榨汁法提取鮮生姜中姜辣素的工藝研究

楊芬 郭靜 奎德斌 張秋月 李蓮芳

摘要：目的 該研究旨在探索一種用純化水作為溶劑，采用榨汁法提取鮮生姜中姜辣素，并用冷凍干燥法進(jìn)行干燥得到有效成分干燥品的提取工藝，為即食飲片開發(fā)提供基礎(chǔ)研究。方法 采用榨汁法提取鮮生姜中有效成分，冷凍干燥得提取物粉末，紫外分光光度法測(cè)吸光度計(jì)算姜辣素的含量。結(jié)果 鮮生姜榨汁法最佳提取工藝為：鮮生姜加水量6倍、榨汁時(shí)間10 s、榨汁次數(shù)3次、破碎粒度1 mm，100 g鮮生姜的提取率為0.249%，折算成姜辣素的含量為249.5315 mg。結(jié)論 該法簡(jiǎn)單、安全，所得粉末可用于進(jìn)一步制備即食飲片。

關(guān)鍵詞：鮮生姜;榨汁法;姜辣素;冷凍干燥

中圖分類號(hào)：R283 ??文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ??文章編號(hào)：1007-2349（2020）01-00672-04

生姜來(lái)源于姜科植物姜的新鮮根莖，具有發(fā)汗解表、溫中止嘔、溫肺止咳的功效。生姜中含有揮發(fā)油、姜辣素、二苯基庚烷、氨基酸等成分[5]，姜辣素又包括姜酚、姜烯酚、姜酮酚、姜油酮等類物質(zhì)[2]，在食品、保健品、醫(yī)藥、化妝品、生物學(xué)等領(lǐng)域研究較多。6-姜辣素作為生姜的主要成分，現(xiàn)代藥理學(xué)研究證實(shí)具有抑制血小板聚集、抗氧化活性、保護(hù)胃黏膜、抗炎、抑制乳腺癌細(xì)胞增殖并促進(jìn)其凋亡，發(fā)揮抗腫瘤功能[1]。

中藥大健康產(chǎn)業(yè)是中國(guó)具有傳統(tǒng)優(yōu)勢(shì)的新興產(chǎn)業(yè)，是大健康與中藥產(chǎn)業(yè)的有機(jī)契合。中藥飲片是中藥產(chǎn)業(yè)的三大支柱之一，即食飲片作為中藥飲片行業(yè)的一個(gè)亮點(diǎn)，可以成為新型飲片的發(fā)展方向，它的出現(xiàn)能很好地促進(jìn)飲片行業(yè)的整體發(fā)展。在中藥方劑中，應(yīng)用到“姜棗引”的不在少數(shù)，該研究探討生姜有效成分的水提方法和工藝，采用冷凍干燥后制成生姜提取物粉末，力爭(zhēng)創(chuàng)新性開發(fā)即食飲片-“姜棗引”的炮制新工藝。

1 儀器與試藥

1.1 儀器 LP302M電子天平（常熟市夢(mèng)蘭百靈天平儀器有限公司）;LAC224C型電子天平（常熟市夢(mèng)蘭百靈天平儀器有限公司）;九陽(yáng)料理機(jī)（JYL-C022九陽(yáng)股份有限公司）;Pilot2-4LD真空冷凍干燥機(jī)（北京博醫(yī)康實(shí)驗(yàn)儀器有限公司）、SHZ-DⅢ循環(huán)水式多用真空泵（鄭州宏朗儀器設(shè)備有限公司）;Spectrumlab 752s紫外分光光度計(jì)（上海棱光技術(shù)有限公司）;GWA-UN2-F30純水儀（北京普析通用儀器有限責(zé)任公司）。

1.2 試藥與試劑 無(wú)水乙醇（四川西隴科學(xué)有限公司）;香草醛（天津市光復(fù)精細(xì)化工研究所）;生姜（云南，云南金發(fā)藥業(yè)有限公司）;布什漏斗;醫(yī)用脫脂棉;紗布;0.45 um濾膜。

2 方法與結(jié)果

2.1 紫外吸收波長(zhǎng)測(cè)定 香草醛與生姜中有效成分姜辣素的結(jié)構(gòu)相似，含有相同的功能基團(tuán)：3-甲氧基-4-羥基苯基，故本實(shí)驗(yàn)中選用香草醛作為對(duì)照品。測(cè)定紫外吸收時(shí)以無(wú)水乙醇作為空白對(duì)照，分別在波長(zhǎng)200～800 nm范圍內(nèi)對(duì)香草醛無(wú)水乙醇溶液和生姜提取物無(wú)水乙醇液進(jìn)行光譜掃描，由掃描結(jié)果可知，香草醛無(wú)水乙醇溶液和生姜提取物無(wú)水乙醇液在280 nm處均有最大吸收。

2.2 標(biāo)準(zhǔn)曲線的建立 精密稱取香草醛0.0061 g，置50 mL容量瓶中，用水乙醇溶解超聲溶解，定容至刻度，搖勻，配成濃度為122 ug/mL的香草醛標(biāo)準(zhǔn)品溶液。精密吸取該標(biāo)準(zhǔn)溶液0.2、0.4、0.6、0.8、1.0、1.2轉(zhuǎn)移至10 mL容量瓶中，加無(wú)水乙醇定容至刻度，搖勻，分別制成濃度為2.44、4.88、7.32、9.76、12.2、14.64 ug/mL的對(duì)照品溶液。按上述確定的紫外波長(zhǎng)（280 nm），以無(wú)水乙醇為空白對(duì)照進(jìn)行測(cè)定，以吸光度（A）為橫坐標(biāo)，香草醛濃度（C）為縱坐標(biāo)，進(jìn)行線性回歸，得標(biāo)準(zhǔn)曲線方程為Y=14.245x-0.0239，R2=0.999，在香草醛濃度為（2.44～14.64）ug/mL 范圍內(nèi)該方法線性關(guān)系良好。標(biāo)準(zhǔn)曲線見圖2。

2.3 生姜提取物的制備及檢測(cè)

2.3.1 榨汁法提取生姜溶液 洗凈鮮生姜，切碎成所需的粒徑，用電子天平精密稱取100 g生姜碎塊，按照實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)加入相應(yīng)倍量的純化水，榨汁，過濾。若需榨取多次，則過濾后濾渣再加入相應(yīng)倍量純化水，合并濾液。過濾時(shí)在漏斗中平鋪3.9 g左右脫脂棉，并在脫脂棉上鋪放2層潔凈的紗布，以防濾渣混入濾液中。

2.3.2 真空冷凍干燥 將鮮生姜濾過液放入不銹鋼托盤中，再將不銹鋼托盤放入冷凍干燥機(jī)板層上，關(guān)閉倉(cāng)門，打開壓縮機(jī)和板冷，待液體物料結(jié)冰凍結(jié)成固體后，持續(xù)2 h，待冷凝器溫度-60℃以下，真空度到60 Pa以下時(shí)，打開加熱，物料由預(yù)冷進(jìn)入升華階段，該階段持續(xù)約60 h，物料變成蓬松粉末即可關(guān)機(jī)，充氣后取出物料，放入干燥器里保存。

2.3.3 樣品溶液的制備 精密稱取凍干的生姜提取物粉末約0.2 g，用純化水溶解并定容至25 mL，0.45 um濾膜過濾，精密移取1 mL續(xù)濾液，加無(wú)水乙醇稀釋定容至10 mL，搖勻待測(cè)。

2.3.4 樣品中姜辣素含量的測(cè)定 以無(wú)水乙醇為空白，在 280nm 波長(zhǎng)處測(cè)量吸光度，由回歸方程得香草醛的含量，再乘以換算系數(shù) 2.003 即為姜辣素的含量[2]。

2.3.5 提取率的計(jì)算 提取率（%）=姜辣素重量/鮮生姜重量×100%

2.4 正交設(shè)計(jì)優(yōu)選榨汁提取工藝 按預(yù)試驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)及結(jié)果，分別以加水倍量、榨汁時(shí)間、榨汁次數(shù)、破碎粒度為A、B、C、D四因素，設(shè)定三個(gè)水平作正交設(shè)計(jì)（結(jié)果見表1），優(yōu)選最佳榨汁提取工藝。

精密稱取洗凈切碎的鮮生姜100 g，“以2.3生姜提取物的制備及檢測(cè)”項(xiàng)下的方法，按L9（34）正交試驗(yàn)表各試驗(yàn)列號(hào)項(xiàng)下條件，榨汁并將提取液冷凍干燥，采用紫外分光光度法測(cè)定、計(jì)算提取物中姜辣素的含量以及提取率。結(jié)果見表2。

由以上正交試驗(yàn)的結(jié)果可以看出：將測(cè)得的吸收度折算成香辣素的含量為主要指標(biāo)對(duì)榨汁法的提取工藝進(jìn)行考察，各因素中極差最大的是D因素，最小的是A因素。最優(yōu)提取工藝為A因素的3水平;B因素的2水平;C因素的3水平;D因素的1水平。即鮮生姜加水量6倍;榨汁時(shí)間10 s、榨汁次數(shù)3次、破碎粒度1 mm。

2.5 提取工藝的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn) 按照正交試驗(yàn)所得的最佳提取工藝重復(fù) 3 次驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，取平均值。結(jié)果100 g鮮生姜的提取率為0.249%，折算成姜辣素的含量為249.5315mg。由此可見，所篩選得到的制備工藝方案可行。

3 結(jié)論

有研究比較水蒸氣蒸餾法、超臨界CO2萃取法和乙醇滲漉法提取生姜的工藝，采用反相高效液相色譜（HPLC）法，檢測(cè)波長(zhǎng)：280 nm，萃取溫度40℃;萃取壓力 20 MPa;高壓萃取釜萃取浸泡時(shí)間3h萃取生姜，其萃取物中 6-姜辣素的含量[6-姜辣素含量（g/g提取物，%）為23.164]顯著高于水蒸氣蒸餾法和乙醇滲漉提取法，但產(chǎn)率較低[3]。榨汁法雖然提取的姜辣素含量不高，但是用純化水提取較安全，榨汁對(duì)設(shè)備的要求不高，易于制備，生產(chǎn)成本低廉，用在食品上較合適。

還有研究采用干燥至恒重的生姜粉末考察了超聲波輔助提取法（提取率1.13%）、浸漬輔助提取法、回流提取法[4];或者采用纖維素酶酶解法輔助乙醇提取姜辣素[2]，進(jìn)行冷凍干燥，得到姜辣素粗提物粉末（提取率 1.85 %）。以上方法均對(duì)鮮生姜進(jìn)行了干燥再提取，在干燥過程中成分會(huì)發(fā)生變化或者損失，而該研究采用的是鮮生姜直接提取，盡量減少了干燥對(duì)結(jié)果的影響，且干燥方法選擇的是冷凍干燥，避免了高溫對(duì)有效成分的影響。

壓榨法可提取姜油樹脂，冷凍干燥法可提取生姜蛋白酶。生姜榨汁后姜渣粉碎可用于提取生姜天然抗氧化劑，姜渣還可制備生姜膳食纖維等[5]。真空冷凍干燥采用低溫升華技術(shù)，對(duì)色澤、滋味、氣味保持良好，而且組織多孔易粉碎冷凍干燥形成的粉末容重最小，感官性能最好[6]。該研究綜合運(yùn)用了兩者，榨汁法較大程度上利用了生姜，冷凍干燥法雖用時(shí)長(zhǎng)，但是有較多的優(yōu)點(diǎn)值得開發(fā)運(yùn)用。

即食飲片中，把生姜提取制備成姜粉，可避免鮮生姜的霉?fàn)€、變質(zhì)、使用不便等問題。在研究中出現(xiàn)純化水提取的生姜粉用無(wú)水乙醇溶解，會(huì)有不溶的現(xiàn)象，考慮水提液中除了姜辣素之外可能存在許多脂不溶性成分。所以在后期的提取物測(cè)定時(shí)先用純化水溶解，過濾后再加無(wú)水乙醇稀釋。也在研究中測(cè)試過相同濃度的香草醛，采用不同濃度的乙醇稀釋，吸收度基本無(wú)影響。

羅婷等[7]研究生姜紙煨工藝時(shí)采用正交試驗(yàn)確定的最優(yōu)條件（煨制溫度 120 ℃，煨制時(shí)間 120 min）與星點(diǎn)設(shè)計(jì)-效應(yīng)面法（煨制溫度113.1 ℃，煨制時(shí)間 125.25 min）最終確定工藝有些微的差異。由此可見，正交設(shè)計(jì)能將試驗(yàn)次數(shù)降到最低，但是難以全面預(yù)測(cè)各因素水平間的效應(yīng)變化，存在一定局限性。故在工藝優(yōu)化及數(shù)據(jù)分析時(shí)，以正交設(shè)計(jì)及方差分析作為基礎(chǔ)研究，還應(yīng)考慮其他因素，結(jié)合其他方法來(lái)綜合考察。

參考文獻(xiàn)：

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[7]羅婷，王佳琪，江宇勤，等.生姜紙煨工藝的優(yōu)化[J].中成藥，2019，41（8）：1950-1953.

（收稿日期：2019-10-21）