微波法提取生姜黄酮工艺研究

刘玲玲，娄伦蛟，胡欣培，张 波

（辽宁工程技术大学基础教学部，辽宁葫芦岛125105）

生姜（Ginger）是姜科多年生草本植物，在我国中部、东南部至西南部地区广为栽培，其根茎芳香、辛辣，入药能发汗解表、温中止呕、解毒，又可作蔬菜和调味用。

近年来，有研究表明，生姜中含有大量的黄酮类物质，该物质具有降血糖、降血脂、抗菌消炎、抗氧化、抗衰老、消除体内自由基等药理作用[1]。目前，关于生姜黄酮的提取工艺研究报道较多，但微波提取方法还鲜有报道。因此，寻找更好的生姜黄酮提取工艺，将直接影响到生姜的开发应用及其生物活性成分的研究，对生姜产业的发展有重要意义[2]。

1 材料和方法

1.1 材料与仪器

新鲜生姜（市售）、芦丁、无水乙醇、亚硝酸钠、硝酸铝、氢氧化钠。

紫外可见分光光度计（UV-1800PC），恒温水浴锅（HH-S），循环水式多用真空泵（SHB-ⅢA），格兰仕微波炉。

1.2 试验方法

1.2.1 原料处理 将生姜用清水洗净后沥干，切碎并放入（60±2）℃烘箱中干燥24 h，取出后磨成细粉，密封后保存待用。

1.2.2 生姜黄酮含量测定

1.2.2.1 标准曲线的绘制 准确称取芦丁标准品0.101 0 g，置于100 mL容量瓶中，加60%乙醇定容（母液A）。再准确吸取母液A 20 mL置于100 mL容量瓶中，加30%乙醇定容（母液B）。准确吸取母液 B 1.0，2.0，3.0，4.0，5.0，6.0 mL 分别置于10 mL具塞刻度试管中，用30%乙醇补充至10 mL；再移入25 mL容量瓶中，先精确加5%NaNO21.0 mL摇匀，放置 6 min；然后加 10%Al（NO3）31 mL摇匀，放置6 min；再加1 mol/L NaOH 10 mL，蒸馏水稀释至刻度，振摇，放置15 min，以不加样品为参比，用紫外可见分光光度计在510 nm处测吸光度。以吸光度（A）为纵坐标、芦丁浓度为横坐标作图，得标准曲线。

1.2.2.2 样品含量的测定 取2 mL样品提取液。置于10 mL具塞刻度试管中用30%乙醇补充至10 mL，再移入25 mL容量瓶中，先精确加入5%NaNO21.0 mL摇匀，放置6 min；然后加10%Al（NO3）31 mL摇匀，放置6 min；再加1 mol/L NaOH 10 mL，用蒸馏水稀释至刻度，振摇，放置15 min，于510 nm处测吸光度。黄酮含量按如下公式计算。

黄酮获得率C=CX·V1·V3/（V2·m）

式中，C为样品中黄酮总含量（mg/g）；CX为由标准曲线求得的黄酮含量（mg/mL）；V1为定容体积（mL）；V2为吸取试液体积（mL）；V3为提取液体积（mL）；m 为样品质量（g）。

1.2.3 生姜黄酮微波提取工艺 生姜黄酮微波提取工艺的研究，主要考察料液比（即生姜质量（g）与提取剂体积比（mL））、浸提剂浓度、微波时间、微波功率4个因素。在保持其他因素相同的条件下分别进行单因素试验，考察各因素对生姜黄酮提取效果的影响，筛选最佳的提取工艺条件。在此基础上，以浸提剂浓度、料液比、微波时间、微波功率为考察因素，以测得的生姜黄酮溶液吸光度为考察指标，选用L9（34）正交试验设计，最终得出最佳提取工艺[3-6]。

2 结果与分析

2.1 芦丁标准曲线

芦丁标准曲线得到回归方程为：Y=12.071X-0.004 4，R2=0.999 4（图 1）。

2.2 提取工艺的确定

2.2.1 料液比对提取效果的影响 取1 g生姜粉末，以70%乙醇为提取剂，分别采用1∶10，1∶15，1∶20，1∶25，1∶30 的料液比，在 640 W的条件下提取25 s，结果如图2所示。

由图2可知，在料液比为1∶25时，黄酮提取率最高，料液比过低或过高，提取效果都不理想。其原因可能是料液比过高时，乙醇未能与黄酮充分接触；而料液比过低时又由于溶液量太大，需吸收过多的热量用于自身温度的升高，从而浪费了能量和延长了提取时间。

2.2.2 乙醇浓度对提取效果的影响 在其他因素不变的条件下，分别用80%，70%，60%，50%，40%，30%乙醇溶液作为溶剂，考察乙醇浓度对提取效果的影响。

由图3可知，随乙醇浓度的增加，生姜黄酮的浸提率也随着增大。当乙醇浓度达到70%时，提取效果最佳。若乙醇浓度过高，则会使某些脂溶性物质溶出增多，使干扰因素随之增大，给提纯带来困难，导致浸提率下降。

2.2.3 辐射时间对提取效果的影响 在其他因素不变的条件下，微波时间分别为10，15，20，25，30，35 s，考察辐射时间对提取效果的影响。

由图4可知，随着辐射时间的延长，总黄酮提取率先增加后减少。辐射时间为25 s时的提取率最高，然后下降。其原因可能是连续辐射时间长，易爆沸，且溶剂挥发太快、损失量大。因此，辐射时间设定为25 s较适宜。

2.2.4 微波功率对提取效果的影响 在其他因素不变的条件下，分别于 160，320，480，640，800 W辐射25 s后，考察微波功率对提取效果的影响（图 5）。

由图5可知，随着微波功率的增大，总黄酮提取率也随之增大。当微波功率在320～640 W时，提取率比较稳定。但如果功率过高会使其液爆沸而使其挥发过多。因此，适宜的微波提取功率应为320～640 W。

2.2.5 正交试验 由于生姜总黄酮提取率受到乙醇浓度、料液比、微波功率及微波辐射时间4个因素的交叉影响，为了全面考察这4个因素的影响，设计了4因素3水平正交试验，即选择乙醇浓度、料液比、微波功率及微波辐射时间为考察因素，以生姜样品中的总黄酮含量为考察指标，采用L9（34）正交试验设计（表1、表2）。

表1 正交试验因素水平

表2 正交试验结果

从表2可以看出，4个考察因素对生姜黄酮提取效果的影响与单因素试验结果趋势相符合。极差分析结果表明，各种因素对提取效果影响的主次顺序依次为B＞C＞D＞A，最佳的提取条件为A3B3C2D3，即微波功率640 W，微波辐射时间25 s，料液比1∶30，乙醇浓度80%。试验表明，在此条件下，黄酮含量为16.97 mg/g。

3 结论

微波法提取生姜黄酮具有提取效率高、提取效果好、设备简单等优点，能有效降低生产成本，提高经济效益。

本试验结果表明，微波提取生姜黄酮的最佳工艺条件为A3B3C2D3，即微波功率640 W，微波辐射时间25 s，料液比1∶30，乙醇浓度80%。此条件下的黄酮含量为16.97 mg/g。

［1］ 莫开菊，程超，黄鹏，等.生姜黄酮提取纯化及结构的初步鉴定[J].食品科学，2005，26（9）：229-233.

［2］ 陈伟，刘青梅，杨性民，等.微波技术在杜仲黄酮提取工艺中的应用研究[J].食品科学，2006，27（10）：285-288.

［3］ 张慧，刘宗敏，黎继烈，等.微波萃取在食品工业中的应用[J].食品与机械，2006，22（6）：147-150．

［4］ 田迪英，杨荣华.微波辐射对生姜抗氧化活性物质的浸提作用[J].中国调味品，2006（12）：17-21.

［5］ 刘玲玲，孔涛，王海英，等.菊芋总黄酮提取工艺研究[J].山西农业科学，2008，36（9）：62-65.

［6］ 蒙秋霞，牛宇，牛西午.锦鸡儿属几种植物总黄酮含量研究[J].华北农学报，2005，20（3）：43-45.