大肉姜多酚的提取及其抗氧化性研究

韦学丰，邓年方，岑海峰，陆艳红，郑小凤

（贺州学院化学与生物工程学院，广西贺州542899）

大肉姜多酚的提取及其抗氧化性研究

韦学丰，邓年方，岑海峰，陆艳红，郑小凤

（贺州学院化学与生物工程学院，广西贺州542899）

以贺州本地大肉姜为原料，研究大肉姜中多酚的微波提取工艺及抗氧化活性，通过单因素试验分析了微波时间、微波功率、乙醇浓度和料液比对大肉姜多酚提取率的影响，通过正交试验对提取工艺进行了优化，并考察了提取液对DPPH·自由基的清除作用。结果表明，最佳微波提取工艺为：微波功率250W，微波时间3min，乙醇浓度50%，液固比40∶1（mL/g），大肉姜多酚对DPPH·自由基具有明显的清除作用，IC50值为0.12mg/mL。

大肉姜；多酚；抗氧化活性

贺州大肉姜[1]是有名的地方品种，每年种植大肉姜达2 300 hm2，产量达6.5万t，近年来种植面积不断扩大。近年来许多农民通过种植大肉姜已经产生了较好的经济效益，收入明显增加，但目前大肉姜多以鲜姜或酸姜的形式销售，由于产品技术含量低，利润空间小，进一步开发大肉姜精加工产品，提高姜产品的科技含量是非常有意义的。生姜是姜科多年生草本植物，其根茎芳香而辛辣，为传统的调味香料，有健胃止吐、驱风散寒、抑菌等功效[2]。韦学丰[3]对大肉姜中黄酮类化合物的超声提取工艺进行了研究，得到了超声法提取大肉姜黄酮类化合物最佳工艺。邓年方[4-7]等对大肉姜组培快繁技术进行了研究，得到了组培大肉姜的最佳培养方案，为大肉姜的规模化生产创造了条件；对大肉姜总黄酮含量及抗氧化作用进行了研究，大肉姜黄酮具有较好的抗氧化作用；对大肉姜提取物的抑菌性能方面的研究，已经得到了大肉姜抑菌活性物质的超声、微波、水浴提取工艺，抑菌活性物质对温度和pH值的稳定性，并对粗提物进行了初步分离。最新的实验和临床观察证实，多酚物质能抑制血小板的聚集和粘连，具有抑制新陈代谢中酶的作用，而且能诱导血管舒张，有强心、降血脂、防治心血管疾病、防止中风、护肤美容等多方面的生物活性[8-9]。本文用微波法提取大肉姜中多酚，并对其抗氧化活性进行研究，期望提供一种新的多酚的来源，同时为贺州大肉姜的产品开发提供理论参考。

1 材料与方法

1.1 材料和仪器

实验材料：大肉姜购于贺州本地，洗净烘干粉碎后备用，药品为分析纯。

主要仪器：DHG-9240A型电热鼓风干燥箱：上海精宏实验设备有限公司；722型分光光度计：上海分析仪器总厂；AR224CN电子分析天平：奥豪斯仪器（上海）有限公司）；NJL07-3微波炉：南京杰全微波设备公司。

1.2 实验方法

1.2.1 多酚的提取

称取2.0 g姜粉放入500mL烧杯中并加入一定浓度和体积的乙醇溶液，在一定功率条件下微波提取一定时间，减压过滤，滤液定容于100mL容量瓶，得待测液。

1.2.2 酚含量的测定

多酚含量的测定采用Folin-Denis比色法，分别取待测液0.5mL置于10mL容量瓶中，加0.1mol/LFC试剂2.5mL，摇匀，再加7.5%碳酸钠溶液2.0mL，摇匀，加水稀释至刻度，静置2 h，在波长760 nm处测定吸光度A。

1.2.3 多酚标准曲线的制定

标准曲线以没食子酸为标准品，准确配置0.05mg/mL没食子酸标准溶液50.0mL，准确吸取没食子酸标准溶液3.0、4.0、5.0、6.0、7.0、8.0、9.0、10.0mL分别加入10mL的容量瓶中定容，得浓度为15、20、25、30、35、40、45、50mg/L的没食子酸溶液。按1.2.2方法测定各溶液的吸光度A，以没食子酸浓度为横坐标，以吸光度为纵坐标作图，结果见图1。

图1 没食子酸标准曲线Fig.1 Gallic acid standard curve

由图1可知，吸光度与没食子酸浓度成线性关系，回归方程为：y=0.007 8x+0.061 3，R2=0.997 9，浓度线性范围为15mg/L～50mg/L。

1.2.3 抗氧化能力测定

抗氧化能力采用DPPH·法测定，准确称取19.716mg DPPH·定容于250mL容量瓶中，得浓度为2×10-4mol/L的DPPH·溶液。取一定量待测液于5mL容量瓶中，加2mLDPPH·，用95%乙醇定容，静置30min后测其吸光度Ai；取等量的提取液于5mL容量瓶中，用95%乙醇定容，静置30min后测其吸光度Aj；取2mLDPPH·于5mL容量瓶中，用95%乙醇定容，静置30min后测其吸光度A0。

1.2.4 正交试验设计

为了确定最佳工艺条件，根据单因素试验结果，采用L9（34）正交表以微波功率、微波时间、乙醇体积分数、液固比四个因素，以多酚提取率为考核指标，选取各因素的合适区域3个水平作正交实验，因素水平见表1。

表1 正交实验因素水平表Table1 Factors and levels of orthogonal experiment

2 结果与分析

2.1 不同微波功率对多酚提取的影响

取大肉姜2 g，在微波时间3min、乙醇浓度30%、液固比为30∶1、不同微波功率下进行试验，抽滤后将滤液定容至100mL，测量多酚含量，结果见图2。

图2 微波功率的影响Fig.2 Effect of microwave power on polyphenols yield

由图2可以看出，微波功率从150W～400W时多酚提取率先升高后降低，在300W时出现最大值。说明随着微波功率的增加，细胞的破坏程度增大，当功率达到300W时最有利于提取。根据试验结果，选择功率250、300、350W做正交试验。

2.2 不同微波时间对多酚提取的影响

取大肉姜2g，在微波功率250W、乙醇浓度30%、液固比为30∶1、不同微波时间下进行试验，抽滤后将滤液定容至100mL，测量多酚含量，结果见图3。

图3 微波时间的影响Fig.3 Effect of microwave time on polyphenols yield

在一定的微波功率下，延长微波时间可以使细胞的破坏程度增加、使提取液的温度升高，可溶性物质较容易被提取出来，由图3可以看出，微波时间为2min～7 min时间内，多酚提取率先升高后降低，在3min时出现最大值，说明此时提取液与细胞内多酚浓度基本平衡，大于3min时，提取液温度较高可能导致多酚被破坏，所以多酚提取率下降。所以选择微波时间3、4、5min做正交试验。

2.3 不同乙醇浓度对多酚提取的影响

取大肉姜2 g，在微波时间3min、微波功率250W、液固比为30∶1、不同乙醇浓度下进行试验，抽滤后将滤液定容至100mL，测量多酚含量，结果见图4。

图4 乙醇浓度的影响Fig.4 Effect of ethanol concentration on polyphenols yield

由图4可以看出，乙醇浓度从10%～60%时多酚提取率先升高再降低，乙醇浓度在50%时出现最高值，说明随着乙醇浓度的增加，有利于多酚的提取，但是当乙醇浓度到达一定高度时，多酚含量变化不明显，考虑到微波提取过程中较高浓度的乙醇在提取过程中可能存在危险，所以选择乙醇浓度为30%、40%、50%做正交试验。

2.4 不同液固比对多酚提取率的影响

取大肉姜2g，在微波时间3min、微波功率250W、乙醇浓度30%、不同液固比（mL/g）下进行试验，抽滤后将滤液定容至100mL，测量多酚、黄酮含量，结果见图5。

由图5可以看出，液固比从10∶1～60∶1时，多酚提取率先升高后降低，在30∶1为最大值，所以选择20∶1，30∶1，40∶1做正交试验。

2.5 正交试验结果

图5 液固比的影响Fig.5 Effect of ratio of liquid to material on polyphenols yield

通过单因素实验的考察，了解到微波功率、乙醇浓度、微波时间和液固比对多酚提取的影响，以此4个因素为自变量，以大肉姜多酚提取率为考核指标，设计四因素三水平正交试验，对提取工艺进行优化，正交试验结果见表2。

表2 正交试验结果及极差分析表Table2 The results and range analysis of the orthogonal test

由表2可以看出，影响大肉姜多酚提取的主次因素为A＞D＞C＞B，即微波功率〉液固比＞微波时间＞乙醇浓度，最佳提取条件为微波功率250 W，微波时间3 min，乙醇浓度为50%，液固比为40∶1。

为了检验优化的提取工艺，在最佳工艺条件下，进行验证性实验，结果见表3，由表3可以看出，大肉姜多酚平均提取率为0.114 5%，说明优化的实验结果是正确的。

2.6 大肉姜多酚清除DPPH·自由基的实验结果

以最佳工艺条件下的提取液为样液（多酚浓度为1.145mg/mL），配制成不同浓度的待测液，按1.2.3的方法测定不同浓度条件下的对DPPH·自由基的清除能力，以多酚含量为横坐标，以清除率为纵坐标作图，结果见图6。由图可知，不同浓度的多酚对DPPH·自由基具有一定的清除作用，随着多酚浓度的增加，清除率不断升高，IC50值为0.12mg/mL。

表3 验证性实验Table3 The results of validation experiments

图6 多酚对DPPH·清除率曲线Fig.6 Scavenging activity of polyphenols for DPPH·

3 结论

以贺州本地大肉姜为原料，研究了大肉姜中多酚的微波提取工艺，在单因素的基础上应用正交试验进行了优化，最佳微波提取工艺为：微波功率250W，微波时间3min，乙醇浓度50%，液固比40∶1（mL/g），大肉姜多酚对DPPH·自由基具有明显的清除作用，IC50值为0.12mg/mL。

[1]邓年方,吴桂容,潘百明.大肉姜研究综述[J].贺州学院学报,2010, 26(1)：136-138

[2]于宁,曾虹燕,邓欣,等.姜酚的提取、鉴定及其抗氧化性研究[J].食品科学,2007,28(8)：201-202

[3]邓年方,潘百明,韦学丰.贺州大肉姜的组培快繁技术研究[J].安徽农业科学,2010,38(11)：6013-6014,6035

[4]韦学丰.大肉姜总黄酮的超声波提取工艺[J].中国调味品,2010, 35(8)：107-109

[5]邓年方.贺州大肉姜总黄酮含量测定及搞氧化作用研究[J].广东农业科学,2010,32(12)：99-100,104

[6]邓年方.水浴加热浸提法提取大肉姜抑菌活性成分及抑菌试验[J].中国调味品,2013,38(4)：28-31

[7]邓年方.大肉姜乙醇提取物的抑菌作用研究[J].北方园艺,2013 (5)：98-99

[8]李键,杨昌鹏,李群梅,等.植物多酚的应用研究进展[J].广西轻工业,2008(12)：1-3

[9]肖培根.新编中药志III[M].北京：化学工业出版社,2001：480-482

The Extraction of Polyphenol and Oxidation Resistance of Zingiber officinale Roscoe

WEI Xue-feng，DENG Nian-fang，CEN Hai-feng，LU Yan-hong，ZHENG Xiao-feng
（Department of Chemical and Biological Engineering，Hezhou University，Hezhou 542899，Guangxi，China）

The microwave extraction technique and antioxidant activity of polyphenol of Hezhou Zingiber officinale Roscoe were studied.Influences of the microwave time，microwave power，ethanol concentration and solid ratio on the extraction of Zingiber officinale Roscoe were studied through single factor experiments.The extraction technique were optimized through the orthogonal experiment and the effect of extract on removing DPPH·were also studied.The results showed that the optimum extraction conditions were as follows:microwave power 250W，microwave time 3min，50% ethanol and ratio of solid to liquid 40∶1.The extract have obvious activity to remove DPPH·，the value of IC50was0.12mg/mL.

Zingiber officinale Roscoe；polyphenol；antioxidant activity

10.3969/j.issn.1005-6521.2014.16.005

2013-05-10

贺州学院重点学科建设项目（2011ZDXK02）；广西教育厅资助项目（200103YB142）

韦学丰（1979—），男（蒙古），高级实验师，硕士，研究方向：天然产物开发与利用。