生姜中黃酮提取工藝研究進(jìn)展

李玉芬，韓高偉，王桂林，趙二勞，徐未芳

（忻州師范學(xué)院 化學(xué)系，山西 忻州 034000）

生姜（Zingiber officinale Roscoe）為姜科植物姜的根莖[1]，生姜中含有黃酮類成分，具有多種生物功能活性，在醫(yī)藥、衛(wèi)生、食品和保健品等領(lǐng)域具有誘人的應(yīng)用前景[2-3]。研究開發(fā)、合理應(yīng)用生姜中黃酮對(duì)提高人類生活質(zhì)量具有重要的實(shí)際意義。目前，我國(guó)有關(guān)生姜中黃酮提取研究已有一定報(bào)道，但鮮有研究總結(jié)。為此，就我國(guó)近10 年來生姜中黃酮類成分提取研究進(jìn)展進(jìn)行總結(jié)概述，為進(jìn)一步研究及開發(fā)利用生姜中黃酮提供參考依據(jù)。

1 生姜中黃酮提取研究現(xiàn)狀

要想開發(fā)應(yīng)用生姜中黃酮，提取是開發(fā)應(yīng)用的基礎(chǔ)，提取工藝直接影響生姜黃酮的提取效率、純度和活性。可見，研究生姜中黃酮的提取對(duì)生姜黃酮的開發(fā)應(yīng)用有重要的現(xiàn)實(shí)意義。近10年來，國(guó)內(nèi)有關(guān)生姜中黃酮的提取研究相對(duì)較少，主要有溶劑提取法、酶輔助提取法、超聲輔助提取法和微波輔助提取法等，且基本處于實(shí)驗(yàn)室研究的初級(jí)階段，離工業(yè)化生產(chǎn)的要求還有不少差距，這極不利于生姜中黃酮的開發(fā)應(yīng)用。

2 生姜中黃酮的溶劑提取工藝

溶劑提取是最基本、最基礎(chǔ)的黃酮類成分提取方法，它是依據(jù)黃酮類成分的溶解性，選擇合適溶劑，盡量多地將黃酮類成分溶出。溶劑提取生姜中黃酮使用的溶劑一般為乙醇溶液和甲醇溶液。近10年來，國(guó)內(nèi)對(duì)溶劑提取生姜中黃酮研究相對(duì)較多。李杰等[4]以石油醚脫脂后的生姜粉為原料，乙醇為溶劑，采用BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)合遺傳算法優(yōu)化生姜中黃酮浸提，確定的最佳浸提工藝條件——乙醇體積分?jǐn)?shù)59%，固液比（g/mL）1∶37，在攝氏63℃下，浸提90 min。該工藝條件下，生姜黃酮提取得率為14.685 2 mg/g。文培蓉等[5]也研究了生姜黃酮的乙醇浸提，在單因素研究的基礎(chǔ)上，通過正交試驗(yàn)優(yōu)化的最佳浸提工藝條件——乙醇體積分?jǐn)?shù)為80%，料液比（g/mL）1∶25，在攝氏50℃時(shí)，浸提1.0 h。該工藝下，生姜黃酮最高提取率為2.63%。吳玲[6]以生姜粉為原料，乙醇為溶劑，研究了生姜黃酮的回流提取，采用正交試驗(yàn)法優(yōu)化確定的最佳回流工藝條件——乙醇體積分?jǐn)?shù)70%，生姜粉粒度60 目，在料液比（g/mL）1∶15，回流攝氏70℃的條件下，回流提取2.0 h。該工藝下，生姜中黃酮提取率達(dá)1.52%。姜輝煌等[7]以鮮生姜為原料，研究了生姜中黃酮的乙醇回流提取，優(yōu)化確定的最佳工藝條件——鮮生姜切片厚度2.0 mm，乙醇體積分?jǐn)?shù)85%，在攝氏為80℃，料液比（g/mL）為1∶5 時(shí)，回流提取2.0 h。此工藝下，生姜黃酮收率最高。高淑云等[8]研究了生姜中黃酮的索氏提取，在單因素研究的基礎(chǔ)上，采用響應(yīng)面法優(yōu)化的最佳工藝：以體積分?jǐn)?shù)66.4%的乙醇為提取劑，在料液比（g/mL）1∶39.9，攝氏為96.65℃的條件下，提取4.02 h。該工藝下，黃酮提取率為1.611mg/g。李會(huì)端等[9]則研究了生姜

黃酮的甲醇浸提，確定的最佳工藝——甲醇體積分?jǐn)?shù)60%，在料液比（g/mL）1∶10，溫度60℃的條件下，浸提3.0 h。該工藝下，生姜黃酮提取率為0.497%。生姜黃酮的溶劑提取具有工藝操作較為簡(jiǎn)單，設(shè)備投資少，成本較低，易于實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)，提取率較高等優(yōu)勢(shì)，但也存在能耗較大、溶劑用量大、提取時(shí)間長(zhǎng)、提取溫度較高、產(chǎn)品純度不高、經(jīng)濟(jì)效率較差等問題，限制了其的生產(chǎn)應(yīng)用，目前僅用于實(shí)驗(yàn)室研究。

3 生姜中黃酮的酶輔助提取工藝

酶輔助提取就是根據(jù)原料組織細(xì)胞特點(diǎn)，選擇恰當(dāng)?shù)拿附到馄茐脑霞?xì)胞組織，強(qiáng)化功能成分溶出，提高功能成分提取率。根據(jù)生姜細(xì)胞壁的組成，為有效破壞其細(xì)胞壁，提高黃酮提取率，多采用纖維素酶。近10 年來，國(guó)內(nèi)對(duì)酶輔助提取生姜中黃酮研究相對(duì)較少。孫曉玲[10]研究了生姜中黃酮類成分的纖維素酶輔助提取，采用單因素試驗(yàn)結(jié)合正交試驗(yàn)法優(yōu)化提取工藝，確定的最佳工藝——以體積分?jǐn)?shù)35%、pH5.0 的乙醇溶液為提取劑，纖維素酶用量1.5%，在料液比（g/mL）為 1∶40，攝氏50℃的條件下，提取2.0 h。此工藝下，生姜黃酮提取率為0.79%。郭春曉等[11]也研究了纖維素酶輔助提取生姜中黃酮，采用正交試驗(yàn)法優(yōu)化確定的適宜提取工藝——纖維素酶用量1.4%，溶劑pH 6.0，在攝氏45℃下，纖維素酶輔助提取80 min。此工藝條件下，生姜中黃酮得率可達(dá)0.99%以上。采用酶輔助提取生姜黃酮，提取條件溫和，較溶劑法可明顯提高黃酮提取率，但提取成本相對(duì)較高，耗時(shí)較長(zhǎng)，經(jīng)濟(jì)效益較差。因此，該工藝不太適用于工業(yè)化生產(chǎn)應(yīng)用，現(xiàn)僅用于實(shí)驗(yàn)室研究。

4 生姜中黃酮的超聲輔助提取工藝

生姜中黃酮的超聲輔助提取就是在超聲波物理場(chǎng)中，利用超聲波產(chǎn)生的強(qiáng)烈空化效應(yīng)、攪拌效應(yīng)及熱效應(yīng)等，有效破碎生姜組織細(xì)胞壁，促進(jìn)生姜中黃酮類成分快速溶出進(jìn)入溶劑，提高生姜黃酮提取率。近10 年來，國(guó)內(nèi)對(duì)超聲輔助提取生姜中黃酮的研究相對(duì)較多。姜少娟等[12]研究了生姜中黃酮的超聲輔助提取，在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，通過正交設(shè)計(jì)試驗(yàn)優(yōu)化了提取工藝，確定的最佳工藝——提取劑為體積分?jǐn)?shù)80%乙醇溶液，在超聲功率120 W，料液比（g/mL）為1∶12，攝氏50℃的條件下，超聲提取15 min。王娜等研究了生姜中黃酮的超聲輔助提取，由L18（37）正交試驗(yàn)優(yōu)化的最佳工藝——提取劑為體積分?jǐn)?shù)90%乙醇溶液，料液比（g/mL）1∶20，超聲波強(qiáng)度90 Hz，攝氏80℃，時(shí)間50 min，提取次數(shù)2次。周菊香等采用單因素與正交試驗(yàn)的方法研究了生姜中黃酮的超聲輔助提取，確定適宜的提取工藝——提取劑為體積分?jǐn)?shù)80%乙醇溶液，在料液比（g/mL）1∶20，超聲功率250 W，攝氏為60℃的條件下，超聲提取時(shí)間60 min。該工藝條件下，生姜中黃酮提取率為1.27%。樊琛等研究確定的生姜黃酮超聲輔助提取工藝——以體積分?jǐn)?shù)30%乙醇為提取劑，在料液比（g/mL）1∶10，超聲功率130 W，攝氏20℃的條件下，超聲提取30 min。羅思玲等則研究了生姜?dú)堅(jiān)ǔR界二氧化碳萃取姜油后的廢棄物）中黃酮的超聲輔助提取，采用單因素試驗(yàn)結(jié)合響應(yīng)面法優(yōu)化的最佳工藝：提取劑為體積分?jǐn)?shù)72%甲醇溶液，料液比（g/mL）1∶25，在超聲功率360 W，攝氏62℃下，超聲提取30 min。此提取工藝下，測(cè)得黃酮提取量為10.42 mg/g。超聲輔助提取生姜黃酮較溶劑法具有可減少溶劑用量，顯著縮短提取時(shí)間，提取效率高等優(yōu)勢(shì)，為生姜中黃酮的現(xiàn)代提取技術(shù)，是一種較好的生姜黃酮提取技術(shù)。但是，由于該工藝缺少大型的超聲設(shè)備以及尚未解決超聲波對(duì)環(huán)境污染的問題，還未能應(yīng)用于工業(yè)化生產(chǎn)中，目前也僅用于實(shí)驗(yàn)室研究，極有必要加大研究力度。

5 生姜中黃酮的微波輔助提取工藝

微波輔助提取就是在微波場(chǎng)中，利用原料物質(zhì)對(duì)微波能吸收能力不同，原料細(xì)胞內(nèi)一些物質(zhì)被選擇性加熱，瞬間產(chǎn)生高溫高壓，導(dǎo)致細(xì)胞壁破裂，減少傳質(zhì)阻力，促使黃酮類成分快速溶出。近10年來，國(guó)內(nèi)有關(guān)微波輔助提取生姜中黃酮的研究相對(duì)較少。劉玲玲等研究了生姜中黃酮微波輔助提取，在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上通過正交試驗(yàn)優(yōu)化了生姜黃酮的提取工藝，確定的最佳工藝——提取劑為80%乙醇溶液，在料液比（g/mL）1∶30，微波功率640 W 下，提取25 s。該工藝條件下，生姜黃酮提取量為16.97 mg/g。郭艷華等也研究了生姜中黃酮的微波輔助提取，在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，由正交試驗(yàn)法優(yōu)化的最佳工藝——提取劑為體積分?jǐn)?shù)50%乙醇，微波功率464 W，料液比（g/mL）1∶40，提取時(shí)間60 s。該工藝下，生姜黃酮得率為1.59%。周丹紅等則研究了生姜中黃酮的微波輔助處理浸提法，優(yōu)化確定的最佳工藝——溶劑為乙醇，200 W 微波加熱70 s，攝氏80℃水浴加熱30 min。該工藝條件下，黃酮提取率最高。微波輔助提取生姜中黃酮工藝操作相對(duì)簡(jiǎn)便，可有效縮短提取時(shí)間，選擇性強(qiáng)，黃酮類成分溶出效果好，產(chǎn)品較純，提取率高。微波輔助提取也是一種生姜黃酮的現(xiàn)代提取技術(shù)，值得進(jìn)一步研究。

6 總結(jié)與展望

我國(guó)有豐富的生姜資源，研究、開發(fā)利用生姜中黃酮具有得天獨(dú)厚的資源優(yōu)勢(shì)。生姜中黃酮類成分廣泛的生物活性，在促進(jìn)人類健康生活中有誘人的應(yīng)用前景。目前，我國(guó)雖然對(duì)生姜中黃酮的提取研究開展了一些工作，但相對(duì)還極為有限，基本處于實(shí)驗(yàn)室研究的初級(jí)階段，離生姜黃酮開發(fā)應(yīng)用的需求還有較大的距離。因此，今后應(yīng)加大研究力度，創(chuàng)新生姜黃酮提取工藝技術(shù)，系統(tǒng)研究生姜中黃酮類成分提取工藝，為生姜黃酮的開發(fā)應(yīng)用奠定理論基礎(chǔ)，使生姜黃酮產(chǎn)品盡早進(jìn)入人們?nèi)粘Ｉ睿诖龠M(jìn)人類健康生活中發(fā)揮更大作用。