薏苡仁油脂的提取及其品质分析

陈 超，吕 都，唐健波，黄 珊，李 莹

（1.贵州省农业科学院生物技术研究所，贵州 贵阳 550025；2.贵州金农食品科技有限公司，贵州 贵阳 550025；3.贵州师范学院，贵州 贵阳 550018）

薏苡仁（Semen coicis）是单子叶禾本科植物薏苡干燥成熟的种子[1]，是一种营养丰富、具有药用保健功能的药食同源的食物[2]。薏苡仁的主要化学成分有多糖类化合物、蛋白质及氨基酸类化合物、脂肪油及脂肪酸类化合物和无机盐等，还含有一些活性物质，如黄酮类化合物、多酚类化合物、甾醇类化合物、三萜类化合物等多种活性成分[3]。现代医学证明，薏苡仁具有免疫调节、降低血糖、降血压、降血脂和抗肿瘤等多种药理活性[4]。

植物油脂的提取方法主要有压榨法、溶剂提取法、超临界CO2萃取法和水酶法。压榨法操作简单，生产设备维修方便，生产规模大小灵活，但存在出油率低、劳动强度大、生产效力低等缺点。超临界CO2萃取法[5]和水酶法[6⁃7]有很多优势，如油脂品质好、能源消耗少、工艺简化、资源丰硕、无毒、无燃爆情况，但工艺上还存在很多不足的地方。水酶法在提取过程中易感染微生物[8]；超临界CO2萃取设备昂贵，生产成本较高，且不易操作，批处置量小，不易实现工业化生产。溶剂提取法是利用有机溶剂将油脂从固态转化为液态的过程，具有出油率高、粕中残油率低、劳动强度低、生产效果好、粕中蛋白质变性程度小、质量较好且容易实现大规模生产和生产自动化等优势[9⁃10]。

薏苡仁加工利用的研究主要聚焦于以其为原料的产品开发和蒸煮特性[11⁃14]，鲜见薏苡仁油脂方面的研究报道。为此，以薏苡仁为原料，采用索氏回流提取法，选择不同的有机溶剂对薏苡仁的油脂进行提取，对提取的薏苡仁油脂的感官特性、理化指标、脂肪酸组成及相对含量和活性物质含量进行对比分析，旨在获得高品质的薏苡仁油脂，为薏苡仁油脂的工业化生产提供参考。

1 材料和方法

1.1 主要材料

薏苡仁购于贵州兴仁薏仁米实业有限公司；环己烷、石油醚、甲醇、无水乙醇（分析纯）购于天津市富宇精细化工有限公司；37种脂肪酸混合标准品购自西格玛公司；乙醚、正己烷购于天津市北联精细化学品开发有限公司。

1.2 主要仪器

DK-98-Ⅱ型电热恒温水浴锅由天津市泰斯特仪器有限公司生产；WYA-2WAJ型阿贝折射仪由上海力辰邦西仪器科技有限公司生产；FA-1004 型电子天平由上海舜宇恒平科学仪器有限公司生产；BR4I 型离心机、Trace1310 ISQ 型气相色谱-质谱联用仪由赛美国默飞世尔科技有限公司生产。

1.3 方法

1.3.1 薏苡仁油脂的提取 将干燥的薏苡仁去除外壳清理除杂之后，用粉碎机粉碎成粉末，称取一定质量样品，放置在滤纸筒内，称量回流装置底部烧瓶质量，分别加入有机溶剂甲醇、无水乙醇、环己烷和石油醚（沸程30～60 ℃），分别调整水浴锅温度为65、80、85、35 ℃，进行回流提取8 h，旋转蒸发除去有机溶剂，重复3次，并按下式计算薏苡仁油脂的提取率。

式中，M0为薏苡仁样品的质量（g）；M1为烧瓶的质量（g）；M2为烧瓶和薏苡仁油脂的质量之和（g）；Y为薏苡仁油脂的提取率（%）。

1.3.2 薏苡仁油脂感官特性的测定 薏苡仁油脂透明度、气味测定采用GB/T 5525—2008《植物油脂透明度、气味、滋味鉴定法》[15]中的方法。色泽测定采用GB/T 22460—2008《动植物油脂罗维朋色泽的测定》[16]中的方法。

1.3.3 薏苡仁油脂理化指标的测定 酸值测定采用GB 5009.229—2016《食品安全国家标准食品中酸价的测定》[17]中的方法；过氧化值测定采用GB 5009.227—2016《食品安全国家标准食品中过氧化值的测定》[18]中的方法（以KOH 计）；碘值测定采用GB/T 5532—2008《动植物油脂碘值的测定》[19]中的方法；皂化值测定采用GB/T 5534—2008《动植物油脂皂化值的测定》[20]中的方法；折光指数测定采用GB/T 5527—2010《动植物油脂折光指数的测定》[21]中的方法。

1.3.4 薏苡仁油脂脂肪酸组成分析 样品前处理：取50 mg 薏苡仁油脂放置在50 mL 的烧瓶中，继续加入2%的氢氧化钠-甲醇溶液2 mL，于85 ℃水浴锅中水浴30 min，加入14%的三氟化硼-甲醇溶液3 mL，于85 ℃水浴锅中水浴30 min。水浴完成后，等温度降到室温，在离心管中加入1 mL 正己烷，振荡萃取2 min 之后，静置1 h，等待分层。取上层清液100µL，用正己烷定容到1 mL。用0.22µm 滤膜过膜后上机测试[22]。将37 种脂肪酸混合标准品的保留时间与薏苡仁油甲酯化产物的保留时间进行比对，确定薏苡仁油的脂肪酸组成，再采用峰面积归一化法计算薏苡仁油中脂肪酸的相对含量[23]。

气相色谱条件[24]：色谱柱为TG-5MS（30 m×0.25 mm×0.25µm）；升温程序为80 ℃保持1 min，以10 ℃/min 的速率升温至200 ℃，继续以5 ℃/min 的速率升温至250 ℃，最后以2 ℃/min 的速率升到270 ℃，保持3 min；进样口温度290 ℃；载气流速1.2 mL/min；分流比为不分流。

质谱条件参照文献[25]的方法。离子源温度：280 ℃；传输线温度：280 ℃；溶剂延迟时间：5 min；质量扫描范围：30～400 u；离子源：EI源70 eV。

1.3.5 薏苡仁油脂活性成分的测定 维生素E含量测定采用GB/T 1886.223—2016《食品安全国家标准食品添加剂维生素E》[26]中的方法。角鲨烯含量测定采用LS/T 6120—2017《粮油检验植物油中角鲨烯的测定气相色谱法》[27]中的方法。

1.4 数据处理

采用Excel 2010 和SPSS 20.0 进行数据整理和差异显著性分析，利用Origin 9.5C作图。

2 结果与分析

2.1 不同有机溶剂对薏苡仁油脂提取率的影响

由图1 可知，石油醚对薏苡仁油脂的提取率最高，无水乙醇对薏苡仁油脂的提取率最低。4 种有机溶剂对薏苡仁油脂的提取能力依次为石油醚>环己烷>甲醇>无水乙醇，提取率分别为9.11%、6.98%、4.52%和3.45%。石油醚和环己烷提取的薏苡仁油脂，流动性好且颜色明亮。因此，石油醚和环己烷较为适宜作为提取溶剂。

图1 不同有机溶剂对薏苡仁油脂提取率的影响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，石油醚和环己烷2 种有机溶剂提取的薏苡仁油脂，样品透亮，无异味，色泽红值无明显差异，但是环己烷提取的薏苡仁油脂的色泽黄值显著高于石油醚提取的薏苡仁油脂的色泽黄值，表明环己烷提取的薏苡仁油脂金黄明亮，感官上更易被人接受。

表1 不同有机溶剂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质

由表2 可知，环己烷提取的薏苡仁油脂的酸价为3.66 mg/g，过氧化值为0.014 g/100g，碘值为72.30 g/100g，皂化值为126 mg/g，折光指数为1.449，均低于石油醚提取的薏苡仁油脂。油脂的品质与游离脂肪酸的含量有关，游离脂肪酸含量越少则酸值和皂化值越低，油脂品质和纯度越好[28]；油脂在氧化酸败时形成活性很强的过氧化物，酸值越小，过氧化值越低，说明油脂质量越好，新鲜度越好；碘值越低表明油脂中不饱和脂肪酸的含量越低，油脂越不容易氧化酸败[29]；折光指数是判断油脂品质的指标之一。综上，环己烷提取的薏苡仁油脂在理化品质方面优于石油醚提取的薏苡仁油脂。

表2 不同有机溶剂提取薏苡仁油脂的理化品质Tab.2 The physical and chemical quality of coix seed oil extracted by different organic solvents

2.4 薏苡仁油脂脂肪酸组成分析

由图2 可知，37 种脂肪酸样品峰的分离度较好，表明试验条件可以用于薏苡仁油脂脂肪酸的测定。由图3 可知，环己烷提取的薏苡仁油脂经甲酯化后进行GC-MS 分析，并与37 种脂肪酸混合标准品的保留时间进行对比，定性出16种脂肪酸。由图4 可知，石油醚提取的薏苡仁油脂经甲酯化后进行GC-MS 分析，并与37 种脂肪酸混合标准品的保留时间进行对比，定性出14种脂肪酸。用面积归一化法进行定量分析，环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组成及相对含量结果见表3。采用方差分析（无重复双因素分析），对环己烷和石油醚所提油脂的脂肪酸组成及相对含量进行差异显著性分析，结果见表4。

表3 不同有机溶剂提取的薏苡仁油脂脂肪酸组成及其相对含量Tab.3 The results of fatty acid composition and relative percentage content of coix seed oil extracted by different organic solvents

表4 不同有机溶剂提取的薏苡仁油脂脂肪酸组成及其相对含量方差分析Tab.4 The analysis of variance results of fatty acid composition and relative percentage content of coix seed oil extracted by different organic solvents

图2 37种脂肪酸混标GC-MS分析总离子流图Fig.2 The total ion flow diagram by GC-MS analysis of 37 fatty acids

图3 环己烷提取的薏苡仁油脂甲酯化后GC-MS分析总离子流图Fig.3 The total ion flow diagram of GC-MS analysis after methyl esterification of coix seed oil extracted by cyclohexane

图4 石油醚提取的薏苡仁油脂甲酯化后GC-MS分析总离子流图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，使用气相色谱-质谱联用仪分析，环己烷提取的薏苡仁油脂共检测出16种脂肪酸，石油醚提取的薏苡仁油脂共检测出14 种脂肪酸。环己烷和石油醚提取的2种油脂的脂肪酸组成差异不显著，主要脂肪酸有油酸、亚油酸、棕榈酸、硬脂酸等，其相对含量分别为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%，环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检测出。由表4可知，方差分析（无重复双因素分析）结果中列的观测对象是环己烷提取的薏苡仁油脂和石油醚提取的薏苡仁油脂，F值为0.070，小于F临界值4.543，且P值（0.794）大于0.05，表明环己烷和石油醚提取的薏苡仁油脂在脂肪酸组成和相对含量上差异不显著。环己烷和石油醚提取的2种油脂不饱和脂肪酸的相对含量分别为82.635%和82.165%，其中单不饱和脂肪酸的相对含量分别为51.452%和52.409%，多不饱和脂肪酸的相对含量分别为31.183%和29.756%。饱和脂肪酸的相对含量分别为13.559%和14.566%，环己烷提取薏苡仁油脂的饱和脂肪酸含量略少。可见，环己烷提取的薏苡仁油脂的脂肪酸组成和相对含量略优于石油醚提取的薏苡仁油脂。

2.5 薏苡仁油脂活性物质含量

由图5 可知，环己烷提取的薏苡仁油脂的维生素E 和角鲨烯含量均低于石油醚提取的薏苡仁油脂。环己烷和石油醚提取的2种薏苡仁油脂的维生素E 含量分别为2.72 mg/kg 和3.08 mg/kg，角鲨烯含量分别为165.34 mg/kg 和207.59 mg/kg，2 种油脂中的角鲨烯含量均高于常见的植物油脂如大豆油（45.64 mg/kg）、菜籽油（19.07 mg/kg）和亚麻籽油（18.00 mg/kg）。

图5 不同有机溶剂提取的薏苡仁油脂中活性物质含量Fig.5 The content of active substances in coix seed oil extracted by different organic solvents

3 结论与讨论

本研究以地理标志保护产品贵州兴仁薏苡仁为研究对象，采用索氏回流提取法，采用不同的有机溶剂对薏苡仁的油脂进行提取，并分析了薏苡仁油脂的品质，旨在为贵州兴仁薏苡仁的深加工和综合利用提供参考。4种有机溶剂对薏苡仁油脂的提取能力依次为石油醚>环己烷>甲醇>无水乙醇，提取率分别为9.11%、6.98%、4.52%和3.45%。石油醚和环己烷提取的薏苡仁油脂，流动性好且颜色金黄明亮，这可能是薏苡仁油脂的脂肪酸组成与石油醚和环己烷的相似相容性更好，甲醇和无水乙醇提取的薏苡仁油脂可能存在一些醇溶性的物质，如植物蜡、色素等[30]，导致提取的薏苡仁油脂流动性不佳。本研究中，利用环己烷提取的薏苡仁油脂（色泽红值0.90，黄值10.00），与叶志青等[31]采用正己烷提取的薏苡仁油脂（色泽红值3.51，黄值7.70）相比，金黄色更加突出明亮。

油脂品质的优劣常用酸价、过氧化值、碘值、皂化值等理化指标进行判断。本研究中采用环己烷提取的薏苡仁油脂，其酸价（3.66 mg/kg）、碘值（72.30 g/100g）和皂化值（126 mg/g）均低于叶志青等[31]采用正己烷提取的薏苡仁油脂的酸价（4.45 mg/kg）、碘值（122.73 g/100g）和皂化值（191.57 mg/g）。前人研究表明，游离脂肪酸含量越低，则酸值和皂化值越低，油脂品质和纯度越好[28]。本研究采用环己烷提取的薏苡仁油脂的过氧化值（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过氧化值（6.55 mmol/kg），环己烷的沸点为80.7 ℃，高于正己烷的沸点69.0 ℃，这可能是由于提取过程中，温度、水分、氧气等因素造成的。本研究中，石油醚和环己烷作为提取溶液提取率均较高，但从酸价、过氧化值、碘值、皂化值等指标对比分析可知，石油醚提取的薏苡仁油脂品质低于环己烷提取的薏苡仁油脂品质。

脂肪酸组成及其含量是评价植物油营养价值的重要依据。环己烷和石油醚提取的薏苡仁油脂主要脂肪酸有油酸、亚油酸、棕榈酸、硬脂酸等，其中不饱和脂肪酸的相对含量分别为82.635%和82.165%（主要是油酸和亚油酸），与郑利等[33]的研究结果一致，且与素有“东方橄榄油”之称的茶籽油中的油酸和亚油酸的含量（78%～87%）和素有“液体黄金”之称的橄榄油中的油酸和亚油酸的含量（79%～82%）相当[34]。可见，薏苡仁油脂具有较高的营养价值。石油醚和环己烷提取的2种薏苡仁油脂不饱和脂肪酸的相对含量差异不显著，但石油醚提取的薏苡仁油脂的饱和脂肪酸相对含量（14.566%）高于环己烷提取的薏苡仁油脂的饱和脂肪酸相对含量（13.559%）。可见，环己烷提取薏苡仁油脂的脂肪酸组成和相对含量略优于石油醚提取的薏苡仁油脂。石油醚和环己烷提取的2种油脂中的角鲨烯含量均高于常见的植物油脂如大豆油、菜籽油和亚麻籽油。

综上，环己烷提取的薏苡仁油脂的理化品质优于石油醚提取的薏苡仁油脂，使用环己烷作为薏苡仁油脂的提取剂，可以获得流动性好、颜色明亮、品质好的薏苡仁油脂。