鹰嘴豆油及对力竭运动大鼠心肌脂质过氧化的影响

王世军

(郑州职业技术学院，郑州 450121)

鹰嘴豆别名桃豆、鸡豆，为豆科鹰嘴豆属一年生或多年生攀缘草本植物的干燥种子，因其外形独特类似鹰嘴而得名，鹰嘴豆含有多种人体所需要的营养成分，是一种健康的素食食品[1，2]。鹰嘴豆的蛋白质功效、氨基酸含量和消化率等指标上，是高于其他大部分豆类的，人们称其为黄金豆[3]。

鹰嘴豆含有丰富的蛋白质和多种氨基酸，其中人体所必须的氨基酸全部具备，每100 g 蛋白质含谷氨酸17.3 g、亮氨酸 8.7 g、赖氨酸7.2 g，并且鹰嘴豆的蛋白质功效比值、生物利用价值和消化吸收率指标，高于其他豆类[4，5]。鹰嘴豆的脂质总含量为4.5～6.0 g/100 g，脂肪酸主要为亚油酸47.30%、油酸36.90%、α-亚麻酸2.35%、棕榈酸9.51%、硬脂酸1.57%[6，7]。另外，鹰嘴豆还含有膳食纤维、微量元素、异黄酮、皂苷等。摄入鹰嘴豆有许多的健康益处，吕万勇[8]研究表明鹰嘴豆具有降低糖脂代谢紊乱小鼠的血脂、甘油三酯的作用。鹰嘴豆D-松醇可以降低糖尿病小鼠空腹以及餐后的血糖，修复小鼠肝损伤[9]。动物实验发现补充鹰嘴豆可减少高脂饲料诱导肥胖大鼠体重和附睾脂肪重量[10]。高晓雪[11]发现鹰嘴豆异黄酮提取物可提高衰老小鼠脑组织清除自由基的能力，减少过氧化产物对脑组织的损伤。同时鹰嘴豆中存在番茄红素、生姜黄素、皂苷，可以降低乳腺癌、前列腺癌等的风险[12]。另外，鹰嘴豆异黄酮提取物可提高衰老小鼠脑组织清除自由基的能力，减少过氧化物对脑组织的损伤[13]。鉴于鹰嘴豆的营养价值很高，本研究利用响应面法优化提取鹰嘴豆油，并建立力竭运动大鼠模型，研究对力竭运动大鼠心肌脂质过氧化的影响。

1 材料与方法

1.1 材料与实验对象

鹰嘴豆、正己烷(分析纯)、丙二醛(MDA)、过氧化氢酶(CAT)、谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)、超氧化物歧化酶(SOD)试剂盒。

50只SD大鼠，SPF级，体重在(150±10) g，杭州子源实验动物科技有限公司(SCXK(浙)2019-0004)。

1.2 实验仪器

JM-07D-40型超声波清洗机，XA-1型粉碎机，FA2104N型分析天平， XHRE-201C型旋转蒸发仪，DHG-9013A型鼓风干燥箱。

1.3 鹰嘴豆油的制备

挑选新鲜饱满的鹰嘴豆，60 ℃干燥3 h，使用粉碎机粉碎至粒径为0.20 mm，得到鹰嘴豆粉。称取适量的鹰嘴豆粉，放置于三角瓶中，加入一定量的提取溶剂正己烷，放置于超声波清洗器中，在一定超声功率、提取温度、提取时间下进行浸提，提取结束后，减压蒸馏出溶剂，并在60 ℃下干燥至恒重得到鹰嘴豆油。工艺流程[14，15]：

加入正己烷

↓

挑选鹰嘴豆→干燥→粉碎过筛→超声波提取→减压蒸馏溶剂→干燥恒重→鹰嘴豆油

Y=(m-a/M)×100%

式中：Y为鹰嘴豆油提取率/%；m鹰嘴豆油质量/g；a三角瓶质量/g；M，鹰嘴豆粉质量/g。

1.4 单因素实验

在超声功率140 W、提取温度40 ℃，提取时间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)、提取温度40 ℃，提取时间30 min，不同超声功率100、120、140、160、180、200 W；在液料比9∶1 (mL/g)、超声功率140 W、提取时间30 min，不同提取温度30、35、40、45、50、55 ℃；在超声功率140 W、提取温度40 ℃、液料比9∶1(mL/g)，不同提取时间10、20、30、40、50、60 min，研究对鹰嘴豆油提取率的影响。

1.5 响应面优化鹰嘴豆油提取工艺

在单因素实验的基础上，以鹰嘴豆油提取率(Y)为指标，液料比(X1)、超声功率(X2)和提取温度(X3)为因素，进行响应面实验设计，采用Design-Expert 8.0.6软件设计的Box-Behnken实验，实验因素与水平见表1。

表1 Box-Behnken实验设计因素水平

1.6 动物分组以及运动方案

选取健康雄性的SD大鼠50只体重在(150±10) g，随机分成5组，每个小组10只SD大鼠，分成对照组、运动组、低、中、高剂量鹰嘴豆油组。低、中、高剂量组每天灌胃50、100、200 mg/kg鹰嘴豆油，运动组灌胃生理盐水100 mg/kg，大鼠自由饮食饮水。

对照组不进行运动，其他组进行游泳运动训练，时间持续6周。将大鼠放入到游泳池内，大鼠的尾部负重其体重5%的铅丝，从大鼠进入到游泳池开始实验，到大鼠力竭的这段周期，沉入水中8 s不能浮到水面停止实验。大鼠在6周实验结束之后，采集大鼠血液，并对相关指标SOD、GSH-Px、MDA、CAT含量根据酶学试剂盒的说明书检测分析[16]。

1.7 统计学分析

使用SPSS 20.0软件进行数据分析，数据均使用均值±标准差来表示，采取组间进行对比，P<0.05表示具有统计学意义。

2 结果与分析

2.1 单因素实验

由图1可知，随着液料比增加，鹰嘴豆油提取率逐渐提高，当液料比达到12∶1 (mL/g)时提取率达到最高，继续增加液料比，提取率开始降低。主要是因为液料比的增加，可以使得提取溶剂与物料的接触面积增大，进而提高油脂的扩散速率。继续增加液料比，提取率开始降低，主要因为鹰嘴豆中含油量是一定的。因此，选择液料比12∶1 (mL/g)。

图1 不同因素对鹰嘴豆油提取率的影响

随着超声功率的提高，鹰嘴豆油提取率逐渐提高，当超声功率达到160 W时提取率达到最高，继续提高超声功率，提取率开始降低。主要因为超声功率的提高，可以使空化作用增强，进而使得鹰嘴豆细胞破碎的速度增加，油脂从物料中溶出更加容易，但是超声功率过高，使得局部温度升高，破坏油脂分子。因此，选择超声功率为160 W。

随着提取温度的提高，鹰嘴豆油提取率逐渐提高，当提取温度达到40 ℃时提取率达到最高，继续提高温度，提取率开始降低。主要是因为温度升高可以有助于超声的空化作用破坏鹰嘴豆细胞，增加了油脂的溶出速率，但是温度继续升高会使溶剂挥发速度过快，降低了与物料的接触，导致提取率降低。因此，选择提取温度为40 ℃。

随着提取时间的提高，鹰嘴豆油提取率逐渐提高，当提取时间达到40 min时提取率达到最高，继续提高温度，提取率开始降低。主要因为提取时间达到40 min时，鹰嘴豆的油脂几乎全部溶出，继续延长时间提取率不能明显提高。因此，选择提取时间为40 min。

2.2 响应面法实验结果与分析

在单因素实验的基础上，以鹰嘴豆油提取率为指标，进行响应面实验设计，设计方案与结果见表2。

表2 Box-Behnken实验设计与结果

根据实验结果可知，选择液料比、超声功率和提取温度，响应面分析方案与结果如表3，采用Design-Expert.V8.0.6 软件对因素进行回归拟合，获得鹰嘴豆油提取率(Y)的回归方程：

表3 响应面回归模型ANOVA分析结果

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

从表3可以看出，模型P<0.000 1达到极显著水平，失拟项P=0.339 0(不显著)，R2=0.999 2，Adj.R2=0.998 2说明回归模型和预测值之间有较好的拟合度，可用于优化鹰嘴豆油提取工艺。回归模型的一次项X1、X2、X3影响达到了极显著水平(P<0.01)，说明三者对提取率的影响是极显著的。另外，X1X2、X1X3达到显著水平(P<0.05)；X1、X2、X3各因素的二次项对提取率影响极显著(P<0.01)。

根据响应面模型预测得到的最佳工艺条件，液料比为12.77∶1 (mL/g)、超声功率为157.28 W、提取温度为40.98 ℃时提取率为70.07%。考虑实验的可行性，将提取条件调整为液料比为13∶1、超声功率为160 W、提取温度为41 ℃，在此工艺条件下做3次平行实验，得出鹰嘴豆油提取率为69.72%。与预测值相近，表明该条件是可行的。

提取率相对较低的原因可能是鹰嘴豆在进行干燥去除水分时，干燥时间相对长些水分减少，使得容易剥壳，在仁壳分离时，会导致仁中含壳太多，由于壳的吸油性造成较高的油损失，或壳中含仁增加而导致油脂不必要的浪费。另外，鹰嘴豆的籽粒的成熟度好、饱满度大、对油脂提取率的影响也较大。

2.3 鹰嘴豆油对力竭运动大鼠心肌脂质过氧化的影响

通过表4可知，运动组相比对照组CAT水平明显降低(P<0.05)，低、中、高剂量组CAT水平呈升高趋势，高剂量组相比运动组CAT水平明显升高(P<0.05)；运动组相比对照组MDA明显升高(P<0.05)，低、中、高剂量组MDA水平呈降低趋势，高剂量组相比运动组MDA明显降低(P<0.05)；运动组相比对照组GSH-Px明显降低(P<0.05)，低、中、高剂量组GSH-Px水平呈升高趋势，高剂量组相比运动组GSH-Px明显升高(P<0.05)；运动组相比对照组SOD明显降低(P<0.05)，低、中、高剂量组SOD水平呈升高趋势，高剂量组相比运动组SOD明显升高(P<0.05)。

表4 鹰嘴豆油对力竭运动大鼠心肌脂质过氧化的影响

大鼠进行力竭运动，会导致心肌缺氧，心肌细胞自由基增加，使得心肌抗氧化酶CAT、GSH-Px、SOD活性明显降低，MDA水平明显升高，从而使大鼠体内清除自由基的能力降低，自由基引起细胞膜脂质过氧化作用，MDA是脂质过氧化产物，反映大鼠体内细胞受损伤的程度，而抗氧化酶的大量消耗，使得自由基代谢失衡而堆积，加速大鼠体内的脂质过氧化损伤。大鼠灌胃鹰嘴豆油可以使得CAT、GSH-Px、SOD活性明显提高，MDA水平明显降低，说明鹰嘴豆油可以提高抗氧化酶活性，清除大鼠体内大量产生的自由基，从而减少脂质过氧化产物对其的影响。

4 结论

采用响应面模型预测得到的最佳工艺条件，液料比为12.77∶1 (mL/g)、超声功率为157.28 W、提取温度为40.98 ℃时提取率为70.07%。考虑实验的可行性，将提取条件调整为液料比为13∶1、超声功率为160 W、提取温度为41 ℃，在此工艺条件下做3次平行实验，得出鹰嘴豆油提取率为69.72%。与预测值相近，表明该条件是可行的。并且正己烷残留小于50 mg/kg，测定结果符合GB/T 2716—2018《食品安全国家标准植物油》。同时大鼠力竭运动实验表明，大鼠灌胃鹰嘴豆油可以使得CAT、GSH-Px、SOD活性明显提高，MDA水平明显降低，说明鹰嘴豆油可以提高抗氧化酶活性，清除大鼠体内产生大量的自由基，从而减少脂质过氧化产物对大鼠的影响。