摘要：随着可持续油料作物体系研究兴趣的提升，大麻（Cannabis sativa L.）作为营养密度高且具多功能性的食品配料来源受到关注。本研究首次对商业化规模生产的苏格兰冷榨大麻籽油及其工业副产物——压榨饼粕（Press Cake）和过滤衍生残渣（Fudge，过滤粗油时截留的半固体细颗粒与富脂固体）——进行了全面的组成分析及技术功能性（Techno-functional）表征。油脂脂肪酸分析显示饱和脂肪酸（SFA）含量低（8.65%–8.93%），单不饱和脂肪酸（MUFA）适中（8.55%–9.57%），多不饱和脂肪酸（PUFA）高（74.93%–76.92%），其中ω-6为53.8%–55.3%，ω-3为19.4%–20.5%，ω-6/ω-3比为2.67–2.82。饼粕含脂肪12.5%–22.5%、蛋白质24.6%–32.7%、灰分4.97%–6.16%；Fudge含脂肪38.3%–43.5%、蛋白质29.0%–30.9%、灰分5.97%–15.14%。总非淀粉多糖（NSP）在饼粕中为19.8%–22.9%，在Fudge中为2.85%–3.53%。矿物质浓度高，尤Fudge含镁735–841 mg/100 g、磷1.82–2.02 g/100 g、钾1.30–1.41 g/100 g、铁23.0–48.9 mg/100 g及锌最高达11.82 mg/100 g；饼粕含镁562–634 mg/100 g、磷1.32–1.56 g/100 g、铁17.1–24.8 mg/100 g。饼粕中必需氨基酸达营养相关水平，包括亮氨酸（Leu）2.37–3.08 g/100 g、苯丙氨酸（Phe）1.87–2.48 g/100 g、缬氨酸（Val）1.83–2.37 g/100 g及赖氨酸（Lys）1.18–1.46 g/100 g。LC–MS/MS定量175种植物化学物质显示饼粕总量显著更高（最高39.31 mg/100 g vs Fudge最高13.15 mg/100 g），以结合态酚类为主，主要成分为西加树脂醇（Syringaresinol）、阿魏酸（Ferulic Acid）及大麻素酰胺A（Cannabisin A）。大麻素分析表明油中CBDA为137.7–302.9 mg/100 g、CBD为20.3–75.2 mg/100 g；饼粕中较低（CBDA 22.17–93.77 mg/100 g，CBD 3.58–25.30 mg/100 g）；Fudge中较高（CBDA 117.4–297.3 mg/100 g，CBD 17.8–55.3 mg/100 g）。饼粕表现出高持油能力（OHC 14.7–15.0 g/g）、快速润湿性（~100%）及适中松散堆密度（0.45–0.47 g/cm3）。上述结果为苏格兰大麻籽油及其共生产物的营养、植物化学及技术功能性提供了综合数据集，支持其作为谷物、油料及纤维基食品体系中的配料应用。
苏格兰冷榨大麻籽（Cannabis sativa L.）油及其副产物的营养组成与功能特性研究——面向可持续食品应用的商业化规模综合表征（《Grain》）
研究背景与立项依据：
工业大麻（Industrial Hemp，低四氢大麻酚THC栽培品种）因其多元价值链（纤维、食品、生物基材料）及低投入种植与轮作多样性，在可持续食品系统中重新受到重视。零废弃理念下，冷榨副产物如饼粕（Press Cake/Meal）和过滤残渣（Fudge，澄清粗油时滤材截留的细籽粒与富脂固体）被视为可增值的营养密集共流股。然而现有生产规模研究多呈碎片化——仅分析油或单一副产物，或局限于窄谱分析物（脂质类别、多酚或蛋白功能），缺乏跨全产出流整合营养素、大麻素、游离与结合态植物化学物质并结合配方所需技术功能性（氧化稳定性指数、润湿性、堆密度、溶解度、持油/持水能力）的一体化数据集。为此，研究人员开展了首次针对苏格兰商业化规模冷榨大麻籽油Finola品种及两工业副产物（饼粕与少被表征的Fudge）的综合表征研究，填补了供应链特定、生产规模下的成分与技术功能基准空白。
主要关键技术方法：
研究人员采集苏格兰东北部九农场大麻籽经商用冷榨设备生产四批次苏格兰大麻油（Aberdeenshire、W Angus、N Aberdeenshire、Angus）及对应副产物饼粕与Fudge；另购市售多种烹饪油及商业大麻油作对照。采用杜马燃烧法（Dumas，N×6.25）测蛋白；Soxtec索氏提取测总脂肪；常规干燥及灼烧测水分灰分；Englyst法测可溶性/不溶性非淀粉多糖（NSP）；GC-FID测脂肪酸甲酯（FAME）分析脂肪酸组成；反相HPLC-荧光/UV检测脂溶性维生素（维生素E α/γ/δ-生育酚，维生素A视黄醇及类胡萝卜素）；ICP-MS测矿物质；酸/碱水解结合AccQ-Tag柱前衍生UPLC-UV定量氨基酸；分步酸/碱水解提取游离与结合态植物化学物质，LC–MS/MS（三重四极杆MRM模式）定量175种酚类及衍生物；乙腈提取HPLC-UV定量大麻二酚（CBD）与大麻二酚酸（CBDA）；测定饼粕松散/振实堆密度（LBD/TBD）、润湿性（Wettability）、水溶性（Solubility）、分散性（Dispersibility）、持油能力（OHC）、持水能力（WHC）；Rancimat法（120 °C，20 L/h气流）测脂质氧化诱导时间（Induction Time）；所有样品三平行，数据以均值±标准差表示，单因素方差分析（One-way ANOVA）与Tukey检验评估差异（P<0.05），植物代谢物经UV标度主成分分析（PCA，SIMCA软件）。
研究结果：
3.1. Fat and fatty acids composition of commercial oils and Scottish hemp oils（商业油与苏格兰大麻籽油的脂肪与脂肪酸组成）：
GC-FID分析显示苏格兰冷榨大麻籽油SFA 8.65%–8.93%，MUFA 8.55%–9.57%，PUFA高达74.93%–76.92%（ω-6 53.8%–55.3%，ω-3 19.4%–20.5%），ω-6/ω-3比2.67–2.82，优于葵花籽油（~121:1）且接近推荐健康比值；与市售油比，大麻籽油PUFA最高，橄榄油烟点高MUFA高，椰子/棕榈油SATA高，菜籽油ω-6/ω-3约2:1但ω-3低于大麻籽油。研究人员指出苏格兰大麻籽油因低饱和脂肪与均衡必需脂肪酸具营养优势。
3.2. Fatty acids composition of the Scottish hemp oil by-products (cake and fudge)（苏格兰大麻油副产物饼粕与Fudge的脂肪酸组成）：
饼粕与Fudge仍保留显著PUFA（饼粕10.81%–18.40%，Fudge 31.81%–36.51%），ω-6/ω-3比维持2.67–2.89，W Angus批次脂含量与PUFA最高。研究人员认为副产物可贡献成人每日ω-6与ω-3参考摄入量，适合功能食品开发。
3.3. Scottish hemp oils and oil by-products (cake and fudge) proximate analysis（苏格兰大麻籽油及其副产物近似成分分析）：
近红外/经典法测得饼粕蛋白24.6%–32.7%、脂肪12.5%–22.5%、灰分4.97%–6.16%、估算碳水+纤维（含NSP）26.74%–31.66%；Fudge蛋白29.0%–30.9%、脂肪38.3%–43.5%、灰分5.97%–15.14%、低NSP 2.85%–3.53%。饼粕总NSP达19.8%–22.9%以不溶性为主（木糖、葡萄糖、糖醛酸、阿拉伯糖），Fudge NSP低且组分不同。每100 g饼粕可提供超69%膳食纤维RDA，Fudge提供近半日脂肪RDA及超57%蛋白RDA。研究人员确认饼粕为高纤高蛋白配料，Fudge为高脂高矿质配料。
3.4. Fat-soluble vitamins (vitamin A and vitamin E) content in commercial oil samples and Scottish hemp oils and by-products（脂溶性维生素A与E含量）：
HPLC测得苏格兰大麻籽油维生素E（主要为γ-生育酚）3.25–3.75 mg/20 mL，约满足RDA 22%–25%；饼粕维E 8.40–9.21 mg/100 g（达RDA 56%–61%），Fudge 6.48–9.46 mg/100 g。维A微量（油中4.98–10.95 μg/20 mL；饼粕40.57–64.12 μg/100 g；Fudge 54.75–97.92 μg/100 g），Palm油维A极高。研究人员指出大麻籽副产物是可靠植物源生育酚供给。
3.5. Mineral content of the Scottish hemp oil by-products（副产物矿物质含量）：
ICP-MS显示Fudge普遍高于饼粕矿物量：镁735–841 mg/100 g（饼粕562–634），磷1.82–2.02 g/100 g（饼粕1.32–1.56），钾1.30–1.41 g/100 g（饼粕1.14–1.35），铁Fudge最高48.87 mg/100 g（超RDA 100%），锌Fudge最高11.82 mg/100 g；钠均低（饼粕1–4.7，Fudge 18.8–59.8 mg/100 g）。研究人员认为副产物可显著贡献日常矿物质摄入，尤Fudge富铁镁锌。
3.6. Amino acid composition of Scottish hemp oil by-products (cake and fudge)（副产物氨基酸组成）：
酸/氧化/碱水解-UPLC-AcQQTag法测得饼粕必需氨基酸含量具营养意义（Leu 2.37–3.08 g/100 g，Phe 1.87–2.48 g/100 g，Val 1.83–2.37 g/100 g，Lys 1.18–1.46 g/100 g），非必需以谷氨酸（Glu 5.14–6.72 g/100 g）、精氨酸（Arg 4.28–5.80 g/100 g）丰富；含硫氨基酸（Met、Cys）与Trp偏低为限制因子。Aberdeenshire饼粕氨基酸谱最优。PDCAAS文献值0.46–0.66与豆类相当。研究人员建议与富Lys食物互补或酶解/发芽改善消化率，饼粕适合作植物蛋白配料。
3.7. Phytochemical content of Scottish hemp oil by-products (cake and fudge)（副产物植物化学物质含量）：
LC–MS/MS定量175种酚/酰胺/木脂素等，饼粕总植物化学物（最高39.31 mg/100 g）约为Fudge（最高13.15 mg/100 g）之四倍，以结合态为主。PCA区分游离与结合态及产品聚类：游离态酚类似且可能在上消化道吸收；结合态饼粕与Fudge明显分离，反映纤维-蛋白-多酚互作差异，结肠微生物释放缓效抗氧。主要成分：饼粕为结合型西加树脂醇（Syringaresinol，木脂素）；Fudge为结合型阿魏酸（Ferulic Acid）；二者共有游离型大麻素酰胺A（Cannabisin A）。CBD/CBDA经HPLC-UV定量：油中CBDA 137.66–302.86 mg/100 g、CBD 20.27–75.24 mg/100 g；Fudge中CBDA 117.45–297.31 mg/100 g、CBD 17.76–55.28 mg/100 g；饼粕中较低（CBDA 22.17–93.77 mg/100 g，CBD 3.58–25.30 mg/100 g）。研究人员强调CBDA为主要天然大麻素且具抗炎抗氧化潜力，副产物含生物活性酚胺与大麻素具功能食品开发价值。
3.8. Physical properties of Scottish hemp oil and by-products (cake and fudge)（大麻油及副产物物理/技术功能性）：
饼粕松散堆密度0.45–0.47 g/cm3，振实密度0.67–0.72 g/cm3；持水能力（WHC）1.17–1.37 g/g（高于小麦粉0.85，低于脱脂豆粉SFT 3.16）；持油能力（OHC）14.7–15.0 g/g（接近SFT 15.11）；水溶性9.40%–18.66%（低于SFT 38.72%），分散性12.35%–28.28%（低于SFT 95.34%及小麦粉70.83%）；润湿性近瞬时达~100%（SFT需38 min才完全润湿）。Rancimat氧化诱导时间：苏格兰大麻籽油1.10–1.30 h（商业大麻油1.60 h），显著低于高饱和脂肪油品（椰子油44–49 h，橄榄油~9 h，菜籽油3.8–4.8 h），饼粕与Fudge因残油与基质保护诱导时稍长（3.3–6.2 h）。油色偏绿源于未深度过滤保留叶绿素。研究人员得出结论：饼粕因高OHC、快润湿适合作焙烤、涂抹酱、营养棒中脂类载体与保湿剂，但因溶散性差不宜直用于速溶饮品；大麻籽油宜冷用（凉拌、后添加）避热防氧化，需避光冷藏与充氮保存；物理性能支持其在谷物/油料/纤维基重组食品中的配方应用。
讨论与结论（翻译浓缩）：
本研究建立了苏格兰冷榨大麻籽油及其加工副产物作为极具前景的多功能可持续食品系统创新配料的证据基础。其优良脂质谱（低SFA、高PUFA、ω-6/ω-3≈2.7–2.8）、植物蛋白、必需矿物质及多样植物化学物质（结合/游离酚类、CBD/CBDA）耦合有利技术功能性（高OHC、快润湿、适中堆密度），使大麻成为健康导向与环境负责产品开发中独特多功能原料。营养密集且生物活性丰富的残渣（饼粕与Fudge）进一步凸显大麻加工流在推进循环经济食品设计及拓展烘焙、植物基及高纤应用功能性配料库中的作用。本研究提供了首个全面的生产规模数据集，统一表征苏格兰商用大麻油压榨所有主产物之化学组成、大麻素、植物化学及技术功能性，填补重大知识缺口，为配料开发商、营养科学家与可持续食品制造商提供可操作依据。充分实现大麻价值需后续人体干预研究、生物利用度评估及体内代谢调查以确定营养素与植物化学物质吸收转化情况，这对健康声称佐证、法规框架及下一代功能食品开发至关重要。总之，本研究强化了大麻作为可持续营养战略作物的相关性，为其扩大用于促进健康的循环食品应用提供了坚实科学基础。
