压力对生姜中多酚提取率及其抗氧化活性的影响

王桂林，宋继敏，徐未芳，赵二劳

(忻州师范学院 化学系，山西 忻州 034000)

生姜(ZingiberofficinaleRoscoe.)又称鲜姜、百辣云，为姜科植物姜的根茎，在我国有悠久的种植历史，我国为生姜的生产和消费大国，总产量占世界的1/3以上，资源极为丰富[1]。生姜是传统的食药两用之品，既是传统的调味佳品，又是常用的中药。作为调味品使用，生姜可去腥除腻，增强鲜味；作为中药使用，生姜具有解表散寒、温中止呕、化痰止咳之功效[2]。研究表明[3]，生姜中含有多酚类成分。多酚作为植物果实、皮、根和叶中广泛存在的一类酚羟基化合物，具有降血脂、降血糖、抗衰老、抗氧化、抑菌等功能活性，在医药、保健品等领域具有广泛的应用前景[4]。因此，研究生姜中多酚的提取及其功能活性，对生姜的有效利用和合理开发具有重要的实际意义。

目前，有关生姜中多酚的研究很多，如唐仕荣等[5]研究了生姜多酚的乙醇提取及其抗氧化性；宋力等[6]、刘军伟等[7]以乙醇为溶剂，研究了生姜中多酚的超声辅助提取工艺；褚敏哲等研究了生姜多酚的热水浸提及其抗氧化性；刘军伟等[8,9]研究了生姜多酚的超滤分离工艺和大孔树脂纯化工艺；余恒等[10]研究了生姜多酚对脑梗死模型大鼠神经功能的影响。但有关压力对生姜中多酚提取率及其抗氧化活性影响的研究尚未见报道。而实际生活中生姜的药用或食用，常在水中应用高压锅煎煮或烹调，因此，研究以水为溶剂，压力对生姜中多酚提取率及其抗氧化活性的影响更具实际意义。源于此，本实验研究压力对生姜中多酚水提提取率及其抗氧化活性的影响，为生姜的合理药用和食用，以及生姜多酚的提取提供了参考依据。

1 材料与方法

1.1 原料

生姜：购于当地超市，洗净，切片，在烘箱中烘干粉碎过60目筛，装瓶，保存备用。

1.2 试剂

福林-酚试剂(生化试剂)：上海展云化工有限公司；1-1-二苯基-2-苦肼基(DPPH·)：日本东京化成工业株式会社；其余抗坏血酸(Vc)、无水乙醇、没食子酸、无水碳酸钠等试剂：均为国产分析纯；实验用水为二次去离子水。

1.3 仪器与设备

SP-723型可见分光光度计 上海光谱仪器有限公司；LDZF-50KB-III型立式压力蒸汽灭菌器 上海申安医疗器械厂；AL204型电子分析天平 梅特勒-托利多仪器(上海)有限公司；SHZ-2D循环水式真空泵 巩义市予华仪器有限责任公司；ZDHW型调温电热套 北京中兴伟业仪器有限公司。

1.4 实验方法

1.4.1 生姜多酚水提液的制备

称取3.0 g生姜粉3份，分别置于3个100 mL锥形瓶中，按料液比1∶20加入60 mL去离子水，摇匀。分别在101 kPa(常压)、143 kPa(家庭高压锅压力)和198 kPa下提取1 h，冷却后抽滤，收集滤液，以去离子水定容为100 mL，备用待测。

1.4.2 生姜水提液中多酚的测定

以没食子酸为标准对照品，参考文献[4]的方法，以Folin-Ciocalteu法测定生姜水提液中多酚含量。

1.4.2.1 没食子酸标准曲线的绘制

精确量取质量浓度为0.1 mg/mL的没食子酸标准品溶液0.0，0.8，1.6，2.4，3.2，4.0，4.8 mL，分别置于7支25 mL比色管中，加入12 mL去离子水、1.0 mL福林-酚试剂，摇匀，振荡1 min后，再分别加入质量浓度100 mg/mL的Na2CO3溶液2.0 mL，用去离子水定容至刻度，摇匀。于75 ℃水浴反应10 min，冷却到室温后，在确定的最大波长760 nm处分别测定其吸光度。以没食子酸的质量浓度(μg/mL)为横坐标，以吸光度值为纵坐标，绘制标准曲线并求回归方程。

1.4.2.2 生姜水提液中多酚的测定

吸取生姜水提液1.0 mL，按1.4.2.1中标准曲线方法操作，测定其吸光度，由没食子酸标准曲线方程计算提取液中多酚含量，根据下式计算生姜中多酚提取率：

多酚提取率(mg/g)=提取多酚质量(mg)/生姜质量(g)。

1.4.3 生姜中多酚的抗氧化活性

某些情况下，生物机体的平衡状态会失调，产生过量自由基。过量自由基会氧化损伤机体细胞，导致多种疾病的发生、发展[11]。物质清除自由基能力反映其抗氧化活性，清除自由基能力越强，表示其抗氧化活性越高。DPPH·清除法常被用来评价物质的抗氧化活性。

DPPH·是一种以氮为中心的自由基，含有一个孤对电子，其乙醇溶液为深紫色，在波长517 nm处有强吸收。有清除自由基抗氧化剂存在时，能与其孤对电子配对，其深紫色的溶液被还原成黄色， DPPH·溶液褪色程度与其所接受的电子数呈定量关系[12]。实验采用DPPH·清除法研究不同压力对生姜提取液抗氧化活性的影响，并用常用抗氧化剂Vc作阳性对照。

实验参考文献[13]的方法进行。准确量取同一压力下提取的不同体积的生姜多酚液6份，分别加入到6支10 mL比色管中，然后都加入浓度为0.1 mg/mL的DPPH·溶液1 mL，用60%乙醇定容至刻度，避光反应30 min后，于波长517 nm处分别测定其吸光度为Ai；同样测定不同量生姜水提液的吸光度为Aj；测定1 mL浓度为0.1 mg/mL的DPPH·溶液稀释为10 mL的吸光度为A0。按下式计算清除率：

清除率(%)=[1-(Ai-Aj)/A0]×100。

同理，测定不同浓度VC溶液对DPPH·的清除率，并与生姜多酚溶液进行比较。

1.4.4 数据处理

实验数据均为3次重复，采用Excel 2016软件作图，采用SPSS软件分析数据。

2 结果与分析

2.1 没食子酸标准工作曲线与回归方程

按1.4.2.1的方法测定没食子酸标准工作曲线，见图1。

图1 没食子酸标准工作曲线Fig.1 The standard working curve of gallic acid

由图1可知，没食子酸标准工作曲线方程为y=0.0428x+0.0548，相关系数R2=0.9992。其中，y为没食子酸标准溶液吸光度，x为没食子酸溶液质量浓度(μg/mL)。在3.2～19.2 μg/mL的浓度范围内，没食子酸标准溶液质量浓度与其吸光度呈良好的线性关系。

2.2 生姜水提液中多酚含量

按1.4.2.2的方法分别测定不同压力下生姜多酚提取率，结果见表1。

表1 生姜多酚提取率Table 1 The extraction rates of ginger polyphenols

由表1可知，不同压力下，生姜多酚的提取率不同，在实验条件下，随着提取压力的增加，生姜多酚提取率增加。由SPSS软件对数据分析可知，101 kPa(常压)、143 kPa(烹调高压锅压力)和198 kPa 3种压力下生姜多酚提取率差异显著(P<0.05)。表明提取压力对生姜多酚的提取具有明显的影响，增加压力有助于生姜中多酚的提取。

2.3 生姜多酚对DPPH·的清除率

按实验方法，测得常用抗氧化剂VC与不同压力下所提取的生姜多酚对DPPH·的清除率，见图2。

图2 生姜多酚与VC对DPPH·的清除率Fig.2 The scavenging rates of ginger polyphrnols and VC on DPPH·

由图2可知，常用抗氧化剂VC与不同压力下所提取的生姜多酚对DPPH·的清除率均随其质量浓度的增加而增大，具有一定的量效关系。当质量浓度大于100 μg/mL后，不同压力下所提取的生姜多酚对DPPH·的清除率均小于VC。同时，由SPSS软件分析可知，试验的101 kPa(常压)、143 kPa(烹调高压锅压力)和198 kPa 3种压力下，所提取的生姜多酚对DPPH·的清除率虽不同，但该3种压力下所提取的生姜多酚对DPPH·的清除率却无明显差异(P>0.05)。表明生姜多酚清除DPPH·的能力虽弱于VC，但也具有一定的抗氧化活性。压力对生姜多酚清除DPPH·的能力影响不大。提示在进行生姜多酚提取工艺研究时，可以仅考虑提取压力对提取率的影响，而不必考虑提取压力对多酚抗氧化活性的影响。

3 结论

研究不同压力对生姜中多酚水提及抗氧化活性的影响，结果显示：在101 kPa(常压)、143 kPa(烹调高压锅压力)和198 kPa压力下，生姜多酚提取率分别为29.25，35.67，36.92 mg/g，三者差异显著(P<0.05)。生姜多酚以及VC对DPPH·的清除率随其质量浓度的增加而增大，呈一定的量效关系。生姜多酚清除DPPH·的能力弱于VC，但也具有一定的抗氧化活性。提取压力对生姜多酚清除DPPH·的能力影响较小(P>0.05)。表明压力对生姜中多酚提取率具有明显影响，对生姜多酚的抗氧化活性影响较小。提示在进行生姜多酚提取工艺研究时，可以仅考虑提取压力对提取率的影响，而不必考虑提取压力对多酚抗氧化活性的影响。