脂蛋白受體（low-density lipoprotein receptor，LDLR）膽固醇水平[42]。漢麻籽蛋白和漢麻分離蛋白均能與Zn2+結合，其中由風味蛋白酶降解得到的肽具有相對較高的結合能力[43]。小分子肽抑制血管緊張素轉化酶（Angiotensin-converting enzyme，ACE）活性的效果更強[40]。通過模擬胃腸道吸收，表明DPP-IV 生成的漢麻籽水解蛋白（hemp protein hydrolysates，HPH）能抑制葡萄糖苷酶的活性。

堿性蛋白酶酶解得到的HPH 能有效增強α-葡萄糖酶的活性，同時得到分子量分別為287.2 Da 和568.4 Da的兩種新寡肽，均能抑制血糖的生成[44-45]。不同蛋白酶（包括堿性蛋白酶、風味蛋白酶、中性蛋白酶、復合蛋白酶、胃蛋白酶、胰蛋白酶）酶解得到的HPH 具有一定的清除DPPH 自由基的能力，其中胃蛋白酶酶解得到的HPH 能力最強[46]。

2.4 漢麻籽蛋白的應用

目前市面上的漢麻籽蛋白產品較多，主要有蛋白飲料、功能性添加劑、營養(yǎng)補充劑以及各類保健產品。由于漢麻籽蛋白的低致敏性，可以將其用作其他蛋白產品的替代物。漢麻籽蛋白在食品中的應用主要包括5 大類，分別為面包產品、壓榨類產品、蛋白飲料、嬰幼兒奶粉和加工肉類產品。

漢麻籽蛋白可以替代米粉、面粉、小麥粉制作成餅干、面粉、面包等產品，一方面可以增加常量、微量營養(yǎng)物質，另一方面可以改善產品的質地結構，減少烘烤類產品結塊等問題，也能縮短面團發(fā)酵時間，提高面包的制作效率[47-49]，也可做成壓縮干糧、能量棒等壓縮類產品，體積小，能量密度大，易攜帶，保存期長[14]。同時可將脫脂漢麻籽蛋白添加到玉米粒中做成玉米類零食產品[50-51]。漢麻籽蛋白可以添加到葡萄汁、水果醋、橙汁等飲料中，能抑制多巴胺的氧化、微生物的生長及炎癥因子的表達[52-53]；另外也可以直接制作成植物蛋白飲料或者固體飲料。在嬰幼兒產品方面，相比大豆蛋白、小麥蛋白等植物蛋白，漢麻籽蛋白在巴氏殺菌前添加到生牛乳中，可減少其降解，并增加酸奶的黏稠度。漢麻仁、漢麻籽分離蛋白也可做成奶制品、蛋白粉等嬰幼兒產品。在肉制品的加工過程中也可以添加漢麻籽蛋白來提高肉制品的理化性質。漢麻籽蛋白在食品中利用的關鍵是保證其營養(yǎng)價值、功能特性、安全性、感官上的可接受性[54]。

3 漢麻籽纖維

漢麻籽中含有可溶性和不溶性纖維，大部分纖維存在于漢麻籽殼中，其中不溶性纖維包括纖維素、木質素、半纖維素，占不溶性纖維的比例分別為46%、31%、22%。可溶性纖維的特點是膨脹力大，可形成凝膠，并且可提高黏度[55]。原材料中可溶性纖維占比高時，食品加工利用的優(yōu)勢較大?？梢酝ㄟ^一些加工技術（如擠壓、加熱或加壓等）使長鏈多糖中的共價鍵斷裂，改變纖維的溶解性，從而增加原材料的可利用率[56]。

目前對于漢麻籽纖維功效的研究較少，應用主要集中在食品方面。有研究表明，在制作饅頭時添加一定量的漢麻籽纖維，饅頭無粗糙感，并有特殊香味；在制作面條時添加一定量的漢麻籽纖維，面條更加耐煮，口感筋道。當pH 為10 時，漢麻籽面粉具有相對較高的溶解性、乳化性和起泡性，但究竟是漢麻籽中的蛋白、纖維或是其他成分引起的這種性質變化，還有待進一步研究[57]。此外，在制作面包、餅干、蛋糕、桃酥等烘焙食品時添加面粉量5%～10%的漢麻籽纖維，可以改良食品的口感；在制作乳飲品或飲料時添加漢麻籽纖維，可以使產品營養(yǎng)更加完善，長期食用具有疏通腸道、調節(jié)血脂、調節(jié)血糖等生理功效[14,58]。

4 漢麻籽多酚

不同栽培條件下生產的漢麻籽中總酚和總黃酮含量存在差別[9]。研究表明，漢麻籽殼中的總酚含量要高于漢麻仁[59]。目前雖然沒有對漢麻籽不同部位總酚含量的比較研究，但與南瓜籽類似，漢麻籽各組分中酚類物質含量由多到少分別是漢麻籽殼、漢麻籽粕及漢麻籽油[58]。

一直以來，學者主要聚焦于漢麻籽蛋白和漢麻籽油的研究，但是其顯著的抗氧化活性也引起了較多學者的關注。漢麻籽殼和仁中的總酚含量分別為0.92～13.93、0.39～1.56 mg GAE/100 mg[60]，主要的兩種酚類物質是木脂素酰胺類物質和羥基肉桂酸[61]。木脂素酰胺類主要包括N-反式香豆?；野罚∟-trans-coumaroyl tyramine）、N-反式阿魏酰酪胺（N-trans-feruloyl tyramine）、N-反式咖啡酰酪胺（N-trans-caffeoyl tyramine）、大麻素A（Cannabisin A）、大麻素B（Cannabisin B）、大麻素C（Cannabisin C）、大麻素D（Cannabisin D）、大麻素E（Cannabisin E）、大麻素F（Cannabisin F）、大麻素G（Cannabisin G）、格羅斯酰胺（Grossamide）等[62]。目前在多酚類的功效研究上主要體現(xiàn)其清除自由基能力和抗氧化活性方面。同時，在作為食品添加劑或保健食品應用的安全性方面仍需進一步研究。

5 展望

目前對漢麻籽油脂和蛋白質的研究較廣泛，但對漢麻籽殼中的其他物質（如纖維類物質等）的功能特性研究較少。對生物活性物質，如酚類、黃酮類、纖維等物質的研究及應用是未來研究的熱點之一?，F(xiàn)有動物試驗和體外試驗研究表明，漢麻籽成分對心血管、神經系統(tǒng)等具有潛在的保護作用，但研究結果存在相互矛盾之處，因此對漢麻籽安全性方面的研究需要進行人體試驗[8]。此外，目前我國市場上的漢麻籽加工產品大多是初級加工產品，科技含量不高，未能充分體現(xiàn)其保健價值[63]，即在相應產品的精深加工方面無論是深度還是廣度都需要突破漢麻籽功能成分在應用中的局限性，充分利用漢麻籽原料，提高漢麻籽的精深加工以及高附加值產品的開發(fā)，在綜合利用漢麻籽的新技術、新工藝、新產品開發(fā)等方面，形成一套漢麻籽綜合利用共性關鍵技術和理論，提高漢麻籽產業(yè)的競爭力，實現(xiàn)漢麻產業(yè)的現(xiàn)代化發(fā)展。