生姜中黄酮提取工艺研究进展

李玉芬，韩高伟，王桂林，赵二劳，徐未芳

（忻州师范学院 化学系，山西 忻州 034000）

生姜（Zingiber officinale Roscoe）为姜科植物姜的根茎[1]，生姜中含有黄酮类成分，具有多种生物功能活性，在医药、卫生、食品和保健品等领域具有诱人的应用前景[2-3]。研究开发、合理应用生姜中黄酮对提高人类生活质量具有重要的实际意义。目前，我国有关生姜中黄酮提取研究已有一定报道，但鲜有研究总结。为此，就我国近10 年来生姜中黄酮类成分提取研究进展进行总结概述，为进一步研究及开发利用生姜中黄酮提供参考依据。

1 生姜中黄酮提取研究现状

要想开发应用生姜中黄酮，提取是开发应用的基础，提取工艺直接影响生姜黄酮的提取效率、纯度和活性。可见，研究生姜中黄酮的提取对生姜黄酮的开发应用有重要的现实意义。近10年来，国内有关生姜中黄酮的提取研究相对较少，主要有溶剂提取法、酶辅助提取法、超声辅助提取法和微波辅助提取法等，且基本处于实验室研究的初级阶段，离工业化生产的要求还有不少差距，这极不利于生姜中黄酮的开发应用。

2 生姜中黄酮的溶剂提取工艺

溶剂提取是最基本、最基础的黄酮类成分提取方法，它是依据黄酮类成分的溶解性，选择合适溶剂，尽量多地将黄酮类成分溶出。溶剂提取生姜中黄酮使用的溶剂一般为乙醇溶液和甲醇溶液。近10年来，国内对溶剂提取生姜中黄酮研究相对较多。李杰等[4]以石油醚脱脂后的生姜粉为原料，乙醇为溶剂，采用BP 神经网络结合遗传算法优化生姜中黄酮浸提，确定的最佳浸提工艺条件——乙醇体积分数59%，固液比（g/mL）1∶37，在摄氏63℃下，浸提90 min。该工艺条件下，生姜黄酮提取得率为14.685 2 mg/g。文培蓉等[5]也研究了生姜黄酮的乙醇浸提，在单因素研究的基础上，通过正交试验优化的最佳浸提工艺条件——乙醇体积分数为80%，料液比（g/mL）1∶25，在摄氏50℃时，浸提1.0 h。该工艺下，生姜黄酮最高提取率为2.63%。吴玲[6]以生姜粉为原料，乙醇为溶剂，研究了生姜黄酮的回流提取，采用正交试验法优化确定的最佳回流工艺条件——乙醇体积分数70%，生姜粉粒度60 目，在料液比（g/mL）1∶15，回流摄氏70℃的条件下，回流提取2.0 h。该工艺下，生姜中黄酮提取率达1.52%。姜辉煌等[7]以鲜生姜为原料，研究了生姜中黄酮的乙醇回流提取，优化确定的最佳工艺条件——鲜生姜切片厚度2.0 mm，乙醇体积分数85%，在摄氏为80℃，料液比（g/mL）为1∶5 时，回流提取2.0 h。此工艺下，生姜黄酮收率最高。高淑云等[8]研究了生姜中黄酮的索氏提取，在单因素研究的基础上，采用响应面法优化的最佳工艺：以体积分数66.4%的乙醇为提取剂，在料液比（g/mL）1∶39.9，摄氏为96.65℃的条件下，提取4.02 h。该工艺下，黄酮提取率为1.611mg/g。李会端等[9]则研究了生姜

黄酮的甲醇浸提，确定的最佳工艺——甲醇体积分数60%，在料液比（g/mL）1∶10，温度60℃的条件下，浸提3.0 h。该工艺下，生姜黄酮提取率为0.497%。生姜黄酮的溶剂提取具有工艺操作较为简单，设备投资少，成本较低，易于实现大规模生产，提取率较高等优势，但也存在能耗较大、溶剂用量大、提取时间长、提取温度较高、产品纯度不高、经济效率较差等问题，限制了其的生产应用，目前仅用于实验室研究。

3 生姜中黄酮的酶辅助提取工艺

酶辅助提取就是根据原料组织细胞特点，选择恰当的酶降解破坏原料细胞组织，强化功能成分溶出，提高功能成分提取率。根据生姜细胞壁的组成，为有效破坏其细胞壁，提高黄酮提取率，多采用纤维素酶。近10 年来，国内对酶辅助提取生姜中黄酮研究相对较少。孙晓玲[10]研究了生姜中黄酮类成分的纤维素酶辅助提取，采用单因素试验结合正交试验法优化提取工艺，确定的最佳工艺——以体积分数35%、pH5.0 的乙醇溶液为提取剂，纤维素酶用量1.5%，在料液比（g/mL）为 1∶40，摄氏50℃的条件下，提取2.0 h。此工艺下，生姜黄酮提取率为0.79%。郭春晓等[11]也研究了纤维素酶辅助提取生姜中黄酮，采用正交试验法优化确定的适宜提取工艺——纤维素酶用量1.4%，溶剂pH 6.0，在摄氏45℃下，纤维素酶辅助提取80 min。此工艺条件下，生姜中黄酮得率可达0.99%以上。采用酶辅助提取生姜黄酮，提取条件温和，较溶剂法可明显提高黄酮提取率，但提取成本相对较高，耗时较长，经济效益较差。因此，该工艺不太适用于工业化生产应用，现仅用于实验室研究。

4 生姜中黄酮的超声辅助提取工艺

生姜中黄酮的超声辅助提取就是在超声波物理场中，利用超声波产生的强烈空化效应、搅拌效应及热效应等，有效破碎生姜组织细胞壁，促进生姜中黄酮类成分快速溶出进入溶剂，提高生姜黄酮提取率。近10 年来，国内对超声辅助提取生姜中黄酮的研究相对较多。姜少娟等[12]研究了生姜中黄酮的超声辅助提取，在单因素试验的基础上，通过正交设计试验优化了提取工艺，确定的最佳工艺——提取剂为体积分数80%乙醇溶液，在超声功率120 W，料液比（g/mL）为1∶12，摄氏50℃的条件下，超声提取15 min。王娜等研究了生姜中黄酮的超声辅助提取，由L18（37）正交试验优化的最佳工艺——提取剂为体积分数90%乙醇溶液，料液比（g/mL）1∶20，超声波强度90 Hz，摄氏80℃，时间50 min，提取次数2次。周菊香等采用单因素与正交试验的方法研究了生姜中黄酮的超声辅助提取，确定适宜的提取工艺——提取剂为体积分数80%乙醇溶液，在料液比（g/mL）1∶20，超声功率250 W，摄氏为60℃的条件下，超声提取时间60 min。该工艺条件下，生姜中黄酮提取率为1.27%。樊琛等研究确定的生姜黄酮超声辅助提取工艺——以体积分数30%乙醇为提取剂，在料液比（g/mL）1∶10，超声功率130 W，摄氏20℃的条件下，超声提取30 min。罗思玲等则研究了生姜残渣（超临界二氧化碳萃取姜油后的废弃物）中黄酮的超声辅助提取，采用单因素试验结合响应面法优化的最佳工艺：提取剂为体积分数72%甲醇溶液，料液比（g/mL）1∶25，在超声功率360 W，摄氏62℃下，超声提取30 min。此提取工艺下，测得黄酮提取量为10.42 mg/g。超声辅助提取生姜黄酮较溶剂法具有可减少溶剂用量，显著缩短提取时间，提取效率高等优势，为生姜中黄酮的现代提取技术，是一种较好的生姜黄酮提取技术。但是，由于该工艺缺少大型的超声设备以及尚未解决超声波对环境污染的问题，还未能应用于工业化生产中，目前也仅用于实验室研究，极有必要加大研究力度。

5 生姜中黄酮的微波辅助提取工艺

微波辅助提取就是在微波场中，利用原料物质对微波能吸收能力不同，原料细胞内一些物质被选择性加热，瞬间产生高温高压，导致细胞壁破裂，减少传质阻力，促使黄酮类成分快速溶出。近10年来，国内有关微波辅助提取生姜中黄酮的研究相对较少。刘玲玲等研究了生姜中黄酮微波辅助提取，在单因素试验的基础上通过正交试验优化了生姜黄酮的提取工艺，确定的最佳工艺——提取剂为80%乙醇溶液，在料液比（g/mL）1∶30，微波功率640 W 下，提取25 s。该工艺条件下，生姜黄酮提取量为16.97 mg/g。郭艳华等也研究了生姜中黄酮的微波辅助提取，在单因素试验的基础上，由正交试验法优化的最佳工艺——提取剂为体积分数50%乙醇，微波功率464 W，料液比（g/mL）1∶40，提取时间60 s。该工艺下，生姜黄酮得率为1.59%。周丹红等则研究了生姜中黄酮的微波辅助处理浸提法，优化确定的最佳工艺——溶剂为乙醇，200 W 微波加热70 s，摄氏80℃水浴加热30 min。该工艺条件下，黄酮提取率最高。微波辅助提取生姜中黄酮工艺操作相对简便，可有效缩短提取时间，选择性强，黄酮类成分溶出效果好，产品较纯，提取率高。微波辅助提取也是一种生姜黄酮的现代提取技术，值得进一步研究。

6 总结与展望

我国有丰富的生姜资源，研究、开发利用生姜中黄酮具有得天独厚的资源优势。生姜中黄酮类成分广泛的生物活性，在促进人类健康生活中有诱人的应用前景。目前，我国虽然对生姜中黄酮的提取研究开展了一些工作，但相对还极为有限，基本处于实验室研究的初级阶段，离生姜黄酮开发应用的需求还有较大的距离。因此，今后应加大研究力度，创新生姜黄酮提取工艺技术，系统研究生姜中黄酮类成分提取工艺，为生姜黄酮的开发应用奠定理论基础，使生姜黄酮产品尽早进入人们日常生活，在促进人类健康生活中发挥更大作用。