薏苡仁油脂的提取及其品質(zhì)分析

陳 超，呂 都，唐健波，黃 珊，李 瑩

（1.貴州省農(nóng)業(yè)科學(xué)院生物技術(shù)研究所，貴州 貴陽 550025；2.貴州金農(nóng)食品科技有限公司，貴州 貴陽 550025；3.貴州師范學(xué)院，貴州 貴陽 550018）

薏苡仁（Semen coicis）是單子葉禾本科植物薏苡干燥成熟的種子[1]，是一種營養(yǎng)豐富、具有藥用保健功能的藥食同源的食物[2]。薏苡仁的主要化學(xué)成分有多糖類化合物、蛋白質(zhì)及氨基酸類化合物、脂肪油及脂肪酸類化合物和無機(jī)鹽等，還含有一些活性物質(zhì)，如黃酮類化合物、多酚類化合物、甾醇類化合物、三萜類化合物等多種活性成分[3]?，F(xiàn)代醫(yī)學(xué)證明，薏苡仁具有免疫調(diào)節(jié)、降低血糖、降血壓、降血脂和抗腫瘤等多種藥理活性[4]。

植物油脂的提取方法主要有壓榨法、溶劑提取法、超臨界CO2萃取法和水酶法。壓榨法操作簡單，生產(chǎn)設(shè)備維修方便，生產(chǎn)規(guī)模大小靈活，但存在出油率低、勞動強(qiáng)度大、生產(chǎn)效力低等缺點。超臨界CO2萃取法[5]和水酶法[6?7]有很多優(yōu)勢，如油脂品質(zhì)好、能源消耗少、工藝簡化、資源豐碩、無毒、無燃爆情況，但工藝上還存在很多不足的地方。水酶法在提取過程中易感染微生物[8]；超臨界CO2萃取設(shè)備昂貴，生產(chǎn)成本較高，且不易操作，批處置量小，不易實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。溶劑提取法是利用有機(jī)溶劑將油脂從固態(tài)轉(zhuǎn)化為液態(tài)的過程，具有出油率高、粕中殘油率低、勞動強(qiáng)度低、生產(chǎn)效果好、粕中蛋白質(zhì)變性程度小、質(zhì)量較好且容易實現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)和生產(chǎn)自動化等優(yōu)勢[9?10]。

薏苡仁加工利用的研究主要聚焦于以其為原料的產(chǎn)品開發(fā)和蒸煮特性[11?14]，鮮見薏苡仁油脂方面的研究報道。為此，以薏苡仁為原料，采用索氏回流提取法，選擇不同的有機(jī)溶劑對薏苡仁的油脂進(jìn)行提取，對提取的薏苡仁油脂的感官特性、理化指標(biāo)、脂肪酸組成及相對含量和活性物質(zhì)含量進(jìn)行對比分析，旨在獲得高品質(zhì)的薏苡仁油脂，為薏苡仁油脂的工業(yè)化生產(chǎn)提供參考。

1 材料和方法

1.1 主要材料

薏苡仁購于貴州興仁薏仁米實業(yè)有限公司；環(huán)己烷、石油醚、甲醇、無水乙醇（分析純）購于天津市富宇精細(xì)化工有限公司；37種脂肪酸混合標(biāo)準(zhǔn)品購自西格瑪公司；乙醚、正己烷購于天津市北聯(lián)精細(xì)化學(xué)品開發(fā)有限公司。

1.2 主要儀器

DK-98-Ⅱ型電熱恒溫水浴鍋由天津市泰斯特儀器有限公司生產(chǎn)；WYA-2WAJ型阿貝折射儀由上海力辰邦西儀器科技有限公司生產(chǎn)；FA-1004 型電子天平由上海舜宇恒平科學(xué)儀器有限公司生產(chǎn)；BR4I 型離心機(jī)、Trace1310 ISQ 型氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀由賽美國默飛世爾科技有限公司生產(chǎn)。

1.3 方法

1.3.1 薏苡仁油脂的提取 將干燥的薏苡仁去除外殼清理除雜之后，用粉碎機(jī)粉碎成粉末，稱取一定質(zhì)量樣品，放置在濾紙筒內(nèi)，稱量回流裝置底部燒瓶質(zhì)量，分別加入有機(jī)溶劑甲醇、無水乙醇、環(huán)己烷和石油醚（沸程30～60 ℃），分別調(diào)整水浴鍋溫度為65、80、85、35 ℃，進(jìn)行回流提取8 h，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)除去有機(jī)溶劑，重復(fù)3次，并按下式計算薏苡仁油脂的提取率。

式中，M0為薏苡仁樣品的質(zhì)量（g）；M1為燒瓶的質(zhì)量（g）；M2為燒瓶和薏苡仁油脂的質(zhì)量之和（g）；Y為薏苡仁油脂的提取率（%）。

1.3.2 薏苡仁油脂感官特性的測定 薏苡仁油脂透明度、氣味測定采用GB/T 5525—2008《植物油脂透明度、氣味、滋味鑒定法》[15]中的方法。色澤測定采用GB/T 22460—2008《動植物油脂羅維朋色澤的測定》[16]中的方法。

1.3.3 薏苡仁油脂理化指標(biāo)的測定 酸值測定采用GB 5009.229—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中酸價的測定》[17]中的方法；過氧化值測定采用GB 5009.227—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中過氧化值的測定》[18]中的方法（以KOH 計）；碘值測定采用GB/T 5532—2008《動植物油脂碘值的測定》[19]中的方法；皂化值測定采用GB/T 5534—2008《動植物油脂皂化值的測定》[20]中的方法；折光指數(shù)測定采用GB/T 5527—2010《動植物油脂折光指數(shù)的測定》[21]中的方法。

1.3.4 薏苡仁油脂脂肪酸組成分析 樣品前處理：取50 mg 薏苡仁油脂放置在50 mL 的燒瓶中，繼續(xù)加入2%的氫氧化鈉-甲醇溶液2 mL，于85 ℃水浴鍋中水浴30 min，加入14%的三氟化硼-甲醇溶液3 mL，于85 ℃水浴鍋中水浴30 min。水浴完成后，等溫度降到室溫，在離心管中加入1 mL 正己烷，振蕩萃取2 min 之后，靜置1 h，等待分層。取上層清液100μL，用正己烷定容到1 mL。用0.22μm 濾膜過膜后上機(jī)測試[22]。將37 種脂肪酸混合標(biāo)準(zhǔn)品的保留時間與薏苡仁油甲酯化產(chǎn)物的保留時間進(jìn)行比對，確定薏苡仁油的脂肪酸組成，再采用峰面積歸一化法計算薏苡仁油中脂肪酸的相對含量[23]。

氣相色譜條件[24]：色譜柱為TG-5MS（30 m×0.25 mm×0.25μm）；升溫程序為80 ℃保持1 min，以10 ℃/min 的速率升溫至200 ℃，繼續(xù)以5 ℃/min 的速率升溫至250 ℃，最后以2 ℃/min 的速率升到270 ℃，保持3 min；進(jìn)樣口溫度290 ℃；載氣流速1.2 mL/min；分流比為不分流。

質(zhì)譜條件參照文獻(xiàn)[25]的方法。離子源溫度：280 ℃；傳輸線溫度：280 ℃；溶劑延遲時間：5 min；質(zhì)量掃描范圍：30～400 u；離子源：EI源70 eV。

1.3.5 薏苡仁油脂活性成分的測定 維生素E含量測定采用GB/T 1886.223—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品添加劑維生素E》[26]中的方法。角鯊烯含量測定采用LS/T 6120—2017《糧油檢驗植物油中角鯊烯的測定氣相色譜法》[27]中的方法。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2010 和SPSS 20.0 進(jìn)行數(shù)據(jù)整理和差異顯著性分析，利用Origin 9.5C作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同有機(jī)溶劑對薏苡仁油脂提取率的影響

由圖1 可知，石油醚對薏苡仁油脂的提取率最高，無水乙醇對薏苡仁油脂的提取率最低。4 種有機(jī)溶劑對薏苡仁油脂的提取能力依次為石油醚>環(huán)己烷>甲醇>無水乙醇，提取率分別為9.11%、6.98%、4.52%和3.45%。石油醚和環(huán)己烷提取的薏苡仁油脂，流動性好且顏色明亮。因此，石油醚和環(huán)己烷較為適宜作為提取溶劑。

圖1 不同有機(jī)溶劑對薏苡仁油脂提取率的影響Fig.1 Effect of different organic solvents on the oilextraction rate of coix seed

2.2 薏苡仁油脂的感官特性

由表1 可知，石油醚和環(huán)己烷2 種有機(jī)溶劑提取的薏苡仁油脂，樣品透亮，無異味，色澤紅值無明顯差異，但是環(huán)己烷提取的薏苡仁油脂的色澤黃值顯著高于石油醚提取的薏苡仁油脂的色澤黃值，表明環(huán)己烷提取的薏苡仁油脂金黃明亮，感官上更易被人接受。

表1 不同有機(jī)溶劑提取薏苡仁油脂的感官特性Tab.1 The sensory characteristics of coix seed oil extracted by different organic solvents

2.3 薏苡仁油脂的理化品質(zhì)

由表2 可知，環(huán)己烷提取的薏苡仁油脂的酸價為3.66 mg/g，過氧化值為0.014 g/100g，碘值為72.30 g/100g，皂化值為126 mg/g，折光指數(shù)為1.449，均低于石油醚提取的薏苡仁油脂。油脂的品質(zhì)與游離脂肪酸的含量有關(guān)，游離脂肪酸含量越少則酸值和皂化值越低，油脂品質(zhì)和純度越好[28]；油脂在氧化酸敗時形成活性很強(qiáng)的過氧化物，酸值越小，過氧化值越低，說明油脂質(zhì)量越好，新鮮度越好；碘值越低表明油脂中不飽和脂肪酸的含量越低，油脂越不容易氧化酸敗[29]；折光指數(shù)是判斷油脂品質(zhì)的指標(biāo)之一。綜上，環(huán)己烷提取的薏苡仁油脂在理化品質(zhì)方面優(yōu)于石油醚提取的薏苡仁油脂。

表2 不同有機(jī)溶劑提取薏苡仁油脂的理化品質(zhì)Tab.2 The physical and chemical quality of coix seed oil extracted by different organic solvents

2.4 薏苡仁油脂脂肪酸組成分析

由圖2 可知，37 種脂肪酸樣品峰的分離度較好，表明試驗條件可以用于薏苡仁油脂脂肪酸的測定。由圖3 可知，環(huán)己烷提取的薏苡仁油脂經(jīng)甲酯化后進(jìn)行GC-MS 分析，并與37 種脂肪酸混合標(biāo)準(zhǔn)品的保留時間進(jìn)行對比，定性出16種脂肪酸。由圖4 可知，石油醚提取的薏苡仁油脂經(jīng)甲酯化后進(jìn)行GC-MS 分析，并與37 種脂肪酸混合標(biāo)準(zhǔn)品的保留時間進(jìn)行對比，定性出14種脂肪酸。用面積歸一化法進(jìn)行定量分析，環(huán)己烷提取的薏苡仁油脂和石油醚提取的薏苡仁油脂的脂肪酸組成及相對含量結(jié)果見表3。采用方差分析（無重復(fù)雙因素分析），對環(huán)己烷和石油醚所提油脂的脂肪酸組成及相對含量進(jìn)行差異顯著性分析，結(jié)果見表4。

表3 不同有機(jī)溶劑提取的薏苡仁油脂脂肪酸組成及其相對含量Tab.3 The results of fatty acid composition and relative percentage content of coix seed oil extracted by different organic solvents

表4 不同有機(jī)溶劑提取的薏苡仁油脂脂肪酸組成及其相對含量方差分析Tab.4 The analysis of variance results of fatty acid composition and relative percentage content of coix seed oil extracted by different organic solvents

圖2 37種脂肪酸混標(biāo)GC-MS分析總離子流圖Fig.2 The total ion flow diagram by GC-MS analysis of 37 fatty acids

圖3 環(huán)己烷提取的薏苡仁油脂甲酯化后GC-MS分析總離子流圖Fig.3 The total ion flow diagram of GC-MS analysis after methyl esterification of coix seed oil extracted by cyclohexane

圖4 石油醚提取的薏苡仁油脂甲酯化后GC-MS分析總離子流圖Fig.4 The total ion flow diagram of GC-MS analysis after methyl esterification of coix seed oil extracted by petroleum ether

由表3 可知，使用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀分析，環(huán)己烷提取的薏苡仁油脂共檢測出16種脂肪酸，石油醚提取的薏苡仁油脂共檢測出14 種脂肪酸。環(huán)己烷和石油醚提取的2種油脂的脂肪酸組成差異不顯著，主要脂肪酸有油酸、亞油酸、棕櫚酸、硬脂酸等，其相對含量分別為51.079 1%和52.038 7%、31.157 3%和29.735 8%、12.048 4%和13.015 5%、1.217 0%和1.258 6%，環(huán)己烷提取的薏苡仁油脂含有二十一碳酸和二十碳三烯酸，石油醚提取的薏苡仁油脂中未檢測出。由表4可知，方差分析（無重復(fù)雙因素分析）結(jié)果中列的觀測對象是環(huán)己烷提取的薏苡仁油脂和石油醚提取的薏苡仁油脂，F(xiàn)值為0.070，小于F臨界值4.543，且P值（0.794）大于0.05，表明環(huán)己烷和石油醚提取的薏苡仁油脂在脂肪酸組成和相對含量上差異不顯著。環(huán)己烷和石油醚提取的2種油脂不飽和脂肪酸的相對含量分別為82.635%和82.165%，其中單不飽和脂肪酸的相對含量分別為51.452%和52.409%，多不飽和脂肪酸的相對含量分別為31.183%和29.756%。飽和脂肪酸的相對含量分別為13.559%和14.566%，環(huán)己烷提取薏苡仁油脂的飽和脂肪酸含量略少?？梢?，環(huán)己烷提取的薏苡仁油脂的脂肪酸組成和相對含量略優(yōu)于石油醚提取的薏苡仁油脂。

2.5 薏苡仁油脂活性物質(zhì)含量

由圖5 可知，環(huán)己烷提取的薏苡仁油脂的維生素E 和角鯊烯含量均低于石油醚提取的薏苡仁油脂。環(huán)己烷和石油醚提取的2種薏苡仁油脂的維生素E 含量分別為2.72 mg/kg 和3.08 mg/kg，角鯊烯含量分別為165.34 mg/kg 和207.59 mg/kg，2 種油脂中的角鯊烯含量均高于常見的植物油脂如大豆油（45.64 mg/kg）、菜籽油（19.07 mg/kg）和亞麻籽油（18.00 mg/kg）。

圖5 不同有機(jī)溶劑提取的薏苡仁油脂中活性物質(zhì)含量Fig.5 The content of active substances in coix seed oil extracted by different organic solvents

3 結(jié)論與討論

本研究以地理標(biāo)志保護(hù)產(chǎn)品貴州興仁薏苡仁為研究對象，采用索氏回流提取法，采用不同的有機(jī)溶劑對薏苡仁的油脂進(jìn)行提取，并分析了薏苡仁油脂的品質(zhì)，旨在為貴州興仁薏苡仁的深加工和綜合利用提供參考。4種有機(jī)溶劑對薏苡仁油脂的提取能力依次為石油醚>環(huán)己烷>甲醇>無水乙醇，提取率分別為9.11%、6.98%、4.52%和3.45%。石油醚和環(huán)己烷提取的薏苡仁油脂，流動性好且顏色金黃明亮，這可能是薏苡仁油脂的脂肪酸組成與石油醚和環(huán)己烷的相似相容性更好，甲醇和無水乙醇提取的薏苡仁油脂可能存在一些醇溶性的物質(zhì)，如植物蠟、色素等[30]，導(dǎo)致提取的薏苡仁油脂流動性不佳。本研究中，利用環(huán)己烷提取的薏苡仁油脂（色澤紅值0.90，黃值10.00），與葉志青等[31]采用正己烷提取的薏苡仁油脂（色澤紅值3.51，黃值7.70）相比，金黃色更加突出明亮。

油脂品質(zhì)的優(yōu)劣常用酸價、過氧化值、碘值、皂化值等理化指標(biāo)進(jìn)行判斷。本研究中采用環(huán)己烷提取的薏苡仁油脂，其酸價（3.66 mg/kg）、碘值（72.30 g/100g）和皂化值（126 mg/g）均低于葉志青等[31]采用正己烷提取的薏苡仁油脂的酸價（4.45 mg/kg）、碘值（122.73 g/100g）和皂化值（191.57 mg/g）。前人研究表明，游離脂肪酸含量越低，則酸值和皂化值越低，油脂品質(zhì)和純度越好[28]。本研究采用環(huán)己烷提取的薏苡仁油脂的過氧化值（0.014 g/100g）高于卿云光等[32]采用正己烷提取的薏苡仁油脂的過氧化值（6.55 mmol/kg），環(huán)己烷的沸點為80.7 ℃，高于正己烷的沸點69.0 ℃，這可能是由于提取過程中，溫度、水分、氧氣等因素造成的。本研究中，石油醚和環(huán)己烷作為提取溶液提取率均較高，但從酸價、過氧化值、碘值、皂化值等指標(biāo)對比分析可知，石油醚提取的薏苡仁油脂品質(zhì)低于環(huán)己烷提取的薏苡仁油脂品質(zhì)。

脂肪酸組成及其含量是評價植物油營養(yǎng)價值的重要依據(jù)。環(huán)己烷和石油醚提取的薏苡仁油脂主要脂肪酸有油酸、亞油酸、棕櫚酸、硬脂酸等，其中不飽和脂肪酸的相對含量分別為82.635%和82.165%（主要是油酸和亞油酸），與鄭利等[33]的研究結(jié)果一致，且與素有“東方橄欖油”之稱的茶籽油中的油酸和亞油酸的含量（78%～87%）和素有“液體黃金”之稱的橄欖油中的油酸和亞油酸的含量（79%～82%）相當(dāng)[34]。可見，薏苡仁油脂具有較高的營養(yǎng)價值。石油醚和環(huán)己烷提取的2種薏苡仁油脂不飽和脂肪酸的相對含量差異不顯著，但石油醚提取的薏苡仁油脂的飽和脂肪酸相對含量（14.566%）高于環(huán)己烷提取的薏苡仁油脂的飽和脂肪酸相對含量（13.559%）?？梢?，環(huán)己烷提取薏苡仁油脂的脂肪酸組成和相對含量略優(yōu)于石油醚提取的薏苡仁油脂。石油醚和環(huán)己烷提取的2種油脂中的角鯊烯含量均高于常見的植物油脂如大豆油、菜籽油和亞麻籽油。

綜上，環(huán)己烷提取的薏苡仁油脂的理化品質(zhì)優(yōu)于石油醚提取的薏苡仁油脂，使用環(huán)己烷作為薏苡仁油脂的提取劑，可以獲得流動性好、顏色明亮、品質(zhì)好的薏苡仁油脂。