薏米磷脂提取工藝初步研究

程碧君，李天嬌，李應華

（1.吉林農業科技學院食品工程學院，吉林吉林 132101；2.漯河職業技術學院食品學院，河南漯河 462002）

薏米屬禾本科，別名“藥王米”，薏仁米、薏苡仁是家喻戶曉、經常食用的一種谷類食品，也常被作為中藥使用[1]。醫學以為，薏米味淡而甜，具有補脾健肺、清熱利濕的功效[2]。薏米也是一種能消除粉刺、雀斑等的美容食品，經常食用皮膚會變得光澤細膩，是保健和潤膚的好產品[3]。薏米的營養價值很高，不僅含有蛋白質、脂肪、碳水化合物、多種微量元素和多種藥用成分[4]，而且還含有人體必需的亮氨酸、精氨酸、賴氨酸、酪氨酸等，是典型的“綠色食品”，堪稱為“禾本科之王”[5]。

磷脂是一類含有磷酸基團的脂類化合物，其主要存在于植物種子及動物的腦、肝、卵中，是構成生物膜的重要組成部分[6]。磷脂不僅能改善脂質代謝等生理功能[7]，同時，由于磷脂是雙親性分子，可以有效降低物質之間的界面能，起到乳化的作用[8]。磷脂又可分為卵磷脂、腦磷脂、磷脂酰絲氨酸、磷脂酰甘油、磷脂酰肌醇和心磷脂，且這些磷脂又分別與人體不同部位的功能相關[9]。

磷脂不僅是生物膜的重要組成部分，還具有促進神經傳導[10]、調節脂質代謝[11]、防止肝硬化[12]的作用。目前，磷脂可應用于食品及飼料中[13]。而且，由于磷脂的表面活性和膠體性，磷脂在藥物中可作為載體使用[14]。現代人身體中又普遍缺乏磷脂，孕婦體內缺乏卵磷脂，將影響胎兒大腦的正常發育[15]。嬰幼兒期間缺乏卵磷脂，將影響其大腦及智力發育[16]。成人缺乏卵磷脂，大腦將處于疲勞狀態，此狀況長期持續下去，將會造成反應遲鈍、頭昏頭痛、失眠多夢、記憶力下降、健忘、注意力難以集中等現象[17]。

目前，國內外學者對磷脂的提取進行了大量研究。張麗等人[18]研究了超聲波輔助的方法提取鰹魚腦中磷脂，確定了提取的工藝參數，并用氣相色譜法測定了鰹魚腦磷脂的組成，為鰹魚深加工提供了基礎。李翔宇等人[19]研究優化了藻類中磷脂提取的工藝，利用響應面法得到最佳的提取條件，在此條件下藻類中磷脂型DHA得率為80.8%。趙彥巧等人[20]研究了芝麻油渣中磷脂的提取工藝，研究利用了超臨界提取的方法確定提取的萃取壓力、萃取溫度和萃取時間，在最佳提取條件下芝麻油渣中磷脂的提取率為35.58%。Stefanov K等人[21]利用酶催化法提取磷脂酰膽堿，得到高純度的磷脂酰膽堿產物。Lekh R J等人[22]研究應用磷脂酶將大豆磷脂的提取純度明顯提高，為大豆磷脂提取工藝奠定了基礎。世界衛生組織（WHO） 和聯合國糧農組織（FRO） 中的專家發表聲明，人體對磷脂的攝入不做限制要求，磷脂作為食品添加劑也不做限制[23]。

由于薏米中含有豐富的營養物質，大多研究都集中在蛋白、脂肪等方向，針對薏米中磷脂的研究相對較少。試驗以薏米為原料，研究薏米磷脂的提取工藝，通過對提取工藝中的單因素試驗分析，確定了薏米磷脂提取的最佳工藝，以期為薏米磷脂的生物學功能研究奠定基礎，為薏米磷脂產品開發提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

1.1.1 試驗材料與試劑

材料：薏米，購于當地超市。

試劑：磷標準品（磷酸二氫鈉）、乙醇、石油醚、丙酮、乙醇、鹽酸、氨水、氯化鋅（ZnCl2）、亞硝酸鈉、硝酸鋁、氫氧化鈉、硝酸鋁（均為分析純），天津市致遠化學試劑有限公司提供。

1.1.2 試驗儀器

AL204型電子天平，梅特勒-托利公司產品；RE-52AA型旋轉蒸發儀，上海亞榮生化儀器廠產品；TG-18D型離心機，湖南湘儀實驗室儀器開發有限公司產品；DH9-9240A型真空干燥箱，上海精宏實驗設備有限公司產品；721型分光光度計，上海菁華科技儀器有限公司產品。

1.2 試驗方法

1.2.1 薏米磷脂的提取

參考徐同成等人[24]的方法，首先取100 g薏米于粉碎機中粉碎，取出放置燒杯中，加入500 mL丙酮，攪拌30 min，用紗布過濾，收集濾渣。將濾渣放入燒杯中，重復提取2次。合并提取液，以轉速5 000 r/min離心20 min，上清液減壓濃縮，得到粗磷脂。制備乙醇-石油醚混合溶劑，取500 mL石油醚和1 L乙醇放入燒杯中混合均勻，將粗磷脂加入乙醇-石油醚混合溶劑中攪拌30 min后，加入金屬沉淀劑（ZnCl2），以轉速5 000 r/min離心20 min，沉淀物置于容器中，進行抽真空干燥，即可得到薏米磷脂。

1.2.2 薏米磷脂提取率的測定

根據GB/T 5537—2008國家標準進行磷脂含量測定。取薏米磷脂25 g（m0）置于燒杯中，加熱至80℃，加水2 mL，充分攪拌，以轉速5 000 r/min離心20 min。上清液用已知質量的濾紙（m1）進行抽濾，并用丙酮將沉淀沖洗入濾紙上，繼續用丙酮洗滌濾紙和沉淀，洗至無油跡為止。靜置一段時間，待丙酮揮發后，置于105℃烘箱中烘至恒質量（m2）。

式中：m0——樣品質量，g；

m1——濾紙質量，g；

m2——沉淀物和濾紙質量，g。

1.2.3 單因素試驗

按照1.2.1薏米磷脂的提取方法，以丙酮質量分數、丙酮pH值、金屬離子質量分數為影響因素進行薏米磷脂提取工藝的優化研究。

（1）丙酮質量分數對薏米磷脂提取的影響。分別以丙酮質量分數50%，60%，70%，80%，90%時，在丙酮pH值為7.5，金屬離子質量分數為40%的條件下進行薏米磷脂的提取。以此單因素試驗來確定薏米磷脂提取工藝最佳的丙酮質量分數。

（2）丙酮pH值對薏米磷脂提取的影響。分別以丙酮pH值5.5，6.5，7.5，8.5，9.5時，在丙酮質量分數為80%，金屬離子質量分數為40%的條件下進行薏米磷脂的提取。以此單因素試驗來確定薏米磷脂提取工藝最佳的丙酮pH值。

（3）金屬離子質量分數對薏米磷脂提取率的影響。將準備的氯化鋅粉末溶于水，調制成10%，20%，30%，40%，50%的5種金屬離子質量分數的試劑，在丙酮質量分數為80%，pH值為7.5的條件下進行薏米磷脂的提取。以此單因素試驗來確定薏米磷脂提取工藝最佳的金屬離子質量分數。

1.3 薏米磷脂提取正交試驗設計

在薏米磷脂提取工藝中，以丙酮質量分數、丙酮pH值、金屬離子質量分數為單因素利用SPSS軟件進行正交試驗設計。

正交試驗因素與水平設計見表1。

表1 正交試驗因素與水平設計

2 結果與分析

2.1 丙酮質量分數對薏米磷脂提取率的影響

丙酮質量分數對薏米磷脂提取率的影響見圖1。

圖1 丙酮質量分數對薏米磷脂提取率的影響

由圖1可知，隨著丙酮質量分數從50%升高至80%時，薏米磷脂的提取率呈現顯著上升的趨勢；隨著丙酮質量分數從80%繼續升高至90%時，薏米磷脂的提取率差異不顯著；當丙酮質量分數為80%時，薏米磷脂的提取率達到最大值，所以在丙酮質量分數為80%時為最佳提取率。

2.2 丙酮pH值對薏米磷脂提取率的影響

丙酮pH值對薏米磷脂提取率的影響見圖2。

圖2 丙酮pH值對薏米磷脂提取率的影響

由圖2可知，丙酮pH值為5.5～6.5時，薏米磷脂的提取率呈現緩慢上升的趨勢；丙酮pH值為6.5～7.5時，薏米磷脂的提取率呈現顯著上升趨勢；丙酮pH值為7.5～9.5時，薏米磷脂的提取率呈現顯著下降趨勢；當丙酮pH值為7.5時，薏米磷脂的提取率達到最大值，所以最佳的丙酮pH值為7.5。

2.3 金屬離子質量分數對薏米磷脂提取率的影響

金屬離子質量分數對薏米磷脂提取率的影響見圖3。

圖3 金屬離子質量分數對薏米磷脂提取率的影響

由圖3可知，隨著金屬離子質量分數從10%升高至40%時，薏米磷脂的提取率呈現顯著上升的趨勢；隨著金屬離子質量分數從40%繼續升高至50%時，薏米磷脂的提取率差異不顯著；當金屬離子質量分數為40%時，薏米磷脂的提取率達到最大值，所以最佳的金屬離子質量分數為40%。

2.4 薏米磷脂提取正交試驗結果與分析

根據單因素試驗結果，分別選擇單因素的最佳值附近的數值設計因素水平表，設置為三因素三水平，利用SPSS軟件進行設置正交試驗數值，根據軟件設計的正交試驗組合條件進行提取試驗，得到相應的薏米磷脂提取率，利用SPSS軟件進行均值和方差分析等。

正交試驗結果見表2，方差分析結果見表3。

表2 正交試驗結果

表3 方差分析結果

根據SPSS軟件設計的正交試驗組合進行薏米磷脂的提取試驗，并將提取的試驗結果依次按順序填入設計的正交試驗表格中，利用SPSS軟件進行方法分析、均值分析、極差分析、顯著性差異分析等。

通過正交試驗和方差分析，得知3個單因素對薏米磷脂提取純化工藝影響的重要性。其中，極差R值的大小決定著單因素對工藝影響的重要性，如果R值越大，說明單因素對提取工藝影響越大；R值越小，說明單因素對提取工藝影響越小。根據極差R值可以得到各因素對提取工藝的影響大小，即丙酮質量分數（A）＞丙酮pH值（B） ＞金屬離子質量分數（C）。3個單因素顯著性都達到顯著水平（p＜0.05）。薏米磷脂最佳提取工藝為A2B2C2，即丙酮質量分數80%，丙酮pH值7.5，金屬離子質量分數40%，在此條件下薏米磷脂的提取率為61.736%。

2.5 薏米磷脂的最佳提取方法

利用單因素試驗和正交試驗法相結合來確定最佳的薏米磷脂提取條件，確定試驗的單因素條件為丙酮質量分數、丙酮pH值和金屬離子質量分數，得到各個單因素的最佳值，取單因素的最佳值及兩邊的數值設計正交試驗，利用SPSS軟件進行分析。結果表明，丙酮質量分數對薏米磷脂提取工藝影響程度最大，金屬離子質量分數對薏米磷脂提取工藝影響程度最小。

3 結論

通過對薏米磷脂提取純化工藝中的丙酮質量分數、丙酮pH值和金屬離子質量分數這3個影響因素最為單因素進行試驗，得到最佳的單因素試驗結果進行正交試驗和方差分析，得到了薏米磷脂提取純化的最佳工藝參數為丙酮質量分數80%，丙酮pH值7.5，金屬離子質量分數40%，此提取工藝條件下薏米磷脂的提取率為61.736%。