鷹嘴豆油及對力竭運動大鼠心肌脂質(zhì)過氧化的影響

王世軍

(鄭州職業(yè)技術(shù)學(xué)院，鄭州 450121)

鷹嘴豆別名桃豆、雞豆，為豆科鷹嘴豆屬一年生或多年生攀緣草本植物的干燥種子，因其外形獨特類似鷹嘴而得名，鷹嘴豆含有多種人體所需要的營養(yǎng)成分，是一種健康的素食食品[1，2]。鷹嘴豆的蛋白質(zhì)功效、氨基酸含量和消化率等指標(biāo)上，是高于其他大部分豆類的，人們稱其為黃金豆[3]。

鷹嘴豆含有豐富的蛋白質(zhì)和多種氨基酸，其中人體所必須的氨基酸全部具備，每100 g 蛋白質(zhì)含谷氨酸17.3 g、亮氨酸 8.7 g、賴氨酸7.2 g，并且鷹嘴豆的蛋白質(zhì)功效比值、生物利用價值和消化吸收率指標(biāo)，高于其他豆類[4，5]。鷹嘴豆的脂質(zhì)總含量為4.5～6.0 g/100 g，脂肪酸主要為亞油酸47.30%、油酸36.90%、α-亞麻酸2.35%、棕櫚酸9.51%、硬脂酸1.57%[6，7]。另外，鷹嘴豆還含有膳食纖維、微量元素、異黃酮、皂苷等。攝入鷹嘴豆有許多的健康益處，呂萬勇[8]研究表明鷹嘴豆具有降低糖脂代謝紊亂小鼠的血脂、甘油三酯的作用。鷹嘴豆D-松醇可以降低糖尿病小鼠空腹以及餐后的血糖，修復(fù)小鼠肝損傷[9]。動物實驗發(fā)現(xiàn)補充鷹嘴豆可減少高脂飼料誘導(dǎo)肥胖大鼠體重和附睪脂肪重量[10]。高曉雪[11]發(fā)現(xiàn)鷹嘴豆異黃酮提取物可提高衰老小鼠腦組織清除自由基的能力，減少過氧化產(chǎn)物對腦組織的損傷。同時鷹嘴豆中存在番茄紅素、生姜黃素、皂苷，可以降低乳腺癌、前列腺癌等的風(fēng)險[12]。另外，鷹嘴豆異黃酮提取物可提高衰老小鼠腦組織清除自由基的能力，減少過氧化物對腦組織的損傷[13]。鑒于鷹嘴豆的營養(yǎng)價值很高，本研究利用響應(yīng)面法優(yōu)化提取鷹嘴豆油，并建立力竭運動大鼠模型，研究對力竭運動大鼠心肌脂質(zhì)過氧化的影響。

1 材料與方法

1.1 材料與實驗對象

鷹嘴豆、正己烷(分析純)、丙二醛(MDA)、過氧化氫酶(CAT)、谷胱甘肽過氧化物酶(GSH-Px)、超氧化物歧化酶(SOD)試劑盒。

50只SD大鼠，SPF級，體重在(150±10) g，杭州子源實驗動物科技有限公司(SCXK(浙)2019-0004)。

1.2 實驗儀器

JM-07D-40型超聲波清洗機，XA-1型粉碎機，F(xiàn)A2104N型分析天平， XHRE-201C型旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀，DHG-9013A型鼓風(fēng)干燥箱。

1.3 鷹嘴豆油的制備

挑選新鮮飽滿的鷹嘴豆，60 ℃干燥3 h，使用粉碎機粉碎至粒徑為0.20 mm，得到鷹嘴豆粉。稱取適量的鷹嘴豆粉，放置于三角瓶中，加入一定量的提取溶劑正己烷，放置于超聲波清洗器中，在一定超聲功率、提取溫度、提取時間下進行浸提，提取結(jié)束后，減壓蒸餾出溶劑，并在60 ℃下干燥至恒重得到鷹嘴豆油。工藝流程[14，15]：

加入正己烷

↓

挑選鷹嘴豆→干燥→粉碎過篩→超聲波提取→減壓蒸餾溶劑→干燥恒重→鷹嘴豆油

Y=(m-a/M)×100%

式中：Y為鷹嘴豆油提取率/%；m鷹嘴豆油質(zhì)量/g；a三角瓶質(zhì)量/g；M，鷹嘴豆粉質(zhì)量/g。

1.4 單因素實驗

在超聲功率140 W、提取溫度40 ℃，提取時間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)、提取溫度40 ℃，提取時間30 min，不同超聲功率100、120、140、160、180、200 W；在液料比9∶1 (mL/g)、超聲功率140 W、提取時間30 min，不同提取溫度30、35、40、45、50、55 ℃；在超聲功率140 W、提取溫度40 ℃、液料比9∶1(mL/g)，不同提取時間10、20、30、40、50、60 min，研究對鷹嘴豆油提取率的影響。

1.5 響應(yīng)面優(yōu)化鷹嘴豆油提取工藝

在單因素實驗的基礎(chǔ)上，以鷹嘴豆油提取率(Y)為指標(biāo)，液料比(X1)、超聲功率(X2)和提取溫度(X3)為因素，進行響應(yīng)面實驗設(shè)計，采用Design-Expert 8.0.6軟件設(shè)計的Box-Behnken實驗，實驗因素與水平見表1。

表1 Box-Behnken實驗設(shè)計因素水平

1.6 動物分組以及運動方案

選取健康雄性的SD大鼠50只體重在(150±10) g，隨機分成5組，每個小組10只SD大鼠，分成對照組、運動組、低、中、高劑量鷹嘴豆油組。低、中、高劑量組每天灌胃50、100、200 mg/kg鷹嘴豆油，運動組灌胃生理鹽水100 mg/kg，大鼠自由飲食飲水。

對照組不進行運動，其他組進行游泳運動訓(xùn)練，時間持續(xù)6周。將大鼠放入到游泳池內(nèi)，大鼠的尾部負重其體重5%的鉛絲，從大鼠進入到游泳池開始實驗，到大鼠力竭的這段周期，沉入水中8 s不能浮到水面停止實驗。大鼠在6周實驗結(jié)束之后，采集大鼠血液，并對相關(guān)指標(biāo)SOD、GSH-Px、MDA、CAT含量根據(jù)酶學(xué)試劑盒的說明書檢測分析[16]。

1.7 統(tǒng)計學(xué)分析

使用SPSS 20.0軟件進行數(shù)據(jù)分析，數(shù)據(jù)均使用均值±標(biāo)準(zhǔn)差來表示，采取組間進行對比，P<0.05表示具有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素實驗

由圖1可知，隨著液料比增加，鷹嘴豆油提取率逐漸提高，當(dāng)液料比達到12∶1 (mL/g)時提取率達到最高，繼續(xù)增加液料比，提取率開始降低。主要是因為液料比的增加，可以使得提取溶劑與物料的接觸面積增大，進而提高油脂的擴散速率。繼續(xù)增加液料比，提取率開始降低，主要因為鷹嘴豆中含油量是一定的。因此，選擇液料比12∶1 (mL/g)。

圖1 不同因素對鷹嘴豆油提取率的影響

隨著超聲功率的提高，鷹嘴豆油提取率逐漸提高，當(dāng)超聲功率達到160 W時提取率達到最高，繼續(xù)提高超聲功率，提取率開始降低。主要因為超聲功率的提高，可以使空化作用增強，進而使得鷹嘴豆細胞破碎的速度增加，油脂從物料中溶出更加容易，但是超聲功率過高，使得局部溫度升高，破壞油脂分子。因此，選擇超聲功率為160 W。

隨著提取溫度的提高，鷹嘴豆油提取率逐漸提高，當(dāng)提取溫度達到40 ℃時提取率達到最高，繼續(xù)提高溫度，提取率開始降低。主要是因為溫度升高可以有助于超聲的空化作用破壞鷹嘴豆細胞，增加了油脂的溶出速率，但是溫度繼續(xù)升高會使溶劑揮發(fā)速度過快，降低了與物料的接觸，導(dǎo)致提取率降低。因此，選擇提取溫度為40 ℃。

隨著提取時間的提高，鷹嘴豆油提取率逐漸提高，當(dāng)提取時間達到40 min時提取率達到最高，繼續(xù)提高溫度，提取率開始降低。主要因為提取時間達到40 min時，鷹嘴豆的油脂幾乎全部溶出，繼續(xù)延長時間提取率不能明顯提高。因此，選擇提取時間為40 min。

2.2 響應(yīng)面法實驗結(jié)果與分析

在單因素實驗的基礎(chǔ)上，以鷹嘴豆油提取率為指標(biāo)，進行響應(yīng)面實驗設(shè)計，設(shè)計方案與結(jié)果見表2。

表2 Box-Behnken實驗設(shè)計與結(jié)果

根據(jù)實驗結(jié)果可知，選擇液料比、超聲功率和提取溫度，響應(yīng)面分析方案與結(jié)果如表3，采用Design-Expert.V8.0.6 軟件對因素進行回歸擬合，獲得鷹嘴豆油提取率(Y)的回歸方程：

表3 響應(yīng)面回歸模型ANOVA分析結(jié)果

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

從表3可以看出，模型P<0.000 1達到極顯著水平，失擬項P=0.339 0(不顯著)，R2=0.999 2，Adj.R2=0.998 2說明回歸模型和預(yù)測值之間有較好的擬合度，可用于優(yōu)化鷹嘴豆油提取工藝。回歸模型的一次項X1、X2、X3影響達到了極顯著水平(P<0.01)，說明三者對提取率的影響是極顯著的。另外，X1X2、X1X3達到顯著水平(P<0.05)；X1、X2、X3各因素的二次項對提取率影響極顯著(P<0.01)。

根據(jù)響應(yīng)面模型預(yù)測得到的最佳工藝條件，液料比為12.77∶1 (mL/g)、超聲功率為157.28 W、提取溫度為40.98 ℃時提取率為70.07%?？紤]實驗的可行性，將提取條件調(diào)整為液料比為13∶1、超聲功率為160 W、提取溫度為41 ℃，在此工藝條件下做3次平行實驗，得出鷹嘴豆油提取率為69.72%。與預(yù)測值相近，表明該條件是可行的。

提取率相對較低的原因可能是鷹嘴豆在進行干燥去除水分時，干燥時間相對長些水分減少，使得容易剝殼，在仁殼分離時，會導(dǎo)致仁中含殼太多，由于殼的吸油性造成較高的油損失，或殼中含仁增加而導(dǎo)致油脂不必要的浪費。另外，鷹嘴豆的籽粒的成熟度好、飽滿度大、對油脂提取率的影響也較大。

2.3 鷹嘴豆油對力竭運動大鼠心肌脂質(zhì)過氧化的影響

通過表4可知，運動組相比對照組CAT水平明顯降低(P<0.05)，低、中、高劑量組CAT水平呈升高趨勢，高劑量組相比運動組CAT水平明顯升高(P<0.05)；運動組相比對照組MDA明顯升高(P<0.05)，低、中、高劑量組MDA水平呈降低趨勢，高劑量組相比運動組MDA明顯降低(P<0.05)；運動組相比對照組GSH-Px明顯降低(P<0.05)，低、中、高劑量組GSH-Px水平呈升高趨勢，高劑量組相比運動組GSH-Px明顯升高(P<0.05)；運動組相比對照組SOD明顯降低(P<0.05)，低、中、高劑量組SOD水平呈升高趨勢，高劑量組相比運動組SOD明顯升高(P<0.05)。

表4 鷹嘴豆油對力竭運動大鼠心肌脂質(zhì)過氧化的影響

大鼠進行力竭運動，會導(dǎo)致心肌缺氧，心肌細胞自由基增加，使得心肌抗氧化酶CAT、GSH-Px、SOD活性明顯降低，MDA水平明顯升高，從而使大鼠體內(nèi)清除自由基的能力降低，自由基引起細胞膜脂質(zhì)過氧化作用，MDA是脂質(zhì)過氧化產(chǎn)物，反映大鼠體內(nèi)細胞受損傷的程度，而抗氧化酶的大量消耗，使得自由基代謝失衡而堆積，加速大鼠體內(nèi)的脂質(zhì)過氧化損傷。大鼠灌胃鷹嘴豆油可以使得CAT、GSH-Px、SOD活性明顯提高，MDA水平明顯降低，說明鷹嘴豆油可以提高抗氧化酶活性，清除大鼠體內(nèi)大量產(chǎn)生的自由基，從而減少脂質(zhì)過氧化產(chǎn)物對其的影響。

4 結(jié)論

采用響應(yīng)面模型預(yù)測得到的最佳工藝條件，液料比為12.77∶1 (mL/g)、超聲功率為157.28 W、提取溫度為40.98 ℃時提取率為70.07%?？紤]實驗的可行性，將提取條件調(diào)整為液料比為13∶1、超聲功率為160 W、提取溫度為41 ℃，在此工藝條件下做3次平行實驗，得出鷹嘴豆油提取率為69.72%。與預(yù)測值相近，表明該條件是可行的。并且正己烷殘留小于50 mg/kg，測定結(jié)果符合GB/T 2716—2018《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)植物油》。同時大鼠力竭運動實驗表明，大鼠灌胃鷹嘴豆油可以使得CAT、GSH-Px、SOD活性明顯提高，MDA水平明顯降低，說明鷹嘴豆油可以提高抗氧化酶活性，清除大鼠體內(nèi)產(chǎn)生大量的自由基，從而減少脂質(zhì)過氧化產(chǎn)物對大鼠的影響。