不同產(chǎn)地生姜營養(yǎng)成分分析及生姜多糖性質(zhì)研究

摘 要：目的：深入開發(fā)生姜資源。方法：選取15個不同產(chǎn)地且具有代表性的生姜測定其水分、灰分、粗纖維、粗脂肪、可溶性多糖、可溶性蛋白、總酚等營養(yǎng)成分含量，并采用超聲波冰浴提取不同產(chǎn)地生姜粗多糖，進行總糖、糖醛酸、硫酸基、蛋白質(zhì)及單糖組成性質(zhì)研究。結(jié)果：安徽阜陽、云南紅河、浙江麗水三地營養(yǎng)成分得分最高，不同產(chǎn)地生姜粗多糖的性質(zhì)也有所差異。結(jié)論：可根據(jù)不同產(chǎn)地生姜的營養(yǎng)成分結(jié)構(gòu)及其性質(zhì)，合理選擇生姜進行科學性研究。

關(guān)鍵詞：不同產(chǎn)地；生姜；營養(yǎng)成分；生姜多糖

生姜屬于姜科姜屬多年生草本植物的新鮮根莖^［1］，具有獨特的芳香和刺激性辣味，適宜生長在熱帶、亞熱帶及溫帶地區(qū)^［2］。中國是生姜的發(fā)源地之一，有研究認為，姜的原始發(fā)源地或許會在古黃河與長江流域之間的地區(qū)^［3］，中國的生姜產(chǎn)量在國際排行榜里位居榜首^［4］。在中國，生姜主要分布在長江以南的東西部地區(qū)^［5］。我國生姜種質(zhì)資源豐富，生姜的栽培品種可分為疏苗型和密苗型兩類，疏苗型代表品種主要有山東萊蕪大姜和疏輪大肉姜，密苗型代表品種主要有萊蕪片姜、浙江紅瓜姜和廣東密輪細肉姜^［6］。根據(jù)生姜的顏色又可分為灰白皮姜、白黃皮姜和黃皮姜。生姜含有姜油酮、姜酚等生理活性物質(zhì)，不僅是傳統(tǒng)的烹飪食材，同時它也是一個傳統(tǒng)中醫(yī)的藥材。中醫(yī)認為，生姜能夠升溫解表、和胃止嘔、溫肺止咳等解毒作用^［7］。藥理研究表明，生姜具有抗炎、抗菌、抗氧化、抗癌、降血糖血脂、改善心腦血管系統(tǒng)等多種生物活性^［8］。有關(guān)生姜的研究主要集中在種植與栽培，一般化學成分分析以及藥理研究等幾個方面，對不同產(chǎn)地生姜主要營養(yǎng)成分的研究卻很少。研究我國不同產(chǎn)地生姜的主要成分差異對生姜產(chǎn)業(yè)的發(fā)展也具有一定的重要意義，為此，本研究選擇15個不同產(chǎn)地具有代表性的生姜測定其主要營養(yǎng)成分和分析姜多糖性質(zhì)。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 試驗樣品 15個不同地區(qū)的生姜分別購買于廣西百色、河南焦作、云南紅河、山東萊蕪、福建福州、安徽阜陽、江西吉安、四川成都、貴州黔南、湖北恩施、湖南株洲、山東濰坊、浙江麗水、陜西漢中、江蘇徐州，將每種生姜樣品洗凈切片于恒溫干燥箱55～60 ℃至干燥，粉碎過80目篩，裝于自封袋4 ℃保存?zhèn)溆谩?/p>

1.1.2 主要試劑 濃硫酸、鹽酸、苯酚、石油醚、無水乙醚、丙酮、三氟乙酸、氯化鋇、明膠、 葡萄糖，南京化學試劑有限公司；無水乙醇，無錫市亞盛化工有限公司；氫氧化鈉，西隴化工股份公司；果糖、半乳糖、木糖、鼠李糖、甘露糖、葡萄糖醛酸、半乳糖醛酸、阿拉伯糖、巖藻糖，上海源葉生物科技有限公司；氯仿、正丁醇、丙酮、四硼酸鈉、磷酸氫二鈉、磷酸二氫鉀、碳酸鈉，上海凌峰化學試劑有限公司；沒食子酸、福林酚、PMP試劑，北京索萊寶科技有限公司；乙腈、甲醇，上海星可高純?nèi)軇┯邢薰荆豢捡R斯亮藍、牛血清蛋白標準品，國藥集團化學試劑有限公司。

1.1.3 主要儀器 JY92-ⅡN超聲波細胞粉碎機，寧波新芝生物科技有限公司；PD-1C-50真空冷凍干燥機，北京博醫(yī)康實驗儀器有限公司；ATX224分析天平，島津有限公司；SZF-06粗脂肪測定儀、CXC-06粗纖維素測定儀，上海新嘉電子有限公司；TM-0612P陶瓷纖維馬弗爐，北京盈安美誠有限公司；RE-5205旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀，上海亞榮生化儀器廠；KH7200型超聲波清洗器，昆山禾創(chuàng)超聲儀器有限公司；GZX-9070 MBE電熱鼓風干燥箱，上海博訊實業(yè)有限公司設(shè)備廠；HH-42數(shù)顯恒溫攪拌循環(huán)水箱，常州國華電器有限公司；TU-1901雙光束紫外可見分光光度計，北京普析通用儀器有限公司；LC-20AT高效液相色譜儀，日本島津；LXJ-Ⅱ型低速大容量多管離心機，上海安亭科學儀器廠；DFY-500搖擺式高速中藥粉碎，溫嶺市林大機械有限公司。

1.2 方法

1.2.1 不同產(chǎn)地生姜各營養(yǎng)成分測定（1）水分含量測定采用直接干燥法^［9］。（2）灰分含量測定采用直接灰分法^［10］。（3）粗脂肪含量測定采用索氏提取法^［11］，利用SZF-06粗脂肪測定儀完成樣品中粗脂肪含量的測定。（4）粗纖維含量測定采用國標法^［12］，利用CXC-06粗纖維測定儀完成樣品中粗纖維含量的測定。（5）可溶性蛋白測定采用考馬斯亮藍法^［13］，以牛血清白蛋白為標樣繪制考標準曲線。（6）可溶性糖含量測定采用苯酚硫酸法^［14］，以標準葡萄糖為標樣標繪制標準曲線。（7）生姜總酚含量測定采用福林酚法^［15］，以沒食子酸為標樣繪制標準曲線，并在實際操作基礎(chǔ)上稍作修改。

1.2.2 數(shù)據(jù)分析 利用SPSS 19.0統(tǒng)計軟件^［16］，對不同產(chǎn)地生姜各營養(yǎng)成分的數(shù)據(jù)進行主成分分析。根據(jù)軟件計算各營養(yǎng)成分的特征值、貢獻率及累積貢獻率來確定主成分的個數(shù)，由各營養(yǎng)成分的特征向量，計算出主成分的函數(shù)表達式，整合不同產(chǎn)地生姜各營養(yǎng)成分的綜合得分，最后根據(jù)綜合得分選出營養(yǎng)品質(zhì)較好的地區(qū)。

1.2.3 不同產(chǎn)地生姜多糖性質(zhì)分析 （1）生姜粗多糖的制備：用分析天平稱取適量姜粉于燒杯中，加入25倍體積蒸餾水，放置于超聲波細胞破碎機（冰浴，超聲提取30 min、功率500 W），離心（4 000 r/min，20 min）過濾取濾液，50℃旋蒸濾液至原體積的1/4，加入sevage試劑（氯仿：正丁醇=4∶1）除蛋白，此操作重復(fù)5次，取出上清液并加入四倍體積無水乙醇醇沉過夜，離心得沉淀，再加入丙酮、乙醚、無水乙醇除雜此操作重復(fù)2次，將沉淀復(fù)溶并透析，透析液冷凍干燥即得粗多糖制品。（2）蛋白質(zhì)含量測定：參考馬斯亮藍法^［17］，以牛血清蛋白為標樣繪制標準曲線。將樣品配成濃度為0.1 mg/mL的樣品溶液，移取1 mL的樣品溶液，加入5 mL的考馬斯亮藍溶液，反應(yīng)20 min后，于595 nm處測吸光度。（3）總糖含量測定：采用硫酸苯酚法，參考1.2.1以葡萄糖為標樣繪制標準曲線。取 0.l mg/mL的樣品溶液2 mL，加入1 mL 5%苯酚溶液、5 mL濃硫酸，反應(yīng)30 min后，于490 nm處測定吸光度。（4）糖醛酸含量測定：采用間羥基聯(lián)苯法^［18］，以D-葡萄糖醛酸為標樣繪制標準曲線。取100 μL濃度為1 mg/mL的樣品溶液，加蒸餾水補足1 mL，加入6 mL四硼酸鈉/硫酸溶液，沸水浴反應(yīng)6 min，冷卻至室溫，加入間羥基聯(lián)苯80 μL，搖勻，室溫反應(yīng)30 min，在525 nm處測定吸光度。（5）硫酸基含量測定：采用明膠-氯化鋇法^［19］，以硫酸鉀為標樣繪制標準曲線。精確稱取10 mg樣品，加入5 mL mol/L的鹽酸溶液，于100 ℃恒溫加熱器中水解6 h，過濾除去不溶物，取0.5 mL水解液加入1 mol/L的鹽酸溶液補足至3 mL，加入3 mL 0.5%氯化鋇-明膠溶液，渦旋混勻后，反應(yīng)15 min，在360 nm處測定吸光度。（6）單糖分析：采用PMP衍生化法進行測定^［20］，分別取10種單糖（甘露糖、核糖、鼠李糖、葡萄糖醛酸、半乳糖醛酸、葡萄糖、半乳糖、木糖、阿拉伯糖、巖藻糖）進行衍生化，再進行高效液相分析。取100 μL濃度為2 mg/mL的多糖樣品溶液和100 μL 4 mol/L的三氟乙酸于4 mL EP管中，渦旋混勻，密封后在100 ℃的恒溫干燥箱中反應(yīng)120 min水解多糖，將水解液衍生化后再進行高效液相分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 各標準曲線

各標準曲線匯總見表1。

2.2 不同產(chǎn)地生姜營養(yǎng)成分含量分析

如表2所示，7種營養(yǎng)成分中，水分所占比例最高，可溶性糖所占比例最低。營養(yǎng)成分所占比例表現(xiàn)為水分＞粗纖維＞灰分＞粗脂肪＞總酚＞可溶性蛋白＞可溶性糖。由表可知，不同產(chǎn)地的生姜水分、粗脂肪和總酚含量無較明顯的差異性；其他五種營養(yǎng)成分都存在不同程度的差異性，例如安徽阜陽生姜的灰分含量僅占0.82%左右，而云南紅河生姜的灰分含量高達3.60%；貴州黔南生姜的粗纖維含量僅占1.82%，而山東濰坊的粗纖維含量高達6.57%；不同產(chǎn)地的生姜粗脂肪含量沒有很明顯的差異性，通常在1.5%至3%的范圍內(nèi)；大多數(shù)產(chǎn)地生姜的可溶性蛋白質(zhì)含量都在1%左右，但安徽阜陽生姜的可溶性蛋白質(zhì)含量極少，僅有0.02%；15個產(chǎn)地中的生姜可溶性糖含量也存在明顯差異，其中江蘇徐州生姜可溶性糖含量為0.35%，而福建福州和山東濰坊僅含0.07%。

2.3 SPSS統(tǒng)計主成分分析

用以評判主成分影響能力的統(tǒng)計量主要是特征值、方差貢獻率和累計貢獻率，通常將特征值λgt;1的主成分選入主成分模型。根據(jù)分析結(jié)果選取3個主成分，特征值為λ1=2.1156、λ2=1.992、λ3=1.051，方差貢獻率分別為30.804%、28.464%、15.007%，累計貢獻率為74.276%。對特征值開方可得三個主成分的特征向量，分別為√^—λ1=1.468、√^—λ2=1.411、√^—λ3=1.025。三個主成分的表達式分別為：

Y₁=0.482Х₁+0.466Х₂-0.149Х₃+0.121Х₄-0.313Х₅+0.558Х₆+0.323Х₇

Y₂=-0.343Х₁+0.356Х₂+0.505Х₃-0.566Х₄+0.126Х₅+0.099Х₆+0.393Х₇

Y₃=0.276Х₁+0.155Х₂-0.382Х₃-0.364Х₄+0.745Х₅+0.147Х₆-0.210Х₇

因變量Х分別表示為原先的灰分、粗纖維、粗脂肪等七個變量的標準化變量，將其帶入表達式并相加Y1、Y2、Y3的值即可得每個產(chǎn)地各營養(yǎng)成分的綜合得分。如表3所示，綜合得分情況為安徽阜陽＞云南紅河＞浙江麗水＞山東濰坊＞湖北恩施＞江西吉安＞江蘇徐州＞福建福州＞廣西百色＞山東萊蕪＞湖南株洲＞陜西漢中＞河南焦作＞四川成都＞貴州黔南。

2.4 不同產(chǎn)地生姜多糖性質(zhì)研究

如表4所示，15個產(chǎn)地生姜粗多糖中各成分含量表現(xiàn)出較明顯的差異性，其中安徽阜陽生姜多糖中蛋白質(zhì)含量僅占2.79%，而貴州黔南生姜多糖中含量高達47.76%；安徽阜陽總糖含量高達84.76%，而貴州黔南總糖含量僅有19.7%；廣西百色生姜粗糖中糖醛酸按含量占11.92%，山東萊蕪粗糖中僅含1.5%；云南紅河生姜粗糖中硫酸基含量為3.17%左右，貴州黔南粗糖中僅含0.94%。如表5所示，15個產(chǎn)地生姜粗糖中各單糖組成及其摩爾比有所不同，但幾乎都含有甘露糖、核糖、鼠李糖、葡萄糖、半乳糖，大多數(shù)含有阿拉伯糖，少數(shù)含有葡萄糖醛酸、巖藻糖；僅山東濰坊含有木糖；其中甘露糖摩爾占比為2%～12%；核糖摩爾占比為1%～8%；鼠李糖摩爾占比為4%～25%；葡萄糖醛酸摩爾占比為6%到12%；葡萄糖摩爾占比在13%～41%，半乳糖摩爾占比在23%～48%，阿拉伯糖摩爾占比為13%～37%。

3 結(jié)論

本研究采用多種食品成分檢測方法，對15個產(chǎn)地生姜的營養(yǎng)成分含量進行測定，并通過SPSS統(tǒng)計軟件計算其綜合得分，最后得出安徽阜陽、云南紅河、浙江麗水、山東濰坊的營養(yǎng)成分得分較高。另一方面，本次實驗還研究了15個產(chǎn)地生姜粗多糖性質(zhì)。實驗結(jié)果表明，產(chǎn)地不同導致多糖粗制品在總糖、糖醛酸、蛋白質(zhì)及硫酸基在含量上有所差異。同時，單糖組成及摩爾占比也表現(xiàn)出不同的差異。當生姜僅在日常生活中使用時不必苛求生姜的產(chǎn)地，市面上常見的生姜品種即能滿足人們的日常需求。當對生姜做科學性研究時，我們應(yīng)該根據(jù)不同產(chǎn)地的生姜的營養(yǎng)成分結(jié)構(gòu)及其性質(zhì)，科學合理的選擇最適合的生姜，才能夠更有針對性開發(fā)生姜，減少不必要的經(jīng)濟損失。

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Study on Nutritional Components of Ginger from Different Places and Ginger Polysaccharide Properties

LIU Jun-ping，HUANG De-chun，CHEN Gui-tang

（College of Engineering，China Pharmaceutical University/National Research and Development Center for Chinese Medicinal Materials，Nanjing 211198，China）

Abstract：Objective To develop ginger resources in depth.Method We selected 15 representative ginger from different producing areas to determine its moisture，ash，crude fiber，crude fat，soluble polysaccharides，soluble protein，total phenols and other nutrient content，and use ultrasonic ice bath to extract raw ginger polysaccharides from different producing areas.Conduct research on the composition properties of polysaccharides，uronic acids，sulfate groups，proteins and monosaccharides.Result Fuyang in Anhui，Honghe in Yunnan，and Lishui in Zhejiang had the highest nutritional scores.The properties of crude ginger polysaccharides were different in different producing areas.Conclusion According to the nutritional structure and properties of ginger from different producing areas，ginger can be reasonably selected for scientific research.

Keywords：different producing area；ginger；nutritional composition；ginger polysaccharide