蓖麻餅粕中有效成分的開發(fā)利用前景

冀照君，李 華，賈娟霞，楊文軍，李國瑞，張繼星，黃鳳蘭 (．，內(nèi)蒙古民族大學內(nèi)蒙古通遼028000;2．內(nèi)蒙古自治區(qū)高校蓖麻產(chǎn)業(yè)工程技術(shù)研究中心，內(nèi)蒙古通遼028000;．通遼市農(nóng)業(yè)科學研究院，內(nèi)蒙古通遼028000)

蓖麻(Ricinus communis L．)，別名大麻子，屬大戟科1年生灌木狀草本，主要分布于印度、巴西和我國的部分地區(qū)［1-2］。蓖麻籽中含有大量的蓖麻油，可應用于醫(yī)藥、化工、航空等許多領域，具有較高的經(jīng)濟價值。然而，隨著蓖麻油需求量的不斷增加，蓖麻籽榨油產(chǎn)生了越來越多的副產(chǎn)物——蓖麻餅粕，其中含有豐富的粗蛋白質(zhì)(含量為33% ～35%)、糖類、粗纖維、多種氨基酸及鈣、鐵、鋅等營養(yǎng)素成分，是一種良好的資源［3-5］。

但蓖麻餅粕中含有一定量的蓖麻堿、毒蛋白、變應原、血球凝集素等毒性成分，在用作動物飼料之前需要進行脫毒處理，也可將提取后的毒素作為農(nóng)藥、治療腫瘤的藥物等［6-7］。因此，對蓖麻餅粕進行合理開發(fā)，可以變廢為寶，創(chuàng)造出更大的經(jīng)濟效益，進一步推動蓖麻產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

1 蓖麻餅粕的開發(fā)潛力

我國蓖麻的種植歷史已有1 400多年，目前每年的總產(chǎn)量25萬～30萬t，中國農(nóng)業(yè)科學院油料研究所對蓖麻品種資源與選育、高效栽培技術(shù)等進行研究，期望蓖麻能成為可再生的石化替代能源物質(zhì)。我國蓖麻種植區(qū)域范圍廣，主要分布在內(nèi)蒙古、吉林、山西、新疆等省區(qū)，由于蓖麻能夠抗寒抗旱、耐鹽堿、環(huán)境適應性強，易于規(guī)?；N植，也可在荒地、田邊、閑置耕地等區(qū)域種植蓖麻［8］。

然而，大部分蓖麻籽研究工作都集中在了蓖麻油的用途上，對榨油后的蓖麻餅粕卻研究較少。截至目前為止，蓖麻餅粕中豐富的營養(yǎng)成分、毒性成分還沒有良好的分離方法，只能作為肥料還原到土壤中，或經(jīng)簡單脫毒后，作為動物飼料添加劑。因此，蓖麻餅粕的開發(fā)利用還存在著十分廣闊的空間。

2 蓖麻餅粕中營養(yǎng)成分的開發(fā)利用

蓖麻餅粕中含有粗蛋白37．60%(其中含有球蛋白60．00%，谷蛋白20．00%，清蛋白16．00%，不含或含少量的醇溶蛋白，絕大部分都可被動物消化吸收)、粗脂肪5．40%、粗纖維 30．13%、鈣 0．61%、磷 0．54%，以及精氨酸 6．812%、天門冬氨酸5．368%、谷氨酸12．906%、脯氨酸3．480%、組氨酸1．284%等豐富的氨基酸，亟待研究者們的開發(fā)利用［9］。

然而，經(jīng)榨油后得到的蓖麻餅粕中還含有一定量的毒性物質(zhì)，如蓖麻毒蛋白、蓖麻堿、蓖麻變應原和血球凝集素，這些有毒成分的存在嚴重制約了蓖麻餅粕中營養(yǎng)成分的進一步開發(fā)利用，只能被當作農(nóng)田肥料。因此，對蓖麻餅粕中營養(yǎng)成分開發(fā)的前提是脫毒方法的建立，脫毒后得到的優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)將會是一種良好材料。

2．1 蓖麻餅粕的脫毒方法 蓖麻餅粕是蓖麻籽經(jīng)熱壓榨后得到的廢棄物，在加工過程中，毒蛋白和血球凝集素部分破壞而含量減少，所以蓖麻餅粕中含有的主要毒素是蓖麻堿和變應原。

2．1．1 物理方法。通過控制溫度、壓力等參數(shù)將蓖麻餅粕中的有毒成分去除，常用方法主要包括高壓蒸汽法、沸水法、熱噴膨爆法等［10］，其中高壓蒸汽和沸水處理蓖麻餅粕會造成營養(yǎng)成分的流失，不利于后續(xù)處理，因此較少采用。熱噴膨爆脫毒法則是工業(yè)中常用的脫毒方法，處理后的蓖麻餅粕中不含蓖麻毒蛋白和血球凝集素，蓖麻堿、變應原含量也極低，而粗蛋白質(zhì)含量較高，該法是將殼粕分離后，在高溫高壓條件下將蓖麻餅粕噴出，組織蓬松后毒素與水接觸面積增大而釋放于水中，經(jīng)洗滌后可得到脫毒餅粕。

2．1．2 化學方法。將蓖麻餅粕與水和相應的化學試劑按照既定的比例混合，在一定的壓力、溫度條件下，維持一段時間即可將毒素去除。常用的主要有堿處理法(氫氧化鈉、碳酸鈉)、酸水解法(鹽酸、硫酸)、酸堿聯(lián)合法、氨處理法(氫氧化氨)、鹽處理法、石灰法、酸醛法等［11］。在這些方法中，添加1% ～2%的氫氧化鈉于蓖麻餅粕中，蒸汽條件下處理15～20 min，可使變應原的含量減少到原來的1%以下。但化學試劑的使用會造成蓖麻餅粕中營養(yǎng)成分的損失，廢液會造成環(huán)境的污染。

2．1．3 聯(lián)合法。是將化學脫毒方法與物理脫毒方法聯(lián)合使用達到最佳脫毒目的，擠壓膨化法是通過添加堿性化學物質(zhì)后，采用擠壓膨化機進行高溫高壓反應，可得到脫毒的餅粕粗品。再經(jīng)干燥、冷卻、粉碎過篩等過程可獲得成品，蓖麻毒蛋白和血球凝集素去除率為100%，蓖麻堿、變應原等毒素的去除率在98%以上，成品中粗蛋白質(zhì)含量可達41．50%［12］。

2．1．4 生物化學法。將蓖麻餅粕粉碎過篩后浸泡于水中，待膨松到一定程度后加入生化脫毒劑，二者發(fā)生反應后離心、干燥制得去毒粉。該產(chǎn)品中毒蛋白、血球凝集素可完全去除，蓖麻堿、變應原含量均小于0．005%，可以進行安全飼喂，蓖麻餅粕干粉中粗蛋白質(zhì)含量達45．00%以上［12］。

2．1．5 微生物發(fā)酵法。利用能夠降解或轉(zhuǎn)化這些有毒物質(zhì)的某些微生物，在某種適宜的條件下生長繁殖，并將蓖麻餅粕中的毒素成分進行脫毒。具體過程是將蓖麻餅粕加入到微生物生長(如細菌)的液體培養(yǎng)基中，在恒溫條件下進行發(fā)酵脫毒。細菌繁殖達到一定量時，將液體與無菌蓖麻餅粕混合，進行固體發(fā)酵，發(fā)酵過程中逐漸將毒素去除，將脫毒發(fā)酵物烘干制成成品物質(zhì)，蛋白質(zhì)含量達45．00%以上［13-15］。微生物發(fā)酵法要求設備簡單，有待于進一步開發(fā)。

2．2 蓖麻餅粕中營養(yǎng)成分的開發(fā) 脫毒后的蓖麻餅粕經(jīng)殼粕分離后，其中含有45．00%以上的蛋白質(zhì)及多種氨基酸，是目前用于飼料餅粕中較高的一種。同時，蓖麻餅粕中谷氨酸含量高達10．00%以上，適口性較好，可利用能量較高，是畜禽飼料添加劑的一種優(yōu)良資源［16］。

另外，日本已利用脫毒后的蓖麻餅粕作為原材料，來釀造氨基酸醬油，經(jīng)濟價值非常高;還有蓖麻餅粕豆腐的研制，以及黃豆和蓖麻餅粕按照一定比例混合來優(yōu)化豆腐的氨基酸配比，提高生物學價值。

也有研究者從蓖麻餅粕中提取植酸鈣和肌醇物質(zhì)，其中植酸鈣可促進人體的新陳代謝，恢復體內(nèi)鈣磷比，是一種滋補類藥物，可以治療神經(jīng)衰弱、神經(jīng)炎、幼兒佝僂病等。之后采用植酸鈣作為原料，可繼續(xù)制得肌醇，用來治療常見脂肪肝、肝硬化等，防止動物毛發(fā)脫落、生長遲緩等現(xiàn)象［17］。還有研究者通過纖維素酶酶解法提取異丙酮等活性物質(zhì)［18］。

3 蓖麻餅粕中毒性成分的開發(fā)利用

蓖麻餅粕中的毒素成分既是制約其在食品、飼料中應用的物質(zhì)，同時也是可供開發(fā)的良好藥物。蓖麻毒蛋白(Ricin)是一種高分子的蛋白類物質(zhì)，占蓖麻籽重量的0．50% ～1．50%，占脫脂蓖麻餅粕的2．00% ～3．00%，在生物體內(nèi)可阻斷或抑制蛋白質(zhì)的生物合成過程，輕微中毒現(xiàn)象表現(xiàn)為肝病、小血管栓塞、出血性腸胃炎，中毒可引起呼吸不暢通、血管運動中樞麻痹，嚴重中毒可使呼吸循環(huán)系統(tǒng)衰竭［19］;血球凝集素(Hemagglutinins)也屬于高分子蛋白質(zhì)成分，占蓖麻籽重量的0．005% ～0．015%，而脫脂蓖麻餅粕中幾乎完全喪失。蓖麻堿(Ricinine)的學名為N-甲基-3-氰基-4-甲氧基-2-毗喃酮，占蓖麻籽重量的0．15% ～0．20%，占脫脂蓖麻餅粕的0．30% ～0．40%，是一種導致甲狀腺腫大的潛在因子，嚴重者神經(jīng)中樞麻痹、呼吸急促、全身痙攣至死亡［20］。變應原(Anatoxin)屬脲類聚合物，占蓖麻籽重量的0．40% ～0．50%，具強烈的致命性過敏活性。

3．1 Ricin的開發(fā)利用 Ricin是由2條多肽鏈通過二硫鍵連接而成的蛋白分子，其相對分子量約為64 000，其中，活性鏈(A鏈)分子量為32 000，運載體(B鏈)分子量為34 000，且鏈上具有特殊的凝集部位。Ricin與細胞膜受體結(jié)合可形成膜通道，細胞膜內(nèi)凹并吞噬Ricin分子，隨后在溶酶體或高爾基體內(nèi)被分解形成2條完整的鏈，進入胞漿后通過催化核糖體60S亞基來抑制生物體內(nèi)蛋白質(zhì)合成過程。真核細胞表面的配體分子的末端有半乳糖配體，Ricin在其作用下會失去原有的靶向，成為一種非特異性毒素分子［21］。研究表明，Ricin還可通過抑制蛋白質(zhì)的生物合成過程來控制小鼠艾氏腹水瘤細胞、Lewis肺癌、B16黑痣瘤、L1210白血病的病情。但隨著人們對單克隆抗體深入研究，發(fā)現(xiàn)Ricin與抗腫瘤單克隆抗體連接后可組成免疫導向分子，能夠?qū)Ｒ恍宰R別并殺傷靶向瘤細胞，對正常細胞無任何損傷作用，這將為惡性腫瘤的靶向治療提供新的方法。與此同時，利用Ricin抑制昆蟲蛋白質(zhì)的生物合成而對植物翻譯過程無影響的作用來開發(fā)生物殺蟲劑，其藥效時間長，殺蟲效果較好。

3．2 Ricinine生物殺蟲劑的開發(fā) Ricinine(分子式C8H8N2O2)相對分子質(zhì)量為164．17，主要存在于蓖麻莖葉和籽實中。Ricinine與中樞神經(jīng)興奮劑類似，低劑量攝入則不僅會改善記憶能力，而且還具有保護肝臟、刺激中樞神經(jīng)興奮等作用;高劑量攝入會產(chǎn)生痙攣、呼吸困難，甚至休克或死亡，但Ricinine的致毒作用機制還不十分清楚［21］。因此，有人通過電生理、行為和神經(jīng)生化等方法進行試驗來證實蓖麻堿致驚厥特性，發(fā)現(xiàn)Ricinine可作為一種新的誘發(fā)性藥物，致使動物陣發(fā)性癲癇發(fā)作，特別是和呼吸痙攣有關的癲癇，以此作為癲癇動物模型，將有助于更好地研究癲癇病癥發(fā)作機制，從而建立更為合理的癲癇治療方法，篩選更為有效的藥物成分。與此同時，有人將Ricinine制成的生物殺蟲劑，施用于各種作物，發(fā)現(xiàn)Ricinine殺蟲劑不僅殺蟲速度快，還對植株具有葉面追加肥源的作用，其配制過程方便，成本低廉。試驗結(jié)果表明，Ricinine對天幕毛蟲、桃蚜、小菜蛾有不同程度的殺滅作用［22-23］。

4 結(jié)論與展望

蓖麻籽經(jīng)榨油后得到的蓖麻餅粕中不僅含有豐富的蛋白質(zhì)、氨基酸、礦物質(zhì)元素，還含有蓖麻毒蛋白、血球凝集素、蓖麻堿、變應原4種毒性成分，毒素的存在既嚴重影響了蓖麻餅粕中營養(yǎng)成分的進一步開發(fā)利用，也沒有進行有效地分離提取。近年來，蓖麻相關研究已經(jīng)取得了較大突破，其餅粕中營養(yǎng)成分和毒素的再利用，可以有效地遏制資源浪費，還有助于某些特殊藥物的開發(fā)。因此，蓖麻餅粕中有效成分的開發(fā)利用將具有十分廣闊的前景。

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