亚麻籽深加工技术
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第三节 亚麻籽开发的现状和前景

一、亚麻籽油

亚麻籽油,又称亚麻油或胡麻油。亚麻籽油是一种典型的干性油,很容易在空气中氧化变质,并形成致密的、有光泽的氧化膜。鉴于此,亚麻籽油最初主要应用于化工方面,如油墨、印染、油毡、涂料、油漆和化妆品等。近年来,国外已培育出α-亚麻酸含量低于3%的新品种(如加拿大的Linela 947号),使之成为性质稳定的食用油,为亚麻籽油的利用开辟了一条新途径。

亚麻籽油主要由亚麻酸、亚油酸、油酸、硬脂酸、棕榈酸等脂肪酸构成,其中亚麻酸含量高达55%以上,是世界上亚麻酸含量最高的植物油之一。亚麻籽油中的亚麻酸属于α-亚麻酸,α-亚麻酸是一种“必需脂肪酸”(EFA),是一种生命核心物质,是构成人体脑细胞和组织细胞的重要成分,是人类一生中每天都需要的一种营养素。人类自身不能合成亚麻酸,必须从食品或营养品中获得。α-亚麻酸在肠道内经过酶(脱氢酶和碳链延长酶)的作用转化成二十二碳六烯酸(docosahexaenoic acid,DHA)和二十碳五烯酸(eicosapentaenoic acid,EPA)两种不饱和脂肪酸,这样才能被吸收。α-亚麻酸、EPA和DHA统称为ω-3系列(或n-3系列)脂肪酸,α-亚麻酸是前体或母体,而EPA和DHA是α-亚麻酸的后体或衍生物。世界卫生组织(WHO)和联合国粮农组织(FAO)于1993年联合发表声明,并建议人体摄入各种脂肪酸的适宜比例为饱和脂肪酸∶单不饱和脂肪酸∶多不饱和脂肪酸为1∶1∶1。多不饱和脂肪酸中n-6/n-3的比例为(4∶1)~(6∶1)。但传统饮食中n-6/n-3的比例为14∶1左右。世界许多国家,如美国、英国、法国、德国、日本等国都立法规定,在指定的食品中必须添加亚麻酸及其代谢物方可销售。亚麻籽油含有大量的α-亚麻酸,因此,通过食用亚麻籽油可以弥补人体摄入α-亚麻酸不足的缺憾。现已证实,在食品中添加亚麻籽油或者直接服用亚麻籽油可以预防和抑制多种疾病的发生。

2005年,加拿大的S.L.Cohen,等人用老鼠模拟了人类肠炎及伴随的骨物质异常,并通过饲喂亚麻籽油来考察其对上述疾病的影响。研究发现,亚麻籽油通过改变血清中的肿瘤坏死因子而改善股骨的骨矿物质含量、骨矿物质密度以及最大载荷。2010年,Z.El-Khayat等人也认为服用亚麻籽油有益于动物骨质的改善和骨质疏松症的预防。

2005年,美国的C.Dwivedi等人为了考察服用亚麻籽油对结肠肿瘤的影响进行了如下研究,他们用皮下注射氧化偶氮甲烷(azoxymethane)的方法使老鼠体内产生肿瘤,然后让分成两组的老鼠分别服用亚麻籽油和玉米油,35周后抽取血样并截取胃肠道用于分析。研究发现,服用亚麻籽油的老鼠体内的肿瘤发病率、大小、数量均低于服用玉米油的老鼠。服用玉米油的老鼠结肠和血清中的ω-6脂肪酸水平有所增加,而服用亚麻籽油的老鼠结肠和血清中的ω-3脂肪酸水平有所增加。研究表明,服用富含ω-3脂肪酸的亚麻籽油可以有效地抑制结肠肿瘤的发展。

2006年,加拿大的J.Chen等人让接种了人类乳腺癌细胞的裸鼠切除肿瘤后分别食用亚麻籽、亚麻木脂素、亚麻籽油,以及亚麻木脂素和亚麻籽油的混合体,以考察亚麻籽及其成分对乳腺肿瘤的影响。研究发现,服用亚麻籽、亚麻木脂素、亚麻木脂素和亚麻籽油混合体的试验组肿瘤转移明显减少。在肿瘤小于0.9g时切除,服用亚麻籽或亚麻籽油可以更加显著地减少肿瘤的转移。研究表明,亚麻籽及其成分在肿瘤切除后虽然不能阻止肿瘤的复发,但是可以抑制肿瘤的转移、数量以及大小。相似的结论同样被其他学者报道。

2006年,印度的K.Vijaimohan等人考察了亚麻籽油对摄取高脂肪食物的老鼠生长参数和油脂代谢的影响。研究发现,高脂肪食物的摄取会导致老鼠出现脂肪肝、肥胖症、脂蛋白代谢不良等症状。在膳食中添加亚麻籽油可以显著地降低老鼠体重、肝重、血清胆固醇、高密度脂蛋白等指标。同时亚麻籽油的添加还减少了肝脂和血脂的水平。研究表明,亚麻籽油可以参与调节肝脏中血脂浓度和胆固醇代谢,服用亚麻籽油可以作为一种治疗高血脂的有效方法,随后其他学者在各自的研究中也得到了与此相似的结论。

2008年,加拿大的N.D.Riediger等人研究了不同的n-3脂肪酸来源对心血管疾病的影响。他们以老鼠为实验对象,并对随机分成三组的老鼠分别饲喂n-6/n-3脂肪酸为2∶1的鱼油和亚麻籽油,以及n-6/n-3脂肪酸为25∶1的红花籽油。研究发现,亚麻籽油和鱼油都可以降低老鼠体内的血清胆固醇含量和肝组织中的花生四烯酸的水平,并且都可以显著增加肝磷脂中的EPA和DHA含量。试验表明,亚麻籽油在抑制心血管疾病方面与鱼油具有相似的效果。

此外,其他的研究也表明,服用亚麻籽油可以预防和抑制癌症、血栓症、动脉粥样硬化、心脏病、脂肪肝、肺炎、风湿性关节炎等多种疾病的发生,并具有保护肝脏、促进大脑发育、保护和改善皮肤以及保护眼睛等效果。

鉴于亚麻籽油的营养价值和医疗保健价值,目前以亚麻籽油为基础的保健品和健康食品在欧洲和北美市场非常流行。然而,我国除了西北部分地区有食用亚麻籽油的传统外,市场上几乎没有亚麻籽油产品销售。

二、亚麻胶

亚麻胶最初应用于石油钻井业。文献报道,在非黏土型钻井液中加入亚麻胶,同时加入钾盐或铵盐可使井壁页岩稳定从而防止坍塌。近年来,随着对亚麻胶性质的逐步了解,人们发现,亚麻胶是一种以多糖为主,含有少量蛋白质和矿物元素的天然高分子植物胶,具有黏性、高持水性、优良的乳化性、发泡性以及稳定性等多种功能特性,可广泛应用于食品、日用化工以及制药等行业。

在食品中,亚麻胶主要用作功能性食品添加剂,如用作增稠剂、稳定剂、乳化剂或发泡剂等。比如,亚麻胶具有与阿拉伯胶类似的特性,可以取代阿拉伯胶作为乳浊液的稳定剂;在焙烤食品中,可作为糕点、面包等的改良剂,增加保水性和膨胀性,并延长货架期;在香肠、罐头鱼沙司或肉糜中起保水、乳化及提高黏弹性等作用;在汽水中可作为泡沫稳定剂,在果汁饮料中作增稠剂,在蛋白饮料中作为乳化稳定剂,如葵仁乳;在冰激凌中可起到增稠、乳化及稳定等作用,在冰激凌中加入0.3%的亚麻胶,冰激凌样品起泡性能很好,组织状态细腻,形体润滑松散,有一定的膨胀率,脂肪、乳化稳定剂和蛋白质分布均匀;亚麻胶还可与其他凝胶剂复配制成糖块,如亚麻胶琼脂复合软糖。此外,亚麻胶还是一种良好的膳食纤维,具有减肥美容及营养保健等作用,在降低糖尿病和冠状动脉心脏病的发病率、防止结肠癌和直肠癌、减少肥胖病的发生率等方面也有一定作用,可以用于制作营养保健食品。作为一种新型的食品添加剂,亚麻胶不仅是一种无毒、无刺激的天然制品,符合绿色食品的要求,还对敌杀死、氯化汞、氟乙酰胺、三氧化二砷、敌百虫等五种毒物有显著的解毒作用,具有广泛的潜在用途。

亚麻胶在医药领域同样具有广泛用途。疾病或服用某种药物会导致人的口腔、咽喉、食管及呼吸道干燥,对辛辣食物或某些饮料敏感,说话及吞咽困难。而亚麻胶在浓度为0.2%、黏度为1~30mPa·s时可以作为唾液替代物,减轻口腔干燥,缓解说话和吞咽困难,并能减少因口腔黏膜损伤而引起的味觉下降,改善口腔卫生状况;可添加到活性治疗物质中制成人工黏液或润滑剂治疗干眼病、口腔干燥以及由于放射治疗引起的内分泌失调;含有亚麻胶的软膏或糊剂对疥疮、痈、脓疤病及腮腺炎均有疗效;亚麻胶作为硫酸钡的乳化剂,用于X射线钡餐配方中,效果优于阿拉伯胶。

亚麻胶是纯天然植物产品,对人体和环境无毒无害,是典型的“绿色”产品,它的使用符合环保要求,利于人体健康,能满足人们回归自然的愿望,因而在化妆品领域有着广阔的潜在应用前景。初步实验表明,亚麻胶可用于配制头发定型剂,改善头发定型剂的性质,使用后可使头发弹性好、光亮、定型时间长;在面膜中使用亚麻胶,可增强面膜对皮肤的吸污效果,利用亚麻胶的黏性,与面膜中其他主要材料很好地配伍,可增强面膜的韧性和附着力,改善成膜效果;在洗涤剂和含有保护胶体的护肤霜中,亚麻胶可使乳液稳定,增加其黏度,促进其延展,并可增强皮肤的光滑性,易形成皮肤保护膜;高纯度的亚麻胶用于护肤、润肤产品中,由于其优越的保湿性能、相对较低的成本,必然具有很强的竞争力。

近年来,我国对具有各种功能特性的天然植物胶的需求量日益增长,而亚麻胶可以替代进口的各种天然植物胶。所以,亚麻胶的研究和开发具有重要的实用价值,并将会产生巨大的经济效益。

三、亚麻蛋白

亚麻籽含蛋白质一般在10%~30%。亚麻籽中的蛋白质除了赖氨酸含量较低外,富含其他各种氨基酸。Dev等人研究发现,与大豆相比,亚麻籽中含有更多的天门冬氨酸、谷氨酸、亮氨酸和精氨酸,他们还发现pH值、亚麻籽粕与溶剂的比例、溶剂的组成、盐的浓度以及热处理等都影响脱脂亚麻粕中氮的提取。Sosulski等人对脱脂亚麻籽粉中提取的氮在不同溶剂中的溶解性进行研究发现,有42%~52%是水溶性的、34%~47%可溶于5%NaCl、1%~2%可溶于70%的乙醇、3%~3.5%可溶于0.2%NaOH。亚麻籽中的蛋白质主要由12S组分组成,它含3%α-螺旋、17%β-折叠、80%的自由转折;另外还含有一定量的2S组分。

由于亚麻籽壳中富含多糖胶,能妨碍蛋白质的沉淀和分离,因此采取碱提、酸沉、分离及干燥的工艺过程提取亚麻籽中的蛋白质是不可行的,为了克服这个问题,Smith等人采用筛分和风选的方法除掉壳可改进蛋白质的提取。

Dev和Quensel证实,与大豆蛋白相比,亚麻蛋白产品显示了更好的持水性、乳化性。亚麻蛋白的乳化性具有pH值依赖性,并受NaCl的强烈影响。亚麻蛋白也显示了较好的起泡性,NaCl能增加亚麻蛋白的泡沫稳定性。亚麻蛋白比大豆蛋白有更强的亲油性,其亲油性受蛋白中多糖胶存在的影响。亚麻籽中的胶能提高亚麻蛋白制品的黏度、持水性、乳化性和起泡性。热处理后的亚麻蛋白能明显提高持水性,但降低了产品的吸油性、氮溶性、起泡性和乳化性。

由于亚麻蛋白中含有不同程度的多糖胶,可用于食品加工,如罐藏鱼子酱、肉制品及冰激凌中。添加3%的亚麻蛋白产品,能制成光滑的、奶油色的鱼子酱,并除掉了不期望的风味,明显降低了红色。由于亚麻蛋白较弱的胶凝性,在肉制品中添加亚麻蛋白,可减少蒸煮过程中脂肪的损失,降低硬度,降低肉类风味的损失。在冰激凌中添加亚麻蛋白制品(添加量为0.5%~1%),可提高产品的黏度、密度、膨胀率,但降低了融化时间,因此,亚麻蛋白制品在食品工业中可作为潜在的乳化剂和稳定剂使用。

当前国内对于亚麻籽的开发还仅仅限于某种单一产品的生产。如,亚麻油厂仅仅榨油,榨油后的饼粕则作为饲料未进行进一步的精深加工。这种生产模式一方面直接导致资源的浪费,另一方面也不利于产品附加值的提升。随着我国城镇化建设的不断推进,我国耕地面积将会进一步减少,这必然会使得农产品的绝对量不会有显著的提升。从表1-1也可以看出,近几年我国的亚麻种子面积和产量都在不断减少,因此,在有限的亚麻资源基础上,如何有效地综合开发利用其有效成分至关重要。随着我国产业结构从劳动密集型到技术密集型的转变,亚麻籽的综合开发利用必然是未来的研究和发展方向。