微波輔助提取薏苡仁油的工藝優(yōu)化

陸雅麗 王明力 閆 巖 湯 翠 韋仕常

LU Ya－li 1 WANG Ming－li 2 YAN Yan 1 TANG Cui 1 WEI Shi－chang 1

（1.貴州大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院，貴州 貴陽(yáng) 550025；2.貴州大學(xué)發(fā)酵工程與生物制藥省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，貴州 貴陽(yáng) 550025）

（1.College of Chemistry and Chemical Engineering，Guiyang，Guizhou 550025，China；2.Province Key Laboratory of Fermentation Technology and Biological Pharmacy，Guiyang，Guizhou 550025，China）

薏苡仁是禾本科植物薏苡（Coix lacryma－jobi L.var.ma－yuen（roman）staf）的成熟種仁，是一種藥食兩用的谷物，薏苡仁營(yíng)養(yǎng)豐富且較為全面，含蛋白質(zhì)17.6%，脂肪7.6%，淀粉62.5%［1］，有著“世界禾本科植物之王”的美譽(yù)。目前已有薏苡仁保健食品的相關(guān)報(bào)道，如劉松濤等［2］以薏苡仁為主要原料研究開(kāi)發(fā)出具有保健功能的薏苡仁復(fù)合茶飲料。薏苡仁油是從薏苡仁中提取的中性酯類(lèi)，其中含有多種具有抗癌活性的脂肪酸甘油酯，現(xiàn)代藥理研究表明，薏苡仁油具有抗癌、抗腫瘤的生物活性［3］，薏苡仁酯能抑制小鼠艾氏細(xì)胞的生長(zhǎng)，也具有抗癌生物活性［4］。著名的抗腫瘤藥物康萊特注射液的主要有效成分就是薏苡仁油，康萊特注射液具有抑制腫瘤細(xì)胞增殖，誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡等作用［5］。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外研究發(fā)現(xiàn)薏苡仁油還有降血糖、降血壓、抑制骨骼肌收縮等作用［6］。薏苡仁油提取方法大致可以分為浸提法（熱回流法）、酶法、微波和超聲輔助提取法，其中微波輔助提取法具有萃取速度快、周期短、對(duì)萃取物活性成分傷害小等優(yōu)點(diǎn)。本研究擬采用微波輔助提取技術(shù)，對(duì)薏苡仁油提取工藝進(jìn)行優(yōu)化，并與熱回流法、酶法進(jìn)行對(duì)比，旨在確定微波輔助提取薏苡仁油的最佳工藝。

1 材料與方法

1.1 主要材料與試劑

薏苡仁：產(chǎn)自貴州興義；

無(wú)水乙醇、石油醚、丙酮：分析純，天津市富宇精細(xì)化工有限公司；

中性蛋白酶：生化試劑，6萬(wàn)U／g，北京中生泰瑞科技有限公司。

1.2 主要儀器與設(shè)備

高速萬(wàn)能粉碎機(jī)：30B型，常州邦尼干燥設(shè)備有限公司；

旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀：N－1000V－WB型，日本東京理化器械株式會(huì)社；

微波爐：MMT21NG1－PW型，美的集團(tuán)；

循環(huán)水多用真空泵：SHZⅢ型，上海亞榮生化儀器公司。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 提取方法對(duì)薏苡仁油提取率的影響

（1）乙醇熱回流法：稱(chēng)取一定量過(guò)60目篩的薏苡仁粉，置于圓底燒瓶中，加入料液比為1∶8（m∶m）的無(wú)水乙醇在65℃下用索氏提取設(shè)備熱回流提取2 h，3次平行試驗(yàn)取平均值。

（2）酶法：稱(chēng)取一定量過(guò)60目篩的薏苡仁粉，置于250 m L錐形瓶中，加入適量水，調(diào)p H為4，再加入中性蛋白酶（250 U／m L），50℃下酶解3 h，80℃滅酶10 min，抽濾除去剩余的水，濾渣干燥后加入1∶8（m∶m）的無(wú)水乙醇，60℃恒溫水浴提取2 h，3次平行試驗(yàn)取平均值。

（3）微波輔助提取法：稱(chēng)取一定量過(guò)60目篩的薏苡仁粉，置于250 m L錐形瓶中，加入料液比為1∶8（m∶m）的無(wú)水乙醇后，700 W微波功率下間歇加熱（微波加熱1 min后在冰水浴中冷卻1 min，再微波加熱1 min，反復(fù)進(jìn)行，以防止提取液暴沸）提取8 min，3次平行試驗(yàn)取平均值。

1.3.2 有機(jī)溶劑對(duì)薏苡仁油提取率的影響 稱(chēng)取一定量過(guò)60目篩的薏苡仁粉，置于250 m L錐形瓶中，加入料液比為1∶8（m∶m）的有機(jī)溶劑后，700 W微波功率下間歇加熱提取8 min。分別考察丙酮、石油醚、無(wú)水乙醇3種有機(jī)溶劑對(duì)薏苡仁油提取率的影響，3次平行試驗(yàn)取平均值。

1.3.3 乙醇濃度對(duì)薏苡仁油提取率的影響 準(zhǔn)確稱(chēng)量過(guò)60目篩的薏苡仁粉，置于250 m L錐形瓶中，加入料液比為1∶8（m∶m）的無(wú)水乙醇后，700 W微波功率下間歇加熱提取8 min。分別考察無(wú)水乙醇、95%乙醇、90%乙醇時(shí)薏苡仁油的提取率，3次平行試驗(yàn)取平均值。

1.3.4 微波提取時(shí)間對(duì)薏苡仁油提取率的影響 準(zhǔn)確稱(chēng)量過(guò)60目篩的薏苡仁粉，置于250 m L錐形瓶中，分別加入料液比為1∶8（m∶m）的無(wú)水乙醇后，700 W微波功率下間歇加熱提取。分別考察微波提取時(shí)間為6，8，10，12，14 min時(shí)薏苡仁油的提取率，3次平行試驗(yàn)取平均值。

1.3.5 薏苡仁粒徑對(duì)薏苡仁油提取率的影響 準(zhǔn)確稱(chēng)量過(guò)60目篩的薏苡仁粉，置于250 m L錐形瓶中，加入料液比為1∶8（m∶m）的無(wú)水乙醇，700 W微波功率下間歇加熱提取10 min。分別考察薏苡仁粉粒徑為60，80，100，120，140目時(shí)薏苡仁油的提取率，3次平行試驗(yàn)取平均值。

1.3.6 料液比對(duì)薏苡仁油提取率的影響 準(zhǔn)確稱(chēng)量過(guò)100目篩的薏苡仁粉，置于250 m L錐形瓶中，700 W微波功率下間歇加熱提取10 min。分別考察料液比為1∶6，1∶8，1∶10，1∶12，1∶14（m∶m）的無(wú)水乙醇時(shí)薏苡仁油的提取率，3次平行試驗(yàn)取平均值。

1.3.7 微波輔助提取薏苡仁油正交試驗(yàn)設(shè)計(jì) 選取微波提取時(shí)間、薏苡仁粒徑、料液比為主要試驗(yàn)參數(shù)，以薏苡仁油提取率為評(píng)價(jià)指標(biāo)，采用L9（33）正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)，優(yōu)化薏苡仁油提取工藝，3次平行試驗(yàn)取平均值。

1.3.8 薏苡仁中薏苡仁油含量的測(cè)定 參照 GB／T 14772—2008測(cè)定。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1.1 薏苡仁中薏苡仁油含量的測(cè)定 經(jīng)測(cè)定試驗(yàn)樣品薏苡仁中薏苡仁油含量為8.95%，薏苡仁含油率較高，具有很高的開(kāi)發(fā)利用價(jià)值。

2.1.2 提取方法對(duì)薏苡仁油提取率的影響 由圖1可知，乙醇熱回流法、酶法、微波法3種提取方法中，微波法提取薏苡仁油提取率最高，提取率達(dá)2.7%。而且微波輔助提取法提取速度快，因此選擇微波輔助法提取薏苡仁油。

圖1 提取方法對(duì)提取率的影響Figure 1 Effect of different methods on the extraction rate

2.1.3 提取溶劑對(duì)薏苡仁油提取率的影響 由圖2可知，3種有機(jī)溶劑中，無(wú)水乙醇提取薏苡仁油提取率最高。提取效果與微波輻射能的吸收有關(guān)，介電常數(shù)越大，溶劑對(duì)微波輻射能的吸收越好，3種有機(jī)溶劑中乙醇的介電常數(shù)最大［4］，而且無(wú)水乙醇的極性較大，吸收微波能后可以產(chǎn)生熱效應(yīng)破壞細(xì)胞壁，使薏苡仁油溶出［7］，因此，乙醇的微波提取效果最好。從安全性考慮，無(wú)水乙醇毒性較低，提取的薏苡仁油安全性高，所以選擇無(wú)水乙醇作為有機(jī)溶劑。

圖2 提取溶劑對(duì)提取率的影響Figure 2 Effect of different solvents on the extraction rate

2.1.4 乙醇濃度對(duì)薏苡仁油提取率的影響 由圖3可知，無(wú)水乙醇提取薏苡仁油提取率最高；乙醇濃度越高薏苡仁油提取率也越高，水的存在影響了薏苡仁油的提取。水對(duì)油脂的溶解性差，水的比例越高，溶劑對(duì)油脂的溶解度越低，微波輔助提取薏苡仁油應(yīng)采用無(wú)水乙醇。

2.1.5 微波時(shí)間對(duì)薏苡仁油提取率的影響 由圖4可知，隨著微波提取時(shí)間的延長(zhǎng)，薏苡仁油提取率增大，當(dāng)微波時(shí)間達(dá)到10 min時(shí)，薏苡仁油提取率趨于平緩，而且微波時(shí)間的延長(zhǎng)有可能破壞薏苡仁油中的某些活性成分，因此選擇微波時(shí)間為10 min較為恰當(dāng)。

圖3 乙醇濃度對(duì)提取率的影響Figure 3 Effect of ethanol concentration on the extraction rate

圖4 微波時(shí)間對(duì)提取率的影響Figure 4 Effect of time on the extraction rate

2.1.6 薏苡仁粒徑對(duì)薏苡仁油提取率的影響 由圖5可知，隨著薏苡仁粒徑的增大，薏苡仁油提取率迅速增加，薏苡仁粉末顆粒越小，與有機(jī)溶劑的接觸面積越充分，薏苡仁油提取率越高；但是當(dāng)超過(guò)100目時(shí)，薏苡仁油提取率反而呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，原因可能是薏苡仁粉末顆粒過(guò)小時(shí)，薏苡仁粉末顆粒分散于有機(jī)溶劑中，在分離的過(guò)程中使薏苡仁油不能完全分離，從而導(dǎo)致薏苡仁油提取率下降。因此薏苡仁粒徑為100目時(shí)，薏苡仁油提取率最佳。

圖5 薏苡仁粒徑對(duì)提取率的影響Figure 5 Effect of comminution effect on the extraction rat

2.1.7 料液比對(duì)薏苡仁油提取率的影響 由圖6可知，料液比達(dá)1∶10（m∶m）時(shí)，薏苡仁油提取率最高。料液比太小，微波無(wú)法充分發(fā)揮作用，但料液比太大時(shí)，過(guò)多的有機(jī)溶劑會(huì)吸收部分微波能，導(dǎo)致輻射樣品的微波能減小，因此過(guò)大的料液比對(duì)微波提取是不利的。

圖6 料液比對(duì)提取率的影響Figure 6 Effect of material ratio on the extraction rat

2.2 正交試驗(yàn)結(jié)果與分析

根據(jù)上述試驗(yàn)結(jié)果，選取微波時(shí)間、薏苡仁粒徑、料液比3個(gè)較重要的單因素作為主要參數(shù)，以薏苡仁油提取率為評(píng)價(jià)指標(biāo)，在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上，按照正交試驗(yàn)L9（33）進(jìn)行試驗(yàn)，因素水平表見(jiàn)表1，正交試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。其它因素對(duì)試驗(yàn)結(jié)果意義較小，選取單因素試驗(yàn)中最佳結(jié)果。

表1 因素水平表Table 1 Factor level table

表2 正交試驗(yàn)結(jié)果與分析Table 2 The results of orthogonal test

由表2可知，正交試驗(yàn)的最優(yōu)實(shí)驗(yàn)方案是A2B3C2，該最優(yōu)試驗(yàn)不在試驗(yàn)方案中，按照最優(yōu)試驗(yàn)方案進(jìn)行3次重復(fù)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，薏苡仁油平均提取率為（7.58±0.04）%，所以微波法輔助提取薏苡仁油最佳工藝為微波時(shí)間10 min，料液比1∶12（m∶m），薏苡仁粉粒徑100目。

3 結(jié)論

本研究測(cè)定了貴州薏苡仁中薏苡仁油含量為8.95%，薏苡仁油含量較高，具有很高的開(kāi)發(fā)利用價(jià)值。通過(guò)單因素和正交試驗(yàn)，最終確定微波輔助法提取薏苡仁油的最佳工藝條件是：有機(jī)溶劑采用無(wú)水乙醇，微波時(shí)間10 min，料液比1∶12（m∶m），薏苡仁粉粒徑100目。最佳提取工藝條件下，薏苡仁油提取率為7.58%，薏苡仁油提取效率達(dá)84.7%。

本研究采用微波輔助法提取薏苡仁油，無(wú)水乙醇作為有機(jī)溶劑，無(wú)水乙醇毒性較低，保證了薏苡仁油的安全性，微波輔助法提取薏苡仁油，提取速度快、周期短，可為薏苡仁油提取工藝技術(shù)提供了參考。

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