生姜中姜辣素提取工藝研究進展

徐未芳 王桂林 范建鳳 趙二勞

摘要? ? 姜辣素是生姜中主要功能成分之一，具有多種功能活性，在醫藥、食品、調味品、化妝品和衛生等領域具有廣闊的應用前景。研究生姜中姜辣素的提取，對生姜的高值化利用具有重要意義。本文概述了我國生姜中姜辣素提取工藝研究進展，以期為生姜中姜辣素的提取及其開發應用提供參考。

關鍵詞? ? 生姜;姜辣素;提取工藝

中圖分類號? ? S632.5? ? ? ? 文獻標識碼? ? A

文章編號? ?1007-5739（2020）06-0221-02? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?開放科學（資源服務）標識碼（OSID）

生姜為姜科植物姜的根莖，是傳統的藥食兼用食品，我國生姜資源豐富[1]。生姜中含有多種功能活性成分，具有多種功能活性，姜辣素是其中主要功能活性成分之一。姜辣素不僅是生姜辣味的主要呈味物質，也是生姜多種功能活性的主要功能因子，在醫藥、食品、調味品、化妝品和衛生等領域具有廣闊的應用前景。研究生姜中姜辣素的提取，對于生姜的高值化利用、發展生姜產業具有重要的意義，受到人們廣泛關注。本文梳理概述近10年來我國生姜中姜辣素提取研究現狀，為生姜姜辣素深入研究及其開發應用提供參考。

1? ? 溶劑提取法

溶劑提取就是依據相似相溶原理，考慮姜辣素的溶解性，選擇適當的溶劑，盡量多地將姜辣素類成分溶出，同時控制和減少其他成分溶出。考慮姜辣素溶解性和食用安全性，所用溶劑主要為乙醇。目前，國內有關生姜中姜辣素溶劑提取研究相對較多。鄧仙梅等[2]以姜辣素提取率為指標，研究了生姜中姜辣素的乙醇回流提取。通過正交試驗優化的最佳提取工藝條件為乙醇體積分數80%、料液比（g/mL）1∶10、提取時間1.0 h、提取次數3次。該工藝下，生姜姜辣素提取率為55.87 mg/g。傅秀娟等[3]也研究了生姜中姜辣素的乙醇回流提取，選用乙醇用量、回流時間和回流次數為因素，采用正交試驗法優化的最佳工藝條件為5 g干姜粉，加入5.5 mL體積分數60%的乙醇，提取3次，每次1.0 h。該工藝下，生姜姜辣素提取率為4.79%。湯秀華等[4]研究了生姜中姜辣素的有機溶劑浸提法，選用無水乙醇為溶劑，在單因素試驗的基礎上，采用正交試驗法優化提取工藝，得到影響姜辣素提取率的因素大小順序為料液比>浸提溫度>浸提時間，優化的最佳工藝為生姜粉粒度80目、料液比（g/mL）1∶70、提取溫度70 ℃、提取時間75 min。該工藝下，生姜姜辣素提取率為2.14%。廖欽洪等[5]研究了生姜中姜辣素乙醇浸提，通過PB試驗和CCD響應面法得出，乙醇濃度、浸提溫度和料液比對姜辣素提取影響較大。優化的最佳浸提工藝為乙醇濃度72%、料液比（g/mL）1∶57、浸提溫度54 ℃、提取時間1.25 h。該工藝下，生姜姜辣素提取率為0.94%。魏? 銳等[6]也研究了生姜中姜辣素的乙醇浸提法，響應面法優化的最佳浸提工藝條件為80%乙醇作提取劑、料液比（g/mL）1∶12、浸提溫度70 ℃、提取時間1.5 h、浸提次數2次。該工藝下，生姜姜辣素提取率達92.55%。張魯明等[7]研究優化的生姜中姜辣素乙醇浸提工藝為生姜干燥粉碎過60目篩、乙醇濃度80%、料液比（g/mL）1∶10、浸提溫度50 ℃、提取時間2.0 h。該工藝下，姜辣素得率達1.61%。另外，姜艷艷[8]研究了鮮姜中姜辣素的乙醇浸提法，正交試驗法優化的最佳浸提工藝條件為無水乙醇作提取劑、料液比（g/mL）1∶3.5、浸提時間2.5 h、旋蒸溫度50 ℃、浸提次數2次。該工藝下，鮮姜中姜辣素提取率為0.095%。

綜上所述，影響生姜中姜辣素溶劑提取的因素主要有乙醇濃度、料液比、溫度、時間和提取次數。溶劑提取易于操作，工藝簡單、適于工業化生產，但也存在提取時間長、產品雜質多、提取溫度較高影響姜辣素活性、經濟效益較差等問題，影響其工業生產應用。

2? ? 超聲輔助提取法

超聲輔助提取即利用超聲波的空化、機械和熱效應等，有效破壞生姜細胞結構，促使姜辣素類成分快速溶出，提高姜辣素提取率。目前，有關生姜中姜辣素超聲輔助提取的研究也相對較多。

賴海濤等[9]研究了生姜中姜辣素超聲輔助乙醇提取，采用單因素逐項優化法確定的最佳工藝條件：以體積分數85%乙醇為溶劑，超聲功率200 W，料液比（g/mL）1∶14，超聲時間30 min。該工藝下，姜辣素提取率為1.86%。杜秋葉等[10]研究了生姜中姜辣素超聲輔助乙醇提取，采用正交試驗法優化的最佳提取工藝為：無水乙醇為溶劑，固定超聲功率為100 W，料液比（g/mL）1∶16，提取溫度60 ℃，超聲時間30 min。該工藝下，生姜姜辣素提取率為25.8%。項? 敏等[11]也研究了生姜中姜辣素的超聲輔助提取，正交試驗優化的最佳工藝條件為固定超聲功率600 W、乙醇濃度60%、料液比（g/mL）1∶15、提取溫度25 ℃、提取時間10 min。該工藝下，生姜姜辣素提取率為5.14%。李? 萍等[12]由正交試驗優化的生姜中姜辣素超聲輔助乙醇提取最佳工藝條件為無水乙醇作溶劑、生姜粉目數60～80目、超聲功率231 W、料液比（g/mL）1∶25、超聲溫度80 ℃、超聲時間15 min。該工藝下，姜辣素提取率為6.896%。豁銀強等[13]研究確定的姜辣素超聲輔助最佳提取工藝為固定提取溫度60 ℃、乙醇體積分數65%、超聲功率300 W、料液比（g/mL）1∶12、提取溫度60 ℃、提取時間20 min。在該工藝下，生姜姜辣素提取率為2.78%。孔繁東等[14]則研究了生姜渣中姜辣素的超聲輔助乙醇提取，確定的最佳工藝為乙醇濃度75%、料液比（g/mL）1∶15、超聲功率800 W、提取時間10 min。在該試驗條件下，生姜渣中姜辣素提取率為2.1%。另外，楊小敏等[15]研究了生姜中姜辣素的超聲輔助乙酸乙酯提取，響應面法優化的最佳工藝為乙酸乙酯體積分數91.5%、料液比（g/mL）1∶19.3、超聲功率800 W、提取溫度41.5 ℃、提取時間10 min。該工藝下，生姜中姜辣素得率為22.982 mg/g。李? 楠等[16]優化的生姜中姜辣素超聲輔助乙醇提取工藝為乙醇濃度79%、料液比（g/mL）1∶13、提取溫度40 ℃、超聲功率200 W、提取時間26 min。該工藝下，姜辣素得率10.42 mg/g。

綜上所述，超聲輔助提取可縮短提取時間、能耗較低、提取溫度較低，有利于保護姜辣素活性，提取效率較高，是一種生姜姜辣素提取的有效方法，但也存在超聲波對環境的污染問題。

3? ? 微波輔助提取法

微波輔助提取是利用微波的選擇性加熱，瞬間產生高溫高壓，導致生姜細胞壁破裂，減少傳質阻力，姜辣素被快速溶出。目前，國內對生姜中姜辣素微波輔助提取研究也相對較多。

湯秀華等[17]研究了生姜姜辣素微波輔助無水乙醇提取，通過正交試驗法優化的最佳提取工藝條件為生姜粉目數80目、料液比（g/mL）1∶90、微波功率220 W、微波溫度55 ℃、微波時間100 s。此工藝條件下，姜辣素提取率為1.989%。朱沛沛等[18]研究了生姜姜辣素微波輔助乙醇提取，通過正交試驗法優化的最佳提取工藝條件為體積分數80%乙醇作提取劑、料液比（g/mL）1∶14、微波功率300 W、微波溫度55 ℃、微波時間120 s。此工藝條件下，姜辣素提取率為1.7108%。陳莉華等[19]研究優化的生姜姜辣素微波輔助乙醇提取最佳工藝條件為乙醇濃度66%、料液比（g/mL）1∶16、微波功率300 W、微波時間70 s。此工藝條件下，姜辣素提取率為1.76%。李愛江等[20]優化的生姜姜辣素微波輔助乙醇提取最佳工藝條件為乙醇濃度80%、料液比（g/mL）1∶18、微波功率300 W、微波時間100 s。此工藝條件下，姜辣素提取率為1.757%。

綜上所述，微波輔助提取生姜中姜辣素具有選擇性好、提取時間短、提取效率高等優勢，但該工藝前期設備成本相對較高，工業化生產的微波設備尚未開發問世，現也僅限于實驗室研究。

4? ? 酶輔助提取法

酶輔助提取法就是利用酶反應高度專一性的特點，選擇相應的酶，特異性地分解生姜細胞壁組成，破壞細胞壁致密結構，減少傳質阻力，加快姜辣素類成分溶出。目前，國內有關酶輔助提取生姜中姜辣素研究很少，僅有文獻1篇。孫? 昕等[21]研究了纖維素酶輔助提取生姜中姜辣素工藝，由正交試驗法優化的工藝條件為料液比（g/mL）1∶50、酶用量0.95%、酶解溫度50 ℃、酶解時間90 min。該工藝下，生姜中姜辣素提取率1.85%。

由此可見，酶輔助提取法是一種反應條件溫和、提取率較高的姜辣素提取方法，但也存在提取時間相對較長、提取過程條件要求嚴格、成本較高等問題，目前僅限于實驗室研究。

5? ? 協同輔助提取法

采用2種或2種以上提取技術協同輔助提取生姜中姜辣素，可實現方法優勢互補。徐麗萍等[22]研究了纖維素酶協同超聲輔助提取生姜中姜辣素，響應面法優化的最佳工藝條件為按料液比（g/mL）1∶10加入pH值5.9濃度為0.2 mol/L的磷酸緩沖液，纖維素酶用量50 mg/g，酶解溫度47 ℃，酶解61 min后，再加入7.5 mL無水乙醇，在超聲功率150 W、溫度49 ℃下，超聲提取30 min。該工藝下，姜辣素提取率為4.7701%。趙希艷等[23]研究了纖維素酶協同微波輔助提取生姜中姜辣素，正交試驗優化的最佳工藝條件為以pH值5.0的PBS緩沖液為提取劑，料液比（g/mL）1∶100，酶用量4%，酶解溫度50 ℃，酶解時間100 min，微波時間80 s。該工藝下，粗提物中姜辣素含量6.17%。于? 博等[24]研究了生姜中姜辣素的超低溫凍融協同超聲輔助提取，響應面法優化的最佳工藝條件為60%乙醇作提取劑、凍融2次、料液比（g/mL）1∶15、超聲溫度47 ℃、超聲時間40 min。該工藝下，姜辣素提取率2.98%。

綜上所述，協同輔助提取可明顯提高姜辣素提取率，提取溫度也較低，符合工業生產要求，但也存在工藝相對復雜，成本較高等問題。

6? ? 結語

我國生姜資源豐富，開發應用生姜姜辣素有得天獨厚的資源優勢。但目前對生姜中姜辣素提取研究還不夠系統，難以為生姜姜辣素的產業化生產提供理論支撐。今后應系統深入研究生姜姜辣素提取工藝，應用一些現代天然產物提取分離技術，創新生姜中姜辣素的提取技術，實現生姜中姜辣素的高效提取。

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