全 文 ：粮食与油脂38 2015 年第 28 卷第 8 期
火麻籽脱脂制取火麻粗蛋白的研究
黎科亮 1，万楚筠 2，3，葛亚中 1，钮琰星 2，3
（1. 无限极（中国）有限公司，　广东广州　510623；
2. 中国农业科学院油料作物研究所，　湖北武汉　430062；
3. 油料脂质化学与营养湖北省重点实验室，　湖北武汉　430062）
摘　要：为了获得高品质的火麻粗蛋白产品，将脱壳 /带壳火麻籽进行低温压榨后，采用亚临界
萃取工艺来进一步脱除压榨饼中油脂，研究了亚临界萃取温度、料液比、单次萃取时间和萃取温
度对火麻低温压榨饼脱脂效果的影响。结果表明：在料液比为 1∶10（g/mL），每次萃取时间为
35 min，萃取次数为 3次，萃取温度为 32 ℃的条件下，制得的脱壳 /带壳火麻籽粗蛋白粉的油脂
含量分别为 4.03%和 1.43%，蛋白含量分别为 75.31%和 35.46%，蛋白溶解度分别为 86.26%和
71.52%。脱壳火麻蛋白的蛋氨酸、酪氨酸和精氨酸含量比带壳火麻蛋白高，胱氨酸、缬氨酸、赖氨
酸和脯氨酸较带壳火麻蛋白略低，其它氨基酸差异不显著；脱壳火麻蛋白中的精氨酸含量高达
133.84 mg/g蛋白，高于大豆蛋白和鸡蛋蛋白。研究结果为火麻蛋白的开发利用提供参考。
关键字：火麻籽；低温压榨；亚临界萃取；脱脂；蛋白
Study on the hempseed defatted and production of crude protein
LI Ke-liang1，WAN Chu-yun2，3，GE Ya-zhong1，NIU Yan-xing2，3
（1. Infinitus （China） Company Ltd，Guangzhou 510623，Guangdong，China；
2. Oil Crops Research Institute of the Chinese Academy of Agricultural Sciences，Wuhan 430062，Hubei，China；
3. Hubei Key Laboratory of Lipid Chemistry and Nutrition，Wuhan 430062，Hubei，China）
Abstract：In order to obtain high quality hempseed protein，dehulled/hulled hempseed were pressed
with low temperature，and then their press cakes were defatted by subcritical extraction with butane.
The affection of factors，which included extraction temperature，time of single run，number of run and
ratio of material to solvent effecting on oil content of hempseed meal，were investigated. The operation
parameters of subcritical butane extraction were extraction temperature 32 ℃，ratio of solvent to
material 10 （g/mL），extraction time 35 min in one turn and extraction three times.In this condition，
oil content，protein content and protein solubility of dehulled/hulled hempseed meal，were 4.03%
and1.43%，75.31% and 35.46%，86.26% and 71.52%，respectively. The methionine，tyrosine and
arginine contents of dehulled hempseed protein were higher than hulled one，but the cysteine，valine，
lysine and proline contents of dehulled hempseed protein were lower，and differences of else amino
acids contents were not remarkable. Arginine content of dehulled hempseed protein was as high as
133.84 mg per gram protein，higher than that of soy protein and egg protein. These experimental results
offered a good reference value for processing and utilization of hempseed protein.
Key words：Hempseed；cold press；subcritical extraction；defat；protein
中图分类号：TS201.2＋1 文献标识码：A 文章编号：1008―9578（2015）08―0038―04
收稿日期：2015–02–06
基金项目：中国农业科学院油料作物研究所所长基金（1610172014006）
作者简介：黎科亮（1979~ ），男，硕士，工程师，研究方向：中草药健康产品的技术研究及产品应用。
火麻（Cannabis sativa L.）是桑科大麻亚科大麻属
一年生草本植物，又名大麻、汉麻，是最古老的栽培作
物之一〔1–2〕。火麻籽，为火麻的干燥成熟种子，始载
于《神农本草经》，被列为上品，一直以来作为重要的
食物、纤维和医药在中国使用了数千年〔3〕。火麻籽含
20%~25% 蛋 白 质、20%~35% 油 脂、20%~30% 碳
水化合物、10%~15% 不溶性纤维，以及一系列矿物
质，包括丰富的钙、铁、钠、镁、锌等〔1–4〕。火麻籽油富
含亚油酸、α– 亚麻酸和油酸，多不饱和脂肪酸占总脂
肪酸含量的 84%，特别是 γ– 亚麻酸含量高达 4%，高
于大多数植物油〔4–5〕。火麻籽中的蛋白主要为麻仁球
蛋白（esedstin）和麻仁清蛋白（albumin），占蛋白总量
的 60%~70%，氨基酸组成比值合理、效价均衡，属于
“优质完全蛋白”〔6–7〕。火麻蛋白还具有一些特殊的
功能特性〔8–10〕：提高耐缺氧、提高耐受力和改善贫血；
增强抗疲劳和免疫调节能力；调节血糖、血脂和血小
板水平，促进脑组织发育等。因此，火麻蛋白是一种
有益健康的优质植物蛋白质资源，具有极大的研究和
应用价值。
为了制取高品质火麻蛋白，首先必须尽可能地
脱除火麻籽中的油脂。传统的方法是从油料中脱除
油脂主要为热榨法和“6 号溶剂”浸出法，虽然工艺
粮食与油脂2015 年第 28 卷第 8 期 39
成熟，脱脂率较高，但加工过程存在“高温长时”的问
题，粕中的热敏性功效成分易被破坏，蛋白变性严重，
不适用于加工高品质的具有功能活性的火麻蛋白产
品〔5–11〕。已有研究者采用超临界 CO2 萃取〔12–13〕和水
酶法〔14–15〕来脱除火麻籽中的油脂，但由于成本高、设
备复杂和产量低等问题，现今大都停留在小试或中试
阶段。亚临界萃取是一种新型提取分离技术，处于亚
临界状态的溶剂分子扩散性能增强，传质速度加快和
溶解能力显著提高，具有脱溶温度低、提取效率高、生
产成本较超临界技术大幅降低等优势〔11〕。本文采用
低温压榨工艺并结合亚临界流体萃取来脱除火麻籽
中的油脂从而制取火麻粗蛋白，研究脱壳 / 带壳火麻
籽的压榨性能，以及脱脂温度、时间和液料比等因素
对脱除火麻粕中油脂含量的影响，并对比分析制得的
火麻粗蛋白的品质，以期为火麻籽的高品质加工利用
提供参考。
1 材料与方法
1.1 试验材料、仪器
1.1.1 试验材料
带壳/脱壳火麻籽：锦州俏牌生物科技有限公司。
丁烷（纯度≥ 99.99%）；无水乙醚、无水乙醇、氢
氧化钾、甲醇等（均为分析纯）。
1.1.2 主要仪器设备
CBE–5L 亚临界萃取装置；CA59–G 型低温压榨
机；FossKjeltec 2300 型凯氏定氮自动分析仪；Acquity
超高效液相色谱；XS205 电子分析天平；DU 800 紫
外―可见光分光光度计；Avanti J–25 型高速冷冻离
心机；FZ102 型微型植物粉碎机；Fluke568 红外线测
温仪。
1.2 试验方法
1.2.1 火麻籽低温压榨
称取 3 000 g 带壳 / 脱壳火麻籽，在室温下置于低
温压榨机料斗中，开启榨机进行压榨，待榨机出饼成
形并稳定运行一段时间后开始测量并记录榨膛和饼
出口温度，压榨的毛油和压榨饼分别用样品瓶和样品
袋全部收集后密封并称量记录，放入 4 ℃冰箱保存待
分析。
1.2.2 火麻饼亚临界萃取
将火麻籽压榨饼碾碎压成薄片后混匀，称取 200 g
火麻饼装入网兜，将网兜置于萃取罐中，抽真空使萃
取罐内压力降为 –0.09 MPa，开启夹套热水循环使萃
取罐保持在预设温度，量取一定体积丁烷注入萃取罐
中，在设定条件下进行萃取。萃取结束后，将萃取液
导入分离罐，开启压缩机和真空泵进行溶剂回收与脱
溶。脱溶结束后，破真空、开启萃取罐，取出脱脂火麻
饼粉用样品袋装好并密封，称重后放入 4 ℃冰箱保存
待分析。
1.2.3 亚临界萃取条件对火麻饼脱脂效果的影响
（1）萃取温度的影响
按 1.2.2 所述的方法，在温度分别为 20、25、30、
35、40 ℃，料液比为 1∶8（g/mL），萃取次数为 1 次，每
次萃取时间为 25 min 的条件下进行萃取。
（2）料液比的影响
按 1.2.2 所述的方法，在料液比分别为 1∶4、1∶6、
1∶8、1∶10、1∶12（g/mL），温度为 30 ℃，萃取次数为 1
次，萃取时间为 25 min 的条件下进行萃取。
（3）萃取时间的影响
按 1.2.2 所述的方法，在每次萃取时间分别为 5、
15、25、35、45 min，料液比为 1∶8（g/mL），萃取次数为
1 次，萃取温度为 30 ℃的条件下进行萃取。
（4）萃取次数的影响
按 1.2.2 所 述 的 方 法，在 萃 取 次 数 分 别 为 1、2、
3、4、5 次，料液比为 1∶10（g/mL），每次萃取时间为
35 min，萃取温度为 32 ℃的条件下进行萃取。
1.2.4 指标检测方法
水 分 含 量：GB/T 14489.1–2008；粗 脂 肪 含 量：
GB/T 14488.1–2008；粗 蛋 白 含 量：GB/T 14489.2–
2008；蛋白溶解度：参照刘桂宾等〔16〕的方法；氨基酸
组成：GB/T 5009.124–2003。
2 结果与讨论
2.1 脱壳 /未脱壳火麻籽的低温压榨试验
在室温（22 ℃）下分别对脱壳、带壳火麻籽进行
低温压榨试验，测得压榨机运行稳定后榨膛温度分别
是 40.5 ℃和 70.1 ℃，出饼温度分别为 53 ℃和 31.5 ℃，
压榨前后物料的油脂、蛋白含量及油脂脱除率如图 1
所示。
图 1　脱壳 /带壳火麻籽低温压榨理化指标对比
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从图 1 可以看出火麻籽经脱壳后油脂和蛋白含
量显著上升，脱壳火麻籽的油脂含量上升到 56.58%，
约是未脱壳的 1.8 倍；脱壳火麻籽的蛋白含量升高到
33.64%，约是未脱壳的 1.37 倍。火麻籽的纯仁率在
53.0%~66.1% 之间〔17〕，壳中主要含有 32.28% 木质
素、26.71% 纤维素、19.77% 半纤维素，9.93% 水分和
3.54% 的灰分等〔2〕。因此，火麻籽脱壳后使得油脂和
蛋白相对被浓缩，含量上升。从图 1 中可明显看出，
带壳火麻籽低温压榨后饼中油脂含量较低（11.75%），
油脂脱除率达到 71.06%；而脱壳火麻饼中油脂含量
较高（49.70%），油脂脱除率仅为 24.17%。火麻籽脱
壳后与榨膛的摩擦系数降低，螺旋压榨时易滑膛，榨
膛无法建立较大压力，因此，榨膛升温幅度偏低，出油
率较低。火麻籽低温压榨后饼中残油较高，采用亚临
粮食与油脂40 2015 年第 28 卷第 8 期
界流体萃取工艺将饼中残油脱除，不仅可以得到更多
火麻油，而且也利于火麻蛋白提取和贮藏。根据带壳
与脱壳火麻籽低温压榨饼的水分、油脂和蛋白含量理
论计算，完全脱脂后带壳和脱壳火麻粕中蛋白理论含
量分别为 35.88% 和 78.57%，因此，采用脱壳火麻饼
脱脂后得到的火麻粗蛋白含量更高，便于火麻蛋白的
进一步精制加工利用。
2.2 脱壳火麻饼亚临界萃取脱脂工艺研究
为了探索脱壳火麻低温压榨饼亚临界丁烷萃取
脱脂的工艺条件，分别研究了萃取温度、料液比、单次
萃取时间和萃取次数对脱壳火麻饼油脂脱除的影响，
研究结果如图 2 所示。
从图 2（a）可以看出随着萃取温度的升高，火麻
粕中残油含量先是降低，在萃取温度为 30 ℃时残油
含量达到最低值为 25.03%；此后，随着温度的上升，
粕中残油含量逐渐升高。温度的变化对亚临界丁烷萃
取的影响存在两个方面的效应〔11〕：一方面，随着温度
的增加，溶剂与溶质之间的传质作用增强，有助于萃
取；另一方面，温度与压力具有耦合作用，较高的温度
会使液态丁烷大量气化，密度下降，油脂溶解能力降
低，不利于萃取。
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图 2　脱壳火麻饼亚临界萃取单因素试验
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料液比对亚临界丁烷萃取火麻饼的影响如图 2
（b）所示。由图 2（b）可知，随着料液比的升高，火
麻粕中残油含量逐渐降低；当料液比达到 1∶8 后，火
麻粕中残油含量随料液比升高而降低的趋势不明显。
大量研究表明，在固―液萃取过程中主要存在两种机
制〔18〕：一是物料颗粒表面油脂的洗涤过程；另一个
是扩散过程，其遵循 Fick 定律。在其他条件一定时，
液料比越大，颗粒内部与外部的浓度梯度就越大，油
脂扩散速度就越快，因此油脂萃取产率就越高。
单次萃取时间在 5~45 min 之间变化时，亚临界
丁烷萃取火麻粕中油脂含量的变化如图 2（c）所示。
从图 2（c）可以看出，随着萃取时间的增加，火麻粕中
残油含量逐渐降低，到 35 min 后趋于平缓；当萃取时
间为 45 min 时，火麻粕中残油含量降到 23.85%。油
脂萃取传质过程分为三个阶段：（1）快速传质过程；
（2）过渡阶段；（3）慢速传质过程。萃取刚开始时处
于快速传质阶段，此时细胞内部油脂还未向外部溶剂
进行扩散，因此油脂萃取产率较低；随萃取时间增加，
逐渐达到过渡阶段以及慢速传质阶段，达到慢速传
质阶段，细胞内部油向外部溶剂扩散达到动态平衡之
后，油脂萃取产率增长趋于平缓〔18〕。
从图 2（d）可以看出，萃取次数对亚临界丁烷萃
取后火麻粕残油含量的影响非常显著。在萃取 3 次后，
火麻粕中残油含量降到 4.03%；萃取次数继续增加，
火麻粕中的残油含量降低并不明显。萃取次数增加会
造成溶剂消耗与脱溶时间显著增加，从而会大幅度增
加火麻饼萃取的生产成本，因此，基于萃取效率和经
济性考虑，萃取次数取 3 次较为合适。
2.3 火麻饼亚临界萃取制取的粗蛋白品质分析
分别对脱壳和带壳火麻低温压榨饼进行了亚临
界萃取，得到的脱脂火麻粕经粉碎制成火麻粗蛋白
粉，分析了其主要化学成分和蛋白质的氨基酸组成，
结果如表 1 和表 2 所示。
表 1　火麻粗蛋白粉主要品质指标
水分
/%
油含量
/%
蛋白含量
/%
蛋白溶解度
/%
脱壳火麻粗蛋白粉 10.79 4.03 75.31 86.26
带壳火麻粗蛋白粉 9.03 1.43 35.46 71.52
表 1 可以看出采用本工艺制得的脱壳火麻粗蛋白
粉的蛋白含量高达 75.31%，带壳火麻粗蛋白粉蛋白含
粮食与油脂2015 年第 28 卷第 8 期 41
量较低只有 35.46%。由于火麻蛋白粉还没有相应的
行业或国家标准，参照《GB/T 20371–2006 食品工业
用大豆蛋白》的相关规定，可知脱壳火麻粗蛋白粉蛋
白含量已经达到“浓缩蛋白”的标准，因此，进一步加
工利用更为便利，可应用范围更广。脱壳 / 带壳火麻
粗蛋白粉的蛋白溶解度都较高，特别是脱壳火麻粗蛋
白溶解度达到 86.26%，说明本工艺制得的蛋白变性程
度低，可为制取和提纯高功能活性的火麻蛋白和多肽
提供优质原料。
表 2　脱壳 /带壳火麻、大豆以及鸡蛋蛋白氨基酸组成
氨基酸组成
/（mg/g蛋白）
脱壳 带壳
大豆蛋白〔4〕 鸡蛋蛋白〔4〕
火麻蛋白
天门冬氨酸 110.83 112.71 114.7 95.27
苏氨酸 * 38.21 41.14 42.78 44.93
丝氨酸 56.58 56.77 48.8 71.26
谷氨酸 195.9 185.11 186.63 129.36
甘氨酸 46.87 48.54 40.87 38.73
丙氨酸 46.87 50.19 44.04 64.29
胱氨酸 18.37 22.21 17.11 22.46
缬氨酸 * 48.98 53.89 50.70 75.91
蛋氨酸 * 21.53 13.16 16.79 36.41
异亮氨酸 * 39.27 40.31 51.33 57.32
亮氨酸 * 70.51 71.99 81.75 83.66
酪氨酸 32.09 27.97 36.12 35.63
苯丙氨酸 * 50.03 54.71 56.40 58.87
赖氨酸 * 44.33 56.77 54.82 57.32
组氨酸 21.74 22.21 24.08 21.69
精氨酸 133.84 111.89 67.81 52.67
脯氨酸 24.07 30.44 52.28 38.73
色氨酸 * 未检测 未检测 12.99 15.49
注：角标加“*”为必需氨基酸。
对表 2 的脱壳 / 带壳火麻蛋白的氨基酸组成进行
对比分析可知，脱壳火麻蛋白的蛋氨酸、酪氨酸和精
氨酸含量相对较高，胱氨酸、缬氨酸、赖氨酸和脯氨酸
相对较低，其它氨基酸差异不显著；火麻蛋白中的精
氨酸含量高达 133.84 mg/g 蛋白，高于大豆蛋白，也高
于鸡蛋蛋白；精氨酸是 8 个月以下的婴儿所必需的氨
基酸。有研究表明，对火麻蛋白进行体外消化实验，
发现火麻蛋白比大豆蛋白更易消化〔2–3〕。大豆蛋白是
公认的优质蛋白，相对于大豆蛋白，火麻蛋白不含有
酶蛋白抑制因子，不含大豆中的寡聚糖（导致胃胀和
反胃），也不含致敏物；火麻蛋白的氨基酸特性评价分
（E/T）为 45.16，高于大豆蛋白的 42.72；因此，火麻蛋
白是一种优质的植物蛋白资源〔1–3，17〕。
3 结论
采用脱壳 / 带壳火麻籽进行低温压榨，对压榨后
的火麻饼进行亚临界萃取来进一步脱除饼中油脂，在
料液比为 1∶10（g/mL），每次萃取时间为 35 min，萃
取次数为 3 次，萃取温度为 32 ℃的条件下，制得的脱
壳火麻籽粗蛋白粉的油脂含量降到 4.03%，此时蛋白
含量为 75.31%，蛋白溶解度为 86.26%；带壳火麻籽
粗蛋白粉的油脂含量为 1.43%，蛋白含量为 35.46%，
蛋白溶解度为 71.52%。脱壳火麻蛋白的蛋氨酸、酪
氨酸和精氨酸含量比带壳火麻蛋白高，胱氨酸、缬氨
酸、赖氨酸和脯氨酸较带壳火麻蛋白略低，其它氨基
酸差异不显著；脱壳火麻蛋白中的精氨酸含量高达
133.84 mg/g 蛋白，高于大豆蛋白和鸡蛋蛋白。
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