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摘要 蓖麻饼粕作为蓖麻籽榨油后的副产物，不仅含有丰富的蛋白质、氨基酸及矿物质元素，还含有蓖麻毒蛋白、蓖麻碱等毒性成分，是一种良好的食用、药用资源。对蓖麻饼粕成分的开发利用现状及前景进行了简述，以期合理开发利用这一资源，推动蓖麻产业的发展。
关键词 蓖麻饼粕；副产物；有效成分
中图分类号 S509.9 文献标识码 A 文章编号 0517-6611（2015）32-170-02
Abstract Castor bean meal，as the byproducts after extracting oil，is good food or drug resources，for its nutritional components including rich protein，amino acids，mineral and toxic ingredients such as ricin and ricinine.Development situation and prospects of effective ingredients in castor bean meal was introduced briefly，so as to develop and utilize this resource properly，promote development of castor industry.
Key words Castor bean meal； Byproducts； Effective ingredients
蓖麻（Ricinus communis L.） ，别名大麻子，属大戟科1年生灌木状草本，主要分布于印度、巴西和我国的部分地区[1-2]。蓖麻籽中含有大量的蓖麻油，可应用于医药、化工、航空等许多领域，具有较高的经济价值。然而，随着蓖麻油需求量的不断增加，蓖麻籽榨油产生了越来越多的副产物——蓖麻饼粕，其中含有丰富的粗蛋白质（含量为33%～35%）、糖类、粗纤维、多种氨基酸及钙、铁、锌等营养素成分，是一种良好的资源[3-5]。
但蓖麻饼粕中含有一定量的蓖麻碱、毒蛋白、变应原、血球凝集素等毒性成分，在用作动物饲料之前需要进行脱毒处理，也可将提取后的毒素作为农药、治疗肿瘤的药物等[6-7]。因此，对蓖麻饼粕进行合理开发，可以变废为宝，创造出更大的经济效益，进一步推动蓖麻产业的发展。
1 蓖麻饼粕的开发潜力
我国蓖麻的种植历史已有1 400多年，目前每年的总产量25万～30万t，中国农业科学院油料研究所对蓖麻品种资源与选育、高效栽培技术等进行研究，期望蓖麻能成为可再生的石化替代能源物质。我国蓖麻种植区域范围广，主要分布在内蒙古、吉林、山西、新疆等省区，由于蓖麻能够抗寒抗旱、耐盐碱、环境适应性强，易于规模化种植，也可在荒地、田边、闲置耕地等区域种植蓖麻[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，对榨油后的蓖麻饼粕却研究较少。截至目前为止，蓖麻饼粕中丰富的营养成分、毒性成分还没有良好的分离方法，只能作为肥料还原到土壤中，或经简单脱毒后，作为动物饲料添加剂。因此，蓖麻饼粕的开发利用还存在着十分广阔的空间。
2 蓖麻饼粕中营养成分的开发利用
蓖麻饼粕中含有粗蛋白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，绝大部分都可被动物消化吸收）、粗脂肪5.40%、粗纤维30.13%、钙0.61%、磷0.54%，以及精氨酸6.812%、天门冬氨酸5.368%、谷氨酸12.906%、脯氨酸3.480%、组氨酸1.284%等丰富的氨基酸，亟待研究者们的开发利用[9]。
然而，经榨油后得到的蓖麻饼粕中还含有一定量的毒性物质，如蓖麻毒蛋白、蓖麻碱、蓖麻变应原和血球凝集素，这些有毒成分的存在严重制约了蓖麻饼粕中营养成分的进一步开发利用，只能被当作农田肥料。因此，对蓖麻饼粕中营养成分开发的前提是脱毒方法的建立，脱毒后得到的优质蛋白质将会是一种良好材料。
2.1 蓖麻饼粕的脱毒方法
蓖麻饼粕是蓖麻籽经热压榨后得到的废弃物，在加工过程中，毒蛋白和血球凝集素部分破坏而含量减少，所以蓖麻饼粕中含有的主要毒素是蓖麻碱和变应原。
2.1.1 物理方法。通过控制温度、压力等参数将蓖麻饼粕中的有毒成分去除，常用方法主要包括高压蒸汽法、沸水法、热喷膨爆法等[10]，其中高压蒸汽和沸水处理蓖麻饼粕会造成营养成分的流失，不利于后续处理，因此较少采用。热喷膨爆脱毒法则是工业中常用的脱毒方法，处理后的蓖麻饼粕中不含蓖麻毒蛋白和血球凝集素，蓖麻碱、变应原含量也极低，而粗蛋白质含量较高，该法是将壳粕分离后，在高温高压条件下将蓖麻饼粕喷出，组织蓬松后毒素与水接触面积增大而释放于水中，经洗涤后可得到脱毒饼粕。
2.1.2 化学方法。将蓖麻饼粕与水和相应的化学试剂按照既定的比例混合，在一定的压力、温度条件下，维持一段时间即可将毒素去除。常用的主要有碱处理法（氢氧化钠、碳酸钠）、酸水解法（盐酸、硫酸）、酸碱联合法、氨处理法（氢氧化氨）、盐处理法、石灰法、酸醛法等[11]。在这些方法中，添加1%～2%的氢氧化钠于蓖麻饼粕中，蒸汽条件下处理15～20 min，可使变应原的含量减少到原来的1%以下。但化学试剂的使用会造成蓖麻饼粕中营养成分的损失，废液会造成环境的污染。
2.1.3 联合法。是将化学脱毒方法与物理脱毒方法联合使用达到最佳脱毒目的，挤压膨化法是通过添加碱性化学物质后，采用挤压膨化机进行高温高压反应，可得到脱毒的饼粕粗品。再经干燥、冷却、粉碎过筛等过程可获得成品，蓖麻毒蛋白和血球凝集素去除率为100%，蓖麻碱、变应原等毒素的去除率在98%以上，成品中粗蛋白质含量可达41.50%[12]。 2.1.4 生物化学法。将蓖麻饼粕粉碎过筛后浸泡于水中，待膨松到一定程度后加入生化脱毒剂，二者发生反应后离心、干燥制得去毒粉。该产品中毒蛋白、血球凝集素可完全去除，蓖麻碱、变应原含量均小于0.005%，可以进行安全饲喂，蓖麻饼粕干粉中粗蛋白质含量达45.00%以上[12]。
2.1.5 微生物发酵法。利用能够降解或转化这些有毒物质的某些微生物，在某种适宜的条件下生长繁殖，并将蓖麻饼粕中的毒素成分进行脱毒。具体过程是将蓖麻饼粕加入到微生物生长（如细菌）的液体培养基中，在恒温条件下进行发酵脱毒。细菌繁殖达到一定量时，将液体与无菌蓖麻饼粕混合，进行固体发酵，发酵过程中逐渐将毒素去除，将脱毒发酵物烘干制成成品物质，蛋白质含量达45.00%以上[13-15]。微生物发酵法要求设备简单，有待于进一步开发。
2.2 蓖麻饼粕中营养成分的开发
脱毒后的蓖麻饼粕经壳粕分离后，其中含有45.00%以上的蛋白质及多种氨基酸，是目前用于饲料饼粕中较高的一种。同时，蓖麻饼粕中谷氨酸含量高达10.00%以上，适口性较好，可利用能量较高，是畜禽饲料添加剂的一种优良资源[16]。
另外，日本已利用脱毒后的蓖麻饼粕作为原材料，来酿造氨基酸酱油，经济价值非常高；还有蓖麻饼粕豆腐的研制，以及黄豆和蓖麻饼粕按照一定比例混合来优化豆腐的氨基酸配比，提高生物学价值。
也有研究者从蓖麻饼粕中提取植酸钙和肌醇物质，其中植酸钙可促进人体的新陈代谢，恢复体内钙磷比，是一种滋补类药物，可以治疗神经衰弱、神经炎、幼儿佝偻病等。之后采用植酸钙作为原料，可继续制得肌醇，用来治疗常见脂肪肝、肝硬化等，防止动物毛发脱落、生长迟缓等现象[17]。还有研究者通过纤维素酶酶解法提取异丙酮等活性物质[18]。
3 蓖麻饼粕中毒性成分的开发利用
蓖麻饼粕中的毒素成分既是制约其在食品、饲料中应用的物质，同时也是可供开发的良好药物。蓖麻毒蛋白（Ricin）是一种高分子的蛋白类物质，占蓖麻籽重量的0.50%～1.50%，占脱脂蓖麻饼粕的2.00%～3.00%，在生物体内可阻断或抑制蛋白质的生物合成过程，轻微中毒现象表现为肝病、小血管栓塞、出血性肠胃炎，中毒可引起呼吸不畅通、血管运动中枢麻痹，严重中毒可使呼吸循环系统衰竭[19]；血球凝集素（Hemagglutinins） 也属于高分子蛋白质成分，占蓖麻籽重量的0.005%～0.015%，而脱脂蓖麻饼粕中几乎完全丧失。蓖麻碱（Ricinine）的学名为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%，占脱脂蓖麻饼粕的0.30%～0.40%，是一种导致甲状腺肿大的潜在因子，严重者神经中枢麻痹、呼吸急促、全身痉挛至死亡[20]。变应原（Anatoxin）属脲类聚合物，占蓖麻籽重量的0.40%～0.50%，具强烈的致命性过敏活性。
3.1 Ricin的开发利用
Ricin是由2条多肽链通过二硫键连接而成的蛋白分子，其相对分子量约为64 000，其中，活性链（A链）分子量为32 000，运载体（B链）分子量为34 000，且链上具有特殊的凝集部位。Ricin与细胞膜受体结合可形成膜通道，细胞膜内凹并吞噬Ricin分子，随后在溶酶体或高尔基体内被分解形成2条完整的链，进入胞浆后通过催化核糖体60S亚基来抑制生物体内蛋白质合成过程。真核细胞表面的配体分子的末端有半乳糖配体，Ricin在其作用下会失去原有的靶向，成为一种非特异性毒素分子[21]。研究表明，Ricin还可通过抑制蛋白质的生物合成过程来控制小鼠艾氏腹水瘤细胞、Lewis肺癌、B16黑痣瘤、L1210白血病的病情。但随着人们对单克隆抗体深入研究，发现Ricin与抗肿瘤单克隆抗体连接后可组成免疫导向分子，能够专一性识别并杀伤靶向瘤细胞，对正常细胞无任何损伤作用，这将为恶性肿瘤的靶向治疗提供新的方法。与此同时，利用Ricin抑制昆虫蛋白质的生物合成而对植物翻译过程无影响的作用来开发生物杀虫剂，其药效时间长，杀虫效果较好。
3.2 Ricinine生物杀虫剂的开发 Ricinine（分子式C8H8N2O2）相对分子质量为164.17，主要存在于蓖麻茎叶和籽实中。Ricinine与中枢神经兴奋剂类似，低剂量摄入则不仅会改善记忆能力，而且还具有保护肝脏、刺激中枢神经兴奋等作用；高剂量摄入会产生痉挛、呼吸困难，甚至休克或死亡，但Ricinine的致毒作用机制还不十分清楚[21]。因此，有人通过电生理、行为和神经生化等方法进行试验来证实蓖麻碱致惊厥特性，发现Ricinine可作为一种新的诱发性药物，致使动物阵发性癫痫发作，特别是和呼吸痉挛有关的癫痫，以此作为癫痫动物模型，将有助于更好地研究癫痫病症发作机制，从而建立更为合理的癫痫治疗方法，筛选更为有效的药物成分。与此同时，有人将Ricinine制成的生物杀虫剂，施用于各种作物，发现Ricinine杀虫剂不仅杀虫速度快，还对植株具有叶面追加肥源的作用，其配制过程方便，成本低廉。试验结果表明，Ricinine对天幕毛虫、桃蚜、小菜蛾有不同程度的杀灭作用[22-23]。
4 结论与展望
蓖麻籽经榨油后得到的蓖麻饼粕中不仅含有丰富的蛋白质、氨基酸、矿物质元素，还含有蓖麻毒蛋白、血球凝集素、蓖麻碱、变应原4种毒性成分，毒素的存在既严重影响了蓖麻饼粕中营养成分的进一步开发利用，也没有进行有效地分离提取。近年来，蓖麻相关研究已经取得了较大突破，其饼粕中营养成分和毒素的再利用，可以有效地遏制资源浪费，还有助于某些特殊药物的开发。因此，蓖麻饼粕中有效成分的开发利用将具有十分广阔的前景。
参考文献
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关键词 蓖麻饼粕；副产物；有效成分
中图分类号 S509.9 文献标识码 A 文章编号 0517-6611（2015）32-170-02
Abstract Castor bean meal，as the byproducts after extracting oil，is good food or drug resources，for its nutritional components including rich protein，amino acids，mineral and toxic ingredients such as ricin and ricinine.Development situation and prospects of effective ingredients in castor bean meal was introduced briefly，so as to develop and utilize this resource properly，promote development of castor industry.
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但蓖麻饼粕中含有一定量的蓖麻碱、毒蛋白、变应原、血球凝集素等毒性成分，在用作动物饲料之前需要进行脱毒处理，也可将提取后的毒素作为农药、治疗肿瘤的药物等[6-7]。因此，对蓖麻饼粕进行合理开发，可以变废为宝，创造出更大的经济效益，进一步推动蓖麻产业的发展。
1 蓖麻饼粕的开发潜力
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2 蓖麻饼粕中营养成分的开发利用
蓖麻饼粕中含有粗蛋白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，绝大部分都可被动物消化吸收）、粗脂肪5.40%、粗纤维30.13%、钙0.61%、磷0.54%，以及精氨酸6.812%、天门冬氨酸5.368%、谷氨酸12.906%、脯氨酸3.480%、组氨酸1.284%等丰富的氨基酸，亟待研究者们的开发利用[9]。
然而，经榨油后得到的蓖麻饼粕中还含有一定量的毒性物质，如蓖麻毒蛋白、蓖麻碱、蓖麻变应原和血球凝集素，这些有毒成分的存在严重制约了蓖麻饼粕中营养成分的进一步开发利用，只能被当作农田肥料。因此，对蓖麻饼粕中营养成分开发的前提是脱毒方法的建立，脱毒后得到的优质蛋白质将会是一种良好材料。
2.1 蓖麻饼粕的脱毒方法
蓖麻饼粕是蓖麻籽经热压榨后得到的废弃物，在加工过程中，毒蛋白和血球凝集素部分破坏而含量减少，所以蓖麻饼粕中含有的主要毒素是蓖麻碱和变应原。
2.1.1 物理方法。通过控制温度、压力等参数将蓖麻饼粕中的有毒成分去除，常用方法主要包括高压蒸汽法、沸水法、热喷膨爆法等[10]，其中高压蒸汽和沸水处理蓖麻饼粕会造成营养成分的流失，不利于后续处理，因此较少采用。热喷膨爆脱毒法则是工业中常用的脱毒方法，处理后的蓖麻饼粕中不含蓖麻毒蛋白和血球凝集素，蓖麻碱、变应原含量也极低，而粗蛋白质含量较高，该法是将壳粕分离后，在高温高压条件下将蓖麻饼粕喷出，组织蓬松后毒素与水接触面积增大而释放于水中，经洗涤后可得到脱毒饼粕。
2.1.2 化学方法。将蓖麻饼粕与水和相应的化学试剂按照既定的比例混合，在一定的压力、温度条件下，维持一段时间即可将毒素去除。常用的主要有碱处理法（氢氧化钠、碳酸钠）、酸水解法（盐酸、硫酸）、酸碱联合法、氨处理法（氢氧化氨）、盐处理法、石灰法、酸醛法等[11]。在这些方法中，添加1%～2%的氢氧化钠于蓖麻饼粕中，蒸汽条件下处理15～20 min，可使变应原的含量减少到原来的1%以下。但化学试剂的使用会造成蓖麻饼粕中营养成分的损失，废液会造成环境的污染。
2.1.3 联合法。是将化学脱毒方法与物理脱毒方法联合使用达到最佳脱毒目的，挤压膨化法是通过添加碱性化学物质后，采用挤压膨化机进行高温高压反应，可得到脱毒的饼粕粗品。再经干燥、冷却、粉碎过筛等过程可获得成品，蓖麻毒蛋白和血球凝集素去除率为100%，蓖麻碱、变应原等毒素的去除率在98%以上，成品中粗蛋白质含量可达41.50%[12]。 2.1.4 生物化学法。将蓖麻饼粕粉碎过筛后浸泡于水中，待膨松到一定程度后加入生化脱毒剂，二者发生反应后离心、干燥制得去毒粉。该产品中毒蛋白、血球凝集素可完全去除，蓖麻碱、变应原含量均小于0.005%，可以进行安全饲喂，蓖麻饼粕干粉中粗蛋白质含量达45.00%以上[12]。
2.1.5 微生物发酵法。利用能够降解或转化这些有毒物质的某些微生物，在某种适宜的条件下生长繁殖，并将蓖麻饼粕中的毒素成分进行脱毒。具体过程是将蓖麻饼粕加入到微生物生长（如细菌）的液体培养基中，在恒温条件下进行发酵脱毒。细菌繁殖达到一定量时，将液体与无菌蓖麻饼粕混合，进行固体发酵，发酵过程中逐渐将毒素去除，将脱毒发酵物烘干制成成品物质，蛋白质含量达45.00%以上[13-15]。微生物发酵法要求设备简单，有待于进一步开发。
2.2 蓖麻饼粕中营养成分的开发
脱毒后的蓖麻饼粕经壳粕分离后，其中含有45.00%以上的蛋白质及多种氨基酸，是目前用于饲料饼粕中较高的一种。同时，蓖麻饼粕中谷氨酸含量高达10.00%以上，适口性较好，可利用能量较高，是畜禽饲料添加剂的一种优良资源[16]。
另外，日本已利用脱毒后的蓖麻饼粕作为原材料，来酿造氨基酸酱油，经济价值非常高；还有蓖麻饼粕豆腐的研制，以及黄豆和蓖麻饼粕按照一定比例混合来优化豆腐的氨基酸配比，提高生物学价值。
也有研究者从蓖麻饼粕中提取植酸钙和肌醇物质，其中植酸钙可促进人体的新陈代谢，恢复体内钙磷比，是一种滋补类药物，可以治疗神经衰弱、神经炎、幼儿佝偻病等。之后采用植酸钙作为原料，可继续制得肌醇，用来治疗常见脂肪肝、肝硬化等，防止动物毛发脱落、生长迟缓等现象[17]。还有研究者通过纤维素酶酶解法提取异丙酮等活性物质[18]。
3 蓖麻饼粕中毒性成分的开发利用
蓖麻饼粕中的毒素成分既是制约其在食品、饲料中应用的物质，同时也是可供开发的良好药物。蓖麻毒蛋白（Ricin）是一种高分子的蛋白类物质，占蓖麻籽重量的0.50%～1.50%，占脱脂蓖麻饼粕的2.00%～3.00%，在生物体内可阻断或抑制蛋白质的生物合成过程，轻微中毒现象表现为肝病、小血管栓塞、出血性肠胃炎，中毒可引起呼吸不畅通、血管运动中枢麻痹，严重中毒可使呼吸循环系统衰竭[19]；血球凝集素（Hemagglutinins） 也属于高分子蛋白质成分，占蓖麻籽重量的0.005%～0.015%，而脱脂蓖麻饼粕中几乎完全丧失。蓖麻碱（Ricinine）的学名为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%，占脱脂蓖麻饼粕的0.30%～0.40%，是一种导致甲状腺肿大的潜在因子，严重者神经中枢麻痹、呼吸急促、全身痉挛至死亡[20]。变应原（Anatoxin）属脲类聚合物，占蓖麻籽重量的0.40%～0.50%，具强烈的致命性过敏活性。
3.1 Ricin的开发利用
Ricin是由2条多肽链通过二硫键连接而成的蛋白分子，其相对分子量约为64 000，其中，活性链（A链）分子量为32 000，运载体（B链）分子量为34 000，且链上具有特殊的凝集部位。Ricin与细胞膜受体结合可形成膜通道，细胞膜内凹并吞噬Ricin分子，随后在溶酶体或高尔基体内被分解形成2条完整的链，进入胞浆后通过催化核糖体60S亚基来抑制生物体内蛋白质合成过程。真核细胞表面的配体分子的末端有半乳糖配体，Ricin在其作用下会失去原有的靶向，成为一种非特异性毒素分子[21]。研究表明，Ricin还可通过抑制蛋白质的生物合成过程来控制小鼠艾氏腹水瘤细胞、Lewis肺癌、B16黑痣瘤、L1210白血病的病情。但随着人们对单克隆抗体深入研究，发现Ricin与抗肿瘤单克隆抗体连接后可组成免疫导向分子，能够专一性识别并杀伤靶向瘤细胞，对正常细胞无任何损伤作用，这将为恶性肿瘤的靶向治疗提供新的方法。与此同时，利用Ricin抑制昆虫蛋白质的生物合成而对植物翻译过程无影响的作用来开发生物杀虫剂，其药效时间长，杀虫效果较好。
3.2 Ricinine生物杀虫剂的开发 Ricinine（分子式C8H8N2O2）相对分子质量为164.17，主要存在于蓖麻茎叶和籽实中。Ricinine与中枢神经兴奋剂类似，低剂量摄入则不仅会改善记忆能力，而且还具有保护肝脏、刺激中枢神经兴奋等作用；高剂量摄入会产生痉挛、呼吸困难，甚至休克或死亡，但Ricinine的致毒作用机制还不十分清楚[21]。因此，有人通过电生理、行为和神经生化等方法进行试验来证实蓖麻碱致惊厥特性，发现Ricinine可作为一种新的诱发性药物，致使动物阵发性癫痫发作，特别是和呼吸痉挛有关的癫痫，以此作为癫痫动物模型，将有助于更好地研究癫痫病症发作机制，从而建立更为合理的癫痫治疗方法，筛选更为有效的药物成分。与此同时，有人将Ricinine制成的生物杀虫剂，施用于各种作物，发现Ricinine杀虫剂不仅杀虫速度快，还对植株具有叶面追加肥源的作用，其配制过程方便，成本低廉。试验结果表明，Ricinine对天幕毛虫、桃蚜、小菜蛾有不同程度的杀灭作用[22-23]。
4 结论与展望
蓖麻籽经榨油后得到的蓖麻饼粕中不仅含有丰富的蛋白质、氨基酸、矿物质元素，还含有蓖麻毒蛋白、血球凝集素、蓖麻碱、变应原4种毒性成分，毒素的存在既严重影响了蓖麻饼粕中营养成分的进一步开发利用，也没有进行有效地分离提取。近年来，蓖麻相关研究已经取得了较大突破，其饼粕中营养成分和毒素的再利用，可以有效地遏制资源浪费，还有助于某些特殊药物的开发。因此，蓖麻饼粕中有效成分的开发利用将具有十分广阔的前景。
参考文献
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