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，并用冷凍干燥法進行干燥得到有效成分干燥品的提取工藝，為即食飲片開發提供基礎研究。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，紫外分光光度法測吸光度計算姜辣素的含量。結果 鮮生姜榨汁法最佳提取工藝為：鮮生姜加水量6倍、榨汁時間10 s、榨汁次數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。結論 該法簡單、安全，所得粉末可用于進一步制備即食飲片。

關鍵詞：鮮生姜;榨汁法;姜辣素;冷凍干燥

中圖分類號：R283 ??文獻標志碼：A ??文章編號：1007-2349（2020）01-00672-04

生姜來源于姜科植物姜的新鮮根莖，具有發汗解表、溫中止嘔、溫肺止咳的功效。生姜中含有揮發油、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[2]，在食品、保健品、醫藥、化妝品、生物學等領域研究較多。6-姜辣素作為生姜的主要成分，現代藥理學研究證實具有抑制血小板聚集、抗氧化活性、保護胃黏膜、抗炎、抑制乳腺癌細胞增殖并促進其凋亡，發揮抗腫瘤功能[1]。

中藥大健康產業是中國具有傳統優勢的新興產業，是大健康與中藥產業的有機契合。中藥飲片是中藥產業的三大支柱之一，即食飲片作為中藥飲片行業的一個亮點，可以成為新型飲片的發展方向，它的出現能很好地促進飲片行業的整體發展。在中藥方劑中，應用到“姜棗引”的不在少數，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，力爭創新性開發即食飲片-“姜棗引”的炮制新工藝。

1 儀器與試藥

1.1 儀器 LP302M電子天平（常熟市夢蘭百靈天平儀器有限公司）;LAC224C型電子天平（常熟市夢蘭百靈天平儀器有限公司）;九陽料理機（JYL-C022九陽股份有限公司）;Pilot2-4LD真空冷凍干燥機（北京博醫康實驗儀器有限公司）、SHZ-DⅢ循環水式多用真空泵（鄭州宏朗儀器設備有限公司）;Spectrumlab 752s紫外分光光度計（上海棱光技術有限公司）;GWA-UN2-F30純水儀（北京普析通用儀器有限責任公司）。

1.2 試藥與試劑 無水乙醇（四川西隴科學有限公司）;香草醛（天津市光復精細化工研究所）;生姜（云南，云南金發藥業有限公司）;布什漏斗;醫用脫脂棉;紗布;0.45 um濾膜。

2 方法與結果

2.1 紫外吸收波長測定 香草醛與生姜中有效成分姜辣素的結構相似，含有相同的功能基團：3-甲氧基-4-羥基苯基，故本實驗中選用香草醛作為對照品。測定紫外吸收時以無水乙醇作為空白對照，分別在波長200～800 nm范圍內對香草醛無水乙醇溶液和生姜提取物無水乙醇液進行光譜掃描，由掃描結果可知，香草醛無水乙醇溶液和生姜提取物無水乙醇液在280 nm處均有最大吸收。

2.2 標準曲線的建立 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的香草醛標準品溶液。精密吸取該標準溶液0.2、0.4、0.6、0.8、1.0、1.2轉移至10 mL容量瓶中，加無水乙醇定容至刻度，搖勻，分別制成濃度為2.44、4.88、7.32、9.76、12.2、14.64 ug/mL的對照品溶液。按上述確定的紫外波長（280 nm），以無水乙醇為空白對照進行測定，以吸光度（A）為橫坐標，香草醛濃度（C）為縱坐標，進行線性回歸，得標準曲線方程為Y=14.245x-0.0239，R2=0.999，在香草醛濃度為（2.44～14.64）ug/mL 范圍內該方法線性關系良好。標準曲線見圖2。

2.3 生姜提取物的制備及檢測

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，按照實驗設計加入相應倍量的純化水，榨汁，過濾。若需榨取多次，則過濾后濾渣再加入相應倍量純化水，合并濾液。過濾時在漏斗中平鋪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板層上，關閉倉門，打開壓縮機和板冷，待液體物料結冰凍結成固體后，持續2 h，待冷凝器溫度-60℃以下，真空度到60 Pa以下時，打開加熱，物料由預冷進入升華階段，該階段持續約60 h，物料變成蓬松粉末即可關機，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續濾液，加無水乙醇稀釋定容至10 mL，搖勻待測。

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

2.3.5 提取率的計算 提取率（%）=姜辣素重量/鮮生姜重量×100%

2.4 正交設計優選榨汁提取工藝 按預試驗經驗及結果，分別以加水倍量、榨汁時間、榨汁次數、破碎粒度為A、B、C、D四因素，設定三個水平作正交設計（結果見表1），優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”項下的方法，按L9（34）正交試驗表各試驗列號項下條件，榨汁并將提取液冷凍干燥，采用紫外分光光度法測定、計算提取物中姜辣素的含量以及提取率。結果見表2。

由以上正交試驗的結果可以看出：將測得的吸收度折算成香辣素的含量為主要指標對榨汁法的提取工藝進行考察，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;榨汁時間10 s、榨汁次數3次、破碎粒度1 mm。

2.5 提取工藝的驗證實驗 按照正交試驗所得的最佳提取工藝重復 3 次驗證實驗，取平均值。結果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，檢測波長：280 nm，萃取溫度40℃;萃取壓力 20 MPa;高壓萃取釜萃取浸泡時間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，榨汁對設備的要求不高，易于制備，生產成本低廉，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 %）。以上方法均對鮮生姜進行了干燥再提取，在干燥過程中成分會發生變化或者損失，而該研究采用的是鮮生姜直接提取，盡量減少了干燥對結果的影響，且干燥方法選擇的是冷凍干燥，避免了高溫對有效成分的影響。

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，對色澤、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，冷凍干燥法雖用時長，但是有較多的優點值得開發運用。

即食飲片中，把生姜提取制備成姜粉，可避免鮮生姜的霉爛、變質、使用不便等問題。在研究中出現純化水提取的生姜粉用無水乙醇溶解，會有不溶的現象，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定時先用純化水溶解，過濾后再加無水乙醇稀釋。也在研究中測試過相同濃度的香草醛，采用不同濃度的乙醇稀釋，吸收度基本無影響。

羅婷等[7]研究生姜紙煨工藝時采用正交試驗確定的最優條件（煨制溫度 120 ℃，煨制時間 120 min）與星點設計-效應面法（煨制溫度113.1 ℃，煨制時間 125.25 min）最終確定工藝有些微的差異。由此可見，正交設計能將試驗次數降到最低，但是難以全面預測各因素水平間的效應變化，存在一定局限性。故在工藝優化及數據分析時，以正交設計及方差分析作為基礎研究，還應考慮其他因素，結合其他方法來綜合考察。

參考文獻：

[1]于杰濱，邵明舉.6-姜辣素對人乳腺癌細胞增殖、凋亡的影響及機制[J].中國老年學雜志，2019，39（16）：4072-4075.

[2]孫昕，蘇平，魏丹.姜辣素的酶法提取及其對亞硝酸鹽清除的研究[J].食品研究與開發，2018，39（2）：90-96.

[3]陳艷，周冬翠，張梅.三種方法提取生姜有效部位群并測定?6-姜辣素含量[J].中國藥師，2014，17（7）：1099-1102.

[4]賴海濤，呂禹哲，蘇國成.生姜中姜辣素提取方法研究[J].化學工程與裝備，2017，（3）：11-15.

[5]朱風濤，馬超，吳茂玉，等.生姜功能成分的提取及其應用[J].農產品加工，2010，1.67-69.

[6]張鐘，劉曉明.不同干燥方法對生姜粉物理性質的影響[J].農業工程學報，2005，21（11）：186-188.

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

（收稿日期：2019-10-21）