鷹嘴豆油及對力竭運動大鼠心肌脂質過氧化的影響

王世軍

(鄭州職業技術學院，鄭州 450121)

鷹嘴豆別名桃豆、雞豆，為豆科鷹嘴豆屬一年生或多年生攀緣草本植物的干燥種子，因其外形獨特類似鷹嘴而得名，鷹嘴豆含有多種人體所需要的營養成分，是一種健康的素食食品[1，2]。鷹嘴豆的蛋白質功效、氨基酸含量和消化率等指標上，是高于其他大部分豆類的，人們稱其為黃金豆[3]。

鷹嘴豆含有豐富的蛋白質和多種氨基酸，其中人體所必須的氨基酸全部具備，每100 g 蛋白質含谷氨酸17.3 g、亮氨酸 8.7 g、賴氨酸7.2 g，并且鷹嘴豆的蛋白質功效比值、生物利用價值和消化吸收率指標，高于其他豆類[4，5]。鷹嘴豆的脂質總含量為4.5～6.0 g/100 g，脂肪酸主要為亞油酸47.30%、油酸36.90%、α-亞麻酸2.35%、棕櫚酸9.51%、硬脂酸1.57%[6，7]。另外，鷹嘴豆還含有膳食纖維、微量元素、異黃酮、皂苷等。攝入鷹嘴豆有許多的健康益處，呂萬勇[8]研究表明鷹嘴豆具有降低糖脂代謝紊亂小鼠的血脂、甘油三酯的作用。鷹嘴豆D-松醇可以降低糖尿病小鼠空腹以及餐后的血糖，修復小鼠肝損傷[9]。動物實驗發現補充鷹嘴豆可減少高脂飼料誘導肥胖大鼠體重和附睪脂肪重量[10]。高曉雪[11]發現鷹嘴豆異黃酮提取物可提高衰老小鼠腦組織清除自由基的能力，減少過氧化產物對腦組織的損傷。同時鷹嘴豆中存在番茄紅素、生姜黃素、皂苷，可以降低乳腺癌、前列腺癌等的風險[12]。另外，鷹嘴豆異黃酮提取物可提高衰老小鼠腦組織清除自由基的能力，減少過氧化物對腦組織的損傷[13]。鑒于鷹嘴豆的營養價值很高，本研究利用響應面法優化提取鷹嘴豆油，并建立力竭運動大鼠模型，研究對力竭運動大鼠心肌脂質過氧化的影響。

1 材料與方法

1.1 材料與實驗對象

鷹嘴豆、正己烷(分析純)、丙二醛(MDA)、過氧化氫酶(CAT)、谷胱甘肽過氧化物酶(GSH-Px)、超氧化物歧化酶(SOD)試劑盒。

50只SD大鼠，SPF級，體重在(150±10) g，杭州子源實驗動物科技有限公司(SCXK(浙)2019-0004)。

1.2 實驗儀器

JM-07D-40型超聲波清洗機，XA-1型粉碎機，FA2104N型分析天平， XHRE-201C型旋轉蒸發儀，DHG-9013A型鼓風干燥箱。

1.3 鷹嘴豆油的制備

挑選新鮮飽滿的鷹嘴豆，60 ℃干燥3 h，使用粉碎機粉碎至粒徑為0.20 mm，得到鷹嘴豆粉。稱取適量的鷹嘴豆粉，放置于三角瓶中，加入一定量的提取溶劑正己烷，放置于超聲波清洗器中，在一定超聲功率、提取溫度、提取時間下進行浸提，提取結束后，減壓蒸餾出溶劑，并在60 ℃下干燥至恒重得到鷹嘴豆油。工藝流程[14，15]：

加入正己烷

↓

挑選鷹嘴豆→干燥→粉碎過篩→超聲波提取→減壓蒸餾溶劑→干燥恒重→鷹嘴豆油

Y=(m-a/M)×100%

式中：Y為鷹嘴豆油提取率/%；m鷹嘴豆油質量/g；a三角瓶質量/g；M，鷹嘴豆粉質量/g。

1.4 單因素實驗

在超聲功率140 W、提取溫度40 ℃，提取時間30 min，不同液料比3∶1、6∶1、9∶1、12∶1、15∶1、18∶1 (mL/g)；在液料比9∶1 (mL/g)、提取溫度40 ℃，提取時間30 min，不同超聲功率100、120、140、160、180、200 W；在液料比9∶1 (mL/g)、超聲功率140 W、提取時間30 min，不同提取溫度30、35、40、45、50、55 ℃；在超聲功率140 W、提取溫度40 ℃、液料比9∶1(mL/g)，不同提取時間10、20、30、40、50、60 min，研究對鷹嘴豆油提取率的影響。

1.5 響應面優化鷹嘴豆油提取工藝

在單因素實驗的基礎上，以鷹嘴豆油提取率(Y)為指標，液料比(X1)、超聲功率(X2)和提取溫度(X3)為因素，進行響應面實驗設計，采用Design-Expert 8.0.6軟件設計的Box-Behnken實驗，實驗因素與水平見表1。

表1 Box-Behnken實驗設計因素水平

1.6 動物分組以及運動方案

選取健康雄性的SD大鼠50只體重在(150±10) g，隨機分成5組，每個小組10只SD大鼠，分成對照組、運動組、低、中、高劑量鷹嘴豆油組。低、中、高劑量組每天灌胃50、100、200 mg/kg鷹嘴豆油，運動組灌胃生理鹽水100 mg/kg，大鼠自由飲食飲水。

對照組不進行運動，其他組進行游泳運動訓練，時間持續6周。將大鼠放入到游泳池內，大鼠的尾部負重其體重5%的鉛絲，從大鼠進入到游泳池開始實驗，到大鼠力竭的這段周期，沉入水中8 s不能浮到水面停止實驗。大鼠在6周實驗結束之后，采集大鼠血液，并對相關指標SOD、GSH-Px、MDA、CAT含量根據酶學試劑盒的說明書檢測分析[16]。

1.7 統計學分析

使用SPSS 20.0軟件進行數據分析，數據均使用均值±標準差來表示，采取組間進行對比，P<0.05表示具有統計學意義。

2 結果與分析

2.1 單因素實驗

由圖1可知，隨著液料比增加，鷹嘴豆油提取率逐漸提高，當液料比達到12∶1 (mL/g)時提取率達到最高，繼續增加液料比，提取率開始降低。主要是因為液料比的增加，可以使得提取溶劑與物料的接觸面積增大，進而提高油脂的擴散速率。繼續增加液料比，提取率開始降低，主要因為鷹嘴豆中含油量是一定的。因此，選擇液料比12∶1 (mL/g)。

圖1 不同因素對鷹嘴豆油提取率的影響

隨著超聲功率的提高，鷹嘴豆油提取率逐漸提高，當超聲功率達到160 W時提取率達到最高，繼續提高超聲功率，提取率開始降低。主要因為超聲功率的提高，可以使空化作用增強，進而使得鷹嘴豆細胞破碎的速度增加，油脂從物料中溶出更加容易，但是超聲功率過高，使得局部溫度升高，破壞油脂分子。因此，選擇超聲功率為160 W。

隨著提取溫度的提高，鷹嘴豆油提取率逐漸提高，當提取溫度達到40 ℃時提取率達到最高，繼續提高溫度，提取率開始降低。主要是因為溫度升高可以有助于超聲的空化作用破壞鷹嘴豆細胞，增加了油脂的溶出速率，但是溫度繼續升高會使溶劑揮發速度過快，降低了與物料的接觸，導致提取率降低。因此，選擇提取溫度為40 ℃。

隨著提取時間的提高，鷹嘴豆油提取率逐漸提高，當提取時間達到40 min時提取率達到最高，繼續提高溫度，提取率開始降低。主要因為提取時間達到40 min時，鷹嘴豆的油脂幾乎全部溶出，繼續延長時間提取率不能明顯提高。因此，選擇提取時間為40 min。

2.2 響應面法實驗結果與分析

在單因素實驗的基礎上，以鷹嘴豆油提取率為指標，進行響應面實驗設計，設計方案與結果見表2。

表2 Box-Behnken實驗設計與結果

根據實驗結果可知，選擇液料比、超聲功率和提取溫度，響應面分析方案與結果如表3，采用Design-Expert.V8.0.6 軟件對因素進行回歸擬合，獲得鷹嘴豆油提取率(Y)的回歸方程：

表3 響應面回歸模型ANOVA分析結果

Y=69.71+1.08X1-0.78X2+1.77X3-0.20X1X2-0.25X1X3+0.16X2X3-2.06X12-2.96X22-4.31X32

從表3可以看出，模型P<0.000 1達到極顯著水平，失擬項P=0.339 0(不顯著)，R2=0.999 2，Adj.R2=0.998 2說明回歸模型和預測值之間有較好的擬合度，可用于優化鷹嘴豆油提取工藝。回歸模型的一次項X1、X2、X3影響達到了極顯著水平(P<0.01)，說明三者對提取率的影響是極顯著的。另外，X1X2、X1X3達到顯著水平(P<0.05)；X1、X2、X3各因素的二次項對提取率影響極顯著(P<0.01)。

根據響應面模型預測得到的最佳工藝條件，液料比為12.77∶1 (mL/g)、超聲功率為157.28 W、提取溫度為40.98 ℃時提取率為70.07%。考慮實驗的可行性，將提取條件調整為液料比為13∶1、超聲功率為160 W、提取溫度為41 ℃，在此工藝條件下做3次平行實驗，得出鷹嘴豆油提取率為69.72%。與預測值相近，表明該條件是可行的。

提取率相對較低的原因可能是鷹嘴豆在進行干燥去除水分時，干燥時間相對長些水分減少，使得容易剝殼，在仁殼分離時，會導致仁中含殼太多，由于殼的吸油性造成較高的油損失，或殼中含仁增加而導致油脂不必要的浪費。另外，鷹嘴豆的籽粒的成熟度好、飽滿度大、對油脂提取率的影響也較大。

2.3 鷹嘴豆油對力竭運動大鼠心肌脂質過氧化的影響

通過表4可知，運動組相比對照組CAT水平明顯降低(P<0.05)，低、中、高劑量組CAT水平呈升高趨勢，高劑量組相比運動組CAT水平明顯升高(P<0.05)；運動組相比對照組MDA明顯升高(P<0.05)，低、中、高劑量組MDA水平呈降低趨勢，高劑量組相比運動組MDA明顯降低(P<0.05)；運動組相比對照組GSH-Px明顯降低(P<0.05)，低、中、高劑量組GSH-Px水平呈升高趨勢，高劑量組相比運動組GSH-Px明顯升高(P<0.05)；運動組相比對照組SOD明顯降低(P<0.05)，低、中、高劑量組SOD水平呈升高趨勢，高劑量組相比運動組SOD明顯升高(P<0.05)。

表4 鷹嘴豆油對力竭運動大鼠心肌脂質過氧化的影響

大鼠進行力竭運動，會導致心肌缺氧，心肌細胞自由基增加，使得心肌抗氧化酶CAT、GSH-Px、SOD活性明顯降低，MDA水平明顯升高，從而使大鼠體內清除自由基的能力降低，自由基引起細胞膜脂質過氧化作用，MDA是脂質過氧化產物，反映大鼠體內細胞受損傷的程度，而抗氧化酶的大量消耗，使得自由基代謝失衡而堆積，加速大鼠體內的脂質過氧化損傷。大鼠灌胃鷹嘴豆油可以使得CAT、GSH-Px、SOD活性明顯提高，MDA水平明顯降低，說明鷹嘴豆油可以提高抗氧化酶活性，清除大鼠體內大量產生的自由基，從而減少脂質過氧化產物對其的影響。

4 結論

采用響應面模型預測得到的最佳工藝條件，液料比為12.77∶1 (mL/g)、超聲功率為157.28 W、提取溫度為40.98 ℃時提取率為70.07%。考慮實驗的可行性，將提取條件調整為液料比為13∶1、超聲功率為160 W、提取溫度為41 ℃，在此工藝條件下做3次平行實驗，得出鷹嘴豆油提取率為69.72%。與預測值相近，表明該條件是可行的。并且正己烷殘留小于50 mg/kg，測定結果符合GB/T 2716—2018《食品安全國家標準植物油》。同時大鼠力竭運動實驗表明，大鼠灌胃鷹嘴豆油可以使得CAT、GSH-Px、SOD活性明顯提高，MDA水平明顯降低，說明鷹嘴豆油可以提高抗氧化酶活性，清除大鼠體內產生大量的自由基，從而減少脂質過氧化產物對大鼠的影響。