美藤果蛋白在食品领域中的研究进展

Research Progress of Plukenetia volubilis Linneo in Food Field

摘要: 美藤果是一种新型的油料作物，其种子中油脂含量在35%~60%之间，蛋白质含量在23%~30%之间。在南美洲，已有3000年的食用历史，主要是食用美藤果油或炒制美藤果叶，但对美藤果蛋白质的利用率一直不高。本文对比了不同地区美藤果的蛋白质成分，并对产品开发、物质提取等研究进展进行了总结，并介绍了其在食品、药品和保健品等方面的研究，最后对美藤果蛋白质今后的加工技术研究及开发利用方向进行了展望。

Abstract: Plukenetia volubilis Linneo (Sacha Inchi) is a new type of oil crop. Its seeds contain 35% to 60% oil and 23% to 30% protein. In South America, there has been a history of 3,000 years, mainly eating Plukenetia volubilis oil or roasted Plukenetia volubilis leaves, but the utilization rate of Plukenetia volubilis protein has not been high. This paper compared the protein components of Plukenetia volubilis from different regions, summarized the research progress in product devel-opment and material extraction, and introduced its research in food, medicine and health care products, etc. Finally, it looked forward to the future research, development and utilization of Plukenetia volubilis protein processing technology.

1. 引言

美藤果(Plukenetia volubilis Linneo, Inca Peanut, Sacha Inchi)又被称为星油藤、印加果、印奇果、印加花生等，学名南美油藤，目前在我国云南西双版纳、云南普洱、云南红河州、广东湛江、广东九江、海南三亚、海南海口、海南儋州和海南昌江等多地成功引种。美藤果当年种植，当年结果，定植第1年产量可达100~200 kg/亩，2~3年进入盛产期亩产200 kg以上，盛产期可达7~10年，结果期长达75年之久 [1] [2]，种植周期远远短于油茶树(五年见果)、油橄榄树(三年见果)等料植物。据预测2030年我国人口将达16亿人，食用油缺口为230亿kg，美藤果的引种可以有效缓解我国食用油的紧缺，同时也是优质蛋白来源，有世界植物营养“长寿果王”和“植物脑黄金”之称 [3] [4] [5]。现今围绕星油藤的研究多为对其果油的探索，本文对美藤果蛋白质的研究进行总结，为星油藤蛋白质以后的探索研究指示出方向。

2. 美藤果蛋白质研究进展

2.1. 美藤果研究历史

美藤果是茎攀援状多年生木质藤本，总状花序腋生或与叶对生，雌雄同株 [6]。Plukenetia属中包含着20余种植物，主要分布于美洲、非洲、马达加斯加州和亚洲等地，属于大戟科多年生攀援性木质藤本植物、多年生油料作物，美藤果种子有4~7个棱角，呈星形，每一个棱角包裹1粒种子，如图1所示。原生长于海拔80~1700 m。最初由印加人变野生为家种，美洲当地人在3000年前就已经利用美藤果制作各种食物，并食用炒制其嫩叶 [6] [7] [8] [9]。最早在1753年命名，在原产地秘鲁，为了更好地对美藤果这一重要资源植物开发利用，自2002起就开展了Omega项目，相关产品在全世界主要发达国家和地区均有销售，取得了良好的经济和社会效益 [6]。

美藤果在中国的研究历史并不长，2006年美藤果从秘鲁引种至我国云南西双版纳；2011年经中国科学院昆明植物研究所标本馆组织专家鉴定，出具报告，确认其命名为“美藤果”；2013年1月4日我国卫生部正式批准，把美藤果油批准为国家新资源食品 [10] [11]。但是，美藤果中蛋白质成分的应用缺乏国家级的认可。同时，国内外对美藤果的报道及研究主要集中于油脂的提取、成分及功效等方向，蛋白质的研究偏少。因此，美藤果蛋白质还有很多值得探索的空间。

2.2. 美藤果蛋白质成分分析

蛋白质是机体内不可或缺的营养要素之一，它通过水解变成氨基酸小分子后被机体吸收。美藤果中蛋白质约占23%~33%，含有18种氨基酸，蛋白质含量在油料作物中仅次于大豆。其中，8~9种必需氨基酸含量高于大豆、花生和杏仁，甚至是核桃和松子的3倍 [6] [12] [13] [14]。

Figure 1. Plukenetia volubilis Linneo photo

图1. 美藤果实拍图

表1中可以看出，含量最高的必需氨基酸是亮氨酸，其次是缬氨酸；含量最低的必需氨基酸是蛋氨酸。必需氨基酸评价最佳的是我国云南普洱所产的美藤果，西双版纳所产的质量稍次却也比原产地秘鲁的要好。平均值与FAO/WHO的能量及蛋白质需要的参考模式相比，美藤果的第一限制性氨基酸为赖氨酸，第二限制性氨基酸为亮氨酸，再根据CS计算可知，氨基酸评分最高的是苏氨酸。各地检测出的必需氨基酸含量及种类差别不大，而且谷氨酸、甘氨酸、精氨酸和天冬氨酸在美藤果蛋白中含量均较高。有科学家从美藤果中提取并纯化出一种占美藤果种子中蛋白质质量31%的新型水溶性蛋白，被称为Sacha Inchi蛋白或IPA蛋白，为目前首个含有所有人体必须氨基酸的植物蛋白 [6]。夏克东 [15] 还通过Osborne提取分馏方法得出了美藤果蛋白中四种主要成分的占比：清蛋白、球蛋白、醇溶谷蛋白、谷蛋白含量分别为43.7%、27.3%、3.0%、31.9%，且均为盐溶性蛋白质，赵旻 [16] 等测出美藤果蛋白等电点在pH4.5附近。

Table 1. Amino acid test results of Plukenetia volubilis Linneo grown in different areas were compared

表1. 不同地区种植的美藤果氨基酸检测结果对比(%)

Continued

注：1) ^*为essential amino acids；2) FAO/WHO为联合国粮农组织与世界卫生组织制定的能量及蛋白质需要的参考模式；3) ASS为氨基酸评分；4) CS为化学评分。

2.3. 美藤果蛋白质毒理性研究

Srichamnong [20] 等曾对美藤果种子和叶片进行了安全性评估。实验证明，新鲜的美藤果种子蛋白质中存在天然的植物毒素，如皂苷、生物碱和凝集素等，这些物质在高温下不稳定，烘焙后对正常细胞是安全的。Gonzales [21] 等研究出，美藤果蛋白质与大豆具有相同的氮平衡，对人体无不良影响。综上所述，要避免长期大量食用新鲜的美藤果仁及其叶片，食用美藤果蛋白质前应确保煮熟或已经提纯去毒。此外，还应对美藤果蛋白做更多的毒理学实验，验证研究。

2.4. 美藤果蛋白质提取研究

95℃烘干榨油后不用的饼粨，粉碎后得美藤果饼粨粉。然后用醚脱脂6 h并粉碎，得到美藤果脱脂粉 [9] [16] [22] [23]。根据目标蛋白的不同，选择酶除杂法、水提法、碱溶酸沉法、反胶束法和醇洗分离法等多种方法进行提取，最后利用喷雾干燥和真空干燥这两种干燥法进行干燥。

在蛋白质的提取中，酶和超声波的应用都能很好地提高提取率。赵旻 [16] 等用1%酶量的ɑ-淀粉酶酶解得到浓缩蛋白粉(PPC)；林凤英 [9] 用纤维素酶辅助水提法，得到清蛋白；李林芽 [24] 在得到碱溶酸沉后的分离蛋白后，利用碱性蛋白酶得到美藤果蛋白肽；梁钻好 [22] 等得出碱性蛋白酶最适宜用于美藤果果肽制备的结论，而添加0.15%~0.45%亚硫酸钠、表面活性剂十六烷基三甲基溴化胺(CTAB)或采用不同频率的超声预处理，能使美藤果蛋白酶解效果提升10%~50%；林凤英 [9] 等对比发现超声波比酶解法更显著提高提取率；彭吟雪 [23] 等则利用超声波辅助碱溶酸沉法提取，通过Box-Behnken响应面法优化后，再通过糖化酶酶解，纯化出纯度达到90%的蛋白质。

而碱溶酸沉法则是最常用的提取美藤果蛋白的方法，此法可得到碱提蛋白(PPI) [15] [16]。夏克东 [15] 探究出了此方法的最佳工艺，让蛋白提取率达到了83.59%。

赵旻 [16] 和杜前进 [25] 等对比出美藤果的PPI具有更好的溶解性和更高的黏度，而PPC在吸油性、吸水性、起泡性方面优于PPI，两种蛋白粉的溶解性在等电点(近似为pH4.5)附近最低，两蛋白的黏度在30℃~50℃内，随温度的上升而降低，PPC和PPI在50℃时，吸油性最好。

夏克东 [26] 等研究得出真空冷冻干燥样品的吸油性、持水性、溶解性、起泡性、乳化活性与乳化稳定性均高于喷雾干燥的样品。Sathe等 [27] [28] 也研究了美藤果中水溶性蛋白的分离纯化、氨基酸含量、体外消化性，以及美藤果蛋白溶解度的影响因素等。在生产中，我们需要根据目标物的不同而选择不同的提取方法进行提取，得到不同的蛋白质或者果肽。在此基础上，还可通过改变pH、温度、NaC1浓度和蔗糖浓度来影响蛋白质功能性 [29]，以获得良好加工性质的美藤果蛋白。此外，美藤果蛋白质味道苦涩，其中还含有黄酮、桑色素、橙皮素、柚皮素和单宁等物质，夏克东 [30] 等研究出醇洗分离法，有效脱除了不愉快风味。

2.5. 美藤果蛋白质功效研究及产品开发

美藤果蛋白质中谷氨酸、甘氨酸、精氨酸和天冬氨酸含量较高，其中，谷氨酸具有健脑作用，能促进脑细胞呼吸，有利于脑组织中氨的排出。精氨酸具有促进胰岛素生成及分泌的作用，可以促进生长发育、创伤愈合及氮储存，还能刺激胸腺增加细胞免疫功能，精氨酸也是精子蛋白的主要成分，提高精子质量和运动能量的作用 [31]。此外，粗加工后的美藤果蛋白质粉末中有多酚、生育酚等物质，在一定程度上可以阻止氧化作用和由自由基引起的过氧化反应，具有一定的抗氧化性。

林凤英 [9] 和Li [32] 等研究证实，美藤果清蛋白可增强T、B细胞介导的细胞免疫功能，有增强免疫力的作用。罗旭璐 [33]、杨婉 [34]、Nascimento [35] 和Chirinos [36] 等就通过对DPPH自由基清除活性的测定，肯定了美藤果的抗氧化能力。Armando等 [37] 发现美藤果果仁对缓解职业过敏性鼻炎和支气管哮喘有一定的疗效。关于美藤果蛋白质的功效还需要进一步探索，如果将榨完油的饼粕直接丢弃，势必会造成资源浪费，蛋白质的开发可以大大提高美藤果的利用率。

目前已有人利用美藤果的蛋白质制作出了治疗鼻炎的星油藤片剂、美藤果多肽口服液、美藤果灵芝酸奶和经包合技术制成的功能性粉末等多种具有一定疗效的保健品，并以将其蛋白粉的形式加入糕点和肉制品中。

3. 建议与展望

美藤果中有许多功效成分，其蛋白质也具有很大的市场开发潜力。美藤果的栽培虽然历史久远，但在2006年才成功引种至西双版纳，但从各项检测数据来看，西双版纳产的美藤果具有更高的营养价值和更加广阔的开发前景！

但对于美藤果油的毒理学实验有很多，对于其蛋白质的毒理学动物实验却没有，今后需要在这一方面做更多的研究。美藤果中有30%左右的蛋白质，如果仅仅将美藤果当作单一的油料作物，其榨油后剩下的饼粨一定会造成非常巨大的浪费！中国对美藤果的研究及利用才刚刚开始，且在世界范围内对美藤果蛋白质的研究也极少，今后需要在美藤果的加工和功效验证方面进行更深入的研究，开发出更多的美藤果蛋白质产品，如美藤果蛋白饮料及乳制品、美藤果烘焙食品、美藤果多肽制品和调味品等，还可以蛋白粉形式加入肉制品中开发一系列有易消化吸收、降血压、降血脂、抗菌抗氧化及促进矿物质吸收等多种功能的食品。

NOTES

^*通讯作者。