亞麻膠提取工藝及應用*

崔寶玉，闞 侃，劉 喆，劉 玉，孫秀英，宋淑敏，夏尊民

(黑龍江省科學院 大慶分院，大慶163316)

亞麻膠又稱胡麻膠、富蘭克林膠，在亞麻籽中的含量一般為9%～15%，主要存在于亞麻籽殼中。亞麻膠是一種多糖化合物，含有葡萄糖、木糖、半乳糖、鼠李糖、阿拉伯糖和巖藻糖六種單糖。純亞麻膠是一種白色粉末，分子量一般在12000～14000，密度為0.4～0.8mg/cm3，無毒、無異味，不溶于油和大多數有機溶劑，可與水形成淡黃色膠粘溶液。

亞麻膠具有粘性、持水性、乳化性、發(fā)泡性以及穩(wěn)定性等多種功能特性，可廣泛應用于食品工業(yè)、日用化工和制藥等領域。因此，對亞麻膠的提取方法以及應用的研究就成為科研工作者關注的焦點。本文主要對亞麻膠提取工藝進行了綜述分析，并在此基礎上對亞麻膠在不同領域中的應用進行了探討。

1 亞麻膠的提取工藝

隨著人們對亞麻籽研究的深入，亞麻膠的提取工藝逐漸發(fā)展起來，陸續(xù)出現了許多專利和相關研究報道，表1按時間順序列出了亞麻膠提取工藝發(fā)展過程。從亞麻籽中提取亞麻膠的基本工藝過程如圖1所示，該工藝的核心問題主要集中在一下幾個方面：原料的狀態(tài)，浸提條件以及膠液后處理。

圖1 亞麻膠提取工藝流程圖Figure 1 The extraction technological process of flaxseed gum

1.1 原料的狀態(tài)

提取亞麻膠的原料有：亞麻全籽、亞麻籽粕、脫脂亞麻籽粉或亞麻籽殼等。亞麻膠主要存在于亞麻籽殼中，是亞麻膠的主要來源。上述工藝多采用亞麻全籽提膠，提膠過程中亞麻膠傳質阻力較大，而且亞麻籽需要干燥處理后才能進行提取亞麻油；亞麻籽粕或脫脂亞麻籽粉是提取亞麻油后的剩余物，由于原料經過粉碎處理，提膠過程亞麻膠傳質阻力小，亞麻膠容易提出，但是蛋白質等其他雜質成分也容易隨之提出，如果原料粉碎過細還可能造成固液分離困難；亞麻籽

脫殼分離得到的亞麻籽殼是提取亞麻膠的最佳原料，一方面亞麻籽殼中亞麻膠含量高，利于提取亞麻膠；另一方面，避免了提取液中蛋白質等其他雜質成分的混入，而且亞麻膠傳質阻力小，亞麻膠容易提出。因此，亞麻籽脫殼技術的推廣在實現膠油并產上就顯得尤為重要。

表1 亞麻膠提取工藝發(fā)展過程Table 1 The development of flaxseed gum extraction technique

1.2 浸提條件的控制

浸提劑、料液比、浸提溫度、浸提時間和攪拌等都是影響亞麻膠的提取率和質量的主要因素。文獻中采用的浸提劑有：水、緩沖液、酸、堿、酶以及無機鹽溶液等，如磷酸鉀緩沖液(pH=7.0)、乙酸緩沖液、亞硫酸/檸檬酸(pH=2.9～3.9)、鹽酸 /磷酸、氫氧化鈉溶液(pH=9.5～10.0)、氟化鈉、氟化鈣、碳酸鉀、碳酸氫鈉和磷酸氫鈉溶液等。當浸提劑的pH值過低時，提取膠液中非膠雜質成分含量增加［7］，影響亞麻膠純度，這是由于多糖類物質在酸性條件下長時間受熱會分解而破壞結構使粘度下降。O'Mullane等［9］研究表明，用稀鹽酸溶解成品亞麻膠，其粘度比用水溶解的低。pH值過高時，使亞麻膠多糖分解，黏度下降，亞麻膠中雜質成分增加。水作為浸提劑可避免化學試劑的污染，從提膠效率和“綠色工藝”角度出發(fā)，水是最佳浸提劑。

料液比是提膠產率的主要影響因素，特別是工業(yè)生產，料液比直接影響到設備尺寸、處理能力和能量消耗。文獻所采用的料液比范圍為1:2.5到1:20。料液比太低，提取物系流動性不好，固液難于分離處理；料液比過高，設備尺寸增大、處理能力降低，提取液量增大、濃縮能量增加。綜合上述因素，最佳料液比應在1:10～15這一范圍內。料液比改變影響亞麻膠收率、影響亞麻膠生產成本，但是不影響亞麻膠的黏度。

浸提溫度、浸提時間與亞麻膠的提取率、亞麻膠的黏度和亞麻膠純度有直接關系，亞麻膠的黏度與分子量大小有關，分子量越大黏度越高。低溫煮膠雖然不易破壞膠結構，但主要提取小分子低黏度的成份，因而出膠率和黏度均較低；高溫煮膠能較完全地提取大分子高黏度的組份，但應控制浸提時間，因為長時間高溫煮膠會嚴重破壞膠的分子結構，降低亞麻膠黏度。一般浸提溫度選擇60～85℃較為合適。而浸提時間則取決于浸提溫度，當浸提溫度為80℃，浸提時間一般不超過5h；當浸提溫度為67℃，浸提液黏度最高的浸提時間不超過8h［23］。在提膠過程中攪拌和震蕩等強化傳質措施都可以提高浸提速度，因此可以合適的強化傳質措施以提高亞麻膠浸提效率。

1.3 膠液后處理的方法

亞麻膠以液態(tài)形式存在可以避免濃縮干燥對膠體黏度或色澤的不利影響，但由于亞麻膠主要為多糖及少量蛋白質，易受微生物侵襲，保存期短、貯存條件較嚴格；以干燥形式存在，抗微生物侵襲能力強，貯存條件較為寬松。因此，為了從長期貯運，亞麻膠應以干燥形式保存為好。

通常浸提后得到的亞麻膠液要經過分離、濃縮和干燥得到亞麻膠產品。醇類沉淀法可以直接將亞麻膠從膠液中分離出來，甲醇、乙醇和丙醇均可用來醇沉。醇沉方法可以不改變亞麻膠的性質使其迅速沉淀，同時脫除膠液中的大部分色素。但醇類為易燃易爆化學品，對生產設備、電氣設施、車間廠房要求高。

濃縮方法主要有真空濃縮和超濾膜過濾濃縮等。這兩種方法需要嚴格控制溫度，否則不但會使顏色變深，黏度下降，且成本高。干燥過程是亞麻膠成形的過程，也是亞麻膠產品質量影響最大的一步。文獻中亞麻膠的干燥采用了真空干燥、冷凍干燥和噴霧干燥等方法。真空干燥時間長，亞麻膠會變?yōu)樯詈稚?，發(fā)生嚴重褐變。而冷凍干燥時間長、易形成硬殼，而且成本過高，不利于工業(yè)化生產。噴霧干燥可省去醇沉過程，具有干燥時間短、工藝簡單、生產成本低等特點，容易實現規(guī)模化生產。李雙桂［24］等的研究結果表明，在工業(yè)規(guī)模的生產而言，離心式噴霧干燥后的亞麻膠具有黏度高、顆粒均勻、流動性好、溶解性好的特點，是亞麻膠最佳的干燥方法。

圖2 亞麻膠提取工藝方案示意圖Fig.2 The extraction technological scheme of flaxseed gum

人們一直致力于尋找一種生產效率高、產品質量屬于純天然的亞麻膠提取工藝。根據以上分析，在實驗中采用的工藝流程方案如圖2所示最為理想，該方案操作簡單方便，未引入任何添加劑，所得亞麻膠無污染；同時對進一步提取其他有效成分無任何影響。綜合考慮浸提過程中其他有效成分的變化，該工藝流程方案在大規(guī)模工業(yè)化生產中具有較大的應用價值。

2 亞麻膠的應用

2.1 亞麻膠在食品工業(yè)的應用

亞麻膠由于具有高黏度、強水合能力，并具有形成熱可逆的冷凝膠優(yōu)良特性，在食品領域中可替代大多數的非膠凝性的親水膠體，與其它親水膠體相比，具有較低廉的價格。因此，在食品工業(yè)中可以用做乳化劑、增稠劑、起泡劑、穩(wěn)定劑等，被廣泛的應用。

(1)亞麻膠在面制品中的應用

亞麻膠具有良好的親水性，可用于面制品中以改善其食用品質。孫曉東［25］等的研究表明，亞麻膠添加到面粉中時，面團的筋力變好、彈性增加，使面制品適口性好、不糊湯。陳海華［26］等研究發(fā)現添加亞麻膠增加了面團的吸水率，延長了面團的形成和穩(wěn)定時間；提高了面條烹煮后的硬度和咀嚼度，并具有較好的彈性和拉伸性能，面條的烹煮損失和面湯濁度降低。

亞麻膠是一種食品增稠劑且具有乳化能力，可以顯著改善蛋糕的柔軟性，該能力隨亞麻膠濃度的增加而增大。秦衛(wèi)東［27］等發(fā)現蛋糕中添加1%的亞麻膠后，產品的壓縮力下降了66%，比添加相同濃度黃原膠實驗的41%提高了25%。

黃惠芙［28］等利用亞麻膠作為保鮮劑和乳化劑用于面包生產中。發(fā)現適量的亞麻膠的加入不但可以保持面包新鮮度和水分，還可以增大成品比容，改善成品品質，延長產品松軟時間和貨架期。

(2)亞麻膠在乳制品中的應用

亞麻膠是一種較好的食品穩(wěn)定劑，利用亞麻膠制成的復配穩(wěn)定劑添加到攪拌型酸奶中保質期延長，并使其組織細膩，口感柔和，色澤優(yōu)良，無乳清析出［29］。同時，亞麻膠具有保濕作用，能夠較好地改善冰淇淋漿料的黏度，而且由于它具有良好的乳化性，能夠使冰淇淋口感細膩。同時，亞麻膠作為穩(wěn)定劑制成的冰淇淋組織狀態(tài)、抗融性均優(yōu)于其他物質，且能避免粗大冰晶的生成［30-32］。

(3)亞麻膠在肉制品中的應用

亞麻膠作為一種天然食品乳化劑，不僅凝膠彈性好，同時還具有很強的保水性能和防止淀粉回生作用。因此，用于肉制品加工具有其獨特的優(yōu)勢。研究表明，在肉制品加工后期加入亞麻膠，能夠增強肉制品彈性，增強復水性，消除淀粉感，增加咀嚼感［33-36］。韓建春［37］等對亞麻膠提高魚丸制品品質方面作了大量的研究，結果表明亞麻膠可以明顯改善魚丸品質。

(4)亞麻膠在其它食品中的應用

王琴聲［33］等將亞麻膠用于果凍生產，亞麻膠復配果凍在凝膠強度、彈性、持水性等方面都具有明顯優(yōu)勢，可很好的解決果凍生產中常見的果凍凝膠強而脆、彈性差、脫水收縮嚴重等缺點。采用亞麻膠作為果汁飲料中懸浮穩(wěn)定劑，能使細小果肉顆粒較長時間地均勻懸浮于果汁中，保持色澤和混濁穩(wěn)定性，延長果汁的貨架壽命。黃建軍［38］等將亞麻膠和瓊脂復配，試制出了糖體清澈、色澤明艷、口感柔軟滑爽、彈性優(yōu)良的亞麻膠瓊脂復合軟糖。

2.2 亞麻膠在其他領域的應用

(1)亞麻膠在醫(yī)藥領域的應用

亞麻膠因有潤滑功能可使藥物加速崩解和緩釋，可以用來制取軟膏、輕瀉藥水、咳嗽化痰劑等。也可以用作脂溶性藥物的乳化劑和西藥片賦形粘合劑。亞麻膠可添加到活性治療物質中制成人工黏液或潤滑劑治療干眼病、口腔干燥以及由于放射治療引起的內分泌失調。

(2)亞麻膠在化妝品中的應用

亞麻膠是優(yōu)良的增稠劑、粘合劑、穩(wěn)定劑、乳化劑，在發(fā)乳、香波、浴液中加入亞麻膠，可使乳液穩(wěn)定，增加其黏度，促進其延展性。同時，亞麻膠保濕性好，用于護膚產品中，易形成皮膚保護膜并可增強皮膚的光滑性。其相對較低的成本使其在高檔化妝品的生產上具有很強的競爭力。

(3)亞麻膠在石油鉆井業(yè)的應用

亞麻膠在石油鉆井業(yè)可以用作黏土懸浮劑可使井壁頁巖穩(wěn)定從而防止坍塌。同時，亞麻膠在高鹽時保持穩(wěn)定也可以用作石油開采中和抗鹽驅油劑等［39］。

隨著我國化工產業(yè)的高速發(fā)展，對于具有各種優(yōu)良功能性的天然亞麻膠的需求量日益增大。同時，亞麻膠可以替代進口的阿拉伯膠，所以亞麻膠的研究和開發(fā)，具有重要的實用價值，并將會產生很大的經濟效益。

3 結語

亞麻膠以其在食品、醫(yī)藥、化工等領域巨大的應用潛力成為科研人員研究的熱點。我國亞麻籽資源豐富，為用途廣闊的新型食用膠—亞麻膠生產提供了充足的原料資源。開發(fā)出高質量、低成本亞麻膠生產工藝為亞麻膠應用提供必需的技術保證。對亞麻膠特性的深入研究及其應用研究具有重要意義。

在提取亞麻膠的基礎上，綜合考慮亞麻籽中α-亞麻酸、亞麻木酚素、亞麻蛋白等有效成分的提取分離，是亞麻籽綜合開發(fā)利用的重要方向之一。亞麻籽綜合開發(fā)利用具有重要的實用價值，并將會產生很大的經濟效益和社會效益。

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