生姜提取物的研究進展

◎ 周文雅

（河南城建學院，河南 平頂山 467000）

生姜是姜科多年生草本植物姜（Zingiber officinaleRoscoe）的新鮮根莖，主要于我國的中部、東南部及西南部部分省區(qū)廣泛種植。作為我國傳統(tǒng)的調(diào)味料之一，生姜由于其獨特的芳香及辛辣味在烹飪中發(fā)揮著增香、去腥、豐富食品的味道等作用。生姜在中藥史上也有一席之位，在歷代治療婦科、內(nèi)科、骨傷科疾病的活血化瘀方劑中多有使用。現(xiàn)代藥理研究及臨床試驗證明，生姜及其有效成分可以降低三酰甘油和膽固醇，減少體內(nèi)脂肪合成；也可以抑制血小板聚集，抗凝、抗血栓形成，預防動脈粥樣硬化的產(chǎn)生和發(fā)展[1]。生姜獨特的芳香味，及其藥食同源的藥用價值，在食品、藥品、化妝品等工業(yè)應用中發(fā)揮越來越大的作用。目前報道的有關(guān)生姜提取物主要包括風味物質(zhì)（生姜精油、姜油樹脂）、生姜膳食纖維、生姜多糖、生姜蛋白酶。本文主要介紹生姜提取物的研究現(xiàn)狀，為生姜綜合利用及提高經(jīng)濟附加值提供一定的理論依據(jù)。

1 風味物質(zhì)

1.1 姜精油的提取

姜精油與姜油樹脂是目前國內(nèi)外研究的主要風味提取物，包含了生姜中主要的活性物質(zhì)。姜精油是生姜中一類幾乎不含高沸點揮發(fā)性物質(zhì)的總稱，黃色透明油狀液體，具有濃郁的生姜特征性芳香氣味，是生姜的香氣與風味的基本來源。傳統(tǒng)提取方式一直以水汽蒸餾法為主，該法操作簡便，投資少，但缺點是蒸餾時間長，得油率低。劉姜偉等[2]確定蒸餾時間、生姜粉浸泡時間、生姜粉烘干溫度、料液比為影響生姜精油提取工藝的因素，并進行正交優(yōu)化得出最佳的工藝條件，生姜精油得率可達到1.6%。其他技術(shù)輔助可以提高姜精油的提取效率，劉紅霞等[3]優(yōu)化了蒸餾法提取姜精油的條件，精油的提取率可以達到1.44%，后采用微波輔助水中蒸餾法提取姜精油，提取效率有一定的提高，在相同提取率的情況下，提取時間縮短近1倍。

隨著提取技術(shù)的發(fā)展，林麗靜[4]等人采用超臨界CO2技術(shù)得到高良姜精油，提取率可達到1.77%。雷紅等[5]過響應面優(yōu)化超臨界CO2萃取工藝條件，以姜精油中活性物質(zhì)6-姜酚作為考察指標，得到最優(yōu)姜精油提取條件為：二氧化碳流量為25 L·h-1，姜粉過篩目數(shù)為80目，加入無水乙醇92.46 mL，6-姜酚的最優(yōu)得率為3.21%。

隨著提取技術(shù)的發(fā)展，姜精油的提取率基本穩(wěn)定在2%，但是提取效率大大提高，這對于工業(yè)化生產(chǎn)中降低生產(chǎn)成本具有一定的參考價值。

1.2 姜精油的成分分析

不同的提取方式、不同的產(chǎn)地得到的姜精油的成分也會存在一定的差異，這對于產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)具有一定的指導意義，不同姜精油產(chǎn)品的具體功效需要將提取方式與產(chǎn)地作為考慮因素。

裴亞萍[6]利用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用（GC-MS）技術(shù)對超臨界CO2萃取（SFE）和水蒸氣蒸餾方式提取（SD）的山東大黃姜精油的揮發(fā)性成分進行對比分析，超臨界CO2提取的大黃姜精油檢測出揮發(fā)性成分126種；而水蒸氣蒸餾提取的大黃姜精油，檢測出揮發(fā)性成分107種。兩種精油中含相同成分80種，比例上有所不同。

高良姜是藥食兩用的中藥材，其中揮發(fā)油含量較高，其主要種植產(chǎn)地為廣東徐聞。為擴大其種植面積，選取氣候條件相當?shù)暮Ｄ线M行擴種。翟紅莉等[7]研究比較兩個種植基地的高良姜揮發(fā)油的成分差異，海南產(chǎn)高良姜揮發(fā)油中α-松油醇含量為8.23%，β-蒎烯和樟腦萜含量可達到10%以上；徐聞產(chǎn)高良姜揮發(fā)油中α-松油醇含量僅為1.67%，β-蒎烯和樟腦萜含量僅為0.13%，但是τ-杜松醇含量較高，為6.83%。海南產(chǎn)高良姜揮發(fā)油的主要成分和徐聞產(chǎn)高良姜差異很大，可對其用藥與做香料提供參考。

1.3 姜油樹脂的提取

姜油樹脂含有姜精油所沒有的非揮發(fā)性的脂肪成分，保留生姜特有的辛辣苦澀氣味。主要用有機溶劑萃取生姜的根莖部分得到深琥珀色至深褐色相對黏稠液體，靜置后會有顆粒狀沉淀。姜辣素是其中的主要辛辣味化合物，它是姜酚、姜酮、姜醇與生姜有關(guān)的辣味物質(zhì)的總稱。姜油樹脂的傳統(tǒng)提取方式主要是有機溶劑萃取，萃取劑可以用乙醇、丙酮、石油醚等，隨著萃取技術(shù)的發(fā)展又有CO2超臨界萃取、雙水相萃取等新技術(shù)、新方法。由于原料產(chǎn)地和提取方法不同，姜油樹脂的成分及其含量也會存在明顯差異。

周令國[8]等人進行了雙水相萃取姜油樹脂的試驗，利用β-環(huán)糊精，或β-環(huán)糊精與碳酸鈉、食鹽等，與生姜汁、水混合后，可以構(gòu)成分相清晰的雙水相系統(tǒng)。姜油樹脂中的目標成分姜辣素分布在下相，萃取率能達到70%以上。

乙醇提取的最佳工藝條件為：萃取溫度為60 ℃、萃取時間為5 h、質(zhì)量比為1∶10、顆粒度為40目、真空度為-0.07 MPa。不同溫度下乙醇提取姜油樹脂的化學成分基本相同，隨著提取溫度的升高，從姜油樹脂中檢測出的化學成分增多[9]。

在傳統(tǒng)的有機溶劑萃取的基礎上，利用超聲輔助乙醇提取可明顯提高姜油樹脂的提取率，能達到5.29%[10]。也有實驗通過酶前處理生姜粉，使姜油樹脂的生理活性物質(zhì)更容易被釋放。超臨界CO2技術(shù)同樣可用于姜油樹脂的萃取[11]，通過與乙醇回流法對比，發(fā)現(xiàn)超臨界CO2技術(shù)明顯優(yōu)于乙醇萃取，但萃取成分存在一定差異。

通過技術(shù)研發(fā)、技術(shù)集成，將生姜油樹脂提取、轉(zhuǎn)化核心技術(shù)進行熟化和集成，形成高效標準化生姜油樹脂提取技術(shù)規(guī)程，以萊蕪生姜為原料，通過集成化的提取技術(shù)工藝，可達到干姜收率20%，生姜油樹脂萃取率97%以上，溶劑殘留達到未檢出水平[12]。

1.4 姜油樹脂的成分分析

指紋圖譜是隨著現(xiàn)代分析技術(shù)的發(fā)展而誕生的一種從整體上研究復雜物質(zhì)體系的技術(shù)，此模式以各種光譜、波譜、色譜等技術(shù)為依托，具有指紋特征分析、宏觀推斷分析等特點。

目前針對姜油樹脂的成分分析主要集中在建立質(zhì)譜分析的基礎上。利用固相微萃取（SPME）技術(shù)，結(jié)合氣相色譜質(zhì)譜對姜油樹脂的成分進行分析，建立生姜姜油樹脂的指紋圖譜，可為質(zhì)量評價提供更為簡單、快速、有效的方法，為姜油樹脂的內(nèi)在品質(zhì)提供新思路，為原料的質(zhì)量控制及鑒定提供一定的依據(jù)，為姜油樹脂的品質(zhì)及應用提供堅實的保障[13]。

2 姜蛋白酶

生姜蛋白酶被認為是木瓜蛋白酶家族的又一成員，與木瓜蛋白酶、菠蘿蛋白酶等植物蛋白酶在結(jié)構(gòu)與性質(zhì)上有一定的同源性。姜蛋白酶的提取方法主要有沉淀法中的有機溶劑法、結(jié)合有機溶劑的鹽法、單寧法，以及超濾法。其中單寧有毒，所以單寧法提取技術(shù)不常用。沉淀法大都是用丙酮沉淀生姜蛋白酶制備成丙酮粉，并以此作為酶源進行進一步的分離純化，利用切塊的鮮姜，加入pH6.5的磷酸鹽緩沖溶液，均質(zhì)勻漿，緩沖液稀釋，加氯化鈉攪拌過濾，用緩沖液提取殘渣后過濾，收集濾液微孔濾膜過濾后再超濾[14]。

3 生姜多糖

生姜多糖主要是指生姜中可提取的膳食纖維及具有一定生理功能的多糖。

3.1 膳食纖維的提取

膳食纖維作為人體必需的7大營養(yǎng)元素之一，它既不能被腸道吸收消化，也不產(chǎn)生能量，卻與人類的營養(yǎng)健康密切相關(guān)。膳食纖維可分為水溶性膳食纖維（SDF）和水不溶性膳食纖維（IDF）兩大類。膳食纖維的提取方法主要有酶法、堿法、超聲輔助法、膜分離法、發(fā)酵法和剪切乳化輔助酶水解法。酶法操作簡便，節(jié)省能源，有利于環(huán)境保護，宋榮珍[15]等采用酶法提取生姜中的可溶性膳食纖維，優(yōu)化出植物蛋白酶提取生姜中可溶性膳食纖維的工藝條件為：植物蛋白酶用量6%，酶解溫度55 ℃，酶解時間5 h，此時可溶性膳食纖維的提取率為13.24%。

3.2 生姜多糖的提取

研究報道關(guān)于生姜多糖的提取方法主要有熱水浸提法、微波輔助提取法、超聲輔助提取、多種提取技術(shù)協(xié)同提取等。廖登未等[16]確定的生姜多糖熱水浸提最佳工藝條件，生姜多糖提取率為（11.74±0.23）%。王蕓等[17]利用復合酶（纖維素酶、果膠酶、木瓜蛋白酶和α-淀粉酶）提取生姜多糖，確定的復合酶配比為纖維素酶、果膠酶、木瓜蛋白酶和α-淀粉酶用量分別為1.5%、1.0%、2.0%和2.5%，多糖提取率可達22.18%。王穎等[18]研究了生姜多糖微波輔助提取，通過響應面法優(yōu)化最佳工藝條件，生姜多糖提取率為18.93%。目前，國內(nèi)對超聲輔助提取生姜多糖的研究相對較多。夏樹林等[19]以生姜粉為原料，研究了超聲輔助提取生姜多糖，采用正交試驗法優(yōu)化最佳提取工藝，生姜多糖提取率為11.32%。不同提取方式都有一定的優(yōu)勢，根據(jù)試驗優(yōu)化方法創(chuàng)新技術(shù)方式可以為以后生姜多糖的工業(yè)化生產(chǎn)奠定基礎。

4 結(jié)語

生姜獨特的調(diào)味作用、較高的營養(yǎng)價值、潛在的保健作用及不能忽略的藥用價值，使其成為極具開發(fā)利用價值的經(jīng)濟作物。本文總結(jié)現(xiàn)今的生姜提取物研究進展，以期為生姜的綜合利用提供參考。