壓力對(duì)生姜中多酚提取率及其抗氧化活性的影響

王桂林，宋繼敏，徐未芳，趙二勞

(忻州師范學(xué)院 化學(xué)系，山西 忻州 034000)

生姜(ZingiberofficinaleRoscoe.)又稱鮮姜、百辣云，為姜科植物姜的根莖，在我國有悠久的種植歷史，我國為生姜的生產(chǎn)和消費(fèi)大國，總產(chǎn)量占世界的1/3以上，資源極為豐富[1]。生姜是傳統(tǒng)的食藥兩用之品，既是傳統(tǒng)的調(diào)味佳品，又是常用的中藥。作為調(diào)味品使用，生姜可去腥除膩，增強(qiáng)鮮味；作為中藥使用，生姜具有解表散寒、溫中止嘔、化痰止咳之功效[2]。研究表明[3]，生姜中含有多酚類成分。多酚作為植物果實(shí)、皮、根和葉中廣泛存在的一類酚羥基化合物，具有降血脂、降血糖、抗衰老、抗氧化、抑菌等功能活性，在醫(yī)藥、保健品等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景[4]。因此，研究生姜中多酚的提取及其功能活性，對(duì)生姜的有效利用和合理開發(fā)具有重要的實(shí)際意義。

目前，有關(guān)生姜中多酚的研究很多，如唐仕榮等[5]研究了生姜多酚的乙醇提取及其抗氧化性；宋力等[6]、劉軍偉等[7]以乙醇為溶劑，研究了生姜中多酚的超聲輔助提取工藝；褚敏哲等研究了生姜多酚的熱水浸提及其抗氧化性；劉軍偉等[8,9]研究了生姜多酚的超濾分離工藝和大孔樹脂純化工藝；余恒等[10]研究了生姜多酚對(duì)腦梗死模型大鼠神經(jīng)功能的影響。但有關(guān)壓力對(duì)生姜中多酚提取率及其抗氧化活性影響的研究尚未見報(bào)道。而實(shí)際生活中生姜的藥用或食用，常在水中應(yīng)用高壓鍋煎煮或烹調(diào)，因此，研究以水為溶劑，壓力對(duì)生姜中多酚提取率及其抗氧化活性的影響更具實(shí)際意義。源于此，本實(shí)驗(yàn)研究壓力對(duì)生姜中多酚水提提取率及其抗氧化活性的影響，為生姜的合理藥用和食用，以及生姜多酚的提取提供了參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 原料

生姜：購于當(dāng)?shù)爻?，洗凈，切片，在烘箱中烘干粉碎過60目篩，裝瓶，保存?zhèn)溆谩?/p>

1.2 試劑

福林-酚試劑(生化試劑)：上海展云化工有限公司；1-1-二苯基-2-苦肼基(DPPH·)：日本東京化成工業(yè)株式會(huì)社；其余抗壞血酸(Vc)、無水乙醇、沒食子酸、無水碳酸鈉等試劑：均為國產(chǎn)分析純；實(shí)驗(yàn)用水為二次去離子水。

1.3 儀器與設(shè)備

SP-723型可見分光光度計(jì) 上海光譜儀器有限公司；LDZF-50KB-III型立式壓力蒸汽滅菌器 上海申安醫(yī)療器械廠；AL204型電子分析天平 梅特勒-托利多儀器(上海)有限公司；SHZ-2D循環(huán)水式真空泵 鞏義市予華儀器有限責(zé)任公司；ZDHW型調(diào)溫電熱套 北京中興偉業(yè)儀器有限公司。

1.4 實(shí)驗(yàn)方法

1.4.1 生姜多酚水提液的制備

稱取3.0 g生姜粉3份，分別置于3個(gè)100 mL錐形瓶中，按料液比1∶20加入60 mL去離子水，搖勻。分別在101 kPa(常壓)、143 kPa(家庭高壓鍋壓力)和198 kPa下提取1 h，冷卻后抽濾，收集濾液，以去離子水定容為100 mL，備用待測。

1.4.2 生姜水提液中多酚的測定

以沒食子酸為標(biāo)準(zhǔn)對(duì)照品，參考文獻(xiàn)[4]的方法，以Folin-Ciocalteu法測定生姜水提液中多酚含量。

1.4.2.1 沒食子酸標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制

精確量取質(zhì)量濃度為0.1 mg/mL的沒食子酸標(biāo)準(zhǔn)品溶液0.0，0.8，1.6，2.4，3.2，4.0，4.8 mL，分別置于7支25 mL比色管中，加入12 mL去離子水、1.0 mL福林-酚試劑，搖勻，振蕩1 min后，再分別加入質(zhì)量濃度100 mg/mL的Na2CO3溶液2.0 mL，用去離子水定容至刻度，搖勻。于75 ℃水浴反應(yīng)10 min，冷卻到室溫后，在確定的最大波長760 nm處分別測定其吸光度。以沒食子酸的質(zhì)量濃度(μg/mL)為橫坐標(biāo)，以吸光度值為縱坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線并求回歸方程。

1.4.2.2 生姜水提液中多酚的測定

吸取生姜水提液1.0 mL，按1.4.2.1中標(biāo)準(zhǔn)曲線方法操作，測定其吸光度，由沒食子酸標(biāo)準(zhǔn)曲線方程計(jì)算提取液中多酚含量，根據(jù)下式計(jì)算生姜中多酚提取率：

多酚提取率(mg/g)=提取多酚質(zhì)量(mg)/生姜質(zhì)量(g)。

1.4.3 生姜中多酚的抗氧化活性

某些情況下，生物機(jī)體的平衡狀態(tài)會(huì)失調(diào)，產(chǎn)生過量自由基。過量自由基會(huì)氧化損傷機(jī)體細(xì)胞，導(dǎo)致多種疾病的發(fā)生、發(fā)展[11]。物質(zhì)清除自由基能力反映其抗氧化活性，清除自由基能力越強(qiáng)，表示其抗氧化活性越高。DPPH·清除法常被用來評(píng)價(jià)物質(zhì)的抗氧化活性。

DPPH·是一種以氮為中心的自由基，含有一個(gè)孤對(duì)電子，其乙醇溶液為深紫色，在波長517 nm處有強(qiáng)吸收。有清除自由基抗氧化劑存在時(shí)，能與其孤對(duì)電子配對(duì)，其深紫色的溶液被還原成黃色， DPPH·溶液褪色程度與其所接受的電子數(shù)呈定量關(guān)系[12]。實(shí)驗(yàn)采用DPPH·清除法研究不同壓力對(duì)生姜提取液抗氧化活性的影響，并用常用抗氧化劑Vc作陽性對(duì)照。

實(shí)驗(yàn)參考文獻(xiàn)[13]的方法進(jìn)行。準(zhǔn)確量取同一壓力下提取的不同體積的生姜多酚液6份，分別加入到6支10 mL比色管中，然后都加入濃度為0.1 mg/mL的DPPH·溶液1 mL，用60%乙醇定容至刻度，避光反應(yīng)30 min后，于波長517 nm處分別測定其吸光度為Ai；同樣測定不同量生姜水提液的吸光度為Aj；測定1 mL濃度為0.1 mg/mL的DPPH·溶液稀釋為10 mL的吸光度為A0。按下式計(jì)算清除率：

清除率(%)=[1-(Ai-Aj)/A0]×100。

同理，測定不同濃度VC溶液對(duì)DPPH·的清除率，并與生姜多酚溶液進(jìn)行比較。

1.4.4 數(shù)據(jù)處理

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)均為3次重復(fù)，采用Excel 2016軟件作圖，采用SPSS軟件分析數(shù)據(jù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 沒食子酸標(biāo)準(zhǔn)工作曲線與回歸方程

按1.4.2.1的方法測定沒食子酸標(biāo)準(zhǔn)工作曲線，見圖1。

圖1 沒食子酸標(biāo)準(zhǔn)工作曲線Fig.1 The standard working curve of gallic acid

由圖1可知，沒食子酸標(biāo)準(zhǔn)工作曲線方程為y=0.0428x+0.0548，相關(guān)系數(shù)R2=0.9992。其中，y為沒食子酸標(biāo)準(zhǔn)溶液吸光度，x為沒食子酸溶液質(zhì)量濃度(μg/mL)。在3.2～19.2 μg/mL的濃度范圍內(nèi)，沒食子酸標(biāo)準(zhǔn)溶液質(zhì)量濃度與其吸光度呈良好的線性關(guān)系。

2.2 生姜水提液中多酚含量

按1.4.2.2的方法分別測定不同壓力下生姜多酚提取率，結(jié)果見表1。

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

由表1可知，不同壓力下，生姜多酚的提取率不同，在實(shí)驗(yàn)條件下，隨著提取壓力的增加，生姜多酚提取率增加。由SPSS軟件對(duì)數(shù)據(jù)分析可知，101 kPa(常壓)、143 kPa(烹調(diào)高壓鍋壓力)和198 kPa 3種壓力下生姜多酚提取率差異顯著(P<0.05)。表明提取壓力對(duì)生姜多酚的提取具有明顯的影響，增加壓力有助于生姜中多酚的提取。

2.3 生姜多酚對(duì)DPPH·的清除率

按實(shí)驗(yàn)方法，測得常用抗氧化劑VC與不同壓力下所提取的生姜多酚對(duì)DPPH·的清除率，見圖2。

圖2 生姜多酚與VC對(duì)DPPH·的清除率Fig.2 The scavenging rates of ginger polyphrnols and VC on DPPH·

由圖2可知，常用抗氧化劑VC與不同壓力下所提取的生姜多酚對(duì)DPPH·的清除率均隨其質(zhì)量濃度的增加而增大，具有一定的量效關(guān)系。當(dāng)質(zhì)量濃度大于100 μg/mL后，不同壓力下所提取的生姜多酚對(duì)DPPH·的清除率均小于VC。同時(shí)，由SPSS軟件分析可知，試驗(yàn)的101 kPa(常壓)、143 kPa(烹調(diào)高壓鍋壓力)和198 kPa 3種壓力下，所提取的生姜多酚對(duì)DPPH·的清除率雖不同，但該3種壓力下所提取的生姜多酚對(duì)DPPH·的清除率卻無明顯差異(P>0.05)。表明生姜多酚清除DPPH·的能力雖弱于VC，但也具有一定的抗氧化活性。壓力對(duì)生姜多酚清除DPPH·的能力影響不大。提示在進(jìn)行生姜多酚提取工藝研究時(shí)，可以僅考慮提取壓力對(duì)提取率的影響，而不必考慮提取壓力對(duì)多酚抗氧化活性的影響。

3 結(jié)論

研究不同壓力對(duì)生姜中多酚水提及抗氧化活性的影響，結(jié)果顯示：在101 kPa(常壓)、143 kPa(烹調(diào)高壓鍋壓力)和198 kPa壓力下，生姜多酚提取率分別為29.25，35.67，36.92 mg/g，三者差異顯著(P<0.05)。生姜多酚以及VC對(duì)DPPH·的清除率隨其質(zhì)量濃度的增加而增大，呈一定的量效關(guān)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。提取壓力對(duì)生姜多酚清除DPPH·的能力影響較小(P>0.05)。表明壓力對(duì)生姜中多酚提取率具有明顯影響，對(duì)生姜多酚的抗氧化活性影響較小。提示在進(jìn)行生姜多酚提取工藝研究時(shí)，可以僅考慮提取壓力對(duì)提取率的影響，而不必考慮提取壓力對(duì)多酚抗氧化活性的影響。