亚麻籽脱毒的研究进展

亚麻籽脱毒的研究进展2009年04月16日来源：国家食物与营养咨询委员会[ 设置字号：大中小 ]摘要：亚麻籽是世界十大油料作物之一，有较高的利用价值，但因生氰糖苷的存在和毒性，限制了亚麻籽的使用和用量。

本文详细介绍了亚麻籽生氰糖苷的组成、含量、致毒机理和脱毒方法等方面的国内外研究进展。

关键词：亚麻籽；生氰糖苷；脱毒；研究进展亚麻（Linum ustitatissimum L.）又称胡麻，属亚麻科、亚麻属［1］，是世界十大油料作物之一，主要产于加拿大、阿根廷、印度、美国、中国等国家。

目前，全世界亚麻籽总产量在300万t以上，我国主要产于东北、华北及西北地区的黑龙江、甘肃、内蒙古、新疆、山西、河北、宁夏等地。

据统计，2005年我国亚麻籽产量大约50万t，居我国油料总产量的第4位。

亚麻品种较多，但大致可分为油用型、纤维用型和兼用型3类。

亚麻籽由壳和仁组成，其主要成分为油和蛋白，还含有一定量的黏胶、植酸、二糖苷、抗VB6因子等抗营养因子或毒性物质，特别是其中生氰糖苷的毒性，大大地限制了亚麻籽的使用［2］。

为此，国内外有关研究人员对亚麻籽生氰糖苷的脱毒方法及途径进行了广泛而深入的研究，取得了许多研究成果。

本文从亚麻籽生氰糖苷的致毒机理、脱毒方法等方面对亚麻籽生氰糖苷的研究进展进行综述。

1 生氰糖苷的毒性生氰糖苷（Cyanogenetic glycosides）亦称氰苷、氰醇苷，是由氰醇衍生物的羟基和D-葡萄糖缩合形成的糖苷，广泛存在于豆科、蔷薇科、稻科的10000余种植物中；含有生氰糖苷的食源性植物有木薯、杏仁、枇杷和豆类等，主要成分是苦杏仁苷（Amygdalin）和亚麻仁苷（Linamarin）［3］。

生氰糖苷主要存在于亚麻籽的壳和仁中，亚麻籽中的生氰糖苷主要有二糖苷（Bioside）和单糖苷（Monoglycoside），二糖苷为β-龙胆二糖丙酮氰醇（Linustatin，LN）和β-龙胆二糖甲乙酮氰醇（Neolinustatin，NN），单糖苷是亚麻苦苷（Linamarin）和百脉根苷（Lotaustralin），其中二糖苷含量较多，分别为0.17％和0.19％，单糖苷含量较少［3］。

生氰糖苷本身不呈现毒性。

但含有生氰糖苷的植物被动物采食、咀嚼后，植物组织的结构遭到破坏，在适宜的条件下（有水存在，pH=5左右，温度40～50℃），生氰糖苷经过与其共存的水解酶的作用，水解产生氢氰酸（HCN）而引起动物中毒。

但在正常情况下，生氰糖苷和酶存在于不同的部位，并不能接触，因此不会引起氢氰酸的释放［4］。

生氰糖苷产生氢氰酸的反应由两种酶共同作用。

生氰糖苷首先在β-葡萄糖苷酶的作用下分解生成氰醇和糖，氰醇很不稳定，自然分解为相应的酮、醛化合物和氢氰酸。

羟腈分解酶可加速这一降解反应。

生氰糖苷和β-葡萄糖苷酶处于植物不的同位置，当咀嚼或破碎含生氰糖苷的植物食品时，其细胞结构被破坏，使得β-葡萄糖苷酶释放出来，和生氰糖苷作用产生氢氰酸，这便是食用新鲜植物引起氢氰酸中毒的原因［3］。

生氰糖苷的毒性主要是氢氰酸和醛类化合物的毒性。

氢氰酸的主要毒作用在于氢氰酸被吸收后，随血液循环进入组织细胞，并透过细胞膜进入线粒体，氰离子（CN-）能迅速与氧化型细胞色素氧化酶的三价铁（Fe3+）结合，生成非常稳定的高铁细胞色素氧化酶，使其不能转变为具有二价铁（Fe2+）的还原型细胞色素氧化酶，致使细胞色素氧化酶失去传递电子、激活分子氧的功能，使组织细胞不能利用氧，形成"细胞内窒息"，导致细胞中毒性缺氧症［5，6］。

生氰糖苷的急性中毒症状包括心律紊乱、肌肉麻痹和呼吸窘迫。

氢氰酸的最小致死口服剂量为0.5～3.5mg/kg体重。

处理急性氰化物类物质中毒时，首先应立刻让病人口服亚硝酸盐或亚硝酸酯（如亚硝酸异戊酯），使病人体中的血红蛋白（Fe2+）转变为高铁血红蛋白（Fe3+），高铁血红蛋白的加速循环可将氰化物从细胞色素氧化酶中脱离出来，使细胞继续呼吸。

其后应让病人口服硫代硫酸盐等解毒剂，使氰化物容易形成硫氰化物而随尿排出［5，6］。

2 生氰糖苷的主要脱除方法生氰糖苷的毒性是由于β-糖苷酶的作用而使氢化氰（HCN）释放的结果，而HCN是一种呼吸抑制剂。

人们做了许多的尝试去除亚麻籽粉中的生氰化合物。

常用的亚麻籽脱毒方法有水煮法、温热处理法、酸处理-湿热处理法和干热处理法，以及近年来发展的新方法，如挤压法、微波法、压热法、微生物法和溶剂法［7-15］。

2.1 水煮法水煮法脱毒是亚麻籽在足量的水中使其中的糖苷酶充分地发挥效力，最终使生氰糖苷转化成HCN并得以释放，此法对亚麻籽粕的脱毒的效果最好。

李次力等［9］报道脱除率可达到96.8l％，杨宏志等［10］研究了加水量、浸提温度、浸提时间和生氰糖苷去除量之间的关系，确定了水煮法的最佳工艺条件为温度80℃、加水量10倍和时间120min。

但此方法容易造成部分营养成分的损失和功能性质的变化。

Madhusudha等［11］报道水煮脱毒使亚麻籽粕中的蛋白质分子发生解离，可利用赖氨酸含量下降30％，但蛋白质体外消化率提高38％；相比未处理的亚麻籽粕，水煮处理的亚麻籽粕氮溶解度、吸油能力、起泡性、泡沫稳定性和乳化性均下降，但吸水能力升高。

2.2 溶剂法该法主要是利用极性溶剂对生氰糖苷的浸提作用，去除粕中的二糖苷。

其脱毒机理是氰化物易溶于甲醇和水，氨水的作用是使复杂形式的氰化物水解成简单形式，最后以HCN的形式释放出来。

李次力等［9］采用甲醇-氨-水/正己烷系统对亚麻籽处理3次，脱除率达到84.42％；杨宏志等［10，13］研究了溶剂系统、加水量、浸提温度和浸提次数对脱毒效果的影响，结果表明，最佳工艺条件是乙醇（85％）+氨水（5％）+水（10％）（v／v／v）组成的溶剂系统在40℃提取72h，脱除率可达到89%。

但是由于溶剂处理可能会产生有害溶剂残留，造成环境污染和引起食品加工的质量安全问题。

2.3 烘烤法烘烤法脱除生氰糖苷的效果最差，因为该方法是在干燥情况下进行的，没有（或很少）水分，抑制了酶的活性，从而不能有效地使生氰糖苷转化成HCN并使之释放；同时由于没有高压条件存在，故不能使生氰糖苷及其他抗营养因子的结构受到破坏［9］。

2.4 高压蒸煮法高压蒸煮法是一种在高压高温情况下进行的加工操作。

在一定的温度下酶活性增加，便于生氰糖苷转化成HCN，并使之释放，另外由于水蒸气的存在可以促进酶反应或提高其传送HCN的能力，同时高压作用也能使得生氰糖苷以及其他抗营养因子的化学结构受到破坏甚至失去毒性，从而起到脱毒的作用［13，15］。

温度和时间对生氰糖苷的脱除影响较大，但随着时间的增加，脱毒速率逐渐下降，这是因为亚麻籽中的糖苷酶在高温高压下逐渐被钝化而失去活力，从而不能有效地使生氰糖苷转化成HCN并使之释放，因此增加蒸煮时间不能显著增加脱毒效果。

杨宏志等［13］报道在高温条件下（121℃）蒸煮15min，HCN的质量分数只降低了27％，这是因为在高温时亚麻籽中的糖苷酶被钝化而失去活力，从而不能有效地使生氰糖苷转化成HCN 并使之释放。

2.5 微生物法微生物法是霉菌在发酵过程中产生的少量糖苷酶，并降解亚麻籽中的生氰糖苷达到脱毒的目的，但是微生物产生酶的活力低，所以脱毒效果较差［9］。

2.6 微波法微波加热由于其选择性吸收特点，加热时水的耗损因子比其他介质大，故升温较快，这样不会导致其他物质升温过快，即所谓的"调平"作用。

正是由于微波加热的调平作用，使得亚麻籽中的水迅速升温，从而激活了糖苷酶的活性（糖苷酶的升温速度较水的慢），使生氰糖苷迅速转化成氰醇，继而裂解成HCN。

形成的HCN与水一道被蒸发释放出来。

另外，由于微波加热具有使被加热物质里外同时加热的特点，这使得亚麻籽物料的外表面不会首先形成焦糊坚硬的外壳，从而使水和生成的HCN能比较容易地释放出来。

李次力等［9］采用输出功率为750W、频率为2450MHz的家用微波炉，将200g亚麻籽粕搁放在20×20cm2的塑料托盘上，在最大输出功率加热4min 后，生氰糖苷的脱除率为89.64％；杨宏志等［13］报道了在同样条件下脱除率为82％。

微波法是现代食品工业工程高新技术，能显著降低亚麻籽粕中生氰糖苷含量，应用于加工亚麻食品具有优越性，故可选用这种方法来进行脱毒处理。

2.7 挤压法挤压法具有高温、高压、短时强烈挤压、剪切处理和热处理的功能，使生氰糖苷以及其他抗营养因子的化学结构受到破坏甚至失去毒性，从而起到脱毒的作用。

李次力等［12］利用Brabender DSE-25双螺杆挤压机对亚麻籽粕进行了挤压脱除生氰糖苷的试验，考察加工条件（水分含量、加工温度、螺杆转速、喂料速度）对系统参数（扭矩、4区压力、5区压力）和脱毒效果的影响，结果表明，使用双螺杆挤压处理能达到使生氰糖苷降解脱毒的目的，合理的脱毒工艺参数：水分含量30％，加工温度80-120-130-140-150℃，螺杆转速120r／min，喂料速度18r／min，总氰化物脱除率为96.59％，生氰糖苷含量由257.85mg／g降低至8.79mg／g。

宋春芳［14］采用SL G67218.5双螺杆挤压机优化亚麻籽脱毒工艺，通过二次正交旋转组合设计试验，研究了温度、含水率、螺杆转速、喂料速度对亚麻籽中氰化氢（HCN）去除率的影响。

单因素分析表明，亚麻籽中HCN去除率随温度升高、含水率增加、螺杆转速提高而升高；随喂料速度增加呈抛物线，中等喂料速度脱毒效果更好；利用频数分析法进行优化，得到亚麻籽中HCN去除率有95％的可能，其参数范围为膨化温度为147～153℃、亚麻籽含水率为13.8％～17.6％、螺杆转速为186～211r／min、喂料速度为61.7～74.0r／min，为亚麻籽脱毒和开发利用及现有挤压膨化机的操作和调整提供了理论依据。

3 存在的问题从以上研究进展看，各种脱毒方法虽都可显著降低亚麻籽中生氰糖苷含量，但都存在一定的缺点。

它们或者脱毒率不够高，或设备尚未完善，或者成本高，大部分加工工艺会影响亚麻籽中的营养成分，降低营养价值。

因此，有必要继续寻找低成本、高效率、工艺设备简单的脱毒方法，同时注重强化亚麻籽的营养价值，提高营养物质利用率。

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