摘 要：以巴马火麻籽为材料，采用超声辅助乙醇提取火麻籽游离氨基酸?以游离氨基酸提取量为指标，在单因素试验的基础上通过响应面法优化提取工艺?结果表明：最优提取工艺为超声时间35min?超声温度46℃?超声功率175W?乙醇体积分数25%，在此条件下获得的火麻籽游离氨基酸提取量为(13.07±1.77)mg/g?
关键词：巴马火麻籽；游离氨基酸；响应面法；提取工艺
火麻为桑科大麻属，一年生直立草本植物，主要分布在广西?安徽?云南等地[1]，其中以广西巴马火麻最为著名[2]?火麻富含维生素?氨基酸?火麻油及矿物质等[3]?火麻籽是医学界认定的长寿绿色食物之一，也是1种药食同源的食材[4]，具有抗疲劳?抗老年痴呆?预防心血管系统疾病?抗溃疡?助消化?抗衰老等药理作用[5-6]，在食品和医药行业中具有巨大的经济价值和市场开发前景[7]?火麻籽富含赖氨酸?色氨酸?甲硫氨酸等8种人体必需氨基酸，其氨基酸的丰富程度可以与大豆媲美[8-9]?WANG等[10]通过模拟胃肠道消化试验发现，火麻球蛋白易于消化，且与大豆分离蛋白相比，其必需氨基酸含量更高?目前，关于火麻籽氨基酸提取及作用的研究还鲜有报道?本研究以广西巴马县火麻籽为材料，利用超声辅助乙醇提取氨基酸，并通过响应面法优化火麻籽游离氨基酸的提取条件，为火麻籽氨基酸的开发与利用提供参考?
1材料与方法
1.1材料与试剂
火麻籽，产自广西河池市巴马县；正己烷?无水乙醇?水合茚三酮?抗坏血酸?冰乙酸?甘氨酸?无水乙酸钠，分析纯?
1.2仪器与设备
Agilent8453二极管阵列分光光度计，安捷伦公司；KQ-600DV大容量数显超声波清洗仪，广州越特科学仪器有限公司；XL-06A扣压式打粉机，广州市旭朗机械有限公司；DZ-75L恒温水浴锅，上海赫田科学仪器有限公司；DHG-9070A电热恒温鼓风干燥箱，上海齐欣仪器有限公司?
1.3试验方法
1.3.1工艺流程
火麻籽→烘干粉碎→脱脂处理→烘干→脱脂火麻籽粉→超声波辅助乙醇提取→冷却过滤→游离氨基酸含量测定
1.3.2操作要点
1.3.2.1脱脂处理
将烘干的火麻籽粉碎，用滤纸包裹，并用纱布包住保护滤纸，浸泡于正己烷中，以超声功率200W?超声温度30℃脱脂2h，取出滤纸，挥干正己烷，置于电热恒温鼓风干燥箱内烘干，得脱脂火麻籽粉，装入封口袋，备用?
1.3.2.2超声辅助乙醇提取
取适量脱脂火麻籽粉，加入一定量的乙醇溶液，在一定超声功率和温度条件下提取一段时间，冷却过滤于100mL容量瓶中，并用超纯水定容，备用?
1.3.2.3游离氨基酸含量测定
参照岑忠用等[11]的方法?以甘氨酸为标准品配制成质量浓度为5μg/mL的标准溶液，采用茚三酮试剂显色法在波长570nm处测吸光度，以标准溶液质量浓度为横坐标?吸光度为纵坐标制作标准曲线，得回归方程为y=1.6994x-0.0254，R2=0.9993?
1.3.3单因素试验
在乙醇体积分数25%?超声时间35min?超声温度45℃?超声功率150W的基础上进行单因素试验，考察4个因素对火麻籽游离氨基酸提取量的影响?
1.3.4响应面试验
在单因素试验的基础上，以乙醇体积分数?超声时间?超声温度?超声功率为自变量，以游离氨基酸提取量为响应值进行响应面试验设计?因素水平见表1?
表1 响应面试验因素水平表
1.3.5火麻籽游离氨基酸提取量的计算
精确量取火麻籽游离氨基酸提取液1.00mL于10mL试管中，按茚三酮显色法测定火麻籽样品中的吸光度，代入线性回归方程可计算出游离氨基酸质量浓度?游离氨基酸提取量计算见式(1)?
式中：V为提取液体积，mL；ρ为游离氨基酸质量浓度，μg/mL；m为脱脂火麻籽的质量，g?
2结果与分析
2.1单因素试验结果与分析
2.1.1乙醇体积分数对提取量的影响
由图1可知：随着乙醇体积分数的增加，火麻籽游离氨基酸提取量先上升后下降，当乙醇体积分数为25%时，游离氨基酸提取量最高，达到11.84mg/g?这可能是因为当乙醇体积分数过高或过低时，其极性条件不利于游离氨基酸的溶解，从而使游离氨基酸提取量下降?因此，选择乙醇体积分数20%?25%?30%进行响应面试验?
图1 乙醇体积分数对火麻籽游离氨基酸提取量的影响
2.1.2超声时间对提取量的影响
由图2可知：随着超声时间的延长，火麻籽游离氨基酸提取量先上升后下降，当超声时间为35min时，游离氨基酸提取量最高，达到12.66mg/g?因为长时间的超声波提取，使得细胞内其他成分也被提取出来，会影响游离氨基酸的提取量?因此，选择超声时间25?35?45min进行响应面试验?
图2 超声时间对火麻籽游离氨基酸提取量的影响
2.1.3超声温度对提取量的影响
由图3可知：随着超声温度的上升，火麻籽游离氨基酸提取量先上升后下降，当超声温度为45℃时，游离氨基酸提取量最高，达到9.02mg/g?因为温度太高使游离氨基酸发生脱水反应，游离氨基酸之间氢键断裂，导致其提取量下降?因此，选择超声温度35?45?55℃进行响应面试验?
图3 超声温度对火麻籽游离氨基酸提取量的影响
2.1.4超声功率对提取量的影响
由图4可知：随着超声功率的增大，火麻籽游离氨基酸提取量先上升后下降，当超声功率为150W时，游离氨基酸提取量最高?因为超声功率过高，导致氨基酸的降解或被破坏，从而使游离氨基酸提取量下降?因此，选择超声功率125?150?175W进行响应面试验?
图4 超声功率对火麻籽游离氨基酸提取量的影响
2.2响应面试验结果分析
响应面试验设计与结果见表2，方差分析见表3?
采用Design-ExpertV8.0.6软件对试验数据进行二元回归拟合，得出火麻籽游离氨基酸提取量(Y)与各变量间的回归方程：Y=+12.69+0.051A-0.12B+0.18C+0.29D-0.57AB-0.066AC-0.50AD+0.13BC+0.029BD+0.11CD-0.86A2-0.89B2-0.91C2-0.23D2?
表2 响应面试验设计与结果
由表3可知：模型P值为0.0007<0.01，表明该模型达到极显著水平；失拟项P值为0.9454>0.05，不显著，说明模型与事实吻合程度高；该模型决定系数R2=0.8626，说明响应面模型预测结果和实际结果一致性高；而校正决定性系数R2adj=0.7252，说明该模型具有可靠性?各因素对火麻籽游离氨基酸提取量影响的大小为D>C>B>A?
通单因素分析与响应面模型优化火麻籽游离氨基酸提取工艺，得最优提取工艺为超声时间35.48min?超声温度46.74℃?超声功率174.18W?乙醇体积分数23.61%，在此条件下的游离氨基酸提取量预测值为12.83mg/g?根据实际生产与操作需要，对最佳提取条件稍作微调，调整后的工艺为超声时间35min?超声温度46℃?超声功率175W?乙醇体积分数25%，在此工艺下进行3次验证实验，得火麻籽游离氨基酸的提取量平均为(13.07±1.77)mg/g，与预测值相差不大，说明模型较为合理稳定，该火麻籽游离氨基酸提取工艺具有可行性?
表3 响应面试验回归模型方差分析
注：**表示差异极显著，P<0.01；*表示差异显著，P<0.05?
3结论
以巴马火麻籽为材料，采用超声辅助乙醇提取火麻籽游离氨基酸?以游离氨基酸提取量为指标，在单因素试验的基础上通过响应面法优化提取工艺?结果表明：最优提取工艺为超声时间35min?超声温度46℃?超声功率175W?乙醇体积分数25%，在此条件下获得的火麻籽游离氨基酸提取量为(13.07±1.77)mg/g?本研究可为火麻籽游离氨基酸资源开发利提供用理论依据?
参考文献
[1]孙晓波，刘卫萍，王小明，等.火麻籽粕多酚微波辅助提取工艺及其抗氧化活性[J].食品研究与开发，2022，43(16)：111-118.
[2]聂梦琳，饶川艳，莫明规，等.广西火麻膳食纤维提取及其特性研究[J].食品安全质量检测学报，2020，11(17)：6187-6195.
[3]吴俊锋.火麻资源副产物深加工应用研究[D].广州：华南理工大学，2016.
[4]谭冰.药食同源火麻仁作用机制研究进展与产品开发[J].黑龙江中医药，2022(2)：361-363.
[5]唐健民，韦霄，邹蓉，等.食药同源植物火麻的研究进展及开发策略[J].广西科学院学报，2019，35(1)：1-6.
[6]张际庆，夏从龙，段宝忠，等.火麻仁的药理作用研究进展及开发应用策略[J].世界科学技术-中医药现代化，2021，23(3)：750-757.
[7]高哲，张志军，李会珍，等.火麻资源综合加工及产品开发研究进展[J].中国粮油学报，2019，34(3)：141-146.
[8]陈聪颖，唐年初，崔淼，等.巴马火麻仁的组分测定及营养评价[J].食品工业科技，2011，32(12)：435-437，440.
[9]单良，惠菊，刘元法，等.“云麻1号”大麻籽仁的组分及营养价值分析[J].食品与机械，2008，24(3)：114-117.
[10]WANG X S， TANG C H， YANG X Q， et al. Characterization， amino acid composition and in vitro digestibility of hemp ( Cannabis sativa L. ) proteins [J]. Food Chemistry， 2008， 107( 1) ： 11 - 18.
[11]岑忠用，苏江，高丽霞，等.响应面优化辣木叶游离氨基酸的提取工艺[J].饲料研究，2021，44(11)：85-89.
文章摘自：苏江，谢彦军，赖红芳等.火麻籽游离氨基酸提取工艺研究[J].粮食与油脂，2023，36(06)：76-79.
