火麻仁中水溶性活性蛋白质与糖类成分的研究进展

关枫，任欠欠，付起凤，刘磊，崔明宇，王艳宏✉

（1. 黑龙江中医药大学，黑龙江 哈尔滨 150040；2. 教育部北药基础与应用研究重点实验室，黑龙江 哈尔滨 150040）

火麻仁为桑科植物大麻（CannabissativaL.）的干燥成熟果实［1］，性味甘、平，归脾、胃、大肠经，具有润肠通便的功效，可用于血虚津亏、肠燥便秘，是治疗功能性便秘的要药，其原植物大麻用作食物和纺织纤维来源的历史可以追溯到约一万年以前［2］。火麻仁在中国的使用也已有3 000 多年的历史，现代研究表明，其具有润肠通便、抗氧化、抗衰老、降压、利尿、镇痛、抗炎、抗血栓形成、抗阿尔茨海默病等活性［3］，其中含有丰富的火麻油、大麻素类、木脂素酰胺类、火麻蛋白、多糖以及生物碱类、黄酮类、脂肪酸类、维生素、矿物质等成分，在食品、医药和化妆品行业领域都表现出巨大的开发潜力。

目前，对火麻仁的研究主要集中在火麻仁油脂、木脂素等脂溶性成分，而对火麻仁蛋白质、火麻多糖等高含量水溶性成分的研究缺乏系统的、全面的整理。笔者整理近10年CNKI、维普、Web of Science 等平台的文献，对火麻仁中的主要水溶性活性成分（蛋白质与多糖）的制备方法、质量评价及药理作用等方面研究进行综述，以期为火麻仁中含量丰富的水溶性活性成分的深入研究与开发应用提供参考。

1 火麻仁中活性蛋白质的研究

1.1 活性蛋白质组成

火麻仁蛋白是一种优质的植物蛋白（主要为麻仁球蛋白和麻仁白蛋白），分子量大于45 kDa，主要由天冬氨酸（ASP）、精氨酸（ARG）、赖氨酸（LYS）、苏氨酸（THR）、丝氨酸（SER）、谷氨酸（GLU）、脯氨酸（PRO）、甘氨酸（GLY）、缬氨酸（VAL）、亮氨酸（LEU）、组氨酸（HIS）及色氨酸（TRP）等氨基酸组成，其ARG/LYS 的比值优于大豆蛋白、芸豆蛋白及水稻蛋白等［4-6］。

1.2 制备工艺

火麻仁蛋白的制备工艺主要为碱提（酸沉）法、盐析法、酶解法、高速剪切提取法、亚临界萃取法及喷射蒸煮提取法等［7-17］，具体工艺条件、提取率及蛋白纯度见表1。

表1 火麻仁蛋白的制备方法

碱提或碱提酸沉法为制备蛋白质最经典的方法，在火麻仁蛋白的制备中应用较多，其与酶解法的提取率相对较高，但酸、碱处理易造成蛋白质变性，所得蛋白纯度、收率较低；酶法选择性强、条件温和，但更换底物即需要更换酶，成本相对较高；超声辅助提取可提高蛋白质的提取率、缩短提取时间，但也存在提取受超声波衰减限制等弊端。

1.3 质量评价

董海胜等［18］采用SDS·PAGE 电泳结合分子成像系统对火麻蛋白进行了分析，发现其有10 条亚基，以分子量17 000 ～ 40 000 Da 的亚基为主，其中以分子量为33 659.60 Da 的亚基含量最多，占火麻仁蛋白亚基总量的33.55%，并测得火麻仁蛋白等电点为5.25～8.50。

吴发明等［19-20］研究表明，21 个不同产地火麻仁样品中蛋白含量为17.90% ～ 27.48%，其中四川凉山会理产的蛋白含量最高。谢集照等［21］测定显示，广西壮族自治区11 个不同产地火麻仁蛋白质的含量为20.73%～24.29%。加拿大学者测定了魁北克产的10种工业大麻种子中蛋白质含量，结果显示各样品中蛋白含量为23.8%～28.0%［22］。

1.4 药理作用

李永进等［23］通过小鼠抗疲劳能力实验（游泳时间、血乳酸和血清尿素氮测定）以及相关免疫学指标（免疫器官相对重量、细胞和体液免疫功能测定、脾脏T 淋巴细胞亚群分类）测定，证实火麻仁蛋白可显著增强小鼠抗疲劳能力，并具有免疫调节功能。蔡霈等［24］研究发现，广西巴马产火麻仁蛋白与火麻仁油、木脂素酰胺类成分均具一定的抗衰老作用，并且能增加皮肤中羟脯氨酸的含量，皮肤病理切片中能观察到胶原蛋白含量明显增加。丛涛等［25］研究结果显示，火麻仁蛋白质粉对生长期大鼠营养生理功能的影响，具有调节血糖、血脂和血小板水平及促进脑组织发育等作用，并可调节体内消脂素水平和肠道菌群平衡，从而发挥促进排便和减肥作用。陈成［26］研究显示，火麻仁蛋白是一种潜在的具有抑制血管紧张素转化酶（ACE）和抗氧化活性的天然产物。ORIO 等［27］实验研究提示，火麻仁蛋白水解物是一种潜在的新的ACE 抑制剂。朱艳等［28］研究结果显示，高剂量摄入火麻仁蛋白或火麻仁肽对小鼠具有一定的肾保护功能。肖潇等［29］研究表明，火麻仁蛋白水解液可显著提高发酵乳的抗氧化活性。上述药理作用及相关机制研究见表2。

表2 火麻仁蛋白的药理作用

1.5 毒理作用

胡嘉想等［30］研究了火麻仁蛋白毒理学安全性指标，结果急性毒性试验LD50＞ 10 g/kg，Ames 试验、小鼠骨髓嗜多染红细胞微核和小鼠精子畸形试验结果阴性，90 d 喂养实验中体质量增加量、食物利用率、血液学指标以及生化指标均无异常，亦未见大鼠器官组织病理学改变，提示受试物无毒性作用。黄宗锈等［31］研究提示，在1.04～4.17 g/kg 剂量范围内，火麻仁蛋白给药各组孕鼠的生育力、胚胎发育、胎仔外观、内脏及骨骼发育情况等与阴性对照组比较无显著性差异，未见火麻仁蛋白有胚胎-胎仔发育毒性作用、致畸作用及母体毒性作用。

1.6 食品领域应用

火麻仁蛋白的产品开发主要有火麻仁蛋白乳饮料［32］、火麻仁蛋白饮料［33-35］和火麻仁与其他原料组成的配方复合蛋白饮料［36］等类型产品，进一步的开发利用前景广阔。

2 火麻仁中水溶性总糖的研究

2.1 水溶性总糖含量

除火麻蛋白外，火麻仁中的水溶性活性成分主要为可溶性糖。大麻籽中总碳水化合物含量为20%～30%，其中大部分为膳食纤维且多集中于籽壳部分［37］，故火麻仁中可溶性糖含量大大降低。陈聪颖等［6］发现，广西巴马产的火麻仁中总糖含量为5.30%。王世连［38］对我国6 个主要产区（安徽六安、广西巴马、甘肃天水、河北保定、黑龙江绥化、云南大姚）的火麻仁的总糖含量进行了测定，结果显示其含量为2.72%～4.98%。ALONSO-ESTEBAN 等［39］发现，来自西班牙的8 种不同火麻仁样品的总糖含量为3.68%～5.65%。BARSBY 等［40］研究表明，火麻仁中总糖含量为3.30%，而火麻籽中含量达到67.10%，其中水溶性单糖的种类也有差异，二者共有的是葡萄糖、半乳糖和阿拉伯糖，而木糖和半乳糖醛酸只存在于火麻籽中。

2.2 火麻仁多糖制备工艺

陈晓辉等［41］对火麻仁多糖进行微波辅助提取并优化了提取工艺，结果表明，微波提取的最佳条件为微波功率250 W，液料比1∶60，提取时间6 min，微波提取火麻仁多糖的效果明显优于单纯的热水提取法，其中微波冻融提取效果最好，提取率为11.11%，而热水提取的收率仅为4.35%。

2.3 火麻仁多糖药理作用

有研究通过检测与观察环磷酰胺所致的肠道黏膜损伤小鼠的空肠组织形态和超显微结构、杯状细胞的分布与数量、肠道通透性、小肠灌洗液sIgA 含量以及血清、肝脏和回肠组织匀浆液中抗氧化因子和细胞因子水平等指标发现，火麻仁多糖对环磷酰胺致小鼠肠道黏膜氧化损伤及免疫抑制具有一定的保护和调节作用，其作用机制可能分别与Nrf2/Keap1 信号通路、NF-κB 通路的激活有关；同时还建立了H2O2所致的肠上皮细胞IPEC-1 体外氧化应激损伤模型，发现火麻仁多糖对该损伤具有预防保护作用，其作用机制可能与Keap1/Nrf2 信号传导途径的激活有关［42-44］。

3 结语

火麻仁的原植物大麻在中国的分布范围非常广泛，资源丰富，甘肃、广西、黑龙江等省份均有野生或引种栽培，黑龙江省还将火麻仁作为道地药材列为“龙九味”之一［45］。目前，火麻仁的研究多集中于火麻油等脂溶性有效成分，而对于其中含量丰富的水溶性成分的研究还未有效开展。火麻仁提取火麻油后获得的火麻仁粕利用率较低，大多作为饲料使用，造成了水溶性活性成分优质蛋白质和多糖类成分资源的浪费。目前，国内对火麻仁活性多糖的单糖组成、结构研究以及更广泛的药理作用还未深入开展，作为优质植物蛋白基料的火麻蛋白还缺乏高附加值产品，这些研究领域均可在火麻仁药味的相关后续研究中予以重点关注，预期市场应用前景广阔。