生姜中姜黄素提取及抗氧化活性※

●潘 妍 贾红亮 齐 彬 张 琦（北京农业职业学院食品与生物工程系 北京 102442）

生姜是姜科类多年生根茎类植物，是香辛料的一种，也可作调味品，还是食品、化工的重要原料[1]。2020年我国生姜种植面积约28.4万公顷，产量约99.5亿千克，占世界种植面积的37%，并出口多个国家和地区，种植分布地广泛[2-3]。

姜黄素（Curcumin）主要存在于姜黄的根茎中，广泛应用于着色和调味剂，也可作为食品添加剂和防腐剂，用于长期保存食物和改善口感。姜黄素具有多种生物活性，其提取物可用于抗氧化剂及抗肿瘤药物等[4]。

本试验以生姜为原料，利用分离技术对姜黄素进行提取，研究姜黄素抗氧化活性，实现生姜的高效利用。

1 材料与方法

1.1 试验材料

生姜，市售。

1.2 试剂与仪器

乙腈（色谱纯），Fisher公司；DPPH（1，1-二苯基-2-三硝基苯肼），Alfa Aesar公司；其他均为常规试剂。

高效液相色谱仪（带二极管阵列检测器），LC-20A，日 本 岛 津 公 司；C18色 谱 柱（5μm，4.6×250 mm），日本岛津公司；T6紫外-可见分光光度计，普析通用。

1.3 试验方法

1.3.1 姜黄素单因素提取方法选取液料比4∶1、5∶1、6∶1、7∶1、8∶1，提 取 时 间0，10，20，30，40 min，乙醇提取液质量分数60%，70%，80%，90%，100%进行单因素试验，以姜黄素的总提取量为考查指标，选取合适因素和水平。

1.3.2 姜黄素正交提取方法根据单因素结果设计正交试验，以液料比（A）、乙醇提取液质量分数（B）、超声提取时间（C）为考察因素，每个因素设置3个水平；以姜黄素的总提取量为考查指标，进行L9（33）正交试验，以确定最佳工艺条件，正交因素表，见表1。

表1 正交因素表

1.3.3 姜黄素检测定方法姜黄素检测采用高效液相色谱法。姜黄素（CC）、去甲氧基姜黄素（DMCC）和双去甲氧基姜黄素（BDMCC）是3种主要的姜黄素类化合物。色谱条件：色谱柱为C18色谱柱（5 μm，4.6×250 mm）；流动相为乙腈+0.5%冰醋酸，洗脱方式为梯度洗脱，见表2；流速1.0 mL/min；柱温35℃；检测波长：425 nm。

表2 梯度洗脱表

1.3.4 姜黄素抗氧化活性在优化工艺条件后，用DPPH法[5]进行姜黄素的抗氧化活性试验。取生姜粗提取液0.5 mL，加入1 mmol/L的DPPH溶液2 mL于同一试管中振荡均匀，暗处反应30 min。在516 nm处测定吸光度值。每个样品做3次平行。

式中，K为自由基清除率（%）；

Ai为2 mL DPPH溶液+0.5 mL待测液吸光度值；

Aj为2 mL无水乙醇+0.5 mL待测液吸光度值；

Ac为2 mL DPPH溶液+0.5 mL无水乙醇吸光度值。

2 结果与分析

2.1 单因素试验

选择液料比、乙醇提取液质量分数和提取时间3个因素作为姜黄素提取影响较大的工艺条件，考察其对得率的影响，结果见图1。

图1 单因素试验结果

由图1可知，随着液料比的增加，姜黄素总提取量先增加后减少，液料比为6∶1时，姜黄素总提取量达到最大值；随着乙醇提取液质量分数的增加，姜黄素总提取量先增加再减少，当乙醇提取液质量分数达到90%的时候，姜黄素总提取量达到最大值；随着超声提取时间的增加，姜黄素总提取量先增加后趋于平稳，当超声提取时间为30 min时，姜黄素总提取量达到最大值。综上，单因素最优条件为液料比6∶1，乙醇质量分数90%，提取时间为30 min。

2.2 正交优化试验

根据单因素试验的结果，进行L9（33）正交试验，以确定最佳工艺条件，试验结果，见表3。

表3 正交试验表

由表3可知，正交优化最佳提取工艺为A2B2C2，即液料比6∶1，乙醇提取液质量分数90%，超声提取时间30 min。由表4得出，3个因素对姜黄素提取总量的影响效应大小为A＞B＞C。

表4 方差分析表

2.3 HPLC检测姜黄素

用正交优化后的最佳提取工艺对生姜姜黄素进行提取，通过高效液相色谱对生姜中姜黄素进行检测，外标法定量。

由图2、图3可知，生姜提取物中双去甲氧基姜黄素未检出，去甲氧基姜黄素含量为4.04 mg/kg，姜黄素含量为6.46 mg/kg。

图2 三种姜黄素标品HPLC色谱图

图3 生姜中姜黄素色谱图

2.4 姜黄素抗氧化活性研究

用正交优化后的提取工艺对生姜姜黄素进行提取，用DPPH法测定生姜提取液抗氧化活性，得到生姜提取物抑制率为（28.6±0.48）%。本试验生姜中姜黄素对DPPH自由基的清除率较低。推断可能是由于生姜粗提取物质纯度不高。相关研究表明，带酚羟基的姜黄素类似物对DPPH自由基有一定的清除能力，而没有酚羟基的姜黄素类似物则没有清除 DPPH 自由基的能力[6]，也可能是在提取过程中姜黄素酚羟基被破坏，影响了它的抗氧化活性。

3 结论

由单因素试验筛选因素和水平，再经正交试验进行优化，得到提取生姜姜黄素最佳提取工艺为液料比6∶1，乙醇提取液质量分数90%，超声提取时间30 min。生姜中姜黄素粗提液中去甲氧基姜黄素含量为4.04 mg/kg，姜黄素含量为6.46 mg/kg。生姜中姜黄素粗提液DPPH自由基清除率为28.6%。