微波法提取生姜黃酮工藝研究

劉玲玲，婁倫蛟，胡欣培，張 波

（遼寧工程技術(shù)大學(xué)基礎(chǔ)教學(xué)部，遼寧葫蘆島125105）

生姜（Ginger）是姜科多年生草本植物，在我國(guó)中部、東南部至西南部地區(qū)廣為栽培，其根莖芳香、辛辣，入藥能發(fā)汗解表、溫中止嘔、解毒，又可作蔬菜和調(diào)味用。

近年來(lái)，有研究表明，生姜中含有大量的黃酮類(lèi)物質(zhì)，該物質(zhì)具有降血糖、降血脂、抗菌消炎、抗氧化、抗衰老、消除體內(nèi)自由基等藥理作用[1]。目前，關(guān)于生姜黃酮的提取工藝研究報(bào)道較多，但微波提取方法還鮮有報(bào)道。因此，尋找更好的生姜黃酮提取工藝，將直接影響到生姜的開(kāi)發(fā)應(yīng)用及其生物活性成分的研究，對(duì)生姜產(chǎn)業(yè)的發(fā)展有重要意義[2]。

1 材料和方法

1.1 材料與儀器

新鮮生姜（市售）、蘆丁、無(wú)水乙醇、亞硝酸鈉、硝酸鋁、氫氧化鈉。

紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)（UV-1800PC），恒溫水浴鍋（HH-S），循環(huán)水式多用真空泵（SHB-ⅢA），格蘭仕微波爐。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 原料處理 將生姜用清水洗凈后瀝干，切碎并放入（60±2）℃烘箱中干燥24 h，取出后磨成細(xì)粉，密封后保存待用。

1.2.2 生姜黃酮含量測(cè)定

1.2.2.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制 準(zhǔn)確稱(chēng)取蘆丁標(biāo)準(zhǔn)品0.101 0 g，置于100 mL容量瓶中，加60%乙醇定容（母液A）。再準(zhǔn)確吸取母液A 20 mL置于100 mL容量瓶中，加30%乙醇定容（母液B）。準(zhǔn)確吸取母液 B 1.0，2.0，3.0，4.0，5.0，6.0 mL 分別置于10 mL具塞刻度試管中，用30%乙醇補(bǔ)充至10 mL；再移入25 mL容量瓶中，先精確加5%NaNO21.0 mL搖勻，放置 6 min；然后加 10%Al（NO3）31 mL搖勻，放置6 min；再加1 mol/L NaOH 10 mL，蒸餾水稀釋至刻度，振搖，放置15 min，以不加樣品為參比，用紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)在510 nm處測(cè)吸光度。以吸光度（A）為縱坐標(biāo)、蘆丁濃度為橫坐標(biāo)作圖，得標(biāo)準(zhǔn)曲線。

1.2.2.2 樣品含量的測(cè)定 取2 mL樣品提取液。置于10 mL具塞刻度試管中用30%乙醇補(bǔ)充至10 mL，再移入25 mL容量瓶中，先精確加入5%NaNO21.0 mL搖勻，放置6 min；然后加10%Al（NO3）31 mL搖勻，放置6 min；再加1 mol/L NaOH 10 mL，用蒸餾水稀釋至刻度，振搖，放置15 min，于510 nm處測(cè)吸光度。黃酮含量按如下公式計(jì)算。

黃酮獲得率C=CX·V1·V3/（V2·m）

式中，C為樣品中黃酮總含量（mg/g）；CX為由標(biāo)準(zhǔn)曲線求得的黃酮含量（mg/mL）；V1為定容體積（mL）；V2為吸取試液體積（mL）；V3為提取液體積（mL）；m 為樣品質(zhì)量（g）。

1.2.3 生姜黃酮微波提取工藝 生姜黃酮微波提取工藝的研究，主要考察料液比（即生姜質(zhì)量（g）與提取劑體積比（mL））、浸提劑濃度、微波時(shí)間、微波功率4個(gè)因素。在保持其他因素相同的條件下分別進(jìn)行單因素試驗(yàn)，考察各因素對(duì)生姜黃酮提取效果的影響，篩選最佳的提取工藝條件。在此基礎(chǔ)上，以浸提劑濃度、料液比、微波時(shí)間、微波功率為考察因素，以測(cè)得的生姜黃酮溶液吸光度為考察指標(biāo)，選用L9（34）正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)，最終得出最佳提取工藝[3-6]。

2 結(jié)果與分析

2.1 蘆丁標(biāo)準(zhǔn)曲線

蘆丁標(biāo)準(zhǔn)曲線得到回歸方程為：Y=12.071X-0.004 4，R2=0.999 4（圖 1）。

2.2 提取工藝的確定

2.2.1 料液比對(duì)提取效果的影響 取1 g生姜粉末，以70%乙醇為提取劑，分別采用1∶10，1∶15，1∶20，1∶25，1∶30 的料液比，在 640 W的條件下提取25 s，結(jié)果如圖2所示。

由圖2可知，在料液比為1∶25時(shí)，黃酮提取率最高，料液比過(guò)低或過(guò)高，提取效果都不理想。其原因可能是料液比過(guò)高時(shí)，乙醇未能與黃酮充分接觸；而料液比過(guò)低時(shí)又由于溶液量太大，需吸收過(guò)多的熱量用于自身溫度的升高，從而浪費(fèi)了能量和延長(zhǎng)了提取時(shí)間。

2.2.2 乙醇濃度對(duì)提取效果的影響 在其他因素不變的條件下，分別用80%，70%，60%，50%，40%，30%乙醇溶液作為溶劑，考察乙醇濃度對(duì)提取效果的影響。

由圖3可知，隨乙醇濃度的增加，生姜黃酮的浸提率也隨著增大。當(dāng)乙醇濃度達(dá)到70%時(shí)，提取效果最佳。若乙醇濃度過(guò)高，則會(huì)使某些脂溶性物質(zhì)溶出增多，使干擾因素隨之增大，給提純帶來(lái)困難，導(dǎo)致浸提率下降。

2.2.3 輻射時(shí)間對(duì)提取效果的影響 在其他因素不變的條件下，微波時(shí)間分別為10，15，20，25，30，35 s，考察輻射時(shí)間對(duì)提取效果的影響。

由圖4可知，隨著輻射時(shí)間的延長(zhǎng)，總黃酮提取率先增加后減少。輻射時(shí)間為25 s時(shí)的提取率最高，然后下降。其原因可能是連續(xù)輻射時(shí)間長(zhǎng)，易爆沸，且溶劑揮發(fā)太快、損失量大。因此，輻射時(shí)間設(shè)定為25 s較適宜。

2.2.4 微波功率對(duì)提取效果的影響 在其他因素不變的條件下，分別于 160，320，480，640，800 W輻射25 s后，考察微波功率對(duì)提取效果的影響（圖 5）。

由圖5可知，隨著微波功率的增大，總黃酮提取率也隨之增大。當(dāng)微波功率在320～640 W時(shí)，提取率比較穩(wěn)定。但如果功率過(guò)高會(huì)使其液爆沸而使其揮發(fā)過(guò)多。因此，適宜的微波提取功率應(yīng)為320～640 W。

2.2.5 正交試驗(yàn) 由于生姜總黃酮提取率受到乙醇濃度、料液比、微波功率及微波輻射時(shí)間4個(gè)因素的交叉影響，為了全面考察這4個(gè)因素的影響，設(shè)計(jì)了4因素3水平正交試驗(yàn)，即選擇乙醇濃度、料液比、微波功率及微波輻射時(shí)間為考察因素，以生姜樣品中的總黃酮含量為考察指標(biāo)，采用L9（34）正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)（表1、表2）。

表1 正交試驗(yàn)因素水平

表2 正交試驗(yàn)結(jié)果

從表2可以看出，4個(gè)考察因素對(duì)生姜黃酮提取效果的影響與單因素試驗(yàn)結(jié)果趨勢(shì)相符合。極差分析結(jié)果表明，各種因素對(duì)提取效果影響的主次順序依次為B＞C＞D＞A，最佳的提取條件為A3B3C2D3，即微波功率640 W，微波輻射時(shí)間25 s，料液比1∶30，乙醇濃度80%。試驗(yàn)表明，在此條件下，黃酮含量為16.97 mg/g。

3 結(jié)論

微波法提取生姜黃酮具有提取效率高、提取效果好、設(shè)備簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，能有效降低生產(chǎn)成本，提高經(jīng)濟(jì)效益。

本試驗(yàn)結(jié)果表明，微波提取生姜黃酮的最佳工藝條件為A3B3C2D3，即微波功率640 W，微波輻射時(shí)間25 s，料液比1∶30，乙醇濃度80%。此條件下的黃酮含量為16.97 mg/g。

［1］ 莫開(kāi)菊，程超，黃鵬，等.生姜黃酮提取純化及結(jié)構(gòu)的初步鑒定[J].食品科學(xué)，2005，26（9）：229-233.

［2］ 陳偉，劉青梅，楊性民，等.微波技術(shù)在杜仲黃酮提取工藝中的應(yīng)用研究[J].食品科學(xué)，2006，27（10）：285-288.

［3］ 張慧，劉宗敏，黎繼烈，等.微波萃取在食品工業(yè)中的應(yīng)用[J].食品與機(jī)械，2006，22（6）：147-150．

［4］ 田迪英，楊榮華.微波輻射對(duì)生姜抗氧化活性物質(zhì)的浸提作用[J].中國(guó)調(diào)味品，2006（12）：17-21.

［5］ 劉玲玲，孔濤，王海英，等.菊芋總黃酮提取工藝研究[J].山西農(nóng)業(yè)科學(xué)，2008，36（9）：62-65.

［6］ 蒙秋霞，牛宇，牛西午.錦雞兒屬幾種植物總黃酮含量研究[J].華北農(nóng)學(xué)報(bào)，2005，20（3）：43-45.