1、生姜姜辣素提取工藝的研究進展生姜姜辣素提取工藝的研究進展摘要：簡要介紹了生姜姜辣素的在各方面的應用，綜述了近 年來姜辣索提取工藝的研究進展，著重討論了提取工藝的研究熱點及 存在的問題，并探討了其今后的發展趨勢。關鍵詞：生姜姜辣素提取工藝刖§生姜(zingiber officinale rose)屬姜科類多年生草本宿根植 物，用姜塊進行無性繁殖，是世界范圍內最為重耍的調味品之一，也 是一種傳統的藥用植物。我國生姜種植歷史悠久，資源豐富，南北各 地均有種植。生姜含有豐富的多種營養物質，有溫暖、興奮、發汗、止嘔、解 毒、溫肺止咳等作用。其主耍活性成分為姜辣素，不僅是生姜辣味的 主要呈味物質

2、，也是生姜多種藥理作用的主要功能因子，在食品、醫 藥、化妝品和保健品等領域應用廣泛1-2 o本文綜述了生姜姜辣素 提取工藝研究進展，旨在為姜辣索的進一步研究提供參考。1姜辣素的組分及功能姜辣素是姜酚、姜腦與生姜有關辣味物質的總稱。姜辣素的組分 研究迄今為止已有一百多年歷史，1969年connell和sutherland分 離出姜酚(gingerols)的結晶體，并確認姜酚是由系列類似化合物 組成，各組分物質的分子結構中均含有3-甲氧基-4-徑基苯基官能團。 根據該官能團所連接姪鏈的不同，可把姜辣素分為姜酚(gingeols). 姜烯酚(shogaols),副姜油酮(paradols)>

3、姜酮(zingerone)> 姜 辣二酮(gingerdiones)>姜辣二醇(gingerdiols)等不同類型。姜 酚的各類混合物包括6-、8_、10-、12-姜酚等，鮮姜中6- 姜酚含量占總的姜辣索的80%以上。姜酚屬于熱不穩定的酚類化合物, 生姜在高溫或長期貯藏過程中會脫水生成相應的姜腦系列產物，而姜 腦具有較好的穩定性，其辣味強度是姜酚的兩倍多，在調味品方面占 據重要地位。此外，生姜中還含有一些微量辣素成分，如甲基姜醇、 二氫姜醇、甲基姜烯酚、六氫姜黃素等。姜辣素是生姜藥理作用的主要功能因子，具有降血糖，保肝利膽， 抗血小板聚集，誘導t-淋巴細胞調亡，抑制環加氧酶-1 (

4、c0x-1)等 活性，降低膽固醇，促進血液循環，化痰止咳，祛風活血、抗癌、止 嘔等作用3-5 o在化妝品方面作為洗發液和護發素的添加物，具有 防脫發，抑菌，發熱祛風，抑制頭皮屑&長等作用。姜辣素還可作為 天然香料香精及營養添加劑用于食品工業。除以上作用外，姜辣素的 抗氧化作用可以抑制人體內氧化物的生成，對基因引起的皮膚“褐斑” 和體內器官上的“體銹”具有較好的清除作用。基于其極強的抗氧化 能力，近年來，姜辣素被作為食品防腐保鮮的添加劑備受關注。2姜辣素提取工藝的研究進展2. 1溶劑提取法姜辣素溶于乙瞇、丙酮、乙醇、甲醇等有機溶劑，常用的溶劑提 取法分冷提法和熱提法兩種。當溶劑加到原料中

5、時，由于溶劑的擴散 及滲透作用進入細胞內，溶解可溶性物質。由此造成的內外濃度差使 細胞內的濃溶液不斷向外擴散，溶劑乂不斷進入原料組織細胞，多次 往返，直到細胞內外濃度達到動態平衡，將此飽和溶液濾出，再加新 溶劑，把所需成分大部分溶出。乙醇價格便宜且無毒性，是姜辣素首選的提取溶劑，朱媛等6 采用乙醇提取姜辣素，對提取液進行減壓蒸綢，用紫外分光光度法測 定生姜姜辣素含量。結果發現，生姜粉末60目，乙醇體積分數75%, 固液比1 ： 9 (g/ml),在50°c的條件下提取90min,提取一次，姜油 樹脂中姜辣素含量即達1.59%o溶劑提取法操作簡單，提取完全，提取成本低廉等優點，是冃前

6、工業生產屮應用廣泛的提取方法；但產物粘度大且含有較多的樹脂及 脂肪油等雜質，給后期的分離提純增加了難度，因此產品純度不高， 有逐漸被淘汰的趨勢。2. 2超聲波提取法超聲波提取法是利用超聲波增大物質分子運動頻率和速度，增加 溶劑穿透力，提高藥物溶出速度和溶出次數，縮短提取吋間的浸提方 法。超聲波是在溶劑和樣品之間產生空化作用，使溶液內形成氣泡， 爆破壓縮，從而使固體樣晶分散，增大樣晶與萃取溶劑之間的接觸面 積，提高目標產物從固和轉移到液相的傳質速率。超聲波輔助提取生姜姜辣素的提取率要高于傳統的溶劑提取法， 一般提取步驟是將生姜干燥粉碎，加入乙醇再超聲處理，最后濃縮結 晶精制即可得固體產晶，或者離

7、心后直接測定含量。如唐仕容7等 以乙醇為提取劑，研究了超聲法提取姜辣素的工藝條件：乙醇體積分 數60%、超聲波處理15min料液比1 ： 12. 5 (g/ml)、生姜粉末過60 目篩，平行提取3次，平均提取率最高可達3. 03%o孔繁東8等研究發現，75%乙醇、超聲提取10min料液比1 ： 15 (g/ml).超聲功率800w,姜渣粉中姜辣素提取率為2. 1%。駱海林9 等以響應面法優化了超聲波提取生姜中姜辣素的工藝條件，結果表明: 料液比為1 ： 13. 7 (g/ml)超聲時間259min、乙醇濃度90. 0%,該 條件下姜辣素得率為7. 41mg/go超聲波提取技術因其操作簡便、吋間

8、短、產率高、能耗低及產物 易分離提純等優點而得到廣泛應用，用于姜辣素提取優勢明顯，是近 年來姜辣素的研究熱點，也是今后工業化生產的發展趨勢。此外，超 聲波還具有一定的殺菌作用，同吋絮凝作用使得浸出液易澄清過濾， 有利于后期產品的精制。但工業上采用超聲波大量提取吋效率不高； 另外由于使用較大功率的發生器，由此產生的噪音對人體健康也有一 定的危害，此類問題亟待解決。2. 3微波提取法微波輻射過程是高頻電磁波穿透萃取介質，到達物質的內部，由 于吸收微波能，細胞內迅速升溫，細胞壁壓力增大膨脹破裂，細胞內 有效成分流岀，溶解到提取劑中，通過進一步過濾和分離，即得到萃 取物質。此外，微波所產生的電磁場加速

9、被萃取成分向萃取劑界面擴 散速率，使得提取速率提高數倍。微波提取姜辣素的流程與超聲波提取類似，但時間更短，一般僅 需兒分鐘即可。如劉成梅10等采用微波提取技術從工姜中提取姜辣 素。結果表明：顆粒度大小80目、微波功率250w、固液比1 ： 12.5(g/ml)>萃取時間180s,該條件下姜辣素得率為0. 776%o陳莉華11 等人通過止交試驗優化了姜辣素的提取工藝參數，得放佳工藝條件： 66%乙醇溶劑、料液比1 ： 16 (g/ml)>微波功率300w、微波協同處理 70s,此條件下姜辣素的提取率達到1.76%。微波輔助提取技術具有萃取時間短、產率高、能耗低、溶劑用量 少等優點，使

10、其在各個領域廣泛應用。但微波升溫迅速、較難控制， 造成姜辣素有一定程度的分解失活，影響到產品質量，如何更好地用 于工業化生產有待完善。2.4超臨界c0₂萃取法超臨界c0₂流體是一類特殊的流體，具有液體的溶 解度乂具有氣體的擴散系數，其性質對壓力和溫度丁分敏感。超臨界 c0₂萃取過程是在超臨界狀態下，將超臨界 c0₂流體與待分離的物質接觸，使其有選擇性的把極性大 小、沸點高低和分了量大小的成分依次萃取出來。最后借助

11、減壓升溫 的方法使超臨界c0₂流體變成普通氣體，則萃取物基本 析出，從而達到分離提純的目的。超臨界萃取可以在室溫(3540°c)下進行提取，有效地防止了 熱敏性物質的氧化和逸散，可以保護提取物的有效成分。如曾凡逵12 等人將乙醇法萃取、內酮法萃取與超臨界c0₂萃取生姜 姜辣素做了比較，結果顯示，通過超臨界c0₂萃取法姜 辣素得率為0.7155%,顯著高于乙醇法和內酮法。超臨界c0₂萃取法屬清潔提取方法，

12、 工藝簡單，萃取速度快，全過程不用有機溶劑，保證了提取物的純天 然性。且c0₂價格便宜，無毒性。但是釆取此法時,萃 取壓力高，能耗大，用于工業上擴大生產還存在技術難度，因而目前 這方面的研究仍以實驗研究為主。2. 5其他提取方法隨著現代分離純化技術的發展，新型姜辣素提取t藝不斷被開發 出來，如乙醇浸提-大孔吸附樹脂純化姜辣素法、乙醇滲漉法、酶解 法等。乙醇浸提-大孔吸附樹脂純化姜辣素法綜合了乙醇浸提姜油樹脂的得率高，大孔樹脂純化分離姜辣素效果好等優點。劉偉13等人用 這種方法得出放佳工藝條件：樹脂類型ab-8型，樹脂用量40nig姜辣 素/g干樹脂

13、，洗脫溶劑正己烷：乙醇二7 : 3,洗脫速度為0. 4ml/min, 純化姜油含姜辣素48. 3%o大孔吸附樹脂理化性質穩定，不溶于酸堿 及有機溶劑，對有機物選擇性好，適于有效成分的純化。但其洗脫時 間較長，不適合大批量的生產過程。滲漉法是將適度粉碎的藥材置于滲漉筒中，添加浸出溶劑使其滲 過藥粉，滲出溶劑滲過藥粉吋因重力作用向下移動，上層的浸出溶劑 或稀釋液不斷置換濃溶液，形成濃度梯度，使擴散較好進行。滲漉法 在室溫下就可以進行，其操作簡單，不發生變相，因此比較節能。王 麗萍14等確定最佳滲漉工藝為：干姜粗粉，用10倍量95%乙醇滲 漉，先用4倍量95%乙醇冷浸2h,滲漉速率為3bv/ho在此

14、條件下測 得6-姜酚平均收率為86. 4%o滲漉法操作時間長，浪費溶劑，對藥材 要求較高且有一定的污染，一定程度上阻礙了其在提取方面的推廣。jiff酶解法多應用于屮草藥有效成分的提取，應用酶（如纖維素酶、半纖維素酶、果膠質等）能夠分解構成細胞壁的纖維素、半纖維素及 果膠，從而破壞細胞壁的結構，產生局部的坍塌、溶解、疏松，減少溶劑提取時來自細胞壁和細胞質間的阻力，加快有效成分的溶出細胞 的速率。酶解法可較大的加快提取速率，提高提取率。王琛15等人 研究采用纖維素酶和半纖維素酶共同酶解姜粉提取姜油樹脂的最優 量2. 8mg/100ml.酶解時間2. 5h、酶解溫度45°c,姜辣素提取率高

15、 達3.711%。酶解法提取工藝簡單、條件溫和、節能環保，還可以優 化提取物有效組分，提高目標產物的藥用價值，但高純度的酶價格偏 高，如何降低成木還需進一步研究。提取工藝，結果表明:纖維素酶-半纖維素酶質量比5 ： 3、混合酶用3結語隨著綠色食品觀念的增強，人們越來越重視食品安全問題，如何 更好地運用天然提取物作為食品添加劑備受關注。姜辣素的防腐保鮮 作用國內鮮有報道，但其極強的抗氧化能力在食品、約品及化妝品方 面的作用已被大量研究者證實。此外，其藥用機理的研究及在癌癥方 面的突出作用也極具潛力。目前，工業上大量采用的姜辣素提取工藝仍以溶劑提取法為主, 但由于存在諸多缺點已面臨淘汰。超聲波提取

16、技術用于天然產物提取 優勢明顯，近年來在天然產物提取中越來越多地被采用，將是今后姜 辣素工業提取的主要發展趨勢。微波提取法、超臨界c0₂ 萃取法還存在不少技術上問題，工業化生產還需研究者進行更深入的 研究。酶解法等新型提取工藝尚不成熟，仍以實驗研究為主。多種技 術的聯用會降低成本，提高提取率，如乙醇浸提-大孔吸附樹脂純化， 但這方面的研究報道還不是很多。在姜辣素的純化方面，大孔吸附樹 脂純化姜辣素的工藝比較成熟，因為高純度姜辣素的價格更高，發展 前景更好。此外，還要加大姜辣素的應用性及安全方面的研究，以拓 展其應用范圍。參考文獻1吳賈峰，張曉鳴生姜

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