芝麻饼粕中活性成分的提取方法研究进展 1

芝麻饼粕中活性成分的提取方法研究进展窦福良，魏 东(临沂师范学院生命科学学院，山东 临沂 276005)摘 要：芝麻饼粕是芝麻取油后的副产品。

对芝麻饼粕的营养价值进行分析，并对其中的活性成分：蛋白、多肽和芝麻素的提取做全面综述，为芝麻饼粕的深度加工和综合利用提供参考。

关键词：芝麻饼粕；营养价值；芝麻素；提取Research Progress in Extraction Methods of Active Components from Sesame CakeDOU Fu-liang ，WEI Dong(College of Life Sciences, Linyi Normal University, Linyi 276005, China)Abstract ：Sesame cake is a by-product obtained after oil extraction. The nutritional value of sesame cake is analyzed in this paper. Extraction methods of protein, polypeptide and sesamin from sesame cake are also discussed. All of these investigations are expected to provide a reference for in-depth processing and comprehensive utilization of sesame cake.Key words ：sesame cake ；nutritional value ；sesamin ；extraction中图分类号：TS229 文献标识码：A 文章编号：1002-6630(2010)19-0414-04收稿日期：2010-06-20基金项目：国家级星火计划项目(2008GI690001)作者简介：窦福良(1966—)，男，副教授，硕士，主要从事生物技术研究。

E-mail ：weid1128@芝麻属胡麻科胡麻属植物，是我国四大油料之一，也是一种经济作物和创汇作物。

《本草纲目》和《神农本草经》上记载：常食芝麻能使头发乌黑亮泽，芝麻还能“润养五脏、补肺气，止心惊，利大小肠”；芝麻“补五内，益气力，长肌肉，填髓脑，久服轻身不老”[1]。

我国是芝麻生产大国，资源丰富，约占世界芝麻总产量的34%，素有“芝麻王国”之称。

在我国80%以上的芝麻用来榨取芝麻油，仅芝麻饼粕的年产量就在50万t 以上。

芝麻饼粕中含有40%～50%的蛋白质、0.5%～1.0%的木脂素，氨基酸含量丰富，营养价值较高[2-4]，但目前芝麻饼粕主要作为饲料或肥料使用，极大地浪费了这部分资源。

本文对芝麻饼粕的营养价值进行分析，并对芝麻饼粕中的活性成分蛋白、多肽、芝麻素的提取做全面综述，目的在于为芝麻饼粕的深度加工和综合利用提供参考，充分开发利用芝麻饼粕资源，提高芝麻种植的附加值。

1芝麻饼粕的营养价值芝麻饼粕是芝麻取油后的副产品，由于取油的工艺不同，所剩副产物饼粕中的常规成分及有效能值也有所不同，芝麻饼粕中蛋白质平均含量在42.5%～47.9%，粗脂肪含量在3.4%～10.3%，消化能(猪)在12.68～13.6lMJ/kg ，代谢能(鸡)9.67～10.92MJ/kg ，与豆饼、棉籽饼和菜籽饼相比，粗蛋白质高于这3种饼类，有效能值与大豆粕相近，高于棉籽饼和菜籽饼，芝麻饼粕中粗灰分含量18.7%，钙和磷的含量比豆饼、棉籽饼和菜籽饼高3～5倍[5]。

芝麻饼粕中必需氨基酸种类齐全，含量丰富，占总氨基酸的30%，特别是蛋氨酸、精氨酸、色氨酸、胱氨酸和半胱氨酸含量都高于豆饼、棉籽饼和菜籽饼，仅蛋氨酸含量就几乎高出豆饼40%。

不足之处是赖氨酸含量偏低，仅为0.91%，不到豆粕的一半，芝麻饼粕中赖氨酸与精氨酸含量之比为100:440，远远超过了100:120的理想值。

芝麻蛋白质净利用率(NPU)为56%，如添加Lys ，则NPU 值可提高到81%，所以芝麻饼粕与豆饼搭配使用，会使氨基酸方面得到很好的互补作用[5]。

芝麻饼粕中含有多种木脂素类化合物，含量达0.5%～1.0%，这类化合物主要是木酚素类抗氧化物质，具有非常重要的生理活性作用，已引起很广泛的关注。

芝麻素属于脂溶性木酚素，含量最高，约占木酚素总量的50%以上[4]。

2芝麻饼粕蛋白和多肽的提取2.1芝麻饼粕蛋白的提取芝麻蛋白主要是碱溶性蛋白(67%)，在碱性条件下溶解度较大，所以提取基本方法是碱提酸沉法。

Ta h a 等[6]研究用0.4mol/L NaOH溶液，固液比为l:25(m/V)，采用逆流式提取可提取91.7%的含氮物，且可得植酸含量很低的浓缩蛋白、分离蛋白。

Chun等[7]用添加植酸酶提取芝麻蛋白，提取条件：pH4～5、提取时间8～10h、温度50℃、酶用量为120FPU。

金青哲[8]采用未去皮芝麻渣为原料进行研究，正交试验得出最佳提取工艺：固液比1:18～1:20(m/V)、pH10.0、时间3h、温度70～80℃，再用HCI调pH3.8～4.0沉淀出蛋白质，可得68.4%粗蛋白。

以上蛋白质的提取方法主要问题在于耗时长，得率偏低。

董英等[9]采用响应面优化设计试验，较优提取参数为pH13、液料比为25:1(m/V)、温度80℃、时间1h。

在较优的提取条件下，蛋白提取率为70.44%。

芝麻饼粕蛋白最佳酸沉的pH值范围是2.5～4.5，经过2次沉淀和水洗，再喷雾干燥可得到芝麻饼粕蛋白粉，其蛋白含量为82.87%，氮的回收率为28.51%。

黄纪念等[10]采用超声辅助碱液法提取麻渣中的芝麻蛋白，首先对影响提取率的5个因素即固液比、提取液pH值、超声温度、超声时间、超声功率分别做了单因素试验，然后在单因素试验结果的基础上根据L9(34) 设计正交试验，得到最佳提取条件为：固液比1:20(m/V)、提取液pH11、超声温度70℃、超声时间50min、超声功率500W，蛋白质提取率为83.38%。

董英等[9]和黄纪念等[10]改良了传统的提取方法，缩短了提取时间，提高了蛋白质的得率，使提取效率有了明显提高。

陈学红等[11]以芝麻渣为原料，采用碱提、等电点法分离出芝麻蛋白，并对其乳化性、发泡性、持水力、黏度、热凝集性等功能特性进行了比较系统的研究。

结果表明：芝麻蛋白具有较好乳化性、发泡性和一定的持水力；pH值对热凝集性的影响较大。

李凤霞等[12]则采用碱酶两步法提取麻渣中的蛋白质，首先确定了碱溶法最佳工艺和酶解法的最佳工艺条件，使麻渣蛋白质提取率达到81.21%。

他们还对所提芝麻渣蛋白的吸水性、湿润性、吸油性、热凝集性和黏度等功能特性进行了研究，并与大豆分离蛋白、酪蛋白和芝麻蛋白的相关性质进行比较。

最后得出结论：芝麻渣蛋白具有较好吸水性、持水力、湿润性，较弱的吸油性；p H值对热凝集性和黏度的影响较大，这与黄纪念等[10]和陈学红等[11]的结果相同。

2.2芝麻饼粕多肽的制备高明侠等[13]和苗敬芝等[14]均采用木瓜蛋白酶与中性蛋白酶的共固定化进行水解芝麻粕蛋白的研究，并得出相同的水解芝麻粕蛋白的最佳条件：固液比1:25(m/V)，pH6.0、时间7h、加酶量5g/L，水解物中氨基氮含量最高为20.65mg/g。

共固定化酶重复使用6次，酶活力仍保持50% 以上。

王连翠[15]通过单因素试验初步确定芝麻粕多肽的酶解条件为底物质量浓度70g/L、pH8.0、[E]/[S]为6%、时间4h、温度70℃。

然后在单因素试验的基础上设定底物质量浓度70g/L，根据L9(34)设计正交试验，进一步确定芝麻粕多肽的最佳酶解条件为pH8.0、[E]/[S]为6%、水解时间3h、温度65℃。

此条件下水解度可达31.3%。

邵元龙等[16]采用Box-Behnken试验设计，优化了芝麻蛋白水解条件，对芝麻多肽(SP)和不同分子质量的芝麻多肽(SP1、SP2和SP3)清除DPPH自由基活性、总抗氧化能力、抑制猪油和冷藏熟肉糜脂质氧化作用进行了研究。

优化的水解条件为：6.91g芝麻蛋白、0.082g碱性蛋白酶、水解时间6.82h，水解度为30.2%。

芝麻多肽均有一定的抗氧化能力，且抗氧化活性明显高于芝麻蛋白。

0.02%的多肽对DPPH自由基清除率高达79.17%，0.02%的芝麻多肽具有明显的抑制猪油氧化和冷藏熟肉糜脂质氧化的作用，可使猪油过氧化值从126.6mmol/kg降低至45.4mmol/kg。

许建军等[17]对水解的芝麻蛋白进行高温加热实验，结果表明很多风味物质均来源于芝麻蛋白。

3芝麻饼粕中芝麻素的提取芝麻素属于脂溶性木酚素，是芝麻中含量最高、也是最主要的活性物质。

研究发现，芝麻素具有很强的消除活性氧、抑制过氧脂质生成和降低胆固醇的效果，芝麻素具有抑制癌细胞的生长、抑制真菌的生长和延缓衰老的作用，芝麻素对高血压伴肝脏损伤小鼠具有降血压、减轻心血管肥大和肾脏损伤作用[4,18-19]。

除研究芝麻素对机体健康有益效应外，也有人对芝麻素杀灭细菌效果和对其他食用植物油品稳定作用进行研究[20]。

芝麻素活性研究的报道已非常多，芝麻素这一天然植物成分不仅可在食品工业中作为保持食品风味的防腐剂，也可作为增进机体健康的保健食品添加剂，以及开发成为防病治病的天然药物。

芝麻素的分离提取方法主要是溶剂提取法，使用有机溶剂如甲醇、乙醚等直接提取芝麻素，然后再结晶纯化。

Su j a等[21]以芝麻饼为原料，以甲醇为提取剂，索氏提取16h，过滤，然后用不同极性溶剂进行多次萃取，在真空或氮气保护下脱除溶剂，干燥得提取物，其木酚素含量达12%～15%，并通过HLPC定量分析，提取物主要组分为芝麻素。

Pu rd y等[22]按料液比1:1～1:10(V/V)范围内，在65℃左右的温度下，用低级烷基腈或烷基腈水溶液提取，静置过夜，分层，上层液减压蒸馏脱去烷基腈混合溶剂得芝麻素。

Fukuda等[23]则以芝麻饼粕为原料，采用溶剂-色谱法提取高浓度的芝麻素。

用丙酮提取，－40℃冷冻干燥除去甘油酯，然后真空浓缩，得芝麻素粗品；然后上硅胶柱色谱，以乙酸乙酯/正己烷进行阶段梯度洗脱，收集洗脱液，再制备液相或薄层色谱进行纯化，最终得高纯度芝麻素单体。

董英等[24-25]研究了芝麻木脂素的提取工艺、测定方法和活性，将芝麻饼粕烘干后粉碎，用正己烷脱除剩余油脂，风干后脱脂芝麻饼粕用甲醇提取，滤液减压浓缩，再用甲醇溶解定容至50mL，进行检测。

采用单因素试验及正交试验对芝麻饼粕中木脂素提取条件进行优化。

结果表明，料液比1:6(m/V)，浸提时间10h，温度55℃及提取次数3次为最佳提取条件，芝麻木脂素粗品提取率为芝麻粕干粉的2.62%。