生姜油樹脂提取工藝及其功能活性研究進展

徐未芳，王桂林，范建鳳，趙二勞

(忻州師范學院 化學系，山西 忻州 034000)

生姜為姜科植物姜的根莖，藥食兩用，我國資源豐富[1]。作為調味佳品，可去腥除膩，增香提味；作為中藥，具有溫中止嘔、解表散寒、化痰止咳等功效[2]。研究表明[3-4]，生姜油樹脂是生姜中的功能成分之一，在食品、調味品、醫藥和衛生等領域具有廣闊的應用前景。研究生姜油樹脂的提取及其功能活性，對于生姜產業由粗放型應用向精細化應用轉型、提高生姜產品的科技附加值，發展生姜產業具有重要的實際意義。本文梳理概述近10年來我國生姜油樹脂提取及其功能活性研究進展，為生姜油樹脂深入研究及其開發應用提供參考。

1 生姜油樹脂提取工藝研究進展

1.1 酶解法

王琛等[5]以姜辣素提取率為指標，研究了生姜中油樹脂雙酶(纖維素酶-半纖維素酶)酶解提取。通過正交試驗優化的最佳提取工藝條件：纖維素酶-半纖維素酶質量比5∶3，酶用量2.8 mg/100 mL，酶解溫度45℃，酶解時間2.5 h。該工藝條件下，生姜油樹脂的代表性成分姜辣素提取率為3.711%，比乙醇溶液浸提法姜辣素提取率提高了30%。采用酶解法提取生姜油樹脂，有助于提高油樹脂提取率，但該工藝成本相對較高，提取時間較長，工藝過程中溫度、pH控制要求相對較高，經濟效益不高，現僅適于實驗室研究。

1.2 超聲輔助提取法

夏樹林等[6]研究了生姜中油樹脂超聲輔助乙醇提取，通過單因素實驗結合正交試驗，得出影響生姜油樹脂超聲輔助提取的因素主次順序為：提取溫度>超聲時間>料液比>乙醇濃度。優化的最佳提取工藝：乙醇濃度95%，料液比(g/mL) 1∶17，提取溫度70℃，超聲時間50 min。該工藝下，生姜油樹脂提取率為5.29%。超聲輔助提取可減少溶劑用量，縮短提取時間，提高提取效率[7]，是一種生姜油樹脂提取的有效方法。

1.3 雙水相萃取法

周令國等[8]以β-環糊精、碳酸鈉、氯化鈉為雙水相萃取劑，研究了雙水相萃取生姜油樹脂。結果顯示，β-環糊精為萃取相的主要組成成分，碳酸鈉、氯化鈉有助于提高萃取相中姜油樹脂的代表性成分姜辣素的分配比例，以及提高萃取率。姜辣素分配系數為0.21～0.32，姜辣素萃取率為71.6%。雙水相體系萃取分離生姜油樹脂具有作用條件溫和、操作簡單、萃取分離效率高、易于工業放大應用等優點，值得深入研究。

1.4 超臨界CO2萃取法

張魯明等[9]研究了超臨界CO2萃取生姜油樹脂工藝，優化的工藝條件為：萃取壓力22 MPa，萃取溫度50℃，萃取時間15min。此條件下，生姜油樹脂提取率為5.34%。張建立等[10]優化的工藝為：萃取壓力35 MPa，溫度40℃，萃取時間2.5 h。該工藝下，生姜油樹脂萃取率為2.86%。王登斌等[11]優化的工藝條件為：萃取壓力25 MPa，解析壓力9 MPa，溫度50℃，萃取時間90 min。王亞潔[12]由響應面法優化的生姜油樹脂超臨界CO2萃取工藝：CO2流量為25 kg/h，萃取壓力28.6 MPa，溫度41.7℃，萃取時間2.7 h。卞夢瑤[13]研究得到的最佳工藝條件為：裝料量200 g，原料粒徑60目，萃取壓力24 MPa、萃取溫度48℃、萃取時間45 min。在此條件下，生姜油樹脂得率為5.561%。另外，于大勝等[14]研究了山東主產區生姜油樹脂的超臨界CO2萃取，萃取壓力15MPa，萃取溫度45℃，萃取時間80 min為萃取的最佳經濟條件。該工藝條件下，萊蕪寨里生姜油樹脂提取率達到5.06%，為山東地區姜油樹脂提取率最高的生姜品種。由上可知，超臨界CO2萃取生姜中油樹脂，雖存在前期設備投入成本較高，工藝技術要求較嚴等問題，但該工藝具有產品純度高，萃取溫度低、可保護熱敏性物質，無有機溶劑殘留等優勢，具有工業化生產應用前景，需要深入研究。

1.5 集成提取法

孫靜等[15]采用微波真空干燥、亞臨界流體丁烷萃取和超臨界CO2流體萃取的集成工藝提取生姜中油樹脂。結果表明，微波真空干燥生姜工藝參數：干燥頻率(2450±50)MHz，時間8 min；亞臨界流體丁烷萃取參數：萃取壓力0.40MPa，萃取溫度40℃，時間40 min；超臨界流體CO2萃取參數：萃取壓力16 MPa，萃取溫度45℃，CO2流量為18L/min，周期120 min。在此集成工藝下，生姜油樹脂萃取率可達97%，溶劑殘留達到未檢出。可見，該工藝下生姜中油樹脂基本提出，無溶劑殘留，符合工業生產要求。但也存在工藝相對復雜，一次性投入成本較高等問題。

2 生姜油樹脂功能活性研究進展

2.1 生姜油樹脂清除自由基抗氧化活性

葛慶豐等[16]研究發現，當生姜油樹脂的代表性成分姜辣素與DPPH自由基的物質的量比達到2.0時，5 min后就檢測不出DPPH自由基，表明生姜油樹脂具有較強的清除自由基抗氧化活性。夏樹林等[6]和徐勇等[17]的研究均表明生姜油樹脂具有較強的清除自由基抗氧化活性。李遠坤等[18]研究表明，不同濃度的生姜油樹脂對MDA均有不同程度的抑制作用，即具有一定的抗氧化活性。段書平[19]研究發現，油脂中添加一定量的生姜油樹脂后，油脂的貨架期延長，抗氧化能力提高，表明生姜油樹脂具有抗氧化活性。另外，卞夢瑤等[20]研究發現，生姜油樹脂對過氧化氫引起的RAW264.7巨噬細胞損傷具有保護作用，認為作用機制是源于生姜油樹脂可有效清除自由基，提高抗氧化能力，調節細胞氧化還原系統。綜上可知，生姜油樹脂具有一定的抗氧化活性。

2.2 生姜油樹脂抑菌活性

張魯明等[9]研究發現，生姜油樹脂對金黃色葡萄球菌、大腸桿菌、沙門氏菌、痢疾志賀氏菌和蘇云金桿菌等5種供試菌均有一定的抑制作用，抑菌最低質量濃度為0.5～1.0 mg/mL，且其抑菌作用具有一定的光、熱穩定性。陳團偉等[21]研究發現發，生姜油樹脂可顯著抑制小孢擬盤多毛孢侵染所致橄欖果實病害發生，其最佳抑菌劑量為30μL/mL。可見，生姜油樹脂具有一定的抑菌活性。

2.3 生姜油樹脂防輻射作用

李晴等[22]研究發現，生姜油樹脂能降低輻射所誘發的活性氧水平，減輕輻射造成的DNA損傷，明顯提高抗氧化酶、NQO1的mRNA 表達水平，表明生姜油樹脂具有防護輻射作用，其作用機制可能是通過激活Nrf2 信號通路達到。

3 展望

綜上，我國生姜資源豐富，開發應用生姜油樹脂有得天獨厚的資源優勢。但目前對生姜油樹脂的相關研究不足，難以為生姜油樹脂的產業化生產提供理論支撐。因此，今后應深入研究生姜油樹脂的提取工藝，做到生姜油樹脂的高效提取。同時應系統研究生姜油樹脂的功能活性，理清其量效關系、作用機制，為生姜油樹脂的產業化生產奠定理論基礎，進而實現生姜油樹脂的產業化生產。