薏米磷脂提取工艺初步研究

程碧君，李天娇，李应华

（1.吉林农业科技学院食品工程学院，吉林吉林 132101；2.漯河职业技术学院食品学院，河南漯河 462002）

薏米属禾本科，别名“药王米”，薏仁米、薏苡仁是家喻户晓、经常食用的一种谷类食品，也常被作为中药使用[1]。医学以为，薏米味淡而甜，具有补脾健肺、清热利湿的功效[2]。薏米也是一种能消除粉刺、雀斑等的美容食品，经常食用皮肤会变得光泽细腻，是保健和润肤的好产品[3]。薏米的营养价值很高，不仅含有蛋白质、脂肪、碳水化合物、多种微量元素和多种药用成分[4]，而且还含有人体必需的亮氨酸、精氨酸、赖氨酸、酪氨酸等，是典型的“绿色食品”，堪称为“禾本科之王”[5]。

磷脂是一类含有磷酸基团的脂类化合物，其主要存在于植物种子及动物的脑、肝、卵中，是构成生物膜的重要组成部分[6]。磷脂不仅能改善脂质代谢等生理功能[7]，同时，由于磷脂是双亲性分子，可以有效降低物质之间的界面能，起到乳化的作用[8]。磷脂又可分为卵磷脂、脑磷脂、磷脂酰丝氨酸、磷脂酰甘油、磷脂酰肌醇和心磷脂，且这些磷脂又分别与人体不同部位的功能相关[9]。

磷脂不仅是生物膜的重要组成部分，还具有促进神经传导[10]、调节脂质代谢[11]、防止肝硬化[12]的作用。目前，磷脂可应用于食品及饲料中[13]。而且，由于磷脂的表面活性和胶体性，磷脂在药物中可作为载体使用[14]。现代人身体中又普遍缺乏磷脂，孕妇体内缺乏卵磷脂，将影响胎儿大脑的正常发育[15]。婴幼儿期间缺乏卵磷脂，将影响其大脑及智力发育[16]。成人缺乏卵磷脂，大脑将处于疲劳状态，此状况长期持续下去，将会造成反应迟钝、头昏头痛、失眠多梦、记忆力下降、健忘、注意力难以集中等现象[17]。

目前，国内外学者对磷脂的提取进行了大量研究。张丽等人[18]研究了超声波辅助的方法提取鲣鱼脑中磷脂，确定了提取的工艺参数，并用气相色谱法测定了鲣鱼脑磷脂的组成，为鲣鱼深加工提供了基础。李翔宇等人[19]研究优化了藻类中磷脂提取的工艺，利用响应面法得到最佳的提取条件，在此条件下藻类中磷脂型DHA得率为80.8%。赵彦巧等人[20]研究了芝麻油渣中磷脂的提取工艺，研究利用了超临界提取的方法确定提取的萃取压力、萃取温度和萃取时间，在最佳提取条件下芝麻油渣中磷脂的提取率为35.58%。Stefanov K等人[21]利用酶催化法提取磷脂酰胆碱，得到高纯度的磷脂酰胆碱产物。Lekh R J等人[22]研究应用磷脂酶将大豆磷脂的提取纯度明显提高，为大豆磷脂提取工艺奠定了基础。世界卫生组织（WHO） 和联合国粮农组织（FRO） 中的专家发表声明，人体对磷脂的摄入不做限制要求，磷脂作为食品添加剂也不做限制[23]。

由于薏米中含有丰富的营养物质，大多研究都集中在蛋白、脂肪等方向，针对薏米中磷脂的研究相对较少。试验以薏米为原料，研究薏米磷脂的提取工艺，通过对提取工艺中的单因素试验分析，确定了薏米磷脂提取的最佳工艺，以期为薏米磷脂的生物学功能研究奠定基础，为薏米磷脂产品开发提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

1.1.1 试验材料与试剂

材料：薏米，购于当地超市。

试剂：磷标准品（磷酸二氢钠）、乙醇、石油醚、丙酮、乙醇、盐酸、氨水、氯化锌（ZnCl2）、亚硝酸钠、硝酸铝、氢氧化钠、硝酸铝（均为分析纯），天津市致远化学试剂有限公司提供。

1.1.2 试验仪器

AL204型电子天平，梅特勒-托利公司产品；RE-52AA型旋转蒸发仪，上海亚荣生化仪器厂产品；TG-18D型离心机，湖南湘仪实验室仪器开发有限公司产品；DH9-9240A型真空干燥箱，上海精宏实验设备有限公司产品；721型分光光度计，上海菁华科技仪器有限公司产品。

1.2 试验方法

1.2.1 薏米磷脂的提取

参考徐同成等人[24]的方法，首先取100 g薏米于粉碎机中粉碎，取出放置烧杯中，加入500 mL丙酮，搅拌30 min，用纱布过滤，收集滤渣。将滤渣放入烧杯中，重复提取2次。合并提取液，以转速5 000 r/min离心20 min，上清液减压浓缩，得到粗磷脂。制备乙醇-石油醚混合溶剂，取500 mL石油醚和1 L乙醇放入烧杯中混合均匀，将粗磷脂加入乙醇-石油醚混合溶剂中搅拌30 min后，加入金属沉淀剂（ZnCl2），以转速5 000 r/min离心20 min，沉淀物置于容器中，进行抽真空干燥，即可得到薏米磷脂。

1.2.2 薏米磷脂提取率的测定

根据GB/T 5537—2008国家标准进行磷脂含量测定。取薏米磷脂25 g（m0）置于烧杯中，加热至80℃，加水2 mL，充分搅拌，以转速5 000 r/min离心20 min。上清液用已知质量的滤纸（m1）进行抽滤，并用丙酮将沉淀冲洗入滤纸上，继续用丙酮洗涤滤纸和沉淀，洗至无油迹为止。静置一段时间，待丙酮挥发后，置于105℃烘箱中烘至恒质量（m2）。

式中：m0——样品质量，g；

m1——滤纸质量，g；

m2——沉淀物和滤纸质量，g。

1.2.3 单因素试验

按照1.2.1薏米磷脂的提取方法，以丙酮质量分数、丙酮pH值、金属离子质量分数为影响因素进行薏米磷脂提取工艺的优化研究。

（1）丙酮质量分数对薏米磷脂提取的影响。分别以丙酮质量分数50%，60%，70%，80%，90%时，在丙酮pH值为7.5，金属离子质量分数为40%的条件下进行薏米磷脂的提取。以此单因素试验来确定薏米磷脂提取工艺最佳的丙酮质量分数。

（2）丙酮pH值对薏米磷脂提取的影响。分别以丙酮pH值5.5，6.5，7.5，8.5，9.5时，在丙酮质量分数为80%，金属离子质量分数为40%的条件下进行薏米磷脂的提取。以此单因素试验来确定薏米磷脂提取工艺最佳的丙酮pH值。

（3）金属离子质量分数对薏米磷脂提取率的影响。将准备的氯化锌粉末溶于水，调制成10%，20%，30%，40%，50%的5种金属离子质量分数的试剂，在丙酮质量分数为80%，pH值为7.5的条件下进行薏米磷脂的提取。以此单因素试验来确定薏米磷脂提取工艺最佳的金属离子质量分数。

1.3 薏米磷脂提取正交试验设计

在薏米磷脂提取工艺中，以丙酮质量分数、丙酮pH值、金属离子质量分数为单因素利用SPSS软件进行正交试验设计。

正交试验因素与水平设计见表1。

表1 正交试验因素与水平设计

2 结果与分析

2.1 丙酮质量分数对薏米磷脂提取率的影响

丙酮质量分数对薏米磷脂提取率的影响见图1。

图1 丙酮质量分数对薏米磷脂提取率的影响

由图1可知，随着丙酮质量分数从50%升高至80%时，薏米磷脂的提取率呈现显著上升的趋势；随着丙酮质量分数从80%继续升高至90%时，薏米磷脂的提取率差异不显著；当丙酮质量分数为80%时，薏米磷脂的提取率达到最大值，所以在丙酮质量分数为80%时为最佳提取率。

2.2 丙酮pH值对薏米磷脂提取率的影响

丙酮pH值对薏米磷脂提取率的影响见图2。

图2 丙酮pH值对薏米磷脂提取率的影响

由图2可知，丙酮pH值为5.5～6.5时，薏米磷脂的提取率呈现缓慢上升的趋势；丙酮pH值为6.5～7.5时，薏米磷脂的提取率呈现显著上升趋势；丙酮pH值为7.5～9.5时，薏米磷脂的提取率呈现显著下降趋势；当丙酮pH值为7.5时，薏米磷脂的提取率达到最大值，所以最佳的丙酮pH值为7.5。

2.3 金属离子质量分数对薏米磷脂提取率的影响

金属离子质量分数对薏米磷脂提取率的影响见图3。

图3 金属离子质量分数对薏米磷脂提取率的影响

由图3可知，随着金属离子质量分数从10%升高至40%时，薏米磷脂的提取率呈现显著上升的趋势；随着金属离子质量分数从40%继续升高至50%时，薏米磷脂的提取率差异不显著；当金属离子质量分数为40%时，薏米磷脂的提取率达到最大值，所以最佳的金属离子质量分数为40%。

2.4 薏米磷脂提取正交试验结果与分析

根据单因素试验结果，分别选择单因素的最佳值附近的数值设计因素水平表，设置为三因素三水平，利用SPSS软件进行设置正交试验数值，根据软件设计的正交试验组合条件进行提取试验，得到相应的薏米磷脂提取率，利用SPSS软件进行均值和方差分析等。

正交试验结果见表2，方差分析结果见表3。

表2 正交试验结果

表3 方差分析结果

根据SPSS软件设计的正交试验组合进行薏米磷脂的提取试验，并将提取的试验结果依次按顺序填入设计的正交试验表格中，利用SPSS软件进行方法分析、均值分析、极差分析、显著性差异分析等。

通过正交试验和方差分析，得知3个单因素对薏米磷脂提取纯化工艺影响的重要性。其中，极差R值的大小决定着单因素对工艺影响的重要性，如果R值越大，说明单因素对提取工艺影响越大；R值越小，说明单因素对提取工艺影响越小。根据极差R值可以得到各因素对提取工艺的影响大小，即丙酮质量分数（A）＞丙酮pH值（B） ＞金属离子质量分数（C）。3个单因素显著性都达到显著水平（p＜0.05）。薏米磷脂最佳提取工艺为A2B2C2，即丙酮质量分数80%，丙酮pH值7.5，金属离子质量分数40%，在此条件下薏米磷脂的提取率为61.736%。

2.5 薏米磷脂的最佳提取方法

利用单因素试验和正交试验法相结合来确定最佳的薏米磷脂提取条件，确定试验的单因素条件为丙酮质量分数、丙酮pH值和金属离子质量分数，得到各个单因素的最佳值，取单因素的最佳值及两边的数值设计正交试验，利用SPSS软件进行分析。结果表明，丙酮质量分数对薏米磷脂提取工艺影响程度最大，金属离子质量分数对薏米磷脂提取工艺影响程度最小。

3 结论

通过对薏米磷脂提取纯化工艺中的丙酮质量分数、丙酮pH值和金属离子质量分数这3个影响因素最为单因素进行试验，得到最佳的单因素试验结果进行正交试验和方差分析，得到了薏米磷脂提取纯化的最佳工艺参数为丙酮质量分数80%，丙酮pH值7.5，金属离子质量分数40%，此提取工艺条件下薏米磷脂的提取率为61.736%。