薏苡仁糠油乙醇水提法工艺研究与功能性质初探

张亮 ，管崟 ，张烽 ，王艳萍 ，俞丹 ，曹宏 , *

1. 江南大学附属医院内分泌科（无锡 214022）；2. 无锡市第三人民医院内分泌科（无锡 214041）；3. 江南大学附属医院营养科（无锡 214022）；4. 无锡市第三人民医院营养科（无锡 214041）；5. 江南大学附属医院中西医结合研究所（无锡 214022）；6. 无锡市第三人民医院中西医结合研究所（无锡 214041）

薏苡是我国大量种植的一种谷物[1]，具有药食两用性[2]。薏苡仁是薏苡经干燥后的种仁，营养价值和药用价值较高[3]，如降血糖血压、抗肿瘤等作用。薏苡仁油是从薏苡仁中提取的油，具有抗癌作用，被广泛用于晚期肝癌等癌症的临床治疗中[4-6]。薏苡仁糠是薏苡仁加工过程中的副产物[7]，营养成分丰富，其中脂肪含量高达21%～26%[8-9]。目前，薏苡仁糠一般仅作为家畜饲料利用，造成了优质资源的极大浪费。我国每年加工薏苡产生大量的薏苡仁糠[10]，加大对薏苡仁糠的利用将会大幅度增加企业经济效益。

目前植物油的提取主要利用水媒法，包括水剂法、水酶法和乙醇水法[11]。水剂法是仅使用水提取粉碎物料中的油，利用离心作用分离油和水，从而达到回收油脂的目的。但由于该方法中乳状液含量较高，造成油脂得率低[12]。水酶法与水剂法相似，先使用酶降解细胞膜表面脂蛋白等复合体，破坏细胞结构，从而促进油从细胞中释放，达到提高出油率的目的[13-15]。然而，该过程中酶用量大，成本较高，且市场上没有相关酶制剂，因此此法的工业应用性差。拥有较小表面张力的乙醇，能使油水乳化体系失稳，减少乳状液的形成，从而提高得油率。因此，利用食用酒精配制成的乙醇水溶液是提取食用油的一种良好媒介，有望应用于薏苡仁糠油的高效提取。

目前，研究发现肿瘤组织中的脂肪酸合成酶（Fatty acid synthetase，FASN）是治疗肿瘤的一个新靶点和研究热点[16-17]。薏苡仁油具有抑制FASN活性，起到抗癌作用，应用于肝癌等疾病辅助治疗中的“康莱特”注射液即利用薏苡仁油成分的抗癌功能[17]。但薏苡仁糠油是否具有薏苡仁油类似的抗癌功能是未知的。试验确定了乙醇水提法提取薏苡仁糠油效果优于其他水媒法，并通过单因素试验确定了工艺参数。同时，分析了薏苡仁糠油的脂肪酸组成和含量，证明了薏苡仁糠油能抑制FASN活性，反映了薏苡仁糠油的抗癌作用，有望像薏苡仁油一样被开发利用于癌症治疗中。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

薏苡仁糠（购自薏苡仁加工厂）；一级食用大豆油、花生油（市售）；脂肪酸合成酶（FASN）：鸭肝中提取；FASN检测试剂盒（科铭生物有限公司）；生育酚等标准品（Sigma公司）；“康莱特”软胶囊（浙江康莱特集团有限公司）；甲醇、乙腈为色谱纯，其他试剂均为分析纯，国药集团。

1.2 仪器与设备

高效液相色谱仪（美国Waters公司）；气相色谱仪（日本岛津公司）；SZC-101脂肪测定仪（上海纤检有限公司）；T50分散器（德国IKA公司）。

1.3 试验方法

1.3.1 不同提取薏苡仁糠油方法的比较

在60 ℃电热恒温干燥箱中干燥薏苡仁糠样品至恒质量，粉碎机粉碎后过80目筛得到平均粒径为30 μm的样品。水剂法和水酶法中，酶解反应器（水浴温度60 ℃）均加入500 mL去离子水，而乙醇水提法反应器中加入500 mL体积分数为30%的乙醇水溶液。按料液比1∶5（g/mL）加入100 g过筛的薏苡仁糠，调pH至9.0，而水酶法中另加入质量分数2%的碱性蛋白酶。磁力搅拌2 h后，以5 000 r/min离心15 min，得游离油（即薏苡仁糠油）、乳状液、水相及渣相。按GB 5009.6—2016第一法索氏抽提法测定渣相中脂肪含量，罗兹哥特里法测定水相及乳状液脂肪含量，油脂含量按式（1）计算。

式中：Oi表示游离油相、乳状液相、水相及渣相中油脂质量，g。

1.3.2 乙醇水提法的工艺优化

以粉碎程度（21～201 μm）、反应温度（30～70℃）、pH（6.0～8.0）、乙醇体积分数（0～40%）、反应时间（1.0～3.0 h）、料液比（1∶3～1∶6 g/mL）这6个因素对100 g薏苡仁糠进行提取效果单因素试验，以游离油得率为指标。

1.3.3 薏苡仁糠油抑制脂肪酸合成酶活性研究

分别取20 μL/mL乙醇水提法提取的薏苡仁糠原油以及精炼的薏苡仁糠油、“康莱特”薏苡仁油、大豆油、花生油、去离子水，添加到脂肪酸合成酶反应体系中，于25 ℃振荡反应2 h，用脂肪酸合成酶检测试剂盒所述方法测定剩余酶活。

1.3.4 数据处理

所有试验重复3次，结果通过平均值和标准偏差评估。使用SPSS Statistics 20.0对数据进行分析，Origin绘图。

2 结果与分析

2.1 不同水媒法提取薏苡仁糠油比较

如图1所示，乙醇水提法的游离油得率最高（48.3%），相较于水剂法，水酶法中虽然添加了碱性蛋白酶，但对游离油得率影响不大（水酶法中为38.3%，水剂法中为36.5%），且酶增加了成本。乳状液是由蛋白和油脂结合形成的，乳状液的形成不利于游离油得率，也不利于后续对蛋白质资源的提取利用。水剂法提取效果最差，且乳状液中油脂含量较高。综合考虑，乙醇水提取法优于其他两种方法。

图1 不同水媒法对薏苡仁糠油提取率的影响

2.2 乙醇水提法工艺优化

2.2.1 粉碎程度优化

粉碎程度有利于加大物料细胞和提取液的接触面，同时加大对细胞壁的破坏，易于油脂溶出[18]。但过高粉碎程度将导致乳状液含量增加等问题，因此粉碎程度对于乙醇水提法十分重要[19]。如图2所示，在相同条件下（pH 7.0，30%乙醇，料液比1∶5 g/mL，60 ℃，2.5 h），当粒径为106 μm及以上时，游离油得率较低（30%左右）。当平均粒径为30和21 μm左右时，游离油得率显著增加，分别达到50.34%和51.15%，且渣相中油脂显著降低。平均粒径为21 μm比30 μm平均粒径时的游离油得率只有小幅度增加，考虑到成本随着粉碎程度的提高而加大，故选定薏苡仁糠粉碎粒径为30 μ m。

图2 粉碎程度对乙醇水提法提取薏苡仁糠油的影响

2.2.2 pH优化

研究表明，大部分油料作物蛋白等电点较低[20]，能溶于碱溶液，即碱溶酸沉[21]。试验研究了相同条件下（30 μm粒径，30%乙醇，料液比1∶5 g/mL，60℃，2.5 h）不同pH对乙醇水提法游离油得率影响。如图3所示，随着pH的增加，渣相中脂肪含量呈现出明显下降趋势，说明碱性条件促进蛋白溶解于水，从而减少了与油形成乳状液，即增加了油的提取效率，这也是pH 6.0～7.0时游离油得率逐渐增加的原因。但pH＞7.0后，游离油得率逐渐减小，这可能是由于过高碱性条件下游离油和碱发生皂化反应造成的。因此，提取pH选定为7.0。

图3 pH对乙醇水提法提取薏苡仁糠油的影响

2.2.3 乙醇体积分数优化

物料粉碎至30 μm粒径后在相同条件（pH 7.0，料液比1∶5 g/mL，60 ℃）下反应2.5 h，结果如图4所示。随乙醇体积分数的增加，游离油得率先增后减，当乙醇体积分数为30%时，游离油得率达到64.40%。乙醇比水的表面张力小，能降低乳状液体系稳定性，通过减少乳状液形成而促进油的溶出。但高体积分数的乙醇一方面会降低提取液密度，造成与油脂密度差降低，导致离心分离困难；另一方面，高体积分数的乙醇会破坏蛋白三维结构（断裂蛋白质内部氢键），造成蛋白质变性析出，与油形成乳状液，降低油得率。此外，过高体积分数的乙醇也会增加原料胶质和多糖的溶解性，导致溶液黏度提升，增加分离难度[22]。这是体积分数大于30%的乙醇反而油得率降低的原因，因此乙醇体积分数选定为30%。

图4 乙醇体积分数对提取薏苡仁糠油的影响

2.2.4 料液比优化

如图5所示，相同条件下（粒径30 μm，pH 7，30%乙醇，60 ℃，2.5 h）游离油随料液比的增加呈现先增后减的趋势。当料液比较小时，原料所含淀粉吸水膨胀能力强，导致料液黏稠和流动性差，不利油脂的释放。当料液比增至1∶5（g/mL）时，提取液流动性较好，原料更充分地分散于提取液中，增加了提取效率（达到66.7%）。当料液比高于1∶5（g/mL）时，游离油得率下降，可能是水的增加导致更多蛋白溶出，而蛋白质会附着了一部分的油脂。同时，过高料液比会浪费提取液，也增加后续乙醇回收的成本。因此，选择料液比1∶5（g/mL）。

图5 料液比对乙醇水提法提取薏苡仁糠油的影响

2.2.5 反应温度的优化

如图6所示，相同条件下（粒径30 μm，pH 7，30%乙醇，料液比1∶5 g/mL，2.5 h）游离油随反应温度的增加而先增后保持基本不变。这可能是较低温度条件下分子运动速度较慢，体系黏度较大，油脂不易从物料中分离。升温有利降低体系黏度，油脂分子运动速度加快，从而易聚集形成小油滴，便于分离。50℃时提取效率最佳，达到65.12%。但50 ℃后继续增加温度，游离油得率变化不显著。同时，再继续升高温度会加大能耗成本，因此提取温度不宜超过50 ℃。

2.2.6 反应时间的优化

如图7所示，相同条件下（粒径30 μm，pH 7，30%乙醇，料液比1∶5 g/mL，50 ℃）游离油随反应时间的增加而先增后减。在2 h时，游离油得率达到最大（66.44%），乳状液含油量为2.86%。当反应时间大于2 h时，游离油得率下降，乳状液含油量略微增加。这可能是长时间搅拌会使油脂和蛋白质更易形成乳状液，从而导致游离油得率下降。因此，反应时间选择为2 h。

综上所述，乙醇水提法最佳工艺条件为：粉碎粒径30 μ m，pH 7，乙醇体积分数30%，料液比1∶5（g/mL），温度50 ℃，反应时间2 h。

图6 反应温度对乙醇水提法提取薏苡仁糠油的影响

图7 反应时间对乙醇水提法提取薏苡仁糠油的影响

2.2.7 薏苡仁糠油对脂肪酸合成酶的抑制作用

图9 不同植物油对脂肪酸合成酶的抑制作用

脂肪酸合成酶FASN初始活力为5.56×106U/mL，图9展示了几种植物油对FASN的抑制作用，其中“康莱特”薏苡仁油对FASN的抑制作用明显，能达到61.8%，精炼后的薏苡仁糠油对FASN的抑制率略低于“康莱特”薏苡仁油，为53.5%，但薏苡仁糠原油对FASN的抑制率能够达到84.6%，说明薏苡仁糠原油精炼过程中部分有效成分可能损失。综上所述，乙醇水提法获得的薏苡仁糠油对FASN具有一定的抑制作用，从而说明了薏苡仁糠油有望像薏苡仁油一样被用作抗癌植物油。

3 结论

试验利用乙醇水提法有效提取薏苡仁糠油，最优提取条件为：物料粉碎后粒径30 μm，pH 7、乙醇体积分数30%、料液比1∶5（g/mL）、反应温度50 ℃、反应时间2 h。薏苡仁糠油和“康莱特”薏苡仁油一样，对脂肪酸合成酶均有明显抑制作用，说明薏苡仁糠油可能也有一定的抗癌效果，具有较强的开发利用前景。