薏苡仁糠油乙醇水提法工藝研究與功能性質(zhì)初探

張亮 ，管崟 ，張烽 ，王艷萍 ，俞丹 ，曹宏 , *

1. 江南大學(xué)附屬醫(yī)院內(nèi)分泌科（無錫 214022）；2. 無錫市第三人民醫(yī)院內(nèi)分泌科（無錫 214041）；3. 江南大學(xué)附屬醫(yī)院營養(yǎng)科（無錫 214022）；4. 無錫市第三人民醫(yī)院營養(yǎng)科（無錫 214041）；5. 江南大學(xué)附屬醫(yī)院中西醫(yī)結(jié)合研究所（無錫 214022）；6. 無錫市第三人民醫(yī)院中西醫(yī)結(jié)合研究所（無錫 214041）

薏苡是我國大量種植的一種谷物[1]，具有藥食兩用性[2]。薏苡仁是薏苡經(jīng)干燥后的種仁，營養(yǎng)價值和藥用價值較高[3]，如降血糖血壓、抗腫瘤等作用。薏苡仁油是從薏苡仁中提取的油，具有抗癌作用，被廣泛用于晚期肝癌等癌癥的臨床治療中[4-6]。薏苡仁糠是薏苡仁加工過程中的副產(chǎn)物[7]，營養(yǎng)成分豐富，其中脂肪含量高達(dá)21%～26%[8-9]。目前，薏苡仁糠一般僅作為家畜飼料利用，造成了優(yōu)質(zhì)資源的極大浪費。我國每年加工薏苡產(chǎn)生大量的薏苡仁糠[10]，加大對薏苡仁糠的利用將會大幅度增加企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。

目前植物油的提取主要利用水媒法，包括水劑法、水酶法和乙醇水法[11]。水劑法是僅使用水提取粉碎物料中的油，利用離心作用分離油和水，從而達(dá)到回收油脂的目的。但由于該方法中乳狀液含量較高，造成油脂得率低[12]。水酶法與水劑法相似，先使用酶降解細(xì)胞膜表面脂蛋白等復(fù)合體，破壞細(xì)胞結(jié)構(gòu)，從而促進(jìn)油從細(xì)胞中釋放，達(dá)到提高出油率的目的[13-15]。然而，該過程中酶用量大，成本較高，且市場上沒有相關(guān)酶制劑，因此此法的工業(yè)應(yīng)用性差。擁有較小表面張力的乙醇，能使油水乳化體系失穩(wěn)，減少乳狀液的形成，從而提高得油率。因此，利用食用酒精配制成的乙醇水溶液是提取食用油的一種良好媒介，有望應(yīng)用于薏苡仁糠油的高效提取。

目前，研究發(fā)現(xiàn)腫瘤組織中的脂肪酸合成酶（Fatty acid synthetase，F(xiàn)ASN）是治療腫瘤的一個新靶點和研究熱點[16-17]。薏苡仁油具有抑制FASN活性，起到抗癌作用，應(yīng)用于肝癌等疾病輔助治療中的“康萊特”注射液即利用薏苡仁油成分的抗癌功能[17]。但薏苡仁糠油是否具有薏苡仁油類似的抗癌功能是未知的。試驗確定了乙醇水提法提取薏苡仁糠油效果優(yōu)于其他水媒法，并通過單因素試驗確定了工藝參數(shù)。同時，分析了薏苡仁糠油的脂肪酸組成和含量，證明了薏苡仁糠油能抑制FASN活性，反映了薏苡仁糠油的抗癌作用，有望像薏苡仁油一樣被開發(fā)利用于癌癥治療中。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

薏苡仁糠（購自薏苡仁加工廠）；一級食用大豆油、花生油（市售）；脂肪酸合成酶（FASN）：鴨肝中提?。籉ASN檢測試劑盒（科銘生物有限公司）；生育酚等標(biāo)準(zhǔn)品（Sigma公司）；“康萊特”軟膠囊（浙江康萊特集團(tuán)有限公司）；甲醇、乙腈為色譜純，其他試劑均為分析純，國藥集團(tuán)。

1.2 儀器與設(shè)備

高效液相色譜儀（美國Waters公司）；氣相色譜儀（日本島津公司）；SZC-101脂肪測定儀（上海纖檢有限公司）；T50分散器（德國IKA公司）。

1.3 試驗方法

1.3.1 不同提取薏苡仁糠油方法的比較

在60 ℃電熱恒溫干燥箱中干燥薏苡仁糠樣品至恒質(zhì)量，粉碎機(jī)粉碎后過80目篩得到平均粒徑為30 μm的樣品。水劑法和水酶法中，酶解反應(yīng)器（水浴溫度60 ℃）均加入500 mL去離子水，而乙醇水提法反應(yīng)器中加入500 mL體積分?jǐn)?shù)為30%的乙醇水溶液。按料液比1∶5（g/mL）加入100 g過篩的薏苡仁糠，調(diào)pH至9.0，而水酶法中另加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)2%的堿性蛋白酶。磁力攪拌2 h后，以5 000 r/min離心15 min，得游離油（即薏苡仁糠油）、乳狀液、水相及渣相。按GB 5009.6—2016第一法索氏抽提法測定渣相中脂肪含量，羅茲哥特里法測定水相及乳狀液脂肪含量，油脂含量按式（1）計算。

式中：Oi表示游離油相、乳狀液相、水相及渣相中油脂質(zhì)量，g。

1.3.2 乙醇水提法的工藝優(yōu)化

以粉碎程度（21～201 μm）、反應(yīng)溫度（30～70℃）、pH（6.0～8.0）、乙醇體積分?jǐn)?shù)（0～40%）、反應(yīng)時間（1.0～3.0 h）、料液比（1∶3～1∶6 g/mL）這6個因素對100 g薏苡仁糠進(jìn)行提取效果單因素試驗，以游離油得率為指標(biāo)。

1.3.3 薏苡仁糠油抑制脂肪酸合成酶活性研究

分別取20 μL/mL乙醇水提法提取的薏苡仁糠原油以及精煉的薏苡仁糠油、“康萊特”薏苡仁油、大豆油、花生油、去離子水，添加到脂肪酸合成酶反應(yīng)體系中，于25 ℃振蕩反應(yīng)2 h，用脂肪酸合成酶檢測試劑盒所述方法測定剩余酶活。

1.3.4 數(shù)據(jù)處理

所有試驗重復(fù)3次，結(jié)果通過平均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差評估。使用SPSS Statistics 20.0對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，Origin繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同水媒法提取薏苡仁糠油比較

如圖1所示，乙醇水提法的游離油得率最高（48.3%），相較于水劑法，水酶法中雖然添加了堿性蛋白酶，但對游離油得率影響不大（水酶法中為38.3%，水劑法中為36.5%），且酶增加了成本。乳狀液是由蛋白和油脂結(jié)合形成的，乳狀液的形成不利于游離油得率，也不利于后續(xù)對蛋白質(zhì)資源的提取利用。水劑法提取效果最差，且乳狀液中油脂含量較高。綜合考慮，乙醇水提取法優(yōu)于其他兩種方法。

圖1 不同水媒法對薏苡仁糠油提取率的影響

2.2 乙醇水提法工藝優(yōu)化

2.2.1 粉碎程度優(yōu)化

粉碎程度有利于加大物料細(xì)胞和提取液的接觸面，同時加大對細(xì)胞壁的破壞，易于油脂溶出[18]。但過高粉碎程度將導(dǎo)致乳狀液含量增加等問題，因此粉碎程度對于乙醇水提法十分重要[19]。如圖2所示，在相同條件下（pH 7.0，30%乙醇，料液比1∶5 g/mL，60 ℃，2.5 h），當(dāng)粒徑為106 μm及以上時，游離油得率較低（30%左右）。當(dāng)平均粒徑為30和21 μm左右時，游離油得率顯著增加，分別達(dá)到50.34%和51.15%，且渣相中油脂顯著降低。平均粒徑為21 μm比30 μm平均粒徑時的游離油得率只有小幅度增加，考慮到成本隨著粉碎程度的提高而加大，故選定薏苡仁糠粉碎粒徑為30 μ m。

圖2 粉碎程度對乙醇水提法提取薏苡仁糠油的影響

2.2.2 pH優(yōu)化

研究表明，大部分油料作物蛋白等電點較低[20]，能溶于堿溶液，即堿溶酸沉[21]。試驗研究了相同條件下（30 μm粒徑，30%乙醇，料液比1∶5 g/mL，60℃，2.5 h）不同pH對乙醇水提法游離油得率影響。如圖3所示，隨著pH的增加，渣相中脂肪含量呈現(xiàn)出明顯下降趨勢，說明堿性條件促進(jìn)蛋白溶解于水，從而減少了與油形成乳狀液，即增加了油的提取效率，這也是pH 6.0～7.0時游離油得率逐漸增加的原因。但pH＞7.0后，游離油得率逐漸減小，這可能是由于過高堿性條件下游離油和堿發(fā)生皂化反應(yīng)造成的。因此，提取pH選定為7.0。

圖3 pH對乙醇水提法提取薏苡仁糠油的影響

2.2.3 乙醇體積分?jǐn)?shù)優(yōu)化

物料粉碎至30 μm粒徑后在相同條件（pH 7.0，料液比1∶5 g/mL，60 ℃）下反應(yīng)2.5 h，結(jié)果如圖4所示。隨乙醇體積分?jǐn)?shù)的增加，游離油得率先增后減，當(dāng)乙醇體積分?jǐn)?shù)為30%時，游離油得率達(dá)到64.40%。乙醇比水的表面張力小，能降低乳狀液體系穩(wěn)定性，通過減少乳狀液形成而促進(jìn)油的溶出。但高體積分?jǐn)?shù)的乙醇一方面會降低提取液密度，造成與油脂密度差降低，導(dǎo)致離心分離困難；另一方面，高體積分?jǐn)?shù)的乙醇會破壞蛋白三維結(jié)構(gòu)（斷裂蛋白質(zhì)內(nèi)部氫鍵），造成蛋白質(zhì)變性析出，與油形成乳狀液，降低油得率。此外，過高體積分?jǐn)?shù)的乙醇也會增加原料膠質(zhì)和多糖的溶解性，導(dǎo)致溶液黏度提升，增加分離難度[22]。這是體積分?jǐn)?shù)大于30%的乙醇反而油得率降低的原因，因此乙醇體積分?jǐn)?shù)選定為30%。

圖4 乙醇體積分?jǐn)?shù)對提取薏苡仁糠油的影響

2.2.4 料液比優(yōu)化

如圖5所示，相同條件下（粒徑30 μm，pH 7，30%乙醇，60 ℃，2.5 h）游離油隨料液比的增加呈現(xiàn)先增后減的趨勢。當(dāng)料液比較小時，原料所含淀粉吸水膨脹能力強(qiáng)，導(dǎo)致料液黏稠和流動性差，不利油脂的釋放。當(dāng)料液比增至1∶5（g/mL）時，提取液流動性較好，原料更充分地分散于提取液中，增加了提取效率（達(dá)到66.7%）。當(dāng)料液比高于1∶5（g/mL）時，游離油得率下降，可能是水的增加導(dǎo)致更多蛋白溶出，而蛋白質(zhì)會附著了一部分的油脂。同時，過高料液比會浪費提取液，也增加后續(xù)乙醇回收的成本。因此，選擇料液比1∶5（g/mL）。

圖5 料液比對乙醇水提法提取薏苡仁糠油的影響

2.2.5 反應(yīng)溫度的優(yōu)化

如圖6所示，相同條件下（粒徑30 μm，pH 7，30%乙醇，料液比1∶5 g/mL，2.5 h）游離油隨反應(yīng)溫度的增加而先增后保持基本不變。這可能是較低溫度條件下分子運動速度較慢，體系黏度較大，油脂不易從物料中分離。升溫有利降低體系黏度，油脂分子運動速度加快，從而易聚集形成小油滴，便于分離。50℃時提取效率最佳，達(dá)到65.12%。但50 ℃后繼續(xù)增加溫度，游離油得率變化不顯著。同時，再繼續(xù)升高溫度會加大能耗成本，因此提取溫度不宜超過50 ℃。

2.2.6 反應(yīng)時間的優(yōu)化

如圖7所示，相同條件下（粒徑30 μm，pH 7，30%乙醇，料液比1∶5 g/mL，50 ℃）游離油隨反應(yīng)時間的增加而先增后減。在2 h時，游離油得率達(dá)到最大（66.44%），乳狀液含油量為2.86%。當(dāng)反應(yīng)時間大于2 h時，游離油得率下降，乳狀液含油量略微增加。這可能是長時間攪拌會使油脂和蛋白質(zhì)更易形成乳狀液，從而導(dǎo)致游離油得率下降。因此，反應(yīng)時間選擇為2 h。

綜上所述，乙醇水提法最佳工藝條件為：粉碎粒徑30 μ m，pH 7，乙醇體積分?jǐn)?shù)30%，料液比1∶5（g/mL），溫度50 ℃，反應(yīng)時間2 h。

圖6 反應(yīng)溫度對乙醇水提法提取薏苡仁糠油的影響

圖7 反應(yīng)時間對乙醇水提法提取薏苡仁糠油的影響

2.2.7 薏苡仁糠油對脂肪酸合成酶的抑制作用

圖9 不同植物油對脂肪酸合成酶的抑制作用

脂肪酸合成酶FASN初始活力為5.56×106U/mL，圖9展示了幾種植物油對FASN的抑制作用，其中“康萊特”薏苡仁油對FASN的抑制作用明顯，能達(dá)到61.8%，精煉后的薏苡仁糠油對FASN的抑制率略低于“康萊特”薏苡仁油，為53.5%，但薏苡仁糠原油對FASN的抑制率能夠達(dá)到84.6%，說明薏苡仁糠原油精煉過程中部分有效成分可能損失。綜上所述，乙醇水提法獲得的薏苡仁糠油對FASN具有一定的抑制作用，從而說明了薏苡仁糠油有望像薏苡仁油一樣被用作抗癌植物油。

3 結(jié)論

試驗利用乙醇水提法有效提取薏苡仁糠油，最優(yōu)提取條件為：物料粉碎后粒徑30 μm，pH 7、乙醇體積分?jǐn)?shù)30%、料液比1∶5（g/mL）、反應(yīng)溫度50 ℃、反應(yīng)時間2 h。薏苡仁糠油和“康萊特”薏苡仁油一樣，對脂肪酸合成酶均有明顯抑制作用，說明薏苡仁糠油可能也有一定的抗癌效果，具有較強(qiáng)的開發(fā)利用前景。