乙醇提取麥麩中輔酶Q10的工藝研究

王麗霞，張秀媛，劉坤，何擴(kuò)

（1.河北北方學(xué)院農(nóng)林科技學(xué)院，河北張家口075000；2.張家口市食品質(zhì)量安全監(jiān)督檢驗(yàn)中心，河北張家口075000）

輔酶Q10是動(dòng)物、植物、微生物等細(xì)胞體內(nèi)與線粒體內(nèi)膜相結(jié)合，在呼吸鏈中作為重要的氫的傳遞者，也是細(xì)胞內(nèi)的天然抗氧化劑及代謝激活劑。近年來(lái)，一些研究表明，輔酶Q10能提高免疫力，預(yù)防動(dòng)脈硬化，并且在治療腫瘤、心力衰竭及擴(kuò)張性心肌病變、高血壓等疾病中發(fā)揮著重要的作用[1-4]。在歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家，輔酶Q10的安全性已經(jīng)得到普遍認(rèn)可，并且作為食品添加劑投入市場(chǎng)[5]。目前獲得輔酶Q10的方法中，化學(xué)合成輔酶Q10的前體物來(lái)源有限，且反應(yīng)難度大、效率低；而微生物發(fā)酵法，因很難找到理想的菌種，而且發(fā)酵產(chǎn)率低、成本高，制約其應(yīng)用研究[6]。麥麩作為小麥加工面粉的副產(chǎn)品，其中輔酶Q10含量較高。本實(shí)驗(yàn)使用乙醇浸提法從麥麩中分離、提取輔酶Q10，確定最佳提取條件，旨在研究麥麩中輔酶Q10的提取分離方法，以期提高輔酶Q10的產(chǎn)量[7]。

1 材料與方法

1.1 原料及試劑

麥麩：河北北方學(xué)院農(nóng)學(xué)系自制并提供。

石油醚（30-60 分析純）、無(wú)水乙醇（分析純）：天津市北方天醫(yī)化學(xué)試劑廠。

1.2 儀器

組織搗碎機(jī)、電子天平：上海精密科學(xué)儀器有限公司；電熱恒溫水浴鍋：山西省文水醫(yī)療器械廠；電熱鼓風(fēng)干燥箱：天津市泰斯特儀器有限公司。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 工藝流程

1.3.2 輔酶Q10的提取

1.3.2.1 提取

將2 g 麥麩用組織搗碎機(jī)搗碎，與不同濃度的乙醇按比例（m/v）用索氏抽提方法，一定溫度下回流一定時(shí)間，過(guò)濾，得濾液。

1.3.2.2 萃取

在分液漏斗中，濾液用0.5 倍的石油醚萃取3 次，收集橙黃色上清液，合并萃取液。

1.3.2.3 稱(chēng)量

將錐形瓶與輔酶Q10一同稱(chēng)量得m1，然后將錐形瓶洗凈烘干稱(chēng)重得m2，計(jì)算輔酶Q10的含量進(jìn)而得出提取率。

1.3.3 輔酶Q10提取率的測(cè)定

輔酶Q10提取率的測(cè)定與計(jì)算：在設(shè)定的實(shí)驗(yàn)條件下求出輔酶Q10的含量。從而按照如下公式計(jì)算其提取率，根據(jù)提取率檢驗(yàn)提取條件的合理性，為后續(xù)試驗(yàn)提供有力的數(shù)據(jù)。提取率=（提取量/麥麩總量）×100%

提取量=m1－m2

2 結(jié)果與討論

2.1 單因素試驗(yàn)

2.1.1 乙醇濃度對(duì)提取率的影響

在70 %、75 %、80 %、85 %、90 %不同乙醇濃度下，回流溫度90 ℃，料液比1 ∶20，提取時(shí)間120 min進(jìn)行提取，篩選出對(duì)輔酶Q10提取效果最佳的乙醇濃度。結(jié)果如圖1 所示。

圖1 不同乙醇濃度下輔酶Q10 的提取率Fig.1 Effects of different ethanol concentration on the ratio of CoQ10

由圖1 可知，隨著乙醇濃度的提高，輔Q10的提取率也隨之上升，在乙醇濃度達(dá)到90%之后曲線逐漸持平，本研究選擇乙醇濃度為90%。

2.1.2 回流溫度對(duì)提取率的影響

將水浴鍋的溫度分別設(shè)定為50、60、70、80、90 ℃，乙醇濃度為90%，料液比1 ∶20，提取時(shí)間120 min 進(jìn)行提取，篩選出對(duì)輔酶Q10提取效果最佳的回流溫度。結(jié)果如圖2 所示。

由圖2 可知，隨著提取溫度的上升，輔酶Q10的含量也隨之顯著上升，但在溫度超過(guò)70 ℃后，輔酶Q10的含量出現(xiàn)明顯的下降趨勢(shì)，這可能是輔酶Q10在高溫情況下發(fā)生了氧化被分解，因此在本研究中選擇提取的溫度為70 ℃。

圖2 不同回流溫度輔酶Q10 的提取率Fig.2 Effects of different temperature on the ratio of CoQ10

2.1.3 料液比對(duì)提取率的影響

分別選取1∶5、1∶10、1∶15、1 ∶20、1∶25（g/mL）不同的料液比，乙醇濃度為90 %，溫度為70 ℃，提取時(shí)間120 min 進(jìn)行提取，篩選出對(duì)輔酶Q10提取效果最佳的料液比，結(jié)果如圖3 所示。

圖3 不同料液比輔酶Q10 提取率Fig.3 Effects of different ratio of material to ethanol on the ratio of CoQ10

從圖3 可以看出，料液比為1 ∶25 處提取率最大，料液比為1 ∶20 時(shí)提取率略小一些，考慮到試劑的用量，所以選擇料液比為1 ∶20。

2.1.4 提取時(shí)間對(duì)提取率的影響

將水浴提取時(shí)間分別設(shè)定為60、90、120 min，料液比1 ∶20，乙醇濃度為90%，溫度為70 ℃進(jìn)行提取，篩選出輔酶Q10提取效果最佳的提取時(shí)間。結(jié)果如圖4所示。

圖4 不同提取時(shí)間輔酶Q10 的提取率Fig.4 Effects of extraction time on the ratio of CoQ10

圖4 結(jié)果表明，在前90 min 時(shí)間內(nèi)，隨著提取時(shí)間的延長(zhǎng)，輔酶Q10含量也隨之顯著上升，但當(dāng)提取時(shí)間超過(guò)90 min 后，提取率出現(xiàn)下降趨勢(shì)，由于時(shí)間較長(zhǎng)，發(fā)生了氧化反應(yīng)，因此本研究選擇提取時(shí)間為90 min。

2.2 正交試驗(yàn)

在單因素實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，以乙醇濃度、料液比、回流溫度、提取時(shí)間為四因素，選擇L9（34）正交試驗(yàn)。根據(jù)單因素確定因素水平，正交試驗(yàn)因素水平見(jiàn)表1，正交試驗(yàn)及結(jié)果見(jiàn)表2。

表1 正交試驗(yàn)因素水平Table 1 Table for factor level

表2 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果Table 2 The orthogonal results

由表2 分析表明，四因素對(duì)提取效果的影響大小依次為：乙醇濃度＞回流溫度＞回流時(shí)間＞料液比。提取率最高組合為A3B3C2D1。

2.3 驗(yàn)證試驗(yàn)

正交試驗(yàn)確定的最佳結(jié)果的提取率與正交試驗(yàn)結(jié)果的最優(yōu)組合提取率比較結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 提取率比較結(jié)果Table 3 The results compare

按正交試驗(yàn)確定的最優(yōu)提取條件，在乙醇濃度95%，液料比1 ∶25（g ∶mL），提取溫度70 ℃，提取時(shí)間80 min 情況下，測(cè)得玉米須總黃酮的提取率為1.35%，比正交試驗(yàn)結(jié)果中的較優(yōu)組合A3B2C2D2含量高，表明此正交試驗(yàn)得出的最優(yōu)組合是符合實(shí)際的。

3 結(jié)論

輔酶Q10見(jiàn)光易分解、易氧化，這為輔酶Q10提取分離帶來(lái)了很大難處，而植物中除了輔酶Q10還有色素、脂類(lèi)等其他一些很復(fù)雜的親脂性的物質(zhì)，這些情況進(jìn)一步增大了輔酶Q10提取分離試驗(yàn)的難度[8]。為了防止光線對(duì)提取輔酶Q10的影響，該研究均在較暗的光線下進(jìn)行試驗(yàn)操作。

本實(shí)驗(yàn)獲得的產(chǎn)物為輔酶Q10粗提物。結(jié)果表明，提取最佳條件為乙醇濃度95%、料液比1 ∶25、回流溫度70 ℃和回流時(shí)間80 min。為了進(jìn)一步提高輔酶Q10的提取率，還應(yīng)該嘗試其他的提取方法，比如利用一些輔助超聲波、微波等。

[1] 馬志科,昝林森,陳芳.輔酶Q10制備技術(shù)及其在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用[J].動(dòng)物醫(yī)學(xué)進(jìn)展,2006,27(8):15-18

[2] Watt G F,Playford D A,Croft N C,et al.Conenzyme Q10improves endothelial dysfunction of the branchial artery in type II diabetesmellitus[J].Diabetologia,2002,45(4):420-426

[3] Lockwood K,Mosegarard S,Wu Zu-fu.Apparent partial remission of breast caneer in high risk[J].MolAspeets med,1994(15):231-240

[4] 陳炳志,趙瑾.輔酶Q10的應(yīng)用概況與合成進(jìn)展[J].化學(xué)研究,1999,10(1):29-33

[5] 馬菊,石寧.食品中應(yīng)用輔酶Q10的研究進(jìn)展[J].食品科技,2009,34(2):18-21

[6] 王辛,喬海鷗,穆敏杰.保健食品中輔酶Q10含量的測(cè)定及其提取條件的研究[J].中國(guó)衛(wèi)生檢驗(yàn)雜志,2008,18(7):1321-1323

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[8] 高健,付進(jìn).堿蓬中輔酶Q10的提取分離[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué),2008,36(10):3943-3944,3963