生姜不同部位活性成分及抗氧化性的比較

邢穎，左佳佳

(運城學院 生命科學系，山西 運城 044000)

生姜(ZingiberofficinaleRosc.)是姜科植物姜的根莖，在我國東南、西南及中部均有栽培，且栽培歷史悠久[1]。生姜是藥食同源的植物，不僅可作為調味品添加到食物中改善風味，而且含有豐富的生物活性物質如生姜酚、生姜黃酮、姜辣素及生姜精油等，具有多種保健作用如抗氧化、抗炎、保肝、保腎、抗腫瘤、抗菌等，因此可作為中藥材對人體起到保健功效[2-3]。

有關生姜的研究主要集中在根部，包括活性成分的提取、分析及相關產品的研發等，而生姜莖、葉在加工中作為副產物被丟棄。研究表明，植物中的活性成分如多酚可以從全株植物中提取，也可以從植物的葉、莖和根等部位提取得到，且不同部位多酚等活性成分的含量與組成均不同，同時其抗氧化能力也不同[4]。王宗成等[5]采用響應面法優化對生姜莖、葉中的黃酮提取工藝進行了優化，其得率可達15.42 mg/g，且具有一定的抗氧化活性。戰琨友等[6]對老姜和鮮姜中的化學成分進行對比分析，兩者中所含的化學成分基本相同，但相對含量差異顯著。有關生姜不同部位，包括老根、鮮根、莖、葉4個部位無系統性對比分析，因此本研究以生姜全株為研究對象，測定生姜老根、鮮根、莖、葉4個部位的黃酮、多酚、姜辣素及精油含量，并對其提取液的抗氧化活性進行了分析，以期為生姜的綜合利用提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

整株生姜購自四川省，分為老根、鮮根、莖、葉4個部位，切成薄片，分別于50 ℃烘箱中干燥至恒重，粉碎過60目篩于4 ℃冷藏備用。

蘆丁、沒食子酸、香草醛、2,2-聯氮-二(3-乙基-苯并噻唑-6-磺酸)二銨鹽(ABTS+·)、1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(DPPH·)等：美國Sigma-Aldrich公司；福林酚、水楊酸、雙氧水：北京索萊寶科技有限公司；碳酸鈉、硝酸鋁等：西隴化工有限公司。所有試劑均為分析純。

1.2 儀器設備

UV-5200紫外可見分光光度計 上海元析儀器有限公司；7890A氣質聯用儀自動進樣器 上海安捷倫科技有限公司；KQ-500DE數控超聲波清洗機 昆山市超聲儀器有限公司。

1.3 實驗方法

1.3.1 黃酮、多酚及姜辣素的提取及測定

采用超聲波乙醇輔助提取，準確稱取生姜老根、鮮根、葉、莖4個不同部位的樣品粉末各1.000 g，以75%乙醇為提取溶劑，料液比為1∶40，在超聲功率400 W的條件下超聲40 min，抽濾，收集上清液，濾渣在同樣的條件下重復提取1次，合并上清液為樣品待測液，供黃酮、多酚、姜辣素含量及抗氧化能力的測定。

黃酮含量的測定：采用亞硝酸鈉-硝酸鋁比色法[7]。移取2.5 mL樣液，加入0.3 mL的5% NaNO2溶液，搖勻后靜置7 min，再加入0.3 mL的10% Al(NO)3溶液，搖勻后靜置6 min。最后加入4.00 mL的4% NaOH溶液，用蒸餾水定容，靜置15 min后于510 nm處測其吸光度。以蘆丁標準品(0.02～0.12 mg/mL)為橫坐標、吸光度為縱坐標繪制標準曲線，回歸方程為y=10.162x+0.0055，R2=0.9977。黃酮的含量以 蘆丁當量(mg)/干原料質量(g) 表示。

多酚含量的測定：采用福林酚法[8]。吸取2.5 mL樣液，加入0.5 mL福林酚試劑搖勻，加入7.5%的Na2CO3溶液10 mL，用蒸餾水定容，搖勻后避光反應1 h,于750 nm下測其吸光度。以沒食子酸濃度(0.02～0.10 mg/mL)為橫坐標、吸光度為縱坐標繪制標準曲線，回歸方程為y=72.178x+0.0242，R2=0.9942。多酚含量以沒食子酸當量(mg)/干原料質量(g)表示。

姜辣素含量的測定[9]：移取4 mL樣液定容在25 mL容量瓶中，以無水乙醇為對照，在280 nm下測吸光度。以香草醛的濃度(2～12 μg/mL)為橫坐標、吸光度為縱坐標繪制標準曲線，回歸方程為y=0.0573x+0.0299，R2=0.9929。姜辣素的含量以mg/g表示。

1.3.2 抗氧化活性的分析

DPPH·清除能力的測定[10]：移取1 mL樣液，加入0.1 mmol/L的DPPH反應液4 mL，搖勻。避光反應1 h后于517 nm下測定吸光度A1，同時以蒸餾水代替樣液測定吸光度A0。DPPH·自由基清除率計算公式如下：

式中：A0為對照組的吸光度；A為加樣品的吸光度。

·OH清除能力的測定[11]：移取1 mL，加入6 mmol/L FeSO4溶液、6 mmol/L H2O2溶液各1 mL，搖勻后靜置10 min。再分別加水楊酸乙醇溶液1 mL，蒸餾水稀釋至15 mL，于37 ℃水浴30 min。在510 nm下測定吸光度Ax，同時以蒸餾水代替H2O2溶液測定吸光度Ax0，以蒸餾水代替樣液測吸光度A0。羥自由基清除率計算公式如下：

式中：Ax為加樣品的吸光值；A0為空白組的吸光值；Ax0為不加過氧化氫的吸光值。

ABTS+·清除能力的測定[12]：移取樣液1 mL，加入4 mL稀釋后的ABTS+工作液(吸光度為0.72～0.68之間)，混合均勻，在室溫下避光反應10 min。于734 nm測定吸光度A1，同時以蒸餾水代替樣液測吸光度A0。ABTS+·清除率計算公式如下：

式中：A0為空白組的吸光值；A為加樣品的吸光值。

1.3.3 精油提取

準確稱取25 g生姜樣品粉末于500 mL圓底燒瓶中，放入數顆玻璃珠，加入250 mL的蒸餾水與適量的氯化鈉，搖勻。連接揮發油提取裝置，加熱回流4 h后，收集精油。精油含量為精油質量/干原料質量×100%。

2 結果與分析

2.1 生姜不同部位活性成分分析

生姜不同部位黃酮、多酚、姜辣素及精油含量見表1。

表1 生姜不同部位活性成分含量Table 1 The content of active components of different parts of ginger

生姜老根及鮮根中的黃酮含量分別為64.31，38.16 mg/g，其多酚含量分別為24.29，17.31 mg/g。劉步云等[13]對32種不同產地生姜中的黃酮和多酚含量進行了測定，其黃酮含量為18.69～130.22 mg/g，多酚含量為28.05～66.46 mg/g，除鮮根中多酚含量偏低外，其余與本研究結果基本相符。生姜不同部位中黃酮含量大小順序依次為：老根>葉>鮮根>莖。研究表明生姜中的黃酮化合物具有抗炎、減緩腫瘤生成及抗氧化等多種生理功能，且根、莖中的黃酮含量隨著種植時間的延長而逐漸增加[14-15]。老根中的多酚含量是鮮根中的1.4倍，葉中多酚含量是莖中的1.15倍。植物中的多酚類物質具有抗氧化、抗炎、抗心腦血管疾病等生理功能，其含量隨成熟度、季節等變化顯著[16-17]。生姜老根、鮮根、莖及葉中的姜辣素含量分別為14.68，4.3，3.95，4.42 mg/g。陳莉華等[18]采用微波輔助法對生姜中的姜辣素進行提取，其提取率為1.76%，與本研究結果較為接近。姜辣素是生姜中的主要功能性成分，具有刺鼻氣味，是生姜特征性風味的主要呈味物質，包括姜酮、6-姜酚、6-姜烯酚、8-姜酚、10-姜酚等物質。老根和鮮根中精油含量差異不顯著，分別為3.08%、2.93%；葉和莖中的精油含量差異顯著，分別為1.37%、0.83%。生姜精油獨特的香氣成分在食品加工中具有增香除腥的作用。綜合比較，老姜中的活性成分含量最高，這可能與老姜在第2年繼續生長過程中，其他化學成分會轉化為次生代謝產物有關。

2.2 抗氧化活性對比分析

圖1 生姜不同部位提取液的抗氧化活性Fig.1 The antioxidant activity of extract of different parts of ginger

由圖1可知，生姜不同部位提取液對DPPH·、ABTS+·及·OH自由基均有一定的清除能力，其中對ABTS+·自由基的清除作用最強，而對DPPH·、·OH的清除作用較弱。生姜各部位提取液清除自由基作用具有較好的一致性，由高到低依次為：老根>鮮根>葉>莖，其中4個部位提取液對DPPH·、ABTS+·自由基清除能力大小均存在顯著性差異(P<0.05)，而老根和鮮根對·OH自由基的清除能力差異不顯著(P>0.05)。生姜老根提取液對DPPH·、ABTS+·及·OH自由基清除率分別為65.69%、95.93%、65.60%，而生姜莖提取液對3種自由基清除率僅分別為37.91%、71.54%、42.21%。

生姜提取液抗氧化活性與黃酮、多酚及姜辣素含量的相關性分析見表2。

表2 生姜提取液抗氧化活性與黃酮、多酚 及姜辣素含量的相關性Table 2 The correlation between the antioxidant activity and content of flavonoids, polyphenols and gingerols of ginger extract

生姜不同部位提取液DPPH·、ABTS+·及·OH自由基清除能力與黃酮、多酚及姜辣素含量表現出一定的正相關。黃酮含量與DPPH·、ABTS+·及·OH自由基的相關性分別為0.839，0.920，0.906；多酚含量與DPPH·、ABTS+·自由基的相關性分別為0.972，0.980，均為顯著，與·OH自由基的相關性為0.759。姜辣素與DPPH·、ABTS+·及·OH自由基的相關性較低，分別為0.791，0.852，0.545。相關研究表明，生姜黃酮具有很高的自由基清除能力和還原能力，而多酚類物質在抗氧化過程中能提供電子，清除自由基，同時還能加強抗氧化物質與底物之間的親和能力。

3 結論

通過對生姜老根、鮮根、莖和葉4個不同部位中主要活性成分及抗氧化性的綜合分析發現，生姜老根中的黃酮、多酚、姜辣素及精油含量最高，分別為64.31，24.29，14.68 mg/g和3.08%，其次是葉、鮮根及莖。生姜不同提取液對DPPH·、ABTS+·及·OH自由基均有一定的清除能力，其中生姜老根提取液的抗氧化活性最強。生姜不同部位提取液中的黃酮、多酚及姜辣素含量均與抗氧化性指標之間表現出正相關。研究結果表明生姜不同部位活性成分含量差異較大，在開發利用時應充分考慮各自優勢，合理利用生姜的葉和莖，對姜資源的開發達到精細化和合理化。