木酚素和亞麻多糖提取技術(shù)的優(yōu)勢、缺點分析

郝文來+歐陽云

摘 要：目的：分析研究木酚素與亞麻多糖提取技術(shù)的優(yōu)勢和缺點。方法：依據(jù)木酚素與亞麻多糖提取原理，分析提取的技術(shù)方法，總結(jié)提取技術(shù)的優(yōu)勢和缺點。結(jié)果：從亞麻皮中提取木酚素和亞麻多糖，將會大大提高亞麻籽綜合利用開發(fā)的價值，可降低生產(chǎn)成本，可實現(xiàn)亞麻籽皮的全利用。結(jié)論：以亞麻籽皮為原料連續(xù)提取木酚素和亞麻多糖、同時得到亞麻籽皮油和亞麻膳食纖維副產(chǎn)品，使亞麻籽皮得到充分有效的綜合利用，有效地降低了綜合生產(chǎn)成本，實現(xiàn)了附加值提升的最大化。

關(guān)鍵詞：木酚素；亞麻多糖；提取技術(shù)；優(yōu)勢和缺點

木酚素是天然強效抗癌物和天然雌性激素補充劑，雖然木酚素廣泛分布于植物界及多種食物中，但是在亞麻籽皮中含有木酚素達2%左右，可以說木酚素的唯一來源是亞麻籽[1]。亞麻多糖在亞麻籽皮中含量在20%左右，遠高于其他農(nóng)作物的含量，亞麻籽皮也是亞麻多糖的最佳來源?？梢姡瑏喡樽丫C合利用開發(fā)是木酚素和亞麻多糖提取的基礎(chǔ)。

1技術(shù)原理和方法

1.1技術(shù)原理

1.1.1麻籽脫皮的技術(shù)原理

利用亞麻籽在加熱過程中亞麻籽皮的膨脹系數(shù)大于亞麻仁，使仁皮組織之間出現(xiàn)物理性松動縫隙的原理，采用搓擦式粉碎方式進行實現(xiàn)脫皮。

1.1.2木酚素與亞麻多糖提取的原理

木酚素與亞麻多糖僅存于亞麻籽的外種皮中。木酚素是亞麻籽皮的木質(zhì)細胞壁的結(jié)構(gòu)組成的主要成分之一，而亞麻多糖（亞麻膠）多存在與細胞間質(zhì)與細胞質(zhì)中，起到粘連和強化細胞壁的作用。亞麻的膠質(zhì)成分存在大量的親水基團，易溶于熱水。在水提過程中，采用微波、超聲等輔助手段既可加快多糖成分的溶解又可破壞木質(zhì)細胞壁的結(jié)構(gòu)，使得木酚素易于釋放。在提取的混合溶液體系中，多糖類成分交織成了三維網(wǎng)狀的結(jié)構(gòu)，而被破壞的細胞壁成分相對獨立，與亞麻膠質(zhì)成分存在比重差異和溶解特性的差異，可利用這些差異實現(xiàn)亞麻膠混合體系中不同成分的初步分離。

1.2技術(shù)方法

1.2.1亞麻籽脫皮的技術(shù)方法

采用原料分級、電磁加熱、搓擦式粉碎、仁皮分離等方法實現(xiàn)脫皮。

1.2.2木酚素和亞麻多糖提取技術(shù)方法

采用微波加熱提取亞麻多糖，超聲提取木酚素，高速剪切醇沉和離心法初步分離亞麻多糖和木酚素，依據(jù)產(chǎn)品開發(fā)的要求進行木酚素粗品的純化。

1.3技術(shù)路線及工藝流程

1.3.1亞麻籽脫皮

1.3.2木酚素與亞麻多糖同步提取

說明：亞麻籽皮蒸汽加壓提取，熱水提取，固體和液體分離，一方面，濃縮得到的液態(tài)物質(zhì)，采用醇提，回收溶劑，干燥后粉碎為亞麻多糖。另一方面，對分離的固態(tài)物質(zhì)進行濕粉碎后采用酒精提取木酚素，再進行固態(tài)和液態(tài)分離，液態(tài)物質(zhì)經(jīng)過精餾、釜殘液堿解、中和、干燥粉碎后得到第二部分木酚素。第二次固液分離的固態(tài)物質(zhì)通過溶劑回收后，采用超臨界萃取油，剩余物質(zhì)粉碎后得到膳食纖維。

2結(jié)果

2.1技術(shù)優(yōu)勢

2.1.1工業(yè)化成熟度亞麻籽脫皮技術(shù)

迄今為止，國內(nèi)外從事亞麻籽脫皮技術(shù)研究的報道較多，但是，均處于小試、中試研究階段，且脫皮效果較差。公司目前擁有亞麻籽脫皮中試成果的脫皮效果達到的指標是：仁中含皮率小于1%、皮中含仁率小于1%。本項目實施后，計劃達到的工業(yè)化成熟度亞麻籽脫皮技術(shù)指標是：仁中含皮率小于2%、皮中含仁率小于2%。

2.1.2亞麻木酚素與亞麻多糖的同步提取技術(shù)

在提取亞麻多糖時，兼顧了亞麻木酚素的提取，多糖提取的輔助手段等效于木酚素提取的預處理方法，在亞麻木酚素與亞麻多糖的同步提取的后處理階段，利用分子聚合度的差異實現(xiàn)亞麻多糖與木酚素的初步分離

2.1.3亞麻木酚素、亞麻多糖、亞麻蛋白的高效分離技術(shù)

利用高速剪切醇沉與離心分離技術(shù)，高效分離了混合溶液體系中的多糖、蛋白和木酚素。

2.2技術(shù)缺點

表現(xiàn)在技術(shù)風險和管理風險兩個方面，現(xiàn)對風險內(nèi)容與應(yīng)對舉措進行總結(jié)：

2.2.1技術(shù)風險

本項目的成功取決于兩個方面，第一：高質(zhì)量的亞麻皮原料，目前公司自主研發(fā)的亞麻籽連續(xù)自動化脫皮生產(chǎn)線已經(jīng)投入生產(chǎn)，已經(jīng)生產(chǎn)出含仁率低于2%的高品質(zhì)亞麻皮。第二：木酚素和亞麻多糖提純工藝是否能夠連續(xù)批量生產(chǎn)。木酚素和亞麻多糖提純已經(jīng)通過實驗證明是可行的，但是能否規(guī)模化生產(chǎn)，取決于各工藝環(huán)節(jié)的配套研發(fā)，是本項目的重點，只能通過小試、中試裝置建設(shè)，不斷實驗改進，逐步摸索實現(xiàn)。

2.2.2管理風險

進度管理：定期召開研發(fā)項目工作會議，市場營銷部、生產(chǎn)部、行政部、人力資源和財務(wù)部經(jīng)理參加，積極協(xié)調(diào)公司內(nèi)外部資源，配合研發(fā)小組工作，及時解除研發(fā)工作障礙。設(shè)置階段性成果獎勵機制，在計劃時間內(nèi)完成的子項目負責人和團隊將獲得物質(zhì)和精神鼓勵。

研發(fā)設(shè)備管理：主要的研發(fā)設(shè)備進入到恒溫恒濕的潔凈實驗車間內(nèi)，保證設(shè)備運轉(zhuǎn)和保管環(huán)境。定期安排生產(chǎn)部人員維護設(shè)備，及時維修和更換零部件，保證實驗耗材供應(yīng)。

階段性成果管理：安排公司食品安全管理員和化驗員跟蹤研發(fā)團隊，及時做好研發(fā)過程中各項工藝參數(shù)記錄整理，保證實驗過程有指導、不返工。安排研發(fā)部經(jīng)理及時申請專利，保護研發(fā)成果。

3討論

在國際上，亞麻被視為新興的重要功能食品來源、良好的紡織纖維來源和潛在的生物柴油來源，有眾多的醫(yī)療和工業(yè)用途。亞麻籽含有豐富的α-亞麻酸，木酚素，亞麻膠和膳食纖維和亞麻蛋白。這些功能性成分具有醫(yī)療保健作用，如降低心血管疾病，動脈粥樣硬化，糖尿病，癌癥，關(guān)節(jié)炎，骨質(zhì)疏松，自身免疫性疾病和神經(jīng)系統(tǒng)疾病等，而近年來的研究顯示：亞麻環(huán)肽類成分也有很高的醫(yī)療價值，可起到起到免疫抑制作用并用來預防和治療心臟疾病[2、3]。

本項目采用的原料為亞麻籽，亞麻籽含有大量的α-亞麻酸、亞麻蛋白、木酚素、亞麻多糖、膳食纖維等營養(yǎng)或活性成分，這些成分均有不同程度的開發(fā)利用價值，配合主要產(chǎn)品的開發(fā)并依據(jù)市場需求可推出一系列的亞麻功能性新產(chǎn)品。新產(chǎn)品的研制需要新工藝、新方法的配套，本項目擬對現(xiàn)有天然產(chǎn)物的開發(fā)利用技術(shù)進行集成創(chuàng)新與實質(zhì)性的改進，探尋有利于亞麻系列產(chǎn)品開發(fā)新技術(shù)與配套新工藝。

研究結(jié)果表明：木酚素和亞麻多糖存在于亞麻籽皮中，亞麻籽皮占亞麻籽的45%左右，采用申請單位擁有的“亞麻籽脫皮分離方法與設(shè)備” 專利技術(shù)將亞麻籽脫皮后，亞麻籽皮中的木酚素和被富集到2%以上，亞麻多糖被富集到20%左右，兩者均比亞麻籽提高2倍以上。同時，采用申請單位擁有的“從亞麻籽皮中連續(xù)提取亞麻膠和木酚素的方法”專利技術(shù)將木酚素和亞麻多糖同步得以提取，通過實施兩項發(fā)明專利的配套加工技術(shù)，大幅提高生產(chǎn)效率，降低了生產(chǎn)成本，還可得到亞麻籽皮油和亞麻膳食纖維副產(chǎn)品，可實現(xiàn)亞麻籽皮的全利用。經(jīng)專家評審，該技術(shù)達到國際先進水平。

總結(jié)來說，實施本項目將亞麻籽脫皮成亞麻籽仁和皮后，除有效利用亞麻籽仁外，以亞麻籽皮為原料連續(xù)提取木酚素和亞麻多糖、同時得到亞麻籽皮油和亞麻膳食纖維副產(chǎn)品，使亞麻籽皮得到充分有效的綜合利用，有效地降低了綜合生產(chǎn)成本，實現(xiàn)了附加值提升的最大化。

參考文獻：

[1]胡華麗，梅鴻獻，劉日斌等.芝麻種子發(fā)育過程中木酚素、脂肪及蛋白質(zhì)積累量變化研究[J].華北農(nóng)學報，2014，36（1）：190-194.

[2]臧茜茜，魏曉珊，陳鵬等.不同品種亞麻籽木酚素多聚體水解物的組成及含量[J].中國油料作物學報，2017，39（2）：253-259.

[3]趙陽，王慧云，陳海華等.亞麻多糖對木薯淀粉和紅薯淀粉糊物理性質(zhì)的影響[J].中國糧油學報，2014，29（2）：15-21.

作者簡介：

郝文來（1969年09月），性別：男；籍貫：安徽省安慶市；民族：漢族；職稱：高級工程師；畢業(yè)于：北京航空航天大學；學歷：本科；研究方向：農(nóng)業(yè)生物技術(shù)

【基金項目】

廣東省深圳市科技計劃項目（編號：普20150197：木酚素和亞麻多糖提取技術(shù)研發(fā)）