罗平小黄姜多糖提取工艺的优化及抗氧化活性测定

赵丛丛，彭春艳

(曲靖师范学院，云南 曲靖 655011)

罗平小黄姜多糖提取工艺的优化及抗氧化活性测定

赵丛丛，彭春艳

(曲靖师范学院，云南 曲靖 655011)

采用水提醇沉法提取罗平小黄姜中的多糖，正交试验显示最佳提取工艺为料液比1∶20、提取温度90 ℃、提取时间160 min，在此条件下罗平小黄姜多糖的得率达到6.16%。此外，当多糖浓度达到1.0 mg/mL时，对DPPH·和·OH的清除率分别可达57.1%和44.5%，清除DPPH·的IC50为0.96 mg/mL。

罗平小黄姜；多糖；抗氧化

罗平小黄姜是云南省罗平县传统的出口产品之一，曾获国家对外经济贸易部优质产品称号。研究表明生姜含多种氨基酸，水提取物和醇提取物中含有可溶性多糖、姜酚和黄酮等有效成分，具有降血脂、抗氧化、降胆固醇、治疗心血管疾病等功效[1-4]。生姜具有重要的药用价值及广阔的发展前景[5-7]，但对罗平小黄姜的研究甚少，本文利用水提醇沉法提取罗平小黄姜中的多糖，并对其抗氧化性进行了研究，为罗平小黄姜资源的开发利用提供了一定的理论基础。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

罗平小黄姜：罗平农贸市场；抗坏血酸：食品级；葡萄糖、水杨酸、DPPH·、乙醇、苯酚、浓硫酸等：均为分析纯。

1.2 主要仪器和设备

CP114型分析天平 美国奥豪斯天平有限公司；TU-1810型紫外可见分光光度计 北京普析通用仪器有限公司；FW135型中药粉碎机 天津市泰斯特仪器有限公司；3200LHC型超声仪 上海科导超声仪器有限公司；RE-52A型旋转蒸发仪 上海亚荣生化仪器厂。

1.3 试验方法

1.3.1 小黄姜预处理

将新鲜罗平小黄姜切片，80 ℃烘干，用粉碎机粉碎后过60目筛得生姜粉。将罗平小黄姜粉先按1∶5加入无水甲醇于70 ℃条件下回流2 h，再加石油醚于50 ℃回流2 h脱去脂质和色素，重复操作2次，过滤后风干备用[8]。

1.3.2 葡萄糖标准曲线的制备[9]

称取10 mg葡萄糖，105 ℃干燥至恒重置于100 mL容量瓶中，定容，得到0.1 mg/mL的葡萄糖标准溶液。吸取葡萄糖标准液0.0，0.2，0.4，0.6，0.8，1.0 mL，分别放置于10 mL容量瓶中，分别加入1.0 mL 5%的苯酚溶液，混匀后加入4 mL的浓硫酸，定容，室温条件下放置30 min， 490 nm处测定吸光度(A)。以葡萄糖浓度(C，mg/mL)为横坐标，吸光度为纵坐标，绘制标准曲线，得到标准曲线方程y=1.259x+0.001，R2=0.999，见图1。

图1 葡萄糖标准曲线Fig.1 The standard curve of glucose

1.3.3 罗平小黄姜多糖的提取

称取预处理后的罗平小黄姜粉5.000 g，加入适量蒸馏水，混匀，在恒温水浴锅中提取一段时间后进行抽滤，滤渣用相同体积的蒸馏水进行第2次提取，合并2次滤液，将其浓缩定容至一定的体积。移取2.0 mL罗平小黄姜多糖提取液置于10 mL容量瓶中， 490 nm处测定吸光度，计算出罗平小黄姜多糖的得率。

多糖得率(%)=(C×V)/(W×1000)×100%。

式中：C为罗平小黄姜提取液中多糖的浓度(mg/mL)；V为罗平小黄姜提取液的总体积(mL)；W为罗平小黄姜的质量(g)。

1.3.4 单因素试验

本文选取提取温度、料液比、提取时间3个因素，研究其对罗平小黄姜多糖提取率的影响，单因素水平表见表1。

表1 单因素水平表Table 1 Single factor-level table

1.3.5 罗平小黄姜多糖的抗氧化性研究

1.3.5.1 罗平小黄姜多糖对DPPH·的清除作用

参照刘海英、马利华、李顺峰等的研究[10-12]，配制不同浓度的多糖样品液5，4，3，2，1，0.1 mg/mL，研究罗平小黄姜多糖对DPPH·的清除作用。

1.3.5.2 罗平小黄姜多糖对·OH自由基的清除作用

参照严军等[13]的研究，配制一系列不同浓度的罗平小黄姜多糖溶液，研究罗平小黄姜多糖对·OH自由基的清除作用。

2 结果与分析

2.1 单因素试验

2.1.1 提取温度对罗平小黄姜多糖得率的影响

图2 提取温度的影响Fig.2 The effect of extraction temperature

由图2可知，罗平小黄姜多糖的得率随提取温度的升高而增大，当温度超过90 ℃后，提取率增高得不明显，因为此时水对多糖的溶解度已达到饱和。考虑到多糖在高温下会发生水解及升高温度对设备的要求等因素，因此提取温度确定在90 ℃为宜。

2.1.2 料液比对罗平小黄姜多糖得率的影响

图3 料液比的影响Fig.3 The effect of solid-liquid ratio

由图3可知，当料液比小于1∶18时，多糖得率随料液比的升高而显著增加，当料液比超过1∶20时，罗平小黄姜多糖的得率变化不明显。显著增加的原因可能是相似相溶的原理，使罗平小黄姜多糖的提取率上升；料液比达到1∶18时，多糖的溶解达到平衡，多糖得率最大，因此选择料液比1∶18为宜。

2.1.3 提取时间对罗平小黄姜多糖得率的影响

图4 提取时间的影响Fig.4 The effect of extraction time

由图4可知，提取时间在150 min之前，多糖的提取率速度变快，曲线斜率变大；在150 min之前10 min内，斜率变化尤为明显，之后速度减慢；在150 min之后，多糖的得率变化不明显。表明提取时间过短，多糖提取不充分；提取时间过长，多糖在水中溶解达到平衡，多糖提取率变化逐渐不明显，同时溶液中其他物质的溶解量增加，也会阻碍多糖类物质的溶出。综上得出150 min作为提取时间最为合适。

2.2 正交试验

采用 L9(33)正交试验确定罗平小黄姜多糖的最佳提取条件，正交试验设计见表2。

表2 正交试验因素水平Table 2 The factors and levels of orthogonal experiment

表3 正交试验结果Table 3 The results of orthogonal experiment

续 表

由表3可知，在3个因素中，提取温度(A)极差最大，料液比(B)其次，提取时间(C)最小。表明影响多糖得率的主次因素顺序为：提取温度>料液比>提取时间。由K值可知A2B3C3为最优组合，即多糖提取最优条件为：提取温度90 ℃，料液比1∶20，提取时间160 min。在此条件下，做验证试验，多糖得率为6.16%。

2.3 罗平小黄姜多糖抗氧化性研究

2.3.1 罗平小黄姜多糖对DPPH·的清除能力

评价自由基清除剂效果常用IC50值，其值越小，自由基清除效果越好。

图5 多糖对DPPH·自由基的清除作用Fig.5 The scavenging effect of polysaccharideson DPPH free radical

由图5可知，当提取液浓度达到1.0 mg/mL时，对DPPH·的清除率达到57.1%，清除DPPH·的IC50为0.96 mg/mL，比抗坏血酸的IC50值(0.85 mg/mL)小一些，结果显示在一定浓度范围内罗平小黄姜多糖具有较强的清除DPPH·能力。

2.3.2 罗平小黄姜多糖对·OH的清除能力

图6 多糖对·OH自由基的清除作用Fig.6 The scavenging effect of polysaccharides on·OH free radical

由图6可知，罗平小黄姜多糖对·OH有一定的清除作用，随着小黄姜多糖浓度的增加，清除能力逐渐增强，呈现递增关系。当提取液浓度达到1.0 mg/mL时，提取液对·OH自由基的清除作用达到44.5%。

3 结论

最佳提取工艺参数为料液比1∶20、提取温度90 ℃、提取时间160 min，在此条件下罗平小黄姜多糖的得率达到6.16%。此外，罗平小黄姜多糖对DPPH·和·OH 2种自由基都存在清除效果，当罗平小黄姜多糖提取液浓度达到1.0 mg/mL时，对DPPH·和·OH的清除率分别可达57.1%和44.5%，清除DPPH·的IC50为0.96 mg/mL。

[1]卢传坚.姜的化学成分分析研究概述[J].中药新药与临床药理,2003(3):215-217.

[2]Ahmed R S,Seth V,Pasha S T,et al.Influence of dietary ginger on oxidative stress induced by malation in rats[J].Food Chem Toxieol,2000,38(5):443-445.

[3]刘雪梅.生姜的药理作用研究进展[J].中成药,2002,24(7):539-541.

[4]邓胜国，尹爱武，陈铁壁.罗平小黄姜多糖的提取工艺及抗氧化活性的研究[J].湖南科技学院学报，2013,34(4):66-73.

[5]营大礼．干姜化学成分及药理作用的研究[J].中国药房，2008,19(18)：1435-1436.

[6]郑灿龙，张月明，王良．姜茶保健饮料开发研究[J].食品工业科技，2006,27(2)：112-114.

[7]王晓梅，张忠山，郑卫红，等.罗平小黄姜多糖的提取工艺纯化及鉴定[J].中国调味品，2011,36(5)：44-51.

[8]侯英梅,吴少福,沈勇根.罗平小黄姜多糖的提取工艺研究[J].江西农业大学学报,2007(3):466-469.

[9]马猛华,崔波,于海峰,等.苯酚-硫酸法测定玫瑰花渣中多糖含量的研究[J].山东轻工业学院学报,2008,22(4):23-25.

[10]刘海英,张运峰,范永山,等.平菇、杏鲍菇和白灵菇菌丝多糖对·OH、DPPH·和NO2-的体外清除作用[J].中国农学通报,2010(17):26-30.

[11]马利华,秦卫东.罗平.小黄姜多糖抗氧化性及其组分的研究[J].食品工业科技,2010(7):120-124.

[12]李顺峰,张丽华,付娟妮.真姬菇子实体多糖体外抗氧化特性研究[J].西北农业学报,2008(4):302-305.

[13]颜军,苟小军,邹全付.分光光度法测定Fenton反应产生的羟基自由基[J].成都大学学报(自然科学版),2009(2):93-103.

OptimizationofExtractionProcessandDeterminationofAntioxidantActivityofPolysaccharidesfromLuopingYellowGinger

ZHAO Cong-cong，PENG Chun-yan

(Qujing Normal University, Qujing 655011, China)

The polysaccharides of Luoping yellow ginger are extracted by water-extraction and alcohol-precipitation method. The optimal extraction conditions are determined by orthogonal test as follows: solid-liquid ratio is 1∶20, extraction temperature is 90 ℃, extraction time is 160 min. Under the optimum conditions, the yield of Luoping yellow ginger reaches 6.16%. In addition, when the polysaccharides concentration reaches 1.0 mg/mL, the scavenging rates of DPPH·and·OH are 57.1% and 44.5% respectively, and the IC50of scavenging DPPH·is 0.96 mg/mL.

Luoping yellow ginger；polysaccharide；antioxidation

TS207.3

A

10.3969/j.issn.1000-9973.2017.11.030

1000-9973(2017)11-0133-04

2017-05-01

云南省教育厅科学研究一般项目(2015C088Y)

赵丛丛(1986-)，女，讲师，研究方向：保健功能食品。