生姜油树脂提取工艺及其功能活性研究进展

徐未芳，王桂林，范建凤，赵二劳

(忻州师范学院 化学系，山西 忻州 034000)

生姜为姜科植物姜的根茎，药食两用，我国资源丰富[1]。作为调味佳品，可去腥除腻，增香提味；作为中药，具有温中止呕、解表散寒、化痰止咳等功效[2]。研究表明[3-4]，生姜油树脂是生姜中的功能成分之一，在食品、调味品、医药和卫生等领域具有广阔的应用前景。研究生姜油树脂的提取及其功能活性，对于生姜产业由粗放型应用向精细化应用转型、提高生姜产品的科技附加值，发展生姜产业具有重要的实际意义。本文梳理概述近10年来我国生姜油树脂提取及其功能活性研究进展，为生姜油树脂深入研究及其开发应用提供参考。

1 生姜油树脂提取工艺研究进展

1.1 酶解法

王琛等[5]以姜辣素提取率为指标，研究了生姜中油树脂双酶(纤维素酶-半纤维素酶)酶解提取。通过正交试验优化的最佳提取工艺条件：纤维素酶-半纤维素酶质量比5∶3，酶用量2.8 mg/100 mL，酶解温度45℃，酶解时间2.5 h。该工艺条件下，生姜油树脂的代表性成分姜辣素提取率为3.711%，比乙醇溶液浸提法姜辣素提取率提高了30%。采用酶解法提取生姜油树脂，有助于提高油树脂提取率，但该工艺成本相对较高，提取时间较长，工艺过程中温度、pH控制要求相对较高，经济效益不高，现仅适于实验室研究。

1.2 超声辅助提取法

夏树林等[6]研究了生姜中油树脂超声辅助乙醇提取，通过单因素实验结合正交试验，得出影响生姜油树脂超声辅助提取的因素主次顺序为：提取温度>超声时间>料液比>乙醇浓度。优化的最佳提取工艺：乙醇浓度95%，料液比(g/mL) 1∶17，提取温度70℃，超声时间50 min。该工艺下，生姜油树脂提取率为5.29%。超声辅助提取可减少溶剂用量，缩短提取时间，提高提取效率[7]，是一种生姜油树脂提取的有效方法。

1.3 双水相萃取法

周令国等[8]以β-环糊精、碳酸钠、氯化钠为双水相萃取剂，研究了双水相萃取生姜油树脂。结果显示，β-环糊精为萃取相的主要组成成分，碳酸钠、氯化钠有助于提高萃取相中姜油树脂的代表性成分姜辣素的分配比例，以及提高萃取率。姜辣素分配系数为0.21～0.32，姜辣素萃取率为71.6%。双水相体系萃取分离生姜油树脂具有作用条件温和、操作简单、萃取分离效率高、易于工业放大应用等优点，值得深入研究。

1.4 超临界CO2萃取法

张鲁明等[9]研究了超临界CO2萃取生姜油树脂工艺，优化的工艺条件为：萃取压力22 MPa，萃取温度50℃，萃取时间15min。此条件下，生姜油树脂提取率为5.34%。张建立等[10]优化的工艺为：萃取压力35 MPa，温度40℃，萃取时间2.5 h。该工艺下，生姜油树脂萃取率为2.86%。王登斌等[11]优化的工艺条件为：萃取压力25 MPa，解析压力9 MPa，温度50℃，萃取时间90 min。王亚洁[12]由响应面法优化的生姜油树脂超临界CO2萃取工艺：CO2流量为25 kg/h，萃取压力28.6 MPa，温度41.7℃，萃取时间2.7 h。卞梦瑶[13]研究得到的最佳工艺条件为：装料量200 g，原料粒径60目，萃取压力24 MPa、萃取温度48℃、萃取时间45 min。在此条件下，生姜油树脂得率为5.561%。另外，于大胜等[14]研究了山东主产区生姜油树脂的超临界CO2萃取，萃取压力15MPa，萃取温度45℃，萃取时间80 min为萃取的最佳经济条件。该工艺条件下，莱芜寨里生姜油树脂提取率达到5.06%，为山东地区姜油树脂提取率最高的生姜品种。由上可知，超临界CO2萃取生姜中油树脂，虽存在前期设备投入成本较高，工艺技术要求较严等问题，但该工艺具有产品纯度高，萃取温度低、可保护热敏性物质，无有机溶剂残留等优势，具有工业化生产应用前景，需要深入研究。

1.5 集成提取法

孙静等[15]采用微波真空干燥、亚临界流体丁烷萃取和超临界CO2流体萃取的集成工艺提取生姜中油树脂。结果表明，微波真空干燥生姜工艺参数：干燥频率(2450±50)MHz，时间8 min；亚临界流体丁烷萃取参数：萃取压力0.40MPa，萃取温度40℃，时间40 min；超临界流体CO2萃取参数：萃取压力16 MPa，萃取温度45℃，CO2流量为18L/min，周期120 min。在此集成工艺下，生姜油树脂萃取率可达97%，溶剂残留达到未检出。可见，该工艺下生姜中油树脂基本提出，无溶剂残留，符合工业生产要求。但也存在工艺相对复杂，一次性投入成本较高等问题。

2 生姜油树脂功能活性研究进展

2.1 生姜油树脂清除自由基抗氧化活性

葛庆丰等[16]研究发现，当生姜油树脂的代表性成分姜辣素与DPPH自由基的物质的量比达到2.0时，5 min后就检测不出DPPH自由基，表明生姜油树脂具有较强的清除自由基抗氧化活性。夏树林等[6]和徐勇等[17]的研究均表明生姜油树脂具有较强的清除自由基抗氧化活性。李远坤等[18]研究表明，不同浓度的生姜油树脂对MDA均有不同程度的抑制作用，即具有一定的抗氧化活性。段书平[19]研究发现，油脂中添加一定量的生姜油树脂后，油脂的货架期延长，抗氧化能力提高，表明生姜油树脂具有抗氧化活性。另外，卞梦瑶等[20]研究发现，生姜油树脂对过氧化氢引起的RAW264.7巨噬细胞损伤具有保护作用，认为作用机制是源于生姜油树脂可有效清除自由基，提高抗氧化能力，调节细胞氧化还原系统。综上可知，生姜油树脂具有一定的抗氧化活性。

2.2 生姜油树脂抑菌活性

张鲁明等[9]研究发现，生姜油树脂对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、沙门氏菌、痢疾志贺氏菌和苏云金杆菌等5种供试菌均有一定的抑制作用，抑菌最低质量浓度为0.5～1.0 mg/mL，且其抑菌作用具有一定的光、热稳定性。陈团伟等[21]研究发现发，生姜油树脂可显著抑制小孢拟盘多毛孢侵染所致橄榄果实病害发生，其最佳抑菌剂量为30μL/mL。可见，生姜油树脂具有一定的抑菌活性。

2.3 生姜油树脂防辐射作用

李晴等[22]研究发现，生姜油树脂能降低辐射所诱发的活性氧水平，减轻辐射造成的DNA损伤，明显提高抗氧化酶、NQO1的mRNA 表达水平，表明生姜油树脂具有防护辐射作用，其作用机制可能是通过激活Nrf2 信号通路达到。

3 展望

综上，我国生姜资源丰富，开发应用生姜油树脂有得天独厚的资源优势。但目前对生姜油树脂的相关研究不足，难以为生姜油树脂的产业化生产提供理论支撑。因此，今后应深入研究生姜油树脂的提取工艺，做到生姜油树脂的高效提取。同时应系统研究生姜油树脂的功能活性，理清其量效关系、作用机制，为生姜油树脂的产业化生产奠定理论基础，进而实现生姜油树脂的产业化生产。