奇亞籽油提取工藝優(yōu)化及降血脂功能研究

徐慧敏，王佳佳，孟鑫

錦州醫(yī)科大學(xué)食品與健康學(xué)院（錦州 121000）

奇亞籽（chia seed）也被稱為奇雅子或山香籽，以虎紋奇雅子最為出色，屬于薄荷屬植物，被廣泛種植于北美洲等地[1]。奇亞籽含25%～50%油，油中含有豐富的多不飽和脂肪酸，其中亞麻酸含量達(dá)60%以上，是ω-3多不飽和脂肪酸的良好來源。奇亞籽油是奇亞籽加工過程的副產(chǎn)物，可提取的方法有很多，如壓榨法[2]、溶劑提取法[3]、超臨界流體萃取法[4]、水酶法提取[5]、超聲波輔助提取技術(shù)[6]。Mello等[7]使用乙酸乙酯作為提取溶劑，采用超聲輔助萃取法得到的奇亞籽油含量為27.24%。研究結(jié)果顯示，與未經(jīng)超聲波處理相比，超聲波處理后的奇亞籽油產(chǎn)量更高[8]。超聲波輔助提取法具有易于操作、提取率高、保持提取物完整性等優(yōu)點(diǎn)[9]。

奇亞籽油因其具有抗氧化、降血脂、抗腫瘤、促進(jìn)細(xì)胞凋亡等作用，具有巨大的開發(fā)價(jià)值和應(yīng)用前景。國(guó)內(nèi)外對(duì)奇亞籽油的研究多集中于降血脂功能研究、營(yíng)養(yǎng)成分檢測(cè)層面，但對(duì)降血脂作用機(jī)理鮮有報(bào)道。因此試驗(yàn)采用超聲波輔助石油醚法對(duì)奇亞籽油的提取工藝進(jìn)行探討，并深入探究奇亞籽油的降血脂功能，以期為奇亞籽油在功能性食品方面的開發(fā)和應(yīng)用提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

奇亞籽（市售）；雄性昆明小鼠60只，體重18～20 g，錦州醫(yī)科大學(xué)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心提供；石油醚（60～90℃，分析純）；辛伐他汀（山東魯抗醫(yī)藥集團(tuán)賽特有限公司）；膽固醇、膽酸鈉（佳味緣實(shí)業(yè)有限公司）；蛋黃粉（河南萬邦化工科技有限公司）；自制豬油；甘油三酯（TC）試劑盒、總膽固醇（TG）試劑盒、高密度脂蛋白膽固醇（HDL-C）試劑盒、低密度脂蛋白膽固醇（LDL-C）試劑盒，南京建成生物工程研究所。

1.2 儀器與設(shè)備

JC-FW200型高速中藥粉碎機(jī)（吉首市中誠(chéng)制藥機(jī)械廠）；XD-52AA型旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀（上海亞榮生化儀器廠）；JY92-IIDN型超聲波細(xì)胞粉碎機(jī)（寧波新芝生物科技有限公司）；Readmax1900型光吸收全波長(zhǎng)酶標(biāo)儀（上海閃譜生物科技有限公司）；GC-MS6800型氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀（安捷倫科技有限公司）。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 超聲波輔助法提取奇亞籽油工藝

將奇亞籽放入粉碎機(jī)中處理4 min，將粉末過0.250 mm（60目）篩子，稱取4 g粉末，按照一定液固比添加一定量的石油醚，經(jīng)超聲波細(xì)胞粉碎機(jī)處理一定時(shí)間得到提取液，將提取液以4 000 r/min離心15 min，取上清液，經(jīng)旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀至質(zhì)量恒定。分別對(duì)液固比（9.5∶1，12.0∶1，14.5∶1，17.0∶1和19.5∶1 mL/g）、超聲功率（250，300，350，400和450 W）、超聲時(shí)間（35，50，65，80和95 min）進(jìn)行單因素試驗(yàn)。

奇亞籽油得率按式（1）計(jì)算。

1.3.2 響應(yīng)面優(yōu)化奇亞籽油提取工藝

在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，選取液固比（A）、超聲功率（B）、超聲時(shí)間（C）為變量，奇亞籽油得率為響應(yīng)值（Y），以Box-Behnken Design原理，進(jìn)行三因素三水平響應(yīng)面分析，得到奇亞籽油的最佳提取工藝，各因素與水平見表1。

表1 響應(yīng)面分析因素與水平設(shè)計(jì)

1.3.3 試驗(yàn)小鼠分組及干預(yù)方法

試驗(yàn)用60只昆明小鼠，每組10只，適應(yīng)性喂養(yǎng)1周后，空白組全程喂養(yǎng)普通飼料，模型組喂養(yǎng)高脂飼料（基礎(chǔ)飼料70%、豬油15%、蛋黃粉10%、膽固醇3%、膽酸鈉2%）。喂養(yǎng)6周后，采取血清，測(cè)定血脂水平，判斷是否建模成功。建模成功后，將模型組隨機(jī)分為模型組、陽性對(duì)照組、低劑量組、中劑量組、高劑量組。陽性對(duì)照組每天飼喂高脂飼料，定時(shí)灌胃5 mg/kg辛伐他汀；高、中、低劑量組每天飼喂高脂飼料，定時(shí)灌胃900，1 800和3 600 mg/kg奇亞籽油，連續(xù)灌胃4周。

1.3.4 血清指標(biāo)的測(cè)定

末次灌胃后禁食16 h，用摘除眼球采血法取血，血清中的TC、TG、HDL-C、LDL-C水平根據(jù)相應(yīng)試劑盒測(cè)定。

1.3.5 肝臟組織切片HE染色

小鼠肝臟組織制備石蠟切片后，用蘇木-伊紅進(jìn)行染色后，在光學(xué)顯微鏡下觀察肝臟組織病理改變。

1.3.6 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

數(shù)據(jù)主要通過Origin 2021、SPSS 26.0、Design-Expert 13進(jìn)行分析，每次都進(jìn)行重復(fù)3次的平行試驗(yàn)，結(jié)果用表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 響應(yīng)面試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1.1 模型建立與數(shù)據(jù)分析

結(jié)合單因素試驗(yàn)結(jié)果，以奇亞籽油得率（Y）作為響應(yīng)值，以液固比（A）、超聲功率（B）、超聲時(shí)間（C）作為響應(yīng)變量，利用Design-Expert 13軟件，按Box-Behnken Design原理進(jìn)行三因素三水平試驗(yàn)，優(yōu)化超聲波輔助提取奇亞籽油的工藝參數(shù)條件。響應(yīng)面分析方案及結(jié)果見表2。

表2 奇亞籽油提取響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果

采用Design Expert 13軟件進(jìn)行非線性回歸的二次多項(xiàng)式擬合，得到當(dāng)前條件下奇亞籽油得率與各因素間的二次多項(xiàng)回歸方程式：Y=30.00+0.872 5A+0.595 0B+0.715 0C+0.370 0AB-0.165 0AC-1.38BC-4.27A2-1.33B2-0.986 0C2。

從表3方差分析結(jié)果可知，模型回歸顯著（P＜0.000 1），失擬項(xiàng)不顯著（P＞0.05），表示該回歸模型極顯著，模型的擬合程度較好。根據(jù)F值大小可得，影響超聲提取奇亞籽油的因素順序?yàn)橐汗瘫龋境晻r(shí)間＞超聲功率。

表3 奇亞籽油得率二次模型方差分析

2.1.2 響應(yīng)面分析

如圖1所示，超聲功率和超聲時(shí)間對(duì)奇亞籽油得率有非常明顯的交互影響作用。

圖1 兩兩組合相互作用的響應(yīng)面圖

通過使用軟件Design-Expert 13進(jìn)行預(yù)測(cè)分析，最終得到超聲波輔助提取奇亞籽油的工藝條件：液固比15∶1（mL/g），超聲時(shí)間64 min，超聲功率320 W。進(jìn)行3次重復(fù)驗(yàn)證試驗(yàn)，奇亞籽油得率為30.12%±0.19%。

2.2 奇亞籽油對(duì)高脂血癥小鼠的血脂代謝影響

從圖2可以看出：高劑量組小鼠血清TC、TG、LDL-C含量均低于陽性對(duì)照組，具有極顯著性差異（P＜0.01），且高劑量組與空白相比TC降低明顯已恢復(fù)到正常水平，TG和LDL-C甚至低于空白組水平。與模型組相比較，高劑量組小鼠血清HDL-C含量增加50.8%，具有極顯著性差異（P＜0.01）。

圖2 奇亞籽油對(duì)高脂血癥小鼠的血脂代謝影響

結(jié)果表明，高劑量奇亞籽油可改善由高脂膳食所致的血脂紊亂，有效抑制高脂誘導(dǎo)的高脂血癥。給予高脂血癥小鼠奇亞籽油能夠更有效地降低血清TC、TG和LDL-C的水平，升高HDL-C水平。

2.3 奇亞籽油對(duì)小鼠肝臟組織HE染色的影響

由圖3可以看出：空白組肝細(xì)胞形態(tài)完整，無明顯病理反應(yīng)；模型組肝細(xì)胞排列紊亂，發(fā)生肝脂肪變性，胞漿內(nèi)有脂滴空泡，大小不等，核被擠到一側(cè)；陽性對(duì)照組及低、中、高劑量組呈現(xiàn)不同程度的脂滴空泡減少。較模型組小鼠相比，尤其是陽性對(duì)照組和高劑量組療效更為顯著，小鼠肝臟組織均勻、肝細(xì)胞形態(tài)完整。結(jié)果表明，奇亞籽油對(duì)高脂血癥小鼠肝臟組織結(jié)構(gòu)有明顯的改善作用。

圖3 小鼠肝臟切片HE染色結(jié)果（200×）

3 結(jié)論

奇亞籽油提取的最佳提取工藝條件為液固比15∶1（mL/g），超聲時(shí)間64 min，超聲功率320 W。在此條件下，奇亞籽油得率為30.12%±0.19%。小鼠血清血脂4項(xiàng)檢測(cè)結(jié)果顯示，TC、TG、LDL-C含量均降低，HDL-C含量升高，表明奇亞籽油可有效降低小鼠血脂水平，為分析降血脂機(jī)制奠定基礎(chǔ)。