亞麻膠、亞麻木酚素的提取及分離純化技術(shù)研究進展

邱立明，唐佳芮，袁 榕，魏 冰，孟 橘

中糧工科(西安)國際工程有限公司 (西安 710082)

亞麻籽，又稱胡麻籽，是一種油料種子，加拿大亞麻籽產(chǎn)量位居世界第一，我國亞麻籽產(chǎn)地主要分布在甘肅、內(nèi)蒙、寧夏、河北、新疆、山西等地[1]。亞麻籽是高含油油料，整籽含油38%～45% ，亞麻籽整籽中亞麻籽膠含量約為8%～12%、亞麻木酚素含量約為1%～4%、α-亞麻酸含量約為27%、總膳食纖維含量約為29.8%[2]。

亞麻籽膠，又稱富蘭克膠，是一種純天然植物膠,是國家綠色食品發(fā)展中心認定的綠色食品專用添加劑。它具有粘性大、乳化效果好、營養(yǎng)成分高、吸水性強、對有毒重金屬有吸附解毒作用等特點,還有美容、護膚、保健功效。廣泛應(yīng)用于化妝品、食品、石油開采、醫(yī)藥、煙草、印染及造紙等行業(yè)，國內(nèi)外市場廣闊[3-4]。

亞麻木酚素(開環(huán)異落松樹脂酚二葡萄糖苷，SDG)以二糖苷的形式出現(xiàn)，是具有重要價值的生物活性物質(zhì)[5]。據(jù)報道,亞麻木酚素具有多種功效,公認的最具應(yīng)用價值的是抗癌作用和雌激素作用[6]。亞麻木酚素主要存在于亞麻籽皮中，含量大概為11.7～24.1 mg/g ,亞麻木酚素在其他谷物中的含量較少，僅為2～7 mg/kg ,富含亞麻木酚素最多的植物就是亞麻籽[7]。

就目前而言，亞麻籽主要以生產(chǎn)食用亞麻籽油為主，同時兼顧生產(chǎn)亞麻籽膠、亞麻木酚素以及亞麻籽蛋白的綜合利用技術(shù)尚還缺乏。本文主要對國內(nèi)外從亞麻籽中亞麻膠、亞麻木酚素提取和分離純化技術(shù)進行綜述,對進一步完善提取和分離提純工藝,實現(xiàn)亞麻膠、亞麻木酚素、亞麻籽油及蛋白的高效提取及綜合利用。

1 亞麻膠提取及分離純化技術(shù)

1.1 亞麻膠提取技術(shù)

亞麻籽膠有著廣闊的應(yīng)用前景，國內(nèi)外針對其生產(chǎn)工藝進行了大量研究，大部分報道都是以亞麻籽整籽作為提取亞麻膠的原料[8-14]，也有部分報道是以亞麻籽粕為提膠原料[15-17]以及亞麻籽皮為提膠原料[18-21]，形成了一系列專利技術(shù)。在這些提取技術(shù)中，以是否用水做提取劑分為濕法提取技術(shù)[8-26]和干法提取技術(shù)[27-29]。

1.1.1濕法提取技術(shù)

之所以稱之為濕法提取技術(shù)，主要是因為是以水作為提取溶劑，個別添加酸堿等輔助化學(xué)試劑，譚鶴群[8]、張?zhí)m[15]、申玉軍[26]等對國內(nèi)外濕法提取亞麻籽膠的技術(shù)研究進展都做了比較詳細的綜述。針對傳統(tǒng)的水為提取溶劑，有的研究借助酸堿等輔助化學(xué)試劑進行提取，亞麻籽膠得率可達10%以上[22]，得率較高，但還是存在不足，借助酸堿等輔助化學(xué)試劑的提膠技術(shù)會導(dǎo)致亞麻籽膠產(chǎn)品黏度降低以及存在污染等問題[23]。所以在實際生產(chǎn)中主要還是采用直接用水提取亞麻籽膠的工藝技術(shù)[24-25]。郭項雨[16]以亞麻餅粕為原料，用125倍量的水在溫度70 ℃下提取90 min，洗膠1次，冷凍干燥得亞麻膠，亞麻籽膠的得率為32.0%。李群[19]等以亞麻皮為原料，用13倍量水在溫度100 ℃條件下浸提10 min，進行兩次提取，最終亞麻籽膠的得率為23.52%，黏度為6 200 mPa·s。

在水提法的基礎(chǔ)上，還可以采取微波輔助和超聲波輔助。孫姣[14]以亞麻籽為原料，采用微波-超聲波輔助法用17.3倍量水在溫度85 ℃條件下提取65 min，醇沉干燥得亞麻膠，提取率為5.14%。梁霞[18]以亞麻皮為原料，微波輔助用15倍量水在溫度80 ℃條件下浸提40 min，噴霧干燥得亞麻膠，亞麻膠的得率為 25.7 g/100 g，1 g/100 g膠液的黏度可達 3 000 MPa·s。馮愛娟[21]等以亞麻殼(皮)為原料，采用超聲輔助法用30倍量水在溫度90 ℃條件下提取40 min，醇沉干燥得亞麻膠，提取率為19.8%。

1.1.2干法提取技術(shù)

干法提取的方法不需要任何溶劑，主要采用研磨的方式，所以需要具有研磨性能的設(shè)備，胡鑫堯[27]采用球磨機打磨亞麻籽，過篩分離得亞麻膠，得率達82%～92%；班振懷[28-29]采用面粉加工機分別處理亞麻粕和亞麻籽，亞麻粕篩分去除蛋白得亞麻籽皮，亞麻籽打磨得亞麻籽皮，粉碎得亞麻籽膠，得率達25%；黃慶德[30]、楊金娥[31]采用砂輥打磨機打磨亞麻籽，收集亞麻籽膠粉經(jīng)過脫脂干燥得亞麻膠，亞麻膠的粘度在2 500～5 000 mPa·s，得率在3.5%～7.5%。

兩種方法進行比較，濕法提取的亞麻膠純度更好、黏度更好，干法提取亞麻膠工藝更為簡單，亞麻膠得率更高，無高溫過程，但干法提取的亞麻膠黏度低，影響其應(yīng)用范圍。

1.2 亞麻膠的分離純化技術(shù)

目前亞麻膠常用的分離純化方式大多為醇沉水洗法，鹿保鑫[9]等洗膠4次，亞麻膠的得率為8.31%；崔寶玉[11]等醇沉干燥得亞麻膠，重復(fù)3次的產(chǎn)膠率達13.84%；劉蕾[13]等醇沉干燥得亞麻膠，提取率為5.83%；孫姣[14]醇沉干燥得亞麻膠，提取率為5.14%；張?zhí)m[15]用濃度75%的醇進行醇沉，亞麻膠得率為24.3%；郭項雨[16]洗膠一次，冷凍干燥得亞麻膠，亞麻膠的提取率為32.0%；李群[19]等提取兩次采用醇沉干燥得亞麻膠，得率為23.52%，黏度為6 200 mPa·s；馮愛娟[21]等醇沉干燥得亞麻膠，提取率為19.8%。醇沉水洗只是簡單的達到分離的作用，對亞麻膠的提純效果不明顯。張澤生[17]等在醇沉的基礎(chǔ)上對提取的亞麻膠進行了進一步的純化，純化采用石灰乳-磷酸脫蛋白，溫度80 ℃下往浸提液中加入0.6 g/100 mL量的氫氧化鈣，保溫時間50 min，亞麻膠蛋白含量可減少到2.09%。

2 亞麻木酚素提取及分離純化技術(shù)

2.1 亞麻木酚素提取技術(shù)

從亞麻籽中高效提取亞麻木酚素成為當今的研究熱點[32-35]，目前主要以亞麻籽粕作為原料提取亞麻木酚素[36-43]，也有用亞麻籽整籽作為提取亞麻木酚素的原料[44]或者亞麻籽皮作為提取亞麻木酚素的原料[45-47]。根據(jù)提取工藝的不同可分為有機溶劑提取法、微波輔助提取法和超聲輔助提取法。

2.1.1有機溶劑提取法

溶劑法是目前亞麻木酚素提取的主要工藝。主要工藝過程為:醇提—分離—濃縮—堿解—酸中和。葛曉靜[44]等在60 ℃下以70%乙醇堿溶液(pH為12)浸泡亞麻籽2 h，在此條件下木酚素提取率為12.21 mg/g 。

溶劑提取法具有工藝流程簡單、設(shè)備要求低、操作便捷等優(yōu)點，同時也存在著溶劑消耗量大，提取時間長，得率較低等缺點。

2.1.2微波輔助提取法

在溶劑提取法的基礎(chǔ)上采用微波輔助可以大大縮短提取所需的時間,并且一定程度上提高了亞麻木酚素的提取率。張文斌[45]等利用微波輔助提取法用濃度40.9%乙醇以21.9倍量在130 W微波功率下輻照90.5 s，亞麻木酚素得率為2.188 g/100 g。微波輔助也存在不足，主要是設(shè)備不成熟，存在微波泄漏的風險，還有待完善。

2.1.3超聲輔助提取法

超聲波輔助提取法可以加速有效成分的溶出，縮短提取時間，增高得率。并且提取時溫度不高，有效提高了產(chǎn)品的質(zhì)量。徐海娥[32]等以70%乙醇為提取劑，超聲輔助提取30 min，亞麻木酚素提取率為13.2 mg/g。孫偉潔[37]等用17倍70%乙醇浸泡下超聲21 min，超聲功率為400 W，木酚素得率6.54%。李會珍[43]等用17倍60%乙醇在40 ℃下浸泡超聲15 min，超聲功率為400 W，木酚素得率7.18 mg/g。但是超聲輔助法會使提取物中多種物質(zhì)的同時溶出，這也為后續(xù)的分離純化帶來了一定的影響。

2.2 亞麻木酚素的分離純化技術(shù)

目前用于亞麻木酚素分離純化的方式有大孔吸附樹脂法、硅膠色譜法和 Sephadex LH-20 凝膠柱法。

2.2.1大孔吸附樹脂法

大孔吸附樹脂是層析柱填料中相對廉價的一種，其在水溶性有機化合物的提純方面有廣泛的應(yīng)用。張文斌[48]通過大量實驗得出用X-5為分離介質(zhì)純化亞麻木酚素粗品，得到含量為 65.7%的亞麻木酚素產(chǎn)品，樹脂回收率在80.8%左右；李琳[49]等采用AB-8型大孔吸附樹脂分離純化亞麻木酚素粗品，得到含量為81%的亞麻木酚素產(chǎn)品，樹脂回收率在78.6%左右；孫偉潔[50]篩選了大量樹脂最終確定AB-8型樹脂效果最優(yōu)，亞麻木酚素純度為66.71%。此方法具有吸附容量大、物理化學(xué)穩(wěn)定性高、吸附速度快、選擇性好、再生處理方便、解吸條件溫和、宜于構(gòu)成閉路循環(huán)、使用周期長、節(jié)省費用等諸多優(yōu)點。但此方法只適用于亞麻木酚素的粗分離，要想得到純度更高的產(chǎn)品，還需采用其他分離純化方法。

2.2.2硅膠色譜法

硅膠柱分離的對象主要是中等分子量的物質(zhì)，尤其是復(fù)雜的天然物質(zhì)，這類物質(zhì)的極性范圍很大，對于性質(zhì)相近的物質(zhì)，硅膠柱能夠提供很好的分離效果。張文斌[48]采用硅膠色譜法二次洗脫分離出亞麻木酚素樣品，純度為91.85%，硅膠柱的回收率為92.4%。孫偉潔[50]通過對硅膠柱上樣濃度以及洗脫速度的研究，最終得到的亞麻木酚素，純度可以達80.13%。硅膠色譜法所用洗脫溶劑毒性較大，且回收困難，并且純化規(guī)模小，成本較高，所以在大生產(chǎn)中有效推廣，具有局限性。

2.2.3Sephadex LH-20 凝膠柱法

亞麻木酚素分離純化采用Sephadex LH-20 凝膠柱層析法的應(yīng)用迄今報道很少。它不僅對極性不同的物質(zhì)具有一定的分離純化作用，還可以根據(jù)分子大小不同進行排阻的能力。張文斌[48]采用 Sephadex LH-20 凝膠柱法，二次洗脫分離得到亞麻木酚素，純度達到96.6%，凝膠柱的回收率為97.2%。Sephadex LH-20凝膠柱法可以得到純度較高的亞麻木酚素，但其價格比較高，成本投入比較大，且清洗比較費時。所以此方法具有一定的局限性。

3 結(jié)束語

亞麻膠和亞麻木酚素皆具有多種生物活性和保健功效，對目前食品領(lǐng)域、保健品領(lǐng)域、醫(yī)學(xué)領(lǐng)域等具有重要的意義。研究表明，亞麻膠和亞麻木酚素主要分布在亞麻籽皮上，含量分別達到25.0%、2.2%。因此以亞麻籽皮為原料制取亞麻膠和亞麻木酚素的工藝技術(shù)更為高效，并且有利于亞麻籽制油以及亞麻蛋白的綜合利用。另外采用微波、超聲等手段輔助提取能有效提高亞麻膠以及亞麻木酚素的提取效率，并在一定程度上降低了能耗。由此可以想到，微波超聲輔助一步法從亞麻籽皮中提取亞麻膠和亞麻木酚素的工藝技術(shù)研究將是未來研究的方向。此工藝可以提升產(chǎn)品質(zhì)量、提高產(chǎn)品得率、降低能耗、增加經(jīng)濟價值、創(chuàng)造社會效益，具有廣闊的研究前景。