浸提法提取不同極性燕麥提取物的工藝優化

劉思奇 劉欣然 侯超 麻慧娟 謝英 王軍波

摘 要：目的：優化燕麥不同極性提取物的浸提工藝。方法：通過極性、半極性和非極性的程序化設計，以提取物質量及提取率為指標，以水、乙醇、正己烷為溶劑，選取溫度、時間、料液比為影響因素，采用L9（34）正交試驗進行傳統浸提，通過極差分析和方差分析評估燕麥不同極性提取物的提取條件。結果：燕麥水提物的最佳提取條件為60℃、1h、料液比1∶20 g/mL，燕麥醇提物及燕麥黃酮的最佳提取條件為70℃、2h、料液比1∶50 g/mL，燕麥正己烷提取物的最佳提取條件為45℃、10 min、料液比1∶10 g/mL。結論：優化后的提取工藝切實可靠，同時能全面反映燕麥中存在的可溶性組分及其含量，為評價燕麥在體內的生物學作用與不同極性成分之間的量效關系奠定了堅實的基礎。

關鍵詞：燕麥;正交試驗;浸提;工藝優化

近年來對燕麥的研究主要集中在燕麥β-葡聚糖、燕麥蛋白、燕麥多酚、燕麥油等[1-5]。燕麥β-葡聚糖能夠調節餐后血糖及飽腹感，同時改善胰島素抵抗[6-7]，燕麥多酚及黃酮類物質具有抗氧化作用，能夠預防心血管疾病、2型糖尿病、胃腸道紊亂等[3，8-9]，燕麥油富含多種不飽和脂肪酸，有很強的抗氧化作用[5，10]。不同極性的燕麥活性物質有微波提取、超聲波提取、浸提等多種提取方法[11]，其中傳統浸提法提取工藝簡便、重現性高，為更好地開發和研究燕麥提取物的作用，本研究按提取物的不同極性，選擇了水、乙醇及正己烷為提取溶劑進行正交試驗，以期能夠盡可能多且穩定地提取出燕麥中的不同活性物質，試驗最終確定了不同極性燕麥提取物的最優提取工藝，為燕麥提取物的研究開發提供了科學依據。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

燕麥粉（壩莜1號），山西東方亮生命科技有限公司;蘆丁，分析純，生工生物工程（上海）股份有限公司;正己烷、無水乙醇、三氯化鋁、乙酸鉀，均為分析純，北京市通廣精細化工公司;雙蒸水為自制。

電子精密天平，奧豪斯（上海）公司;旋轉蒸發儀（RE-2000A），上海亞榮生化儀器廠;臺式冷凍離心機（5804R），Eppendorf中國有限公司;水浴恒溫震蕩器（SHZ-B），上海博迅實業有限公司醫療設備廠;電熱鼓風干燥箱，上海一恒科學儀器有限公司;循環水式真空泵（MZX-D），北京精銳澤祥試驗儀器有限公司;冷凍干燥儀（Lab-1A-50E），北京博醫康試驗儀器有限公司。

1.2 試驗方法

1.2.1 蘆丁標準液的配置 準確稱取恒重干燥的蘆丁標準品3.22 mg，置于10mL容量瓶中，用60%乙醇溶解定容，搖勻。再從中準確吸取2.00mL于10mL容量瓶中，用60%乙醇定容，得0.064 4mg/mL的蘆丁標準溶液。

1.2.2 標準曲線的繪制 準確吸取蘆丁標準溶液0.25、0.50、1.00、1.50、2.00mL分別置于10mL試管中，分別加入0.10mol/L AlCl3溶液1.00mL，1.0mol/L的CH3COOK溶液1.50mL，再加60%乙醇至5mL，搖勻，室溫下靜置30min，以試劑作空白參比，于波長418nm處測定吸光度。以吸光度值A為縱坐標、蘆丁的濃度C為橫坐標繪制標準曲線?；貧w方程為y=28.46x+0.07，決定系數R2=0.974，蘆丁標準品在質量濃度0.003 2～0.025 8 mg/mL內與吸光度值呈良好的線性關系。

1.2.3 燕麥水提物的提取與制備 準確稱取10g燕麥粉置于具塞三角瓶中，分別加入50、100、200mL的雙蒸水，攪拌均勻后封口并置于水浴恒溫振蕩器中，分別在30、60、90℃下提取1、2、3 h（表1）。孵育結束后，將燕麥粉混懸液在4℃、4 000r/min條件下離心15min，分離上清液。沉淀物用少量雙蒸水洗滌后再次離心，重復2次，合并上清液。上清液負壓抽濾后經60℃旋轉蒸發濃縮，然后置于-20℃冷凍過夜，最后在冷凍干燥儀中進行24h凍干，得到燕麥水提物的凍干粉。準確稱量凍干粉質量，水提殘渣合并凍干待用。

1.2.4 燕麥醇提物的提取與制備 準確稱取1.50g凍干后的水提物殘渣置于具塞三角瓶中，分別加入15、45、75mL的無水乙醇，攪拌均勻后封口并置于水浴恒溫振蕩器中，分別在40、55、70℃下提取2、3.5、5h（表2）。孵育結束后，將燕麥粉混懸液在4℃、4 000r/min條件下離心15min，分離上清液。沉淀物用少量無水乙醇洗滌后再次離心，重復2次，合并上清液。上清液負壓抽濾后60℃旋轉蒸發濃縮至接收瓶恒重時（2次稱量的不超過2mg）即得到燕麥醇提物。醇提殘渣合并冷凍干燥備用。

1.2.5 燕麥正己烷提取物的提取與制備 準確稱取5.00g經水提、醇提后冷凍干燥的燕麥粉殘渣置于具塞三角瓶中，分別加入20、35、50mL的正己烷，攪拌均勻后封口并置于水浴恒溫振蕩器中，分別在30、45、60℃下提取10、35、60min（表3）。孵育結束后，將燕麥粉混懸液在4℃、4 000r/min條件下離心15min，分離上清液。沉淀物用少量正己烷渦旋后再次離心，重復2次，合并上清液。上清液負壓抽濾后進行60℃旋轉蒸發濃縮，濃縮后將接收瓶置于烘干箱[（100±5）℃]中干燥，隨后冷卻30min，至恒重時（2次稱量的誤差不超過2mg）即得到正己烷提取物。

1.2.6 黃酮含量法驗證醇提工藝 準確吸取1.0 mL合并后的醇提上清液于5mL離心管中，分別加入0.10 mol/L AlCl3溶液1.00 mL，1.0 mol/L的CH3COOK溶液1.50 mL，再加60%乙醇至5 mL，搖勻，室溫下靜置30 min。在4 000r/min速度下離心15min，于波長418nm處測定吸光度值，測定3次，取平行測定結果的算術平均值為測定結果，計算結果表示到小數點后兩位，并計算得到提取物黃酮含量，進一步計算提取物黃酮得率，計算公式如式（1）所示：

黃酮得率（%）=C×D×Vm×B×1 000×100（1）

式（1）中，C為線性方程計算出樣品的質量濃度（mg/mL）;D為測定時定容的體積（mL）;V為提取液定容體積（mL）;m為稱取的樣品質量（g）;B為吸取測定體積（mL）。

1.3 數據處理

將各組燕麥提取物正交試驗結果及黃酮含量測量結果錄入Excel 2016進行整理及極差分析[12]，運用SPSS 21.0進行正交試驗結果的方差分析。

2 結果與分析

2.1 燕麥水提物的正交試驗結果

由表4可知，燕麥水提物的最優提取條件為A2B1C3，即最佳提取條件為溫度60℃、提取時間1 h、料液比為1∶20（g/mL）。從極差分析可知，各因素對燕麥水提物的影響順序為料液比>溫度>時間。以所得條件溫度60℃、提取時間1 h、料液比為1∶20（g/mL）為最佳提取工藝進行3次平行驗證試驗得到的燕麥水提物平均質量為0.497g，優于正交設計中各組提取結果，因此，試驗得到的最優提取工藝具有可行性。

2.2 燕麥醇提物的正交試驗結果

由表5可知，燕麥醇提物的最優提取條件為A3B1C3，即最佳提取條件為溫度70℃、提取時間2 h、料液比為1∶50（g/mL），從極差分析可知，各因素對燕麥醇提物的影響順序為料液比>時間>溫度。以所得條件溫度70℃、提取時間2 h、料液比為1∶50（g/mL）為最佳提取工藝進行3次平行驗證試驗得到的燕麥醇提物平均質量為0.046g，該提取質量與正交設計中存在的最優提取條件組（第7組）試驗結果一致，因此，試驗得到的最優提取工藝具有可行性。

2.3 燕麥正己烷提取物的工藝優化

由表6可知，燕麥正己烷提取物的最優提取條件為A2B1C3，即最佳提取條件為溫度45℃、提取時間10 min、料液比為1∶10（g/mL），從極差分析可知，各因素對燕麥正己烷提取物的影響順序為料液比>溫度>時間。以所得條件溫度45℃、提取時間10 min、料液比為1∶10（g/mL）為最佳提取工藝進行3次平行驗證試驗得到的燕麥正己烷提取物平均質量為0.153g，優于正交設計中各組提取結果，因此，試驗得到的最優提取工藝具有可行性。

2.4 燕麥黃酮提取測量的正交試驗結果

由表7可知，燕麥黃酮的最優提取條件為A3B1C3，即最佳提取條件為溫度70℃、提取時間2 h、料液比為1∶50（g/mL），與醇提物的最佳提取條件一致，從極差分析可知，各因素對燕麥醇提物的影響順序為料液比>溫度>時間。由表8可以看出，在燕麥黃酮提取試驗中，料液比對黃酮提取率的影響達顯著水平，為主要因素，而溫度和時間的影響不顯著，其中溫度為次要因素，時間為最次要因素，這一結果與極差分析一致。以所得條件溫度70℃、提取時間2 h、料液比為1∶50（g/mL）為最佳提取工藝進行3次平行驗證試驗得到的燕麥黃酮平均提取率為3.69%，該提取結果與正交設計中存在的最優提取條件組（即第7組）結果一致，因此，試驗得到的最優提取工藝具有可行性。

3 結論

本研究通過極性、半極性和非極性的程序化設計，以提取率和提取物質量為指標，選取溫度、時間、料液比為影響因素，對不同極性燕麥提取物的提取工藝進行優化，得出不同極性燕麥提取物及燕麥黃酮的最優提取條件，經驗證，該優化提取工藝切實可行，采用最佳提取工藝獲得的提取物，能夠全面反映燕麥中存在的可溶性組分及其含量，同時對于其他雜糧有效成分提取具有一定的借鑒指導意義。

4 討論

研究采用極差分析和方差分析對浸提法提取不同極性燕麥提取物的工藝進行優化，得出不同極性燕麥提取物的最優提取條件，在各類不同極性提取物的提取過程中，料液比均為最顯著的影響因素，提示在后續研究中可適當調整提取的料液比，以獲得更高水平的提取率，同時也可以縮短試驗周期，節約試驗成本。同時，試驗也測量了燕麥醇提物中的黃酮含量，結果顯示，燕麥黃酮的最優提取條件與醇提物提取條件一致。膳食中黃酮類物質具有很好的抗氧化作用，能夠改善糖脂代謝、減輕體內的氧化應激及相關的炎癥狀況，因此，對肥胖、2型糖尿病、心血管疾病及可能產生的如認知障礙等疾病都具有改善作用[8-9，13-14]。試驗中黃酮測量結果與醇提物最優提取條件相一致，這也間接證實了試驗結果及優化得出的最優提取條件的準確性和可靠性。

燕麥是我國常見的食藥同源類食物，目前對其各類活性物質的研究及報道有很多[1-2，8，15-16]，而按照極性探究提取物提取工藝的研究尚未涉及。在眾多燕麥提取方法中，浸提法為最普遍且簡單易行，本研究考察了影響燕麥不同極性提取物提取效率的時間、溫度、料液比等3種因素進行了優化，并優選出了3種不同極性提取物的最優浸提工藝，結果表明，優選的提取工藝合理，操作簡便且穩定可行，可以廣泛用于燕麥各類物質的提取及后續燕麥提取成分的提取研究及功能性評價等，為燕麥不同極性物質的研究開發提供科學依據。

參考文獻

[1]Ferreira L G，Endrighi M，Lisenko K G，et al.Oat beta-glucan as a dietary supplement for dogs[J].PLOS ONE，2018，13（7）：e201133.

[2]許尨，關健，薛淑靜，等.燕麥活性物質研究進展[J].農產品加工·學刊（下），2014（4）：52-53.

[3]Ratnasari N，Walters M，Tsopmo A.Antioxidant and lipoxygenase activities of polyphenol extracts from oat brans treated with polysaccharide degrading enzymes[J].Heliyon，2017，3（7）：e351.

[4]杜亞軍，田志芳，周柏玲.燕麥脂肪及其對加工影響綜述[J].糧食與油脂，2017（5）：4-7.

[5]Chen H，Qiu S，Gan J，et al.New insights into the antioxidant activity and components in crude oat oil and soybean oil[J].Journal of Food Science and Technology，2016，53（1）：808-815.

[6]Zheng J，Shen N，Wang S，et al.Oat beta-glucan ameliorates insulin resistance in mice fed on high-fat and high-fructose diet[J].Food & Nutrition Research，2017，57（1）：22754.

[7]Zaremba S M M，Gow I F，Drummond S，et al.Effects of oat β-glucan consumption at breakfast on ad libitum eating，appetite，glycemia，insulinemia and GLP-1 concentrations in healthy subjects[J].Appetite，2018（128）：197-204.

[8]Gentile D，Fornai M，Pellegrini C，et al.Dietary flavonoids as a potential intervention to improve redox balance in obesity and related co-morbidities：a review[J].Nutrition Research Reviews，2018，31（2）：1-9.

[9]Alkhalidy H，Wang Y，Liu D.Dietary flavonoids in the prevention of T2D：an overview[J].Nutrients，2018，10（4）：438.

[10]盧丹，張文婷，趙武奇，等.超臨界CO2萃取燕麥油工藝研究[J].中國油脂，2018（4）：1-6.

[11]夏甜天，曹龍奎.幾種不同提取方法對燕麥總多酚含量的影響[J].食品工業科技，2017（20）：183-189.

[12]艾薇，李悅，匡建秋.藿香葉黃酮提取工藝優化及其體外抗氧化活性[J].食品工業科技，2018（22）：187-191.

[13]Leyva-Soto A，Chavez-Santoscoy R A，Lara-Jacobo L R，et al.Daily consumption of chocolate rich in flavonoids decreases cellular genotoxicity and improves biochemical parameters of lipid and glucose metabolism[J].Molecules（Basel，Switzerland），2018，23（9）：2220.

[14]Imran A，Butt M S，Arshad M S，et al.Exploring the potential of black tea based flavonoids against hyperlipidemia related disorders[J].Lipids Health Dis，2018，17（1）：57.

[15]Ohlsson L，Rosenquist A，Rehfeld J F，et al.Postprandial effects on plasma lipids and satiety hormones from intake of liposomes made from fractionated oat oil：two randomized crossover studies[J].Food & Nutrition Research，2017，58（1）：24465.

[16]Ho H V T，Sievenpiper J L，Zurbau A，et al.The effect of oat β-glucan on LDL-cholesterol，non-HDL-cholesterol and apoB for CVD risk reduction：a systematic review and meta-analysis of randomised-controlled trials[J].British Journal of Nutrition，2016，116（8）：1369-1382.

Abstract：Objective To optimize the extraction process of different polar extracts from oats by solvent extraction.Method Solvent extraction was adopted for extracting different polar extracts from oat and the extraction technology was optimized with range analysis，analysis of variance and L9（34）orthogonal design.With water，ethanol and hexane chosed as solvents，extracting temperature，extracting time and solid-liquid ratio as influence factors，and assess the quality of extracting by the mass of extracts and extracting ratio.Result The optimal extraction conditions of WEO（water extracts of oat）were extracting temperature was 60℃，extracting time was 1 hour，solid-liquid ratio was 1∶20 g/mL，the optimal extraction conditions of EEO（ethanol extracts of oat）and oat flavonoids：extracting temperature was 70℃，extracting time was 2 hours，solid-liquid ratio was 1∶50 g/mL，the optimal extraction conditions of HEO（hexane extracts of oat）：extracting temperature was 45℃，extracting time was 10 minutes，solid-liquid ratio was 1∶10 g/mL.Conclusion The optimization of oat extraction process technology was reasonable and feasible，enable to be used for the extraction of different polar extracts from oat.

Keywords：oat;orthogonal design;solvent extraction;technology optimization

（責任編輯 唐建敏）