刘思奇 刘欣然 侯超 麻慧娟 谢英 王军波

摘 要：目的：优化燕麦不同极性提取物的浸提工艺。方法：通过极性、半极性和非极性的程序化设计，以提取物质量及提取率为指标，以水、乙醇、正己烷为溶剂，选取温度、时间、料液比为影响因素，采用L9（34）正交试验进行传统浸提，通过极差分析和方差分析评估燕麦不同极性提取物的提取条件。结果：燕麦水提物的最佳提取条件为60℃、1h、料液比1∶20 g/mL，燕麦醇提物及燕麦黄酮的最佳提取条件为70℃、2h、料液比1∶50 g/mL，燕麦正己烷提取物的最佳提取条件为45℃、10 min、料液比1∶10 g/mL。结论：优化后的提取工艺切实可靠，同时能全面反映燕麦中存在的可溶性组分及其含量，为评价燕麦在体内的生物学作用与不同极性成分之间的量效关系奠定了坚实的基础。

关键词：燕麦;正交试验;浸提;工艺优化

近年来对燕麦的研究主要集中在燕麦β-葡聚糖、燕麦蛋白、燕麦多酚、燕麦油等[1-5]。燕麦β-葡聚糖能够调节餐后血糖及饱腹感，同时改善胰岛素抵抗[6-7]，燕麦多酚及黄酮类物质具有抗氧化作用，能够预防心血管疾病、2型糖尿病、胃肠道紊乱等[3，8-9]，燕麦油富含多种不饱和脂肪酸，有很强的抗氧化作用[5，10]。不同极性的燕麦活性物质有微波提取、超声波提取、浸提等多种提取方法[11]，其中传统浸提法提取工艺简便、重现性高，为更好地开发和研究燕麦提取物的作用，本研究按提取物的不同极性，选择了水、乙醇及正己烷为提取溶剂进行正交试验，以期能够尽可能多且稳定地提取出燕麦中的不同活性物质，试验最终确定了不同极性燕麦提取物的最优提取工艺，为燕麦提取物的研究开发提供了科学依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

燕麦粉（坝莜1号），山西东方亮生命科技有限公司;芦丁，分析纯，生工生物工程（上海）股份有限公司;正己烷、无水乙醇、三氯化铝、乙酸钾，均为分析纯，北京市通广精细化工公司;双蒸水为自制。

电子精密天平，奥豪斯（上海）公司;旋转蒸发仪（RE-2000A），上海亚荣生化仪器厂;台式冷冻离心机（5804R），Eppendorf中国有限公司;水浴恒温震荡器（SHZ-B），上海博迅实业有限公司医疗设备厂;电热鼓风干燥箱，上海一恒科学仪器有限公司;循环水式真空泵（MZX-D），北京精锐泽祥试验仪器有限公司;冷冻干燥仪（Lab-1A-50E），北京博医康试验仪器有限公司。

1.2 试验方法

1.2.1 芦丁标准液的配置 准确称取恒重干燥的芦丁标准品3.22 mg，置于10mL容量瓶中，用60%乙醇溶解定容，摇匀。再从中准确吸取2.00mL于10mL容量瓶中，用60%乙醇定容，得0.064 4mg/mL的芦丁标准溶液。

1.2.2 标准曲线的绘制 准确吸取芦丁标准溶液0.25、0.50、1.00、1.50、2.00mL分别置于10mL试管中，分别加入0.10mol/L AlCl3溶液1.00mL，1.0mol/L的CH3COOK溶液1.50mL，再加60%乙醇至5mL，摇匀，室温下静置30min，以试剂作空白参比，于波长418nm处测定吸光度。以吸光度值A为纵坐标、芦丁的浓度C为横坐标绘制标准曲线。回归方程为y=28.46x+0.07，决定系数R2=0.974，芦丁标准品在质量浓度0.003 2～0.025 8 mg/mL内与吸光度值呈良好的线性关系。

1.2.3 燕麦水提物的提取与制备 准确称取10g燕麦粉置于具塞三角瓶中，分别加入50、100、200mL的双蒸水，搅拌均匀后封口并置于水浴恒温振荡器中，分别在30、60、90℃下提取1、2、3 h（表1）。孵育结束后，将燕麦粉混悬液在4℃、4 000r/min条件下离心15min，分离上清液。沉淀物用少量双蒸水洗涤后再次离心，重复2次，合并上清液。上清液负压抽滤后经60℃旋转蒸发浓缩，然后置于-20℃冷冻过夜，最后在冷冻干燥仪中进行24h冻干，得到燕麦水提物的冻干粉。准确称量冻干粉质量，水提残渣合并冻干待用。

1.2.4 燕麦醇提物的提取与制备 准确称取1.50g冻干后的水提物残渣置于具塞三角瓶中，分别加入15、45、75mL的无水乙醇，搅拌均匀后封口并置于水浴恒温振荡器中，分别在40、55、70℃下提取2、3.5、5h（表2）。孵育结束后，将燕麦粉混悬液在4℃、4 000r/min条件下离心15min，分离上清液。沉淀物用少量无水乙醇洗涤后再次离心，重复2次，合并上清液。上清液负压抽滤后60℃旋转蒸发浓缩至接收瓶恒重时（2次称量的不超过2mg）即得到燕麦醇提物。醇提残渣合并冷冻干燥备用。

1.2.5 燕麦正己烷提取物的提取与制备 准确称取5.00g经水提、醇提后冷冻干燥的燕麦粉残渣置于具塞三角瓶中，分别加入20、35、50mL的正己烷，搅拌均匀后封口并置于水浴恒温振荡器中，分别在30、45、60℃下提取10、35、60min（表3）。孵育结束后，将燕麦粉混悬液在4℃、4 000r/min条件下离心15min，分离上清液。沉淀物用少量正己烷涡旋后再次离心，重复2次，合并上清液。上清液负压抽滤后进行60℃旋转蒸发浓缩，浓缩后将接收瓶置于烘干箱[（100±5）℃]中干燥，随后冷却30min，至恒重时（2次称量的误差不超过2mg）即得到正己烷提取物。

1.2.6 黄酮含量法验证醇提工艺 准确吸取1.0 mL合并后的醇提上清液于5mL離心管中，分别加入0.10 mol/L AlCl3溶液1.00 mL，1.0 mol/L的CH3COOK溶液1.50 mL，再加60%乙醇至5 mL，摇匀，室温下静置30 min。在4 000r/min速度下离心15min，于波长418nm处测定吸光度值，测定3次，取平行测定结果的算术平均值为测定结果，计算结果表示到小数点后两位，并计算得到提取物黄酮含量，进一步计算提取物黄酮得率，计算公式如式（1）所示：

黄酮得率（%）=C×D×Vm×B×1 000×100（1）

式（1）中，C为线性方程计算出样品的质量浓度（mg/mL）;D为测定时定容的体积（mL）;V为提取液定容体积（mL）;m为称取的样品质量（g）;B为吸取测定体积（mL）。

1.3 数据处理

将各组燕麦提取物正交试验结果及黄酮含量测量结果录入Excel 2016进行整理及極差分析[12]，运用SPSS 21.0进行正交试验结果的方差分析。

2 结果与分析

2.1 燕麦水提物的正交试验结果

由表4可知，燕麦水提物的最优提取条件为A2B1C3，即最佳提取条件为温度60℃、提取时间1 h、料液比为1∶20（g/mL）。从极差分析可知，各因素对燕麦水提物的影响顺序为料液比>温度>时间。以所得条件温度60℃、提取时间1 h、料液比为1∶20（g/mL）为最佳提取工艺进行3次平行验证试验得到的燕麦水提物平均质量为0.497g，优于正交设计中各组提取结果，因此，试验得到的最优提取工艺具有可行性。

2.2 燕麦醇提物的正交试验结果

由表5可知，燕麦醇提物的最优提取条件为A3B1C3，即最佳提取条件为温度70℃、提取时间2 h、料液比为1∶50（g/mL），从极差分析可知，各因素对燕麦醇提物的影响顺序为料液比>时间>温度。以所得条件温度70℃、提取时间2 h、料液比为1∶50（g/mL）为最佳提取工艺进行3次平行验证试验得到的燕麦醇提物平均质量为0.046g，该提取质量与正交设计中存在的最优提取条件组（第7组）试验结果一致，因此，试验得到的最优提取工艺具有可行性。

2.3 燕麦正己烷提取物的工艺优化

由表6可知，燕麦正己烷提取物的最优提取条件为A2B1C3，即最佳提取条件为温度45℃、提取时间10 min、料液比为1∶10（g/mL），从极差分析可知，各因素对燕麦正己烷提取物的影响顺序为料液比>温度>时间。以所得条件温度45℃、提取时间10 min、料液比为1∶10（g/mL）为最佳提取工艺进行3次平行验证试验得到的燕麦正己烷提取物平均质量为0.153g，优于正交设计中各组提取结果，因此，试验得到的最优提取工艺具有可行性。

2.4 燕麦黄酮提取测量的正交试验结果

由表7可知，燕麦黄酮的最优提取条件为A3B1C3，即最佳提取条件为温度70℃、提取时间2 h、料液比为1∶50（g/mL），与醇提物的最佳提取条件一致，从极差分析可知，各因素对燕麦醇提物的影响顺序为料液比>温度>时间。由表8可以看出，在燕麦黄酮提取试验中，料液比对黄酮提取率的影响达显著水平，为主要因素，而温度和时间的影响不显著，其中温度为次要因素，时间为最次要因素，这一结果与极差分析一致。以所得条件温度70℃、提取时间2 h、料液比为1∶50（g/mL）为最佳提取工艺进行3次平行验证试验得到的燕麦黄酮平均提取率为3.69%，该提取结果与正交设计中存在的最优提取条件组（即第7组）结果一致，因此，试验得到的最优提取工艺具有可行性。

3 结论

本研究通过极性、半极性和非极性的程序化设计，以提取率和提取物质量为指标，选取温度、时间、料液比为影响因素，对不同极性燕麦提取物的提取工艺进行优化，得出不同极性燕麦提取物及燕麦黄酮的最优提取条件，经验证，该优化提取工艺切实可行，采用最佳提取工艺获得的提取物，能够全面反映燕麦中存在的可溶性组分及其含量，同时对于其他杂粮有效成分提取具有一定的借鉴指导意义。

4 讨论

研究采用极差分析和方差分析对浸提法提取不同极性燕麦提取物的工艺进行优化，得出不同极性燕麦提取物的最优提取条件，在各类不同极性提取物的提取过程中，料液比均为最显著的影响因素，提示在后续研究中可适当调整提取的料液比，以获得更高水平的提取率，同时也可以缩短试验周期，节约试验成本。同时，试验也测量了燕麦醇提物中的黄酮含量，结果显示，燕麦黄酮的最优提取条件与醇提物提取条件一致。膳食中黄酮类物质具有很好的抗氧化作用，能够改善糖脂代谢、减轻体内的氧化应激及相关的炎症状况，因此，对肥胖、2型糖尿病、心血管疾病及可能产生的如认知障碍等疾病都具有改善作用[8-9，13-14]。试验中黄酮测量结果与醇提物最优提取条件相一致，这也间接证实了试验结果及优化得出的最优提取条件的准确性和可靠性。

燕麦是我国常见的食药同源类食物，目前对其各类活性物质的研究及报道有很多[1-2，8，15-16]，而按照极性探究提取物提取工艺的研究尚未涉及。在众多燕麦提取方法中，浸提法为最普遍且简单易行，本研究考察了影响燕麦不同极性提取物提取效率的时间、温度、料液比等3种因素进行了优化，并优选出了3种不同极性提取物的最优浸提工艺，结果表明，优选的提取工艺合理，操作简便且稳定可行，可以广泛用于燕麦各类物质的提取及后续燕麦提取成分的提取研究及功能性评价等，为燕麦不同极性物质的研究开发提供科学依据。

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Abstract：Objective To optimize the extraction process of different polar extracts from oats by solvent extraction.Method Solvent extraction was adopted for extracting different polar extracts from oat and the extraction technology was optimized with range analysis，analysis of variance and L9（34）orthogonal design.With water，ethanol and hexane chosed as solvents，extracting temperature，extracting time and solid-liquid ratio as influence factors，and assess the quality of extracting by the mass of extracts and extracting ratio.Result The optimal extraction conditions of WEO（water extracts of oat）were extracting temperature was 60℃，extracting time was 1 hour，solid-liquid ratio was 1∶20 g/mL，the optimal extraction conditions of EEO（ethanol extracts of oat）and oat flavonoids：extracting temperature was 70℃，extracting time was 2 hours，solid-liquid ratio was 1∶50 g/mL，the optimal extraction conditions of HEO（hexane extracts of oat）：extracting temperature was 45℃，extracting time was 10 minutes，solid-liquid ratio was 1∶10 g/mL.Conclusion The optimization of oat extraction process technology was reasonable and feasible，enable to be used for the extraction of different polar extracts from oat.

Keywords：oat;orthogonal design;solvent extraction;technology optimization

（责任编辑 唐建敏）