奇亚籽油提取工艺优化及降血脂功能研究

徐慧敏，王佳佳，孟鑫

锦州医科大学食品与健康学院（锦州 121000）

奇亚籽（chia seed）也被称为奇雅子或山香籽，以虎纹奇雅子最为出色，属于薄荷属植物，被广泛种植于北美洲等地[1]。奇亚籽含25%～50%油，油中含有丰富的多不饱和脂肪酸，其中亚麻酸含量达60%以上，是ω-3多不饱和脂肪酸的良好来源。奇亚籽油是奇亚籽加工过程的副产物，可提取的方法有很多，如压榨法[2]、溶剂提取法[3]、超临界流体萃取法[4]、水酶法提取[5]、超声波辅助提取技术[6]。Mello等[7]使用乙酸乙酯作为提取溶剂，采用超声辅助萃取法得到的奇亚籽油含量为27.24%。研究结果显示，与未经超声波处理相比，超声波处理后的奇亚籽油产量更高[8]。超声波辅助提取法具有易于操作、提取率高、保持提取物完整性等优点[9]。

奇亚籽油因其具有抗氧化、降血脂、抗肿瘤、促进细胞凋亡等作用，具有巨大的开发价值和应用前景。国内外对奇亚籽油的研究多集中于降血脂功能研究、营养成分检测层面，但对降血脂作用机理鲜有报道。因此试验采用超声波辅助石油醚法对奇亚籽油的提取工艺进行探讨，并深入探究奇亚籽油的降血脂功能，以期为奇亚籽油在功能性食品方面的开发和应用提供依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

奇亚籽（市售）；雄性昆明小鼠60只，体重18～20 g，锦州医科大学实验动物中心提供；石油醚（60～90℃，分析纯）；辛伐他汀（山东鲁抗医药集团赛特有限公司）；胆固醇、胆酸钠（佳味缘实业有限公司）；蛋黄粉（河南万邦化工科技有限公司）；自制猪油；甘油三酯（TC）试剂盒、总胆固醇（TG）试剂盒、高密度脂蛋白胆固醇（HDL-C）试剂盒、低密度脂蛋白胆固醇（LDL-C）试剂盒，南京建成生物工程研究所。

1.2 仪器与设备

JC-FW200型高速中药粉碎机（吉首市中诚制药机械厂）；XD-52AA型旋转蒸发仪（上海亚荣生化仪器厂）；JY92-IIDN型超声波细胞粉碎机（宁波新芝生物科技有限公司）；Readmax1900型光吸收全波长酶标仪（上海闪谱生物科技有限公司）；GC-MS6800型气相色谱-质谱联用仪（安捷伦科技有限公司）。

1.3 试验方法

1.3.1 超声波辅助法提取奇亚籽油工艺

将奇亚籽放入粉碎机中处理4 min，将粉末过0.250 mm（60目）筛子，称取4 g粉末，按照一定液固比添加一定量的石油醚，经超声波细胞粉碎机处理一定时间得到提取液，将提取液以4 000 r/min离心15 min，取上清液，经旋转蒸发仪至质量恒定。分别对液固比（9.5∶1，12.0∶1，14.5∶1，17.0∶1和19.5∶1 mL/g）、超声功率（250，300，350，400和450 W）、超声时间（35，50，65，80和95 min）进行单因素试验。

奇亚籽油得率按式（1）计算。

1.3.2 响应面优化奇亚籽油提取工艺

在单因素试验的基础上，选取液固比（A）、超声功率（B）、超声时间（C）为变量，奇亚籽油得率为响应值（Y），以Box-Behnken Design原理，进行三因素三水平响应面分析，得到奇亚籽油的最佳提取工艺，各因素与水平见表1。

表1 响应面分析因素与水平设计

1.3.3 试验小鼠分组及干预方法

试验用60只昆明小鼠，每组10只，适应性喂养1周后，空白组全程喂养普通饲料，模型组喂养高脂饲料（基础饲料70%、猪油15%、蛋黄粉10%、胆固醇3%、胆酸钠2%）。喂养6周后，采取血清，测定血脂水平，判断是否建模成功。建模成功后，将模型组随机分为模型组、阳性对照组、低剂量组、中剂量组、高剂量组。阳性对照组每天饲喂高脂饲料，定时灌胃5 mg/kg辛伐他汀；高、中、低剂量组每天饲喂高脂饲料，定时灌胃900，1 800和3 600 mg/kg奇亚籽油，连续灌胃4周。

1.3.4 血清指标的测定

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水平根据相应试剂盒测定。

1.3.5 肝脏组织切片HE染色

小鼠肝脏组织制备石蜡切片后，用苏木-伊红进行染色后，在光学显微镜下观察肝脏组织病理改变。

1.3.6 统计学方法

数据主要通过Origin 2021、SPSS 26.0、Design-Expert 13进行分析，每次都进行重复3次的平行试验，结果用表示。

2 结果与分析

2.1 响应面试验结果与分析

2.1.1 模型建立与数据分析

结合单因素试验结果，以奇亚籽油得率（Y）作为响应值，以液固比（A）、超声功率（B）、超声时间（C）作为响应变量，利用Design-Expert 13软件，按Box-Behnken Design原理进行三因素三水平试验，优化超声波辅助提取奇亚籽油的工艺参数条件。响应面分析方案及结果见表2。

表2 奇亚籽油提取响应面试验设计及结果

采用Design Expert 13软件进行非线性回归的二次多项式拟合，得到当前条件下奇亚籽油得率与各因素间的二次多项回归方程式：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。

从表3方差分析结果可知，模型回归显著（P＜0.000 1），失拟项不显著（P＞0.05），表示该回归模型极显著，模型的拟合程度较好。根据F值大小可得，影响超声提取奇亚籽油的因素顺序为液固比＞超声时间＞超声功率。

表3 奇亚籽油得率二次模型方差分析

2.1.2 响应面分析

如图1所示，超声功率和超声时间对奇亚籽油得率有非常明显的交互影响作用。

图1 两两组合相互作用的响应面图

通过使用软件Design-Expert 13进行预测分析，最终得到超声波辅助提取奇亚籽油的工艺条件：液固比15∶1（mL/g），超声时间64 min，超声功率320 W。进行3次重复验证试验，奇亚籽油得率为30.12%±0.19%。

2.2 奇亚籽油对高脂血症小鼠的血脂代谢影响

从图2可以看出：高剂量组小鼠血清TC、TG、LDL-C含量均低于阳性对照组，具有极显著性差异（P＜0.01），且高剂量组与空白相比TC降低明显已恢复到正常水平，TG和LDL-C甚至低于空白组水平。与模型组相比较，高剂量组小鼠血清HDL-C含量增加50.8%，具有极显著性差异（P＜0.01）。

图2 奇亚籽油对高脂血症小鼠的血脂代谢影响

结果表明，高剂量奇亚籽油可改善由高脂膳食所致的血脂紊乱，有效抑制高脂诱导的高脂血症。给予高脂血症小鼠奇亚籽油能够更有效地降低血清TC、TG和LDL-C的水平，升高HDL-C水平。

2.3 奇亚籽油对小鼠肝脏组织HE染色的影响

由图3可以看出：空白组肝细胞形态完整，无明显病理反应；模型组肝细胞排列紊乱，发生肝脂肪变性，胞浆内有脂滴空泡，大小不等，核被挤到一侧；阳性对照组及低、中、高剂量组呈现不同程度的脂滴空泡减少。较模型组小鼠相比，尤其是阳性对照组和高剂量组疗效更为显著，小鼠肝脏组织均匀、肝细胞形态完整。结果表明，奇亚籽油对高脂血症小鼠肝脏组织结构有明显的改善作用。

图3 小鼠肝脏切片HE染色结果（200×）

3 结论

奇亚籽油提取的最佳提取工艺条件为液固比15∶1（mL/g），超声时间64 min，超声功率320 W。在此条件下，奇亚籽油得率为30.12%±0.19%。小鼠血清血脂4项检测结果显示，TC、TG、LDL-C含量均降低，HDL-C含量升高，表明奇亚籽油可有效降低小鼠血脂水平，为分析降血脂机制奠定基础。