第４３卷第５期 ２０１８年５月 中国调味品 Ｃｈｉｎａ Ｃｏｎｄｉｍｅｎｔ 基础研究 姜多糖提取率及抗氧化活性研究 杨晓杰¨，王世佳 ，王世聪 （１．齐齐哈尔大学生命科学与农林学院，黑龙江齐齐哈尔 １６１００６； ２．佳木斯大学生命科学学院，黑龙江佳木斯１５４００７） 摘要：以姜（Ｚｉｎｇｉｂｅｒｏｆｆｉｃｉｎａｌｅ Ｒｏｓｃ．）为试材，为比较２种处理方式对姜多糖提取率及体外抗氧化活 性的影响，通过微波法分别对去皮和留皮的姜进行多糖提取。结果表明：留皮姜多糖的最佳提取率为 ７．６８ ，去皮姜多糖的最佳提取率为５．６５ 。在最佳提取条件的基础上进行体外抗氧化实验，以清除 １，１一二苯基一２一三硝基苯肼（１，１一ｄｉｐｈｅｎｙｌ一２一ｐｉｃｒｙｌｈｙｄｒａｚｙｌ ｒａｄｉｃａｌ，ＤＰＰＨ）能力以及总还原能力为指标 来测定姜多糖抗氧化活性。研究表明：在清除ＤＰＰＨ和总还原能力的测定中均表现为留皮＞去皮，且 ＤＰＰＨ的最大清除率达６５．３２ 。该研究为姜多糖后续生物活性的深入研究提供了必要的实验理论依 据，为姜资源的开发和利用提供了一定的帮助。 关键词：姜；多糖；提取率；抗氧化活性 中图分类号：ＴＳ２６４．２ 文献标志码：Ａ ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００—９９７３．２０１８．０５．００６ 文章编号：１０００－９９７３（２０１８）０５－００３０—０４ Ｓｔｕｄｙ ｏｎ Ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ Ｒａｔｅ ａｎｄ Ａｎｔｉｏｘｉｄａｎｔ Ａｃｔｉｖｉｔｙ ｏｆ Ｇｉｎｇｅｒ Ｐｏｌｙｓａｃｃｈａｒｉ ＹＡＮＧ Ｘｉａｏ－ｊｉｅ¨，ＷＡＮＧ Ｓｈｉ－ｊｉａ ，ＷＡＮＧ Ｓｈｉ—ｃｏｎｇ。 （１．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｌｉｆｅ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅ ａｎｄ Ｆｏｒｅｓｔｒｙ，Ｑｉｑｉｈａｒ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｑｉｑｉｈａｒ １６１００６，Ｃｈｉｎａ；２．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｌｉｆｅ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｊｉａｍｕｓｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｊｉａｍｕｓｉ １５４００７，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｗｉｔｈ ｇｉｎｇｅｒ（Ｚｉｎｇｉｂｅｒ ｏｆｆｉｃｉｎａｌｅ Ｒｏｓｃ．）ａｓ ｔｈｅ ｔｅｓｔ ｍａｔｅｒｉａｌ，ｃｏｍｐａｒｅ ｔｈｅ ｔＷＯ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｍｅｔｈｏｄｓ ｏｎ ｔｈｅ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｒａｔｅ ａｎｄ ａｎｔｉｏｘｉｄａｎｔ ａｃｔｉｖｉｔｙ ｉｎ ｖｉｔｒｏ ｏｆ ｇｉｇｅｒ ｐｏｌｎｙｓａｃｃｈａｒｉｄｅ，ｔｈｅ ｐｏｌｙｓａｃｃｈａｒｉｄｅｓ ｏｆ ｐｅｅｌｅｄ ａｎｄ ｕｎｐｅｅｌｅｄ ｇｉｎｇｅｒｓ ａｒｅ ｅｘｔｒａｃｔｅｄ ｂｙ ｍｉｃｒｏｗａｖｅ ｍｅｔｈｏｄ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｏｐｔｉｍｕｍ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｒａｔｅ ｏｆ ｕｎｐｅｅｌｅｄ ｇｉｎｇｅｒ ｉｓ ７．６８ ，ｔｈｅ ｏｐｔｉｍｕｍ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｒａｔｅ ｏｆ ｐｅｅｌｅｄ ｇｉｎｇｅｒ ｉｓ ５．６５ ９，６．Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｏｐｔｉｍｕｍ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ，ｔｈｅ ａｎｔｉｏｘｉｄａｔｉｏｎ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ｉｎ ｖｉｔｒｏ ｉｓ ｃａｒｒｉｅｄ ｏｕｔ．Ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｓｃａｖｅｎｇｉｎｇ ＤＰＰＨ ａｂｉｌｉｔｙ ａｎｄ ｔｏｔａｌ ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ａｂｉｌｉｔｙ ａｓ ｔｈｅ ｉｎｄｅｘｅｓ ｔＯ ｄｅｔｅｒｍｉｎｅ ｔｈｅ ａｎｔｉｏｘｉｄａｎｔ ａｃｔｉｖｉｔｙ ｏｆ ｇｉｎｇｅｒ ｐｏｌｙｓａｃｃｈａｒｉｄｅ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ ｏｆ ｓｃａｖｅｎｇｉｎｇ ＤＰＰＨ ａｂｉｌｉｔｙ ａｎｄ ｔｏｔａｌ ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ａｂｉｌｉｔｙ ｓｈｏｗｓ ｔｈｅ ｕｎｐｅｅｌｅｄ＞ｔｈｅ ｐｅｅｌｅｄ。ａｎｄ ｔｈｅ ｍａｘｉｍｕｍ ｓｃａｖｅｎｇｉｎｇ ｒａｔｅ ｏｆ ＤＰＰＨ ｉｓ ６５．３２ ．Ｔｈｅ ｓｔｕｄｙ ｈａｓ ｐｒｏｖｉｄｅｄ ｔｈｅ ｎｅｃｅｓｓａｒｙ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ ｂａｓｉｓ ｆｏｒ ｔｈｅ ｆｕｒｔｈｅｒ ｓｔｕｄｙ ｏｆ ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ ａｃｔｉｖｉｔｙ ｏｆ ｇｉｎｇｅｒ ｐｏｌｙｓａｃｃｈａｒｉｄｅ，ａｎｄ ｈａｓ ｐｒｏｖｉｄｅｄ ｓｏｍｅ ｈｅｌｐ ｆｏｒ ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ａｎｄ ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ｇｉｎｇｅｒ ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：Ｚｉｎｇｉｂｅｒ ｏｆｆｉｃｉｎａｌｅ Ｒｏｓｃ．；ｐｏｌｙｓａｃｃｈａｒｉｄｅ；ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｒａｔｅ；ａｎｔｉｏｘｉｄａｎｔ ａｃｔｉｖｉｔｙ 收稿日期；２Ｏ１７一ｌｌ一２５ ＊通讯作者 基金项目 黑龙江省教育厅资助项目（１２５４１８７５）；齐齐哈尔大学研究生创新科研项目（ＹＪＳＣＸ２０１６—０１１Ｘ） 作者简介：杨晓杰（１９６２一），女，教授。硕士，主要从事植物及多糖方面的研究。 一３０— 第４３卷第５期 ２０１８年Ｓ月 中国调味品 Ｃｈｉｎａ Ｃｏｎｄｉｍｅｎｔ 基础研究 姜是我国重要的调味食品和蔬菜，以四川、贵州、 广西、山东和江西等地为多，可用于感冒、头痛鼻塞、食 欲减退等［１－ｚ］。姜中含有大量的活性多糖，是一种优 至恒重，粉碎脱脂待用。 １．３．３单因素试验 准确称取经不同处理的姜粉２ ｇ，采用控制单一变 质的功效成分资源［３］，多糖及糖复合物能够参与细胞 的各种生命现象的调节［４ ］。多糖除了有免疫调节、 抗肿瘤的生物学效应外，还有抗衰老、抗疲劳、抗氧化、 降血糖、抗凝血等作用，且其对机体毒副作用小［６ ］。 姜类调味品与姜汁饮料是目前广受欢迎的２种姜产 量的方法对功率、时间和料水比３个因素进行单因素 试验。在单因素试验的基础上，参照孙莹的方法利用 Ｌ。（３。）进行正交试验。 １．３．４正交试验 根据单因素试验结果，以功率２４０，４００，６４０ Ｗ，料 品，但在生产加工过程中，姜皮成为副产物，造成了姜 资源的极大浪费。而在姜皮中存在３种水溶性姜皮多 糖，从姜皮中提取姜皮多糖从能源和环境的角度降低 了姜皮对环境的污染，并提高了姜的产业价值，具有极 其重要的研究意义［８］。前人的研究大多集中在对不同 提取方式去皮姜多糖提取工艺以及生物活性的研究， 而对于留皮和去皮的姜在同一提取方法下所得多糖的 提取率和抗氧化活性的比较分析却鲜有报道。本试验 采用单因素和正交试验法，对去皮和留皮条件下的姜 多糖进行提取，从而比较多糖提取率的差异。并利用 最优提取条件下所得多糖以清除ＤＰＰＨ和总还原能 力为指标进行体外抗氧化实验。该研究为今后姜资源 的有效利用以及姜多糖生物活性的深入研究提供了实 验基础和理论依据。 １ 材料与方法 １．１ 材料 本试验所用的姜购于齐齐哈尔蔬菜批发市场，且 产地相同为同一品种。 １．２主要仪器设备 ７２１分光光度计、电热恒温水浴锅 上海精密科 学仪器有限公司；电子天平 德国赛多利斯公司； Ｌ８０－２型离心机上海跃进医疗器械有限公司；冷冻干 燥机北京博医康实验仪器有限公司。 １．３ 方法 １．３．１多糖提取率的测定 以葡萄糖质量浓度为Ｘ轴、６４０ ｎｍ处测定的吸光 值为Ｙ轴，得回归方程：Ｙ一０．７１３５ｘ一０．０５１７，Ｒ。＝ ０．９９５５。 多糖提取率一（测定的多糖浓度×糖液体积×稀 释倍数）／姜粉末质量×１００ ［９］。 １－３．２材料处理 姜洗净后进行去皮和留皮２种处理，切片后干燥 水比１：１０，１：１５，１：２０，提取时间３Ｏ，６Ｏ，９０ Ｓ进行 去皮姜多糖的正交试验。以功率４００，６４０，８００ Ｗ，料 水比１：１０，１：１５，１；２０，提取时间３Ｏ，６Ｏ，９０ Ｓ进行 留皮姜多糖的正交试验。 １．３．５ ＤＰＰＨ清除能力测定 将配好的姜多糖溶液分别加入ＤＰＰＨ溶液（ｏ．１ ｔｏｏｌ／Ｌ） ２ ｍＬ。空白组以蒸馏水代替并加入乙醇和蒸馏水各 ２ ｍＬ。Ｖ 做阳性对照，向其中加入２ ｍＬ乙醇，进行 ２０ ｍｉｎ避光反应，进行３次平行实验，在５１７ ｎｍ处测 定其ＯＤ值。清除率Ｅ（ ）一（Ａ对照一Ａ样品）／Ａ对照× １００。 １．３．６总还原能力测定 将最佳提取条件下所得去皮和留皮姜多糖分别配 制成５个不同的浓度（１，２，３，４，５ ｍｇ／ｍＬ），取每个浓 度糖溶液各２ ｍＬ。然后分别加入０．Ｓ ｍＬ的磷酸缓 冲液（ｐＨ ７．４）和１．５ ｍＬ浓度为０．３％的铁氰化钾溶 液，将所得混合溶液放置于温度为５Ｏ℃的恒温水浴锅 中进行１０ ｍｉｎ水浴处理。再加入１ ｍＬ三氯乙酸，将 所得溶液混合后静置１０ ｍｉｎ，从整个混合溶液的体系 中取出２ ｍＬ，加入０．５ ｍＬ的三氯化铁，静置５ ｍｉｎ。 在７００ ｎｍ波长下测其ＯＤ值，蒸馏水做空白对照，Ｖｃ 为阳性对照，每一浓度做３次平行实验。 ２结果与分析 ２．１单因素试验结果 ２．１．１微波功率对姜多糖提取率的影响 在料水比和微波提取时间相同的前提下，本试验 采用５个不同功率（８０，２４０，４００，６４０，８００ Ｗ）对去皮 和留皮的姜多糖进行提取。随着微波功率的升高，留 皮和去皮姜多糖的提取率逐渐增大，留皮姜多糖提取 率在６４０ Ｗ时达到峰值，去皮姜多糖在４００ Ｗ时达到 峰值。因此，选取２４０，４００，６４０ Ｗ作为去皮的姜多糖 正交提取的微波功率，选取４００，６４０，８００ Ｗ作为留皮 一３】一 第４３卷第５期 ２０１８年５月 中国调Ｃｈｉｎａ Ｃｏｎｄｉｍｅｎｔ 味品 基础研究 的姜多糖正交提取的功率。 ２．１．２提取时间对姜多糖提取率的影响 在功率为２４０ Ｗ、料水比为１：２０时，采用不同的 微波时间（３０，６０，９０，１２０，１５０ ｓ）对２种处理条件下的 姜多糖进行提取。随着提取时间增加，去皮姜多糖和 留皮姜多糖的提取率都呈现增大趋势。去皮姜多糖和 留皮姜多糖的提取时间在６Ｏ Ｓ时达到最大，因此选取 由表１可知，影响留皮姜多糖提取率的各因素大 小关系为Ａ（微波功率）＞Ｃ（微波时间）＞Ｂ（料水比）， 并且微波功率以６４０ Ｗ最佳，微波时间以９Ｏ Ｓ最佳， 料水比以１：１５最佳。因此，留皮姜多糖提取的最佳 工艺应为Ａ。Ｂ。Ｃ。，即微波功率６４０ Ｗ，时间９０ Ｓ，料水 比１：１５。 ２．２．２去皮姜多糖正交试验结果 ３Ｏ，６Ｏ，９０ Ｓ作为去皮和留皮的姜多糖的正交提取试验 的时间。 ２．１．３ 料水比对姜多糖提取率的影响 在相同的功率和时间条件下，采用５组不同的料 水比（１；ＩＯ，１：１５，１：２Ｏ，１：２５，１：３０）对留皮和去 皮的姜多糖进行提取。随着料水比的增大，去皮和留 皮的姜多糖的提取率也随之增大。去皮姜多糖和留皮 姜多糖的提取率在料水比为１：１５时达到最大。因此 选取１：１０，１：１５和１：２０作为去皮和留皮的姜多糖 的正交提取试验的料水比。 ２．２正交试验结果 ２．２．１ 留皮姜多糖正交试验结果 根据单因素试验，结合各种因素的相互作用对留 皮姜多糖提取率产生的影响，采用三因素三水平进行 正交试验，见表１。 表１ 留皮姜多糖提取率的正交试验及极差分析 Ｔａｂｌｅ １ Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ ｔｅｓｔ ｒｅｓｕｌｔｓ ａｎｄ ｒａｎｇｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｔｈｅ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｒａｔｅ ｏｆ ｐｏｌｙｓａｃｃｈａｒｉｄｅ ｆｒｏｍ ｕｎｐｅｅｌｅｄ ｇｉｎｇｅｒ Ｔ１ ９．０７ ｌＯ．９１ Ｔ２ １Ｏ．８３ Ｕ．９６ Ｔ３ １３．１２ １０．１５ Ｘ１ ３．０２ ３．６４ Ｘ２ ３．６ｌ ３．９９ Ｘ３ ４．３７ ３．３８ Ｒ １．３５ ０．６１ —３２一 根据去皮姜多糖单因素试验结果，综合了其他各 因素对去皮姜多糖的相互作用对去皮姜多糖提取率产 生的影响，采用三因素三水平对去皮姜多糖进行正交 试验，见表２。 表２去皮姜多糖提取率的正交试验结果及极差分析 Ｔａｂｌｅ ２ Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ ｔｅｓｔ ｒｅｓｕｌｔｓ ａｎｄ ｒａｎｇｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｔｈｅ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｒａｔｅ ｏｆ ｐｏｌｙｓａｃｃｈａｒｉｄｅ ｆｒｏｍ ｐｅｅｌｅｄ ｇｉｎｇｅｒ 试验号 Ａ功率（ｗ） Ｂ时间（ｓ） Ｃ料水比 多糖提取率（％） １ ２４０ ３０ ｌ：１０ ｎ ３．４５ 鹬Ｚ ２４０ ６０ ｌ：ｌ５ ４．２２ ３ ２４０ ９０ １：２０ ｎ ６．３３ ∞ 盯 “ ４ ４００ ６０ １；１０ ５．２３ ５ ４００ ９０ ｌ：ｌ５ ２．Ｏ５ ６ ４００ ３０ １：２Ｏ ｔ屯 弘毗 ６．０５ 加７ ６４０ ９０ ｌ：１０ ４．２３ ８ ６４０ ３０ ｌ：１５ ３．８８ ９ ６４０ ６０ ｌ：２Ｏ ４．５６ ∞骆诣 蚰 （∞ 由表２可知，影响去皮姜多糖提取率的各因素大 小关系为Ｃ（料水比）＞Ａ（微波功率）＞Ｂ（微波时间）， 微波功率以２４０ Ｗ最佳，微波时间以６Ｏ Ｓ最佳，料水 比以１：２０最佳。因此，去皮姜多糖提取的最佳工艺 应为Ａ。Ｂ２ Ｃ３，即微波功率２４０ Ｗ，时间６Ｏ Ｓ，料水比 １：２Ｏ。 ２．３体外抗氧化能力试验结果 ２．３．１清除ＤＰＰＨ能力 以１，１一二苯基一２一三硝基苯肼（１，１－Ｄｉｐｈｅｎｙｌ～２一 第４３卷第５期 ２０１８年５月 中国调味品 Ｃｈｉｎａ Ｃｏｎｄｉｍｅｎｔ 基础研究 一８ｔ ８￡＝ ．理ⅡＩ Ｒ箍 隐ｐｉｃｒｙｌｈｙｄｒａｚｙｌ ｒａｄｉｃａｌ，ＤＰＰＨ）自由基为指标，分别对 水溶性姜皮多糖，这３种多糖的单糖组成主要为甘露 ：５ ２ ５ ｌ ５ Ｏ ３ ２ 。 。 留皮和去皮姜多糖体外抗氧化能力进行了试验。研究 发现阳性对照Ｖｃ清除ｌ，１一二苯基一２一三硝基苯肼自由 基的能力效果明显，留皮和去皮姜多糖对ＤＰＰＨ也有 一定的清除能力。在多糖浓度为３ ｍｇ／ｍＬ时，留皮姜 多糖的清除率达到最大，而后趋于平缓。在试验浓度 范围内，姜多糖清除ＤＰＰＨ的能力为留皮＞去皮，留 皮姜多糖的最大清除率为６５．３２ ，见图ｌ。 ｌ２Ｏ １００ ……冰 Ｖ …留皮姜多糖 褂 ８Ｏ ——去皮莹多糖 ６０ 艇 ４０ ２０ 多糖浓度（Ⅱ ｎｌＬ） 图Ｉ去皮和留皮姜多糖清除ＤＰＰＨ能力 Ｆｉｇ．１ Ｓｃａｖｅｎｇｉｎｇ ＤＰＰＨ ａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｐｅｅｌｅｄ ａｎｄ ｕｎｐｅｅｌｅｄ ｇｉｎｇｅｒ ｐｏｌｙｓａｃｃｈａｒｉｄｅ ２．３．２总还原能力比较 同样以Ｖｃ为阳性对照，对去皮和留皮的姜进行 总还原能力的测定。随着多糖浓度的增加，Ｖ 的总还 原能力不断减弱，留皮和去皮的姜多糖的总还原能力 则不断增强。多糖的总还原能力表现为留皮＞去皮， 见图２。 ……ｖｃ …留皮姜多糖 一去皮姜多糖 多糖浓度（叫ｍＬ） 图２ 留皮和去皮姜多糖总还原能力 Ｆｉｇ．２ Ｔｏｔａｌ ｒｅｄｕｃｉｎｇ ａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｐｅｅｌｅｄ ａｎｄ ｕｎｐｅｅｌｅｄ ｇｉｎｇｅｒ ｐｏｌｙｓａｃｃｈａｒｉｄｅ ３ 结论与讨论 本研究通过微波提取法对去皮和留皮姜多糖的提 取率以及体外抗氧化活性进行比较分析。结果表明： 留皮姜多糖最佳提取条件下所得提取率高于去皮姜多 糖。根据冯鑫的试验结果可知这是由于姜皮中有３种 糖、葡萄糖、木糖，岩藻糖、核糖、半乳糖、阿拉伯糖。而 去皮的姜由于缺少姜皮中一部分多糖成分，从而导致 其提取率低于留皮的姜多糖。自由基生物学和自由基 医学的飞速发展表明：自由基与衰老、心血管疾病、癌 症、帕金森综合症等各种急性和慢性疾病密切相关。 因此，探讨植物多糖新资源对自由基的清除作用具有 重要意义Ⅱ。。。通过最佳提取条件所得多糖进行体外 抗氧化实验，结果发现去皮和留皮姜多糖在清除 ＤＰＰＨ以及总还原能力方面均有一定活性，且都为留 皮姜高于去皮姜。究其原因可能是姜皮中的多糖含量 高于去皮姜的多糖含量，而植物多糖可以通过自身的 还原性保护生物体内的其他还原性成分而发挥抗氧化 作用，因此留皮姜多糖在２种抗氧化指标上的活性均 高于去皮姜多糖。综上所述，在实验浓度范围内不论 是从提取率还是抗氧化活性方面来说，留皮姜都优于 去皮姜。本研究结果为今后姜皮中有效成分的利用、 避免姜资源的浪费以及后续的姜多糖生物活性的研究 提供了一定的实验依据。 参考文献： Ｅ１］候英梅，吴少福．沈勇根．生姜多糖的提取工艺研究［Ｊ］．江 西农业大学学报，２００７，２９（３）：４６６－４６９． ［２］王晓梅。张忠山．生姜多糖的提取纯化工艺及鉴定［Ｊ］．中国 调味品，２０１ｌ，３６（５）：４４—４６． ［３］韩冬屏，吴振，詹永，等．不同提取方式对生姜多糖化学组成及 其抗氧化活性的影响口］．中国调味品，２０１４。３９（８）；１３－１５． ［４］李录久。刘荣乐，陈防．等．生姜的功效及利用研究进展［Ｊ］． 安徽农业科学，２００９，３７（３Ｏ）：１４６５６—１４６５７． 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