大肉姜多酚的提取及其抗氧化性研究

韋學(xué)豐，鄧年方，岑海峰，陸艷紅，鄭小鳳

（賀州學(xué)院化學(xué)與生物工程學(xué)院，廣西賀州542899）

大肉姜多酚的提取及其抗氧化性研究

韋學(xué)豐，鄧年方，岑海峰，陸艷紅，鄭小鳳

（賀州學(xué)院化學(xué)與生物工程學(xué)院，廣西賀州542899）

以賀州本地大肉姜為原料，研究大肉姜中多酚的微波提取工藝及抗氧化活性，通過單因素試驗(yàn)分析了微波時(shí)間、微波功率、乙醇濃度和料液比對大肉姜多酚提取率的影響，通過正交試驗(yàn)對提取工藝進(jìn)行了優(yōu)化，并考察了提取液對DPPH·自由基的清除作用。結(jié)果表明，最佳微波提取工藝為：微波功率250W，微波時(shí)間3min，乙醇濃度50%，液固比40∶1（mL/g），大肉姜多酚對DPPH·自由基具有明顯的清除作用，IC50值為0.12mg/mL。

大肉姜；多酚；抗氧化活性

賀州大肉姜[1]是有名的地方品種，每年種植大肉姜達(dá)2 300 hm2，產(chǎn)量達(dá)6.5萬t，近年來種植面積不斷擴(kuò)大。近年來許多農(nóng)民通過種植大肉姜已經(jīng)產(chǎn)生了較好的經(jīng)濟(jì)效益，收入明顯增加，但目前大肉姜多以鮮姜或酸姜的形式銷售，由于產(chǎn)品技術(shù)含量低，利潤空間小，進(jìn)一步開發(fā)大肉姜精加工產(chǎn)品，提高姜產(chǎn)品的科技含量是非常有意義的。生姜是姜科多年生草本植物，其根莖芳香而辛辣，為傳統(tǒng)的調(diào)味香料，有健胃止吐、驅(qū)風(fēng)散寒、抑菌等功效[2]。韋學(xué)豐[3]對大肉姜中黃酮類化合物的超聲提取工藝進(jìn)行了研究，得到了超聲法提取大肉姜黃酮類化合物最佳工藝。鄧年方[4-7]等對大肉姜組培快繁技術(shù)進(jìn)行了研究，得到了組培大肉姜的最佳培養(yǎng)方案，為大肉姜的規(guī)模化生產(chǎn)創(chuàng)造了條件；對大肉姜總黃酮含量及抗氧化作用進(jìn)行了研究，大肉姜黃酮具有較好的抗氧化作用；對大肉姜提取物的抑菌性能方面的研究，已經(jīng)得到了大肉姜抑菌活性物質(zhì)的超聲、微波、水浴提取工藝，抑菌活性物質(zhì)對溫度和pH值的穩(wěn)定性，并對粗提物進(jìn)行了初步分離。最新的實(shí)驗(yàn)和臨床觀察證實(shí)，多酚物質(zhì)能抑制血小板的聚集和粘連，具有抑制新陳代謝中酶的作用，而且能誘導(dǎo)血管舒張，有強(qiáng)心、降血脂、防治心血管疾病、防止中風(fēng)、護(hù)膚美容等多方面的生物活性[8-9]。本文用微波法提取大肉姜中多酚，并對其抗氧化活性進(jìn)行研究，期望提供一種新的多酚的來源，同時(shí)為賀州大肉姜的產(chǎn)品開發(fā)提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 材料和儀器

實(shí)驗(yàn)材料：大肉姜購于賀州本地，洗凈烘干粉碎后備用，藥品為分析純。

主要儀器：DHG-9240A型電熱鼓風(fēng)干燥箱：上海精宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司；722型分光光度計(jì)：上海分析儀器總廠；AR224CN電子分析天平：奧豪斯儀器（上海）有限公司）；NJL07-3微波爐：南京杰全微波設(shè)備公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 多酚的提取

稱取2.0 g姜粉放入500mL燒杯中并加入一定濃度和體積的乙醇溶液，在一定功率條件下微波提取一定時(shí)間，減壓過濾，濾液定容于100mL容量瓶，得待測液。

1.2.2 酚含量的測定

多酚含量的測定采用Folin-Denis比色法，分別取待測液0.5mL置于10mL容量瓶中，加0.1mol/LFC試劑2.5mL，搖勻，再加7.5%碳酸鈉溶液2.0mL，搖勻，加水稀釋至刻度，靜置2 h，在波長760 nm處測定吸光度A。

1.2.3 多酚標(biāo)準(zhǔn)曲線的制定

標(biāo)準(zhǔn)曲線以沒食子酸為標(biāo)準(zhǔn)品，準(zhǔn)確配置0.05mg/mL沒食子酸標(biāo)準(zhǔn)溶液50.0mL，準(zhǔn)確吸取沒食子酸標(biāo)準(zhǔn)溶液3.0、4.0、5.0、6.0、7.0、8.0、9.0、10.0mL分別加入10mL的容量瓶中定容，得濃度為15、20、25、30、35、40、45、50mg/L的沒食子酸溶液。按1.2.2方法測定各溶液的吸光度A，以沒食子酸濃度為橫坐標(biāo)，以吸光度為縱坐標(biāo)作圖，結(jié)果見圖1。

圖1 沒食子酸標(biāo)準(zhǔn)曲線Fig.1 Gallic acid standard curve

由圖1可知，吸光度與沒食子酸濃度成線性關(guān)系，回歸方程為：y=0.007 8x+0.061 3，R2=0.997 9，濃度線性范圍為15mg/L～50mg/L。

1.2.3 抗氧化能力測定

抗氧化能力采用DPPH·法測定，準(zhǔn)確稱取19.716mg DPPH·定容于250mL容量瓶中，得濃度為2×10-4mol/L的DPPH·溶液。取一定量待測液于5mL容量瓶中，加2mLDPPH·，用95%乙醇定容，靜置30min后測其吸光度Ai；取等量的提取液于5mL容量瓶中，用95%乙醇定容，靜置30min后測其吸光度Aj；取2mLDPPH·于5mL容量瓶中，用95%乙醇定容，靜置30min后測其吸光度A0。

1.2.4 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)

為了確定最佳工藝條件，根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果，采用L9（34）正交表以微波功率、微波時(shí)間、乙醇體積分?jǐn)?shù)、液固比四個(gè)因素，以多酚提取率為考核指標(biāo)，選取各因素的合適區(qū)域3個(gè)水平作正交實(shí)驗(yàn)，因素水平見表1。

表1 正交實(shí)驗(yàn)因素水平表Table1 Factors and levels of orthogonal experiment

2 結(jié)果與分析

2.1 不同微波功率對多酚提取的影響

取大肉姜2 g，在微波時(shí)間3min、乙醇濃度30%、液固比為30∶1、不同微波功率下進(jìn)行試驗(yàn)，抽濾后將濾液定容至100mL，測量多酚含量，結(jié)果見圖2。

圖2 微波功率的影響Fig.2 Effect of microwave power on polyphenols yield

由圖2可以看出，微波功率從150W～400W時(shí)多酚提取率先升高后降低，在300W時(shí)出現(xiàn)最大值。說明隨著微波功率的增加，細(xì)胞的破壞程度增大，當(dāng)功率達(dá)到300W時(shí)最有利于提取。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，選擇功率250、300、350W做正交試驗(yàn)。

2.2 不同微波時(shí)間對多酚提取的影響

取大肉姜2g，在微波功率250W、乙醇濃度30%、液固比為30∶1、不同微波時(shí)間下進(jìn)行試驗(yàn)，抽濾后將濾液定容至100mL，測量多酚含量，結(jié)果見圖3。

圖3 微波時(shí)間的影響Fig.3 Effect of microwave time on polyphenols yield

在一定的微波功率下，延長微波時(shí)間可以使細(xì)胞的破壞程度增加、使提取液的溫度升高，可溶性物質(zhì)較容易被提取出來，由圖3可以看出，微波時(shí)間為2min～7 min時(shí)間內(nèi)，多酚提取率先升高后降低，在3min時(shí)出現(xiàn)最大值，說明此時(shí)提取液與細(xì)胞內(nèi)多酚濃度基本平衡，大于3min時(shí)，提取液溫度較高可能導(dǎo)致多酚被破壞，所以多酚提取率下降。所以選擇微波時(shí)間3、4、5min做正交試驗(yàn)。

2.3 不同乙醇濃度對多酚提取的影響

取大肉姜2 g，在微波時(shí)間3min、微波功率250W、液固比為30∶1、不同乙醇濃度下進(jìn)行試驗(yàn)，抽濾后將濾液定容至100mL，測量多酚含量，結(jié)果見圖4。

圖4 乙醇濃度的影響Fig.4 Effect of ethanol concentration on polyphenols yield

由圖4可以看出，乙醇濃度從10%～60%時(shí)多酚提取率先升高再降低，乙醇濃度在50%時(shí)出現(xiàn)最高值，說明隨著乙醇濃度的增加，有利于多酚的提取，但是當(dāng)乙醇濃度到達(dá)一定高度時(shí)，多酚含量變化不明顯，考慮到微波提取過程中較高濃度的乙醇在提取過程中可能存在危險(xiǎn)，所以選擇乙醇濃度為30%、40%、50%做正交試驗(yàn)。

2.4 不同液固比對多酚提取率的影響

取大肉姜2g，在微波時(shí)間3min、微波功率250W、乙醇濃度30%、不同液固比（mL/g）下進(jìn)行試驗(yàn)，抽濾后將濾液定容至100mL，測量多酚、黃酮含量，結(jié)果見圖5。

由圖5可以看出，液固比從10∶1～60∶1時(shí)，多酚提取率先升高后降低，在30∶1為最大值，所以選擇20∶1，30∶1，40∶1做正交試驗(yàn)。

2.5 正交試驗(yàn)結(jié)果

圖5 液固比的影響Fig.5 Effect of ratio of liquid to material on polyphenols yield

通過單因素實(shí)驗(yàn)的考察，了解到微波功率、乙醇濃度、微波時(shí)間和液固比對多酚提取的影響，以此4個(gè)因素為自變量，以大肉姜多酚提取率為考核指標(biāo)，設(shè)計(jì)四因素三水平正交試驗(yàn)，對提取工藝進(jìn)行優(yōu)化，正交試驗(yàn)結(jié)果見表2。

表2 正交試驗(yàn)結(jié)果及極差分析表Table2 The results and range analysis of the orthogonal test

由表2可以看出，影響大肉姜多酚提取的主次因素為A＞D＞C＞B，即微波功率〉液固比＞微波時(shí)間＞乙醇濃度，最佳提取條件為微波功率250 W，微波時(shí)間3 min，乙醇濃度為50%，液固比為40∶1。

為了檢驗(yàn)優(yōu)化的提取工藝，在最佳工藝條件下，進(jìn)行驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，結(jié)果見表3，由表3可以看出，大肉姜多酚平均提取率為0.114 5%，說明優(yōu)化的實(shí)驗(yàn)結(jié)果是正確的。

2.6 大肉姜多酚清除DPPH·自由基的實(shí)驗(yàn)結(jié)果

以最佳工藝條件下的提取液為樣液（多酚濃度為1.145mg/mL），配制成不同濃度的待測液，按1.2.3的方法測定不同濃度條件下的對DPPH·自由基的清除能力，以多酚含量為橫坐標(biāo)，以清除率為縱坐標(biāo)作圖，結(jié)果見圖6。由圖可知，不同濃度的多酚對DPPH·自由基具有一定的清除作用，隨著多酚濃度的增加，清除率不斷升高，IC50值為0.12mg/mL。

表3 驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)Table3 The results of validation experiments

圖6 多酚對DPPH·清除率曲線Fig.6 Scavenging activity of polyphenols for DPPH·

3 結(jié)論

以賀州本地大肉姜為原料，研究了大肉姜中多酚的微波提取工藝，在單因素的基礎(chǔ)上應(yīng)用正交試驗(yàn)進(jìn)行了優(yōu)化，最佳微波提取工藝為：微波功率250W，微波時(shí)間3min，乙醇濃度50%，液固比40∶1（mL/g），大肉姜多酚對DPPH·自由基具有明顯的清除作用，IC50值為0.12mg/mL。

[1]鄧年方,吳桂容,潘百明.大肉姜研究綜述[J].賀州學(xué)院學(xué)報(bào),2010, 26(1)：136-138

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[3]鄧年方,潘百明,韋學(xué)豐.賀州大肉姜的組培快繁技術(shù)研究[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué),2010,38(11)：6013-6014,6035

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The Extraction of Polyphenol and Oxidation Resistance of Zingiber officinale Roscoe

WEI Xue-feng，DENG Nian-fang，CEN Hai-feng，LU Yan-hong，ZHENG Xiao-feng
（Department of Chemical and Biological Engineering，Hezhou University，Hezhou 542899，Guangxi，China）

The microwave extraction technique and antioxidant activity of polyphenol of Hezhou Zingiber officinale Roscoe were studied.Influences of the microwave time，microwave power，ethanol concentration and solid ratio on the extraction of Zingiber officinale Roscoe were studied through single factor experiments.The extraction technique were optimized through the orthogonal experiment and the effect of extract on removing DPPH·were also studied.The results showed that the optimum extraction conditions were as follows:microwave power 250W，microwave time 3min，50% ethanol and ratio of solid to liquid 40∶1.The extract have obvious activity to remove DPPH·，the value of IC50was0.12mg/mL.

Zingiber officinale Roscoe；polyphenol；antioxidant activity

10.3969/j.issn.1005-6521.2014.16.005

2013-05-10

賀州學(xué)院重點(diǎn)學(xué)科建設(shè)項(xiàng)目（2011ZDXK02）；廣西教育廳資助項(xiàng)目（200103YB142）

韋學(xué)豐（1979—），男（蒙古），高級實(shí)驗(yàn)師，碩士，研究方向：天然產(chǎn)物開發(fā)與利用。