（食品科学专业论文）姜油树脂抗氧化特性及微胶囊制备研究.pdf

宋明军：姜油树脂抗氧化特性及微胶囊制备研究 摘要 本研究采用超声波、微波、水浴振荡从生姜中提取姜油树脂，研究其清除自由基的能 力，并采用压力式喷雾干燥器进行喷雾干燥得到姜油树脂微胶囊。 ( 1 ) 生姜主要化学成分测定。将生姜烘干后得姜粉，以姜粉为原料，测定姜粉中的主 要成分：蛋白质含量为1 2 3 9 7 + 0 0 8 4 9 ；淀粉含量为2 5 5 + 1 6 1 6 9 ；酸性洗涤纤维含量为 1 2 5 + 0 7 0 7 9 ；灰分含量为0 0 6 7 2 + 0 。0 0 0 8 9 ；姜粉中水分含量为6 7 3 士0 1 2 7 9 ；姜辣素含量为 2 2 7 8 4 - 0 0 5 1 9 。 ( 2 ) 姜油树脂提取方法。本文应用超声波，振荡，微波辅助乙醇提取姜中的姜油树脂， 运用均匀设计方法、偏最d , z 乘回归分析方法研究优化姜油树脂的提取工艺。通过比较， 超声波的提取效果及提取时间都优于其它两种提取方法，通过对偏最小回归模型的分析， 可以确定姜油树脂提取的最佳工艺条件为：乙醇浓度为6 0 ，料液比为1 ：1 5 ，萃取温度 为4 5 ，萃取时间为5 0 m i n 。在该工艺条件下，模型预测的姜油树脂提取率为3 3 3 9 。通 过验证试验，实际姜油树脂提取率为3 2 4 2 ，两者相对误差为2 9 。 ( 3 ) 姜油树脂清除自由基。本章以姜油树脂为原料，通过测定d p p h 、超氧自由基、 羟基自由基的清除率，测定其油脂氧化抑制能力来验证其体外抗氧化活性，得到以下结论： d p p h 清除率：姜辣素含量与d p p h 分子数之比为0 2 5 时，可以清除5 0 的d p p h 自 由基；超氧阴离子自由基：姜辣素浓度为1 6 0 m g l 时，可以清除5 0 的超氧自由基； 羟基自由基：姜辣素浓度为0 4 m g l 时，可以清除5 0 羟基自由基，可以看出乙醇提取姜 辣素对羟基自由基有非常好的清除效果；过氧化值：姜辣素对猪油、葵花籽油均具有良 好的氧化抑制作用。抗氧化效果随着添加量的增加而增强，但考虑到成本等问题，在食用 油中的添加量在0 0 2 - - 0 0 4 较为适宜。 ( 4 ) 姜油树脂微胶囊化。以姜辣素含量为指标，采用喷雾干燥法制备微胶囊：通过 单因素与正交试验得到最佳工艺条件，结果表明：进风温度1 9 0 ，流量为5 0 0 l m ，出风 温度8 0 。经验证产品姜辣素含量为o 8 3 5 ，包埋率为9 0 5 ；粒径分析：其中8 5 左右在1 0 0 1 x m 以内，1 5 左右在2 0 0 - 5 0 0 9 m 之间，符合一般微胶囊的要求；扫描电镜 图谱结果等说明在此条件下姜辣素损失较小，微胶囊化效果很好；水分含量为5 1 7 ； 利用w s c s 型全自动测色色差计对所得微胶囊进行色泽测定，结果显示微胶囊效果很 好，颜色为淡黄色；溶解性：约1 5 2 0 s 即可完全溶解，说明溶解性很好。 关键词：姜油树脂；超声波辅助提取；清除自由基；抗氧化；微胶囊化 2 扬州大学硕士学位论文 a bs t r a c t i nt h i ss t u d y , t h eg i n g e ro l e o r e s i nw e r ee x t r a c t e df r o mt h eg i n g e rb yu l t r a s o n i c ，m i c r o w a v e ， w a t e rb a t ho s c i l l a t i o n , a n dt h ef r e er a d i c a ls c a v e n g i n gc a p a c i t ya n du s eo fp r e s s u r et y p es p r a y d r y e rt oo b t a i ns p r a y - d r i e dg i n g e ro l e o r e s i nm i c r o c a p s u l e ss t u d yw e r es t u d i e d ( 1 ) d e t e r m i n a t i o no ft h em a j o rc h e m i c a lc o n s t i t u e n t so fg i n g e r t h eg i n g e rw e r ed r i e dt o g i n g e rp o w d e r , a n dm e a s u r e i n gt h em a j o rc o m p o n e n t so fg i n g e rp o w d e r ：t h ep r o t e i nc o n t e n tw a s 1 2 3 9 74 - 0 0 8 4 9 ；s t a r c hc o n t e n tw a s2 5 54 - 1 6 1 6 9 ；a c i dd e t e r g e n tf i b e rc o n t e n tw a s1 2 54 - o 7 0 7 9 ；a s hc o n t e n tw a s0 0 6 7 24 - 0 0 0 0 8 9 ；t h em o i s t u r ec o n t e n tw a s6 7 34 - o 12 7 9 ；g i n g e r o l c o n t e n tw a s2 2 7 84 - o 0 51g ( 2 ) g i n g e ro l e o r e s i ne x t r a c t i o nm e t h o d s i nt h i sp a p e r , t h eg i n g e ro l e o r e s i nw e r ee x t r a c t e d b yu l t r a s o n i c ，w a t e rb a t ho s c i l l a t i o n , m i c r o w a v e a s s i s t e de t h a n o lb yg i n g e r , a n du n i f o r md e s i g n 、 p a r t i a ll e a s t - s q u a r e sr e g r e s s i o na n a l y s i sw a su s e dt os t u d yo p t i m i z a t i o no fg i n g e ro l e o r e s i n e x t r a c t i o n b yc o m p a r i s o n ，t h ee x t r a c t i o ne f f e c ta n d t h ee x t r a c t i o nt i m eo fu l t r a s o n i cw e r eb e r e r t h a nt h eo t h e rt w oe x t r a c t i o nm e t h o d s ，t h eo p t i m a lt e c h n o l o g yw a sd e t e r m i n e df r o mp a r t i a l l e a s t s q u a r er e g r e s s i o na n a l y s i s ，t h er e s u l t sw e r ea sf o l l o w s ：e t h a n o lc o n c e n t r a t i o n6 0 ， s o l i d - l i q u i dr a t i oo f1 15 ，e x t r a c t i o nt e m p e r a t u r eo f4 5 c ，e x t r a c t i o nt i m e5 0 m i n u n d e rt h i s p r o c e s sc o n d i t i o n , t h em o d e lp r e d i c t i o no ft h eg i n g e ro l e o r e s i ne x t r a c t i o nr a t ew a s3 3 3 9 t h e a c t u a lg i n g e ro l e o r e s i ne x t r a c t i o nr a t e3 2 4 2 ，t h er e l a t i v ee r r o rw a s2 9 b yv a l i d a t i o nt e s t ， ( 3 ) t h ea c t i v i t yo fs c a v e n g i n go fg i n g e ro l e o r e s i n b ym e a s u r i n gt h er a d i c a ls c a v e n g i n gr a t e o fd p p h ，s u p e r o x i d er a d i c a l ，h y d r o x y l ，a n dt h ea b i l i t yt oi n h i b i tl i p i do x i d a t i o n , t h e c o n c l u s i o n sw e r ea sf o l l o w s ： i d p p h c l e a r a n c er a t e ：w h e nt h er a t i oo fg i n g e r o l sc o n t e n ta n d d p p h m o l e c u l e sw a s0 2 5 ，i tc a nr e m o v e5 0 o ft h ed p p h - r a d i c a l ；( 至) s u p e r o x i d ea n i o nr a d i c a l ： w h e nt h eg i n g e r o l sc o n c e n t r a t i o nw a s16 0 m g l ，5 0 o ft h es u p e r o x i d er a d i c a lc a nb er e m o v e d ； h y d r o x y lr a d i c a l ：w h e nt h eg i n g e r o l sc o n c e n t r a t i o nw a s0 4 m g l ，i tc a nr e m o v e5 0 o ft h e h y d r o x y lr a d i c a l ，a n di tc a nb es e e nt h a tt h eg i n g e r o l se x t r a c t e db ye t h a n o lh a sav e r yg o o d r e m o v a le f f i c i e n c y ； p e r o x i d ev a l u e ：g i n g e r o l sh a sg o o do x i d a t i o ni n h i b i t i o nb o t ht ol a r d a n d s u n f l o w e rs e e do i l t h em o r ea d d i t i o n s ，t h eb e t t e ra n t i o x i d a n te f f e c t ，b u tc o n s i d e r i n gt h ec o s t ， t h ea p p r o p r i a t ea d d i t i o nw a s0 0 2 o 0 4 ( 4 ) g i n g e ro l e o r e s i ns p r a yd r y i n g s e l e c t i n gg i n g e r o lc o n t e n ta st e s tf a c t o r ，s p r a y - d r y i n g w a su s e dt om i c r o c a p s u l e s ：t h r o u g hu n i v a r i a t ea n do r t h o g o n a le x p e r i m e n t ，o p t i m u m 宋明军：姜油树脂抗氧化特性及微胶囊制备研究 3 c o n d i t i o n sc a nb eo b t a i n e d ，t h er e s u l t ss h o w e dt h a t ：i n l e ta i rt e m p e r a t u r e19 0 ，f l o w5 0 0 l 也 o u t l e tt e m p e r a t u r e8 0 i tc a l lb ee n s u r e dt h a tt h eg i n g e r o l sc o n t e n to f p r o d u c tw a s0 8 3 5 ， a n de m b e d d i n gr a t ew a s9 0 5 ：p a r t i c l es i z ea n a l y s i s ：10 0 r t mw a sa r o u n d8 5 a n d2 0 0 5 0 0 p mw a sa r o u n d15 ，i tm e e t sg e n e r a lr e q u i r e m e n t so fm i c r o c a p s u l e s ；( 要) s c a n n i n ge l e c t r o n m i c r o s c o p ym a pr e s u l t ss h o w st h a tt h el o s so fg i n g e r o l si s l o wu n d e rt h i sc o n d i t i o n s ，a n d m i c r o c a p s u l e se f f e c ti sw e l l ；m o i s t u r ec o n t e n tw a s5 17 ；t h ec o l o ro fm i c r o c a p s u l a t i o n s w a sd e t e r m i n e db yw s c - s - t y p ea u t o m a t i cc o l o r i m e t e r , t h er e s u l t ss h o w st h a tm i c r o e n c a p s u l e s e f f e c ti sb e t t e r , t h ec o l o ri sp a l ey e l l o w ；o s o l u b i l i t y ：i tc a l lb ec o m p l e t e l yd i s s o l v e di n15 2 0 s ， a n di th a sag o o ds o l u b i l i t y k e y w o r d s ：g i n g e ro l e o r e s i n ；u l t r as o n i c a s s i s t e de x t r a c t i o n ；f l e er a d i c a ls c a v e n g i n g ；a n t i - - o x i d a t i o n ； m i c r o e n c a p s u l a t i o n 扬州大学硕士学位论文 扬州大学学位论文原创性声明和版权使用授权书 学位论文原创性声明 本人声明：所呈交的学位论文是在导师指导下独立进行研究工作所取得的研究成果。除文中已经 标明引用的内容外，本论文不包含其他个人或集体已经发表的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人 和集体，均己在文中以明确方式标明。本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名： 缘硝场 签字日期即啤厂月v 7 日 学位论文版权使用授权书 本人完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构 送交学位论文的复印件和电子文档，允许论文被查阅和借阅。本人授权扬州大学可以将学位论文的全部 或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。同 时授权中国科学技术信息研究所将本学位论文收录到中国学位论文全文数据库，并通过网络向社会 公众提供信息服务。 学位论文作者签名： 签字日期： 导师签名： ( 易砺 年月 日 签字日期：加l 。年y 月1 7 日 ( 本页为学位论文末页。如论文为密件可不授权，但论文原创必须声明。) 4 扬州大学硕上学位论文 第一章绪论 1 1 概述 姜，又名地辛，百辣云，系姜科多年生宿根草本植物姜( z i n g i b e ro f f i c i n a l er o s e ) 的 根茎，是一种广泛应用的药食两用植物。原产于太平洋群岛，我国中部，东南部至西南部 广为栽培，河南，山东，湖北，云南，广东，四川，江苏等省种植较多，著名的品种有东 北丹东，安徽的白姜，山东的片姜，湖北的来凤，黄冈的黄瓜姜，台姜，江西的白丝姜， 黄丝姜，东北大肉姜，云南的黄姜，广东大肉姜，贵州长顺生姜，四川的蜀姜，浙江的义 乌生姜等。 据史书记载，早在周秦时代我国就有种植，食用和医用生姜的习惯，山东的莱姜就有 2 0 0 0 多年的历史。论语乡党中有记载有孔子”不撤姜食，不多食”的话。姜作为药用 也有悠久的历史。管子地负篇中“群摇按生，姜与橘梗，小辛，大蒙”的记载。伤寒 杂病论中的1 1 2 个药方中，用生姜配伍者多达5 9 个。姜也是我国传统的出口创汇农副产 品之一，我国山东，广西，湖南，江西等地都有大量种植，是重要出口产地。 生姜是一种很有开发利用价值的经济作物，除含有姜油酮，姜酚等主要生理活性物质 外，还含有蛋白质，多糖，维生素和多种微量元素，集营养，调味，保健于一身，据食 品常用数据手册介绍，每l o o g 可食生姜部分中含蛋白质1 4 9 ，脂肪0 7 9 ，糖8 8 9 ，钙 2 0 m g ，磷4 5 m g , 铁7 0 m g ，胡萝卜素0 1 8 m g ，维生素b1 0 o l m g ，维生素c4 m g 及尼克酸 0 4 m g 等。另外还含有哌啶酸2 ，以及谷氨酸，天门冬氨酸，丝氨酸，甘氨酸等。自古被 医学家认为药食同源的保健品，具有祛寒，祛湿，暖胃，加速血液循环等多种保健功能。 生姜中含有大量的纤维素，淀粉物质，作为生姜深加工后的残渣，其综合利用程度不 深，尚未对其进行深入的研究。近年来，可溶性及不溶性膳食纤维作为清理肠道毒素，减 肥，减脂等功效的保健食品已经开始进入市场。生姜膳食纤维的研究将对其促进生姜高效 利用具有一定的价值。此外，姜及其提取物还可以作为广谱的止吐剂，减轻晕船，晕车 带来的呕吐【2 1 。治疗高胆固醇血症，胃溃疡，疼痛，癌症，微生物感染的疾病等等3 1 。 1 2 姜油树脂 姜油树脂是用有机溶剂萃取姜根茎，然后回收有机溶剂，剩下的比较粘稠的半流体物 质，既含有少量精油的挥发性成分，又含有精油不具备的非挥发性的脂肪成分，是一种深 琥珀色至深棕色的粘稠液体【4 】。 宋明军：姜油树脂抗氧化特性及微胶囊制各研究 姜辣素( g i n g e r 0 1 ) 是姜中的辣味成分，是多种物质构成的混合物，其结构中均含有3 一 甲氧基4 羟基苯基官能团，根据该官能团所连接脂肪链的不同，可把姜辣素分为姜酚 ( g i n g e r o l s ) 、姜烯酚类( s h o g a o l s ) 、姜酮类( z i n g e r o n e ) 、姜二酮类( g i n g e r d i o n e s ) 、姜二醇类 ( g i n g e r d i o l s ) 等不同类型。 天然的生姜中含有超过9 的脂类或糖脂以及及大约5 的油树脂【5 1 。生姜油树脂已经 成为国际市场最重要的生姜提取物，对其的研究也是目前生姜深力n - - r 方向的重点。 1 2 1 姜油树脂提取方法 目前获得姜油树脂的常用方法有溶剂浸提法、压榨法、液体c 0 2 浸提法和c 0 2 超临界 萃取法及短程分子蒸馏技术f “9 1 。其中溶剂浸提法生产成本较低、设备简单，所提姜油树脂， 既含有少量精油的挥发性成分，又含有非挥发性的脂肪成分，在工业中得到了广泛的应用。 对于溶剂提取，还可以借助于其他仪器来辅助提取，以便得到更好的提取效果。其中包括 有超声波辅助提取、水浴振荡提取、微波提取等。 ( 1 ) 超声波辅助萃取 超声波是频率大于2 0 k - i z 以上的声波，是一种机械振动在媒质中的传播过程，由于其 频率高，波长短，具有方向性好、功率大、穿透力强等特点1 0 1 。其原理主要是利用超声空 化等性质增大物质分子运动频率和速度，增加溶剂穿透力，提高药物溶出速度和溶出次数， 同时超声波的热效应使水温基本在6 0 左右，对原料有水浴作用，缩短了提取时间。利用 超声波产生的强烈振动、空化效应等作用都可提高效率、改善油脂品质、节约原料、提高 出油率。超声波浸提的最大优点就是浸提所需的时间短，因此避免了长时间处于高温下的 氧化，收率和产品质量都较传统方法高【i o 】。 目前超声波辅助提取和超声波提取技术，主要应用于传统中药、花青素等高附加值天 然产物的提取过程中，在欧洲大型的超声设备已有应用。 ( 2 ) 微波提取法 微波辅助萃取是利用微波能来提高萃取率的种新技术。微波的热效应是基于物质的 介电性质和物质的内部不同电荷极化不具备跟上交变电场的能力来实现的，此法在黄酮类 物质的提取上也取得了良好的效果，它在提取过程中，具有反应高效性、选择性强等特点， 而且操作简单，副产物少，产率高，产物易提绀1 1 1 。张金生【1 2 】等人用微波辅助萃取法萃取 洋葱油树脂化学成分，与溶剂萃取法和索氏提取法相比，微波辅助萃取法得到的洋葱油树 脂所含树脂成分较高，是十分理想的油树脂，说明微波辅助萃取法不仅快捷、方便，而且大 6 扬州人学硕士学位论文 大提高了产品的质量。 ( 3 ) 水浴振荡提取法 水浴振荡法结合了回流和超声提取的优点，即保证了提取温度，又可使溶剂与原料充分 混合，缩短提取时间，操作简便。但实验中一定要用带磨口塞的锥形瓶，以免溶剂挥发，降 低有效成分的含量。由于该设备较小，仅能在实验室使用，如果能改进实验设备，适合大生 产的要求将会产生良好的经济效益【1 3 】。魏兆军，廖爱美等人利用丝厂副产物蚕蛹为原料， 采用水浴振荡提取家蚕蛹油，其提取率增大，提取时间缩短【1 4 1 。 1 3 自由基对人体的影响 自由基，化学上也称为“游离基 ，是含有一个不成对电子的原子团。由于原子形成 分子时，化学键中电子必须成对出现，因此自由基就到处夺取其他物质的一个电子，使自 己形成稳定的物质。在化学中，这种现象称为“氧化 。我们生物体系主要遇到的是氧自 由基，例如超氧阴离子自由基、羟自由基、脂氧自由基。加上过氧化氢、单线态氧和臭氧， 通称活性氧。体内活性氧自由基具有一定的功能，如免疫和信号传导过程。但过多的活性 氧自由基就会有破坏行为，导致人体正常细胞和组织的损坏，从而引起多种疾病。如心脏 病、老年痴呆症、帕金森病和肿瘤。 此外，外界环境中的阳光辐射、空气污染、吸烟、农药等都会使人体产生更多活性氧 自由基，使核酸突变，这是人类衰老和患病的根源。d h a r m a n 提出自由基衰老学说【l5 1 ， 随着年龄增长，体内一些物质如激素、酶和自由基等的变化规律而设计出来的。该学说认 为，体内抗氧化机能不断减弱、自由基过量积累，从而导致多种机体功能衰退是人体衰老 的主要原因【1 6 】。自由基可以导致食物中油脂的过氧化，降低食物的营养价值，大量自由基 的产生也会破坏生物体内的诸多物质，从而引发心脏病、糖尿病甚至癌症等疾病【1 7 1 。 自由基对人体的损害主要有三个方面：一、使细胞膜被破坏；二、使血清抗蛋白酶失 去活性；三、损伤基因导致细胞变异的出现和蓄积。 大量资料已经证明，炎症，肿瘤、血液病、牙周炎f 1 8 , 1 9 等各方面疑难疾病的发生机理 与体内自由基产生过多或清除自由基能力下降有着密切的关系。炎症和药物中毒与自由基 产生过多有关；近年来的研究表明除了细菌、局部及全身性促进因素等致病因子外，机体 产生的大量的氧自由基继发损伤与牙周炎的发病关系密切，为牙周炎的病因及治疗研究拓 宽了思路。自由基是人类健康最隐避、最具攻击力的敌人。 宋明军：姜油树脂抗氧化特性及微胶囊制备研究 7 一 1 4 抗氧化剂 抗氧化剂是一类能延缓或减慢油脂氧化的物质，已报道的具有抗氧化活性的天然或合 成化合物有几百种。人们试验发现过量的人工合成的抗氧化剂会引起动物肝脏增大，肾脏 水肿2 0 1 ，并有致癌的可能性，而天然抗氧化剂具有天然、安全性高、无毒副作用、防腐保 鲜等特点，并含有对治疗心脏病，疟疾，a i d s ，癌症有益的成分【2 l 】，有其开发利用更成为 食品添加剂的一大特点。 目前，人工合成的抗氧化剂叔丁基4 羟基茴香醚( b h a ) ，3 ，5 二叔丁基- 4 一羧基甲苯 ( b h t ) 广泛使用。但由于它们具有潜在的毒性和致癌作用，具有安全性高，抗氧化性强 的天然食品抗氧化剂日益受到重视。因此，研究开发高效和安全的天然抗氧化剂已经成为 当今食品添加剂研究领域的热点之一【2 2 1 。 生姜广泛种植在我国大部分省区，是一种药食两用植物，不仅是广大群众喜爱的香辛 料调味品，而且其含有的姜辣素等成分具有一定的抗氧化效果。通过用不同的溶剂并结合 微波技术将生姜中的抗氧化成分提取出来，研究他们对猪油的抗氧化效果的差异，并用国 家认可的食品级抗氧化剂t b h q 进行对照，为优化溶剂提取技术提供依据。其抗氧化性能 大小排序为：乙醇提取物 乙醇微波提取物 乙酸乙酯提取物 正己烷提取物 丙酮提取物。 并进一步探讨了提取物浓度与抗氧化性z 月, 匕l - , 的关系2 3 1 。 1 4 1 抗氧化能力测定方法渊 食品中各种抗氧化物质作用强弱，取决于其抗氧化的能力( a n t i o x i d a n ta c t i v i t y ) 。抗氧 化能力的测定方法有许多种，有直接的，也有间接的，还有简便的总抗氧化能力( t a c ) 试剂盒等。这些方法都有一定的优缺点或局限性( 或专用性) ，测定原理也各不相同，因 此，为了获得确切的评价结论，有时需要用两种或两种以上的方法进行测定，以获得满意 的评价。 ( 1 ) 油脂抗氧化法 包括亚油酸抗氧化法、猪油抗氧化法、硫氰酸盐抗氧化法。硫代巴比妥酸( t b a ) 法 和f e 2 + 诱发脂蛋白p u f a 过氧化法等。其原理是在氧或氧化剂的化学作用下，不饱和脂肪 酸( p u f a ) 发生氧化作用，通过测定其过氧化值来评价抗氧化剂的抗氧化效果。 ( 2 ) 自由基清除能力法 包括二苯代苦味酰基自由基( d p p h ) 法、抗氧化能力指数( o r a c ) 法、n ，n 。二甲基 对苯二胺( d m p d ) 法、铁离子还原抗氧化能力测定( f r a p ) 法、邻二氮菲化f e 2 + 氧化 扬州大学硕士学位论文 法等。其原理是抗氧化剂与自由基发生反应，通过测定一定波长下吸光值的变化，来评价 抗氧化剂抗氧化效果。 ( 3 ) 抗氧化酶活性法 包括超氧化物歧化酶( s o d ) 、过氧化氢酶( c a t ) 、谷胱甘肽过氧化物酶( g s h p x ) 、 谷胱甘肽还原酶( g r ) 等活性测定。其原理分别为根据0 2 或产生0 2 的歧化量，来确定 s o d 活性；根据把底物h 2 0 2 分解称h 2 0 和0 2 的量求得c a t 活性；以还原型谷胱甘肽( g s h ) 为还原剂，根据g s h 消耗量求得g s h p x 活力；根据催化氧化型谷胱甘肽( g s s g ) 与还 原型辅酶h ( n a d p h ) 反应使g s s g 还原成g s h 来测得g r 活性。 目前，广泛采用d p p h 法来测定抗氧化能力，d p p h 分析法是一种筛选自由基清除 剂的简便方法，在国外有着广泛的应用。该分析方法的分析原理是依据d p p h 具有单电 子而使其在5 1 7n m 处有一强吸收( 呈深紫色) ，当存在自由基清除剂时，由于与其单电子 配对而使其吸收逐渐消失，其退色程度与其所接受的电子数成定量关系，因而可用分光法 进行定量分析。实验表明，该法简便易行，灵敏可靠，不失为筛选天然产物抗氧化剂的好 方法之一。但是由于很多自由基清除剂性质不稳定或者具有本底颜色等，使得该方法具有 局限性，因此我们采用电子顺磁共振的方法通过波峰信号大小来反映其中单电子量【2 5 1 。 本课题将采用超氧自由基0 2 清除率、羟基自由基o h 清除率、d p p h 自由基清 除率、抗脂质过氧化能力p o v 的测定4 种方法综合评价姜油树脂姜辣素的抗氧化活性。 1 5 微胶囊方法 1 5 1 微胶囊技术 微胶囊技术是指把固体、液体或气体包埋在一个微小的、密封的囊中，在特定条件下， 以可控制的速度释放其中芯材的技术。得到的微小粒子叫微胶囊( m i c r o c a p s u l e ) ，被包埋 物称为心材，包埋物称为壁材。一般粒子大小在微米范围，习惯上是指粒径处于1 1 0 0 0 1 x m 的粒子【2 6 2 7 1 。包在内部需要被保护的物质称为芯材，而外面的“壳 称为壁材。当壁材 溶解、熔化或破裂时，芯材便从壁材中释放出来，被人体吸收利用。 微胶囊的主要方法有：喷雾干燥法、分子包埋法、复合凝聚法、单凝聚法、挤压法、 锐孔法、物理吸附法【2 8 】等。其各种微胶囊方法都有各自的优缺点，适合于不同的用途。 1 5 2 微胶囊技术在食品工业中的应用 微胶囊技术的研究始于2 0 世纪3 0 年代，在食品工业上得到应用则开始于2 0 世纪8 0 年代中期，其优异特性表现在【2 9 】：改变物料的状态、质量、体积和性能、保护敏感成分， 宋明军：姜油树脂抗氧化特性及微胶囊制各研究 9 一 增强稳定性、控制芯材释放、降低或掩盖不良味道、降低挥发性、隔离组分。 目前，微胶囊在食品工业中的应用领域主要有： ( 1 ) 香精香料 食用香精往往成份复杂( 含醇、酐、脂、酮等) ，难溶于水，沸点低，易挥发，对环境 ( 氧气、光、热等) 敏感【3 0 1 ，在食品加工和贮存过程中的损失经常发生，微胶囊化技术可 以很好的保护这些物质，提高其稳定性和加工性。顾亚萍等人用石油醚浸提获得茶树花精 油用1 3 。环糊精将茶树花精油制成茶树花香精，结果表明：p 环糊精包埋获得的茶树花香精 更易于接受，且可以达到缓释和保护作用【3 l 】。 ( 2 ) 益生菌 益生菌是一类厌氧或兼性厌氧的微生物，随着人们对益生菌生理功能研究的不断深 入，益生菌及其相关产品开发越来越成为保健品研究的热点，但由于绝大多数益生菌自身 比较脆弱，不耐氧、不耐酸，在较高的酸性条件下很容易失活等，因此，在一定程度上限 制了其开发应用。曹永梅等3 2 1 ，将双歧杆菌冷冻干燥菌粉与低聚糖及淀粉一起分散于熔化 的氢化油脂中作为心材，以明胶和果胶溶液作为壁材同时通过一同心双层喷嘴滴入流动的 冷却油中，形成微胶囊化双歧杆菌颗粒。研究证明：该双歧杆菌颗粒保存时间长，菌体存活 k - l 翠局。 ( 3 ) 粉末油脂 油脂是组成人类膳食结构的必需成分，但油脂易氧化变质，氧化后的油脂会产生不良 风味，并引起机体的氧化，从而引发癌症和人体衰老。经微胶囊化处理后，可将油脂制成 粉末，克服了油脂本身的缺点。使其成为性质稳定、取用方便、流动性好且营养价值高的 优质原料。李春莉，郑为完等人3 3 1 采用喷雾干燥法制备了耐酸型粉末油脂，并对其性能进行 了研究。结果表明，用此法可以得到耐酸性很强的微胶囊粉末油脂。 ( 4 ) 营养素 许多营养素普遍存在理化性质不稳定，容易在食品的加工和储藏过程中损失或变性： 有些营养素具有令人不愉快的滋味、气味，导致食品感官性状差而影响其食用价值。微胶 囊对营养素的包埋作用可以较好的解决上述问题。例如，微胶囊化硫酸亚铁，作为营养强 化剂添加到奶粉中，由于铁的微胶囊包埋，导致了大部分的铁不能与乳粉中的脂肪直接接 触，从而降低了脂肪的氧化速度，产生了相应的氧化调控作用【3 4 1 。 ( 5 ) 防腐剂、甜味剂和抗氧化剂 稳定食品添加剂，重要的一种方法就是微胶囊化。金锋 3 5 利用异v c 钠与v e 、卵磷脂分 1 0 扬州大学硕士学位论文 别在水油界面处的协同作用，及微孔淀粉的缓释作用强化抗氧化剂的抗氧化效果，制备v e 复合抗氧化剂微胶囊。微胶囊化高浓度乙醇固体杀菌防腐剂【3 6 】，其壁材由改性淀粉、乙基 纤维素、硅胶等制成，将其应用于食品、果蔬的包装袋中，通过微胶囊对乙醇蒸汽的缓释 作用达到杀菌目的。 除此以外，微胶囊技术还应用于保健食品、军工食品、酶、饮料等方面。随着微胶囊 技术的不断发展和成熟，其在食品工业中的应用领域将越来越广泛。 精油及油树脂的微胶囊化是微胶囊技术在食品生产领域最早的开发研究。因为精油的 呈味主体为挥发性芳香油，不但挥发性强，而且易被氧化，所以保存和使用均受到很大的 限制；利用微胶囊技术将挥发性精油制成稳定的微胶囊粉末，可有效地抑制精油的挥发和 氧化，使其不易变质和易于贮存。虽然目前国外对姜油、蒜油等精油的微胶囊化包埋研 究较多3 7 。8 1 ，国内对各种精油和油树脂的微胶囊化技术的研究报道较多，如姜油树脂【3 9 1 、 大蒜油树脂m 】等油树脂的微胶囊化包埋研究，但是采用压力式喷雾干燥器对姜油树脂进行 微胶囊的研究极少，且对微胶囊本身研究大多局限于包埋率，尤其是针对喷雾干燥对微胶 囊中姜辣素含量的影响及微胶囊的性质的研究未见报道。 1 6 选题依据和研究意义 目前姜油树脂的提取研究大都集中采用的是超临界c 0 2 提取，虽然其提取物中姜辣素 含量很高，但是姜油树脂的提取率很低；而采用有机溶剂提取姜油树脂，其提取率较高， 生产成本较低、设备简单，所提姜油树脂，既含有少量精油的挥发性成分，又含有非挥发 性的脂肪成分，在工业中得到了广泛的应用。对于传统的有机溶剂提取，其油树脂提取率 依然较低，天然生姜中含有5 的油树脂，当去除水分制成姜粉后其油树脂含量约为4 0 5 0 ，而之前文献中油树脂提取率均在2 0 以下，故本文重点在于寻找一种新途径来提高 姜油树脂的提取率，提高生姜的利用率，增加经济效益。 本研究选用生姜为原料，以姜油树脂为研究对象，采用超声波、微波、振荡辅助提取， 并采用均匀设计方法设计试验方法，根据实验结果的回归分析对实验条件进行优化，得到 一个理想的提取条件；然后对姜油树脂进行体外抗氧化性能测定，利用多种技术手段检测 其清除自由基及抗氧化效果；最后利用压力式喷雾干燥器对姜油树脂进行包埋，对微胶囊 性质研究，确定微胶囊的最佳喷雾干燥条件。为姜油树脂的工业化制备与应用提供理论依 据。 宋明军：姜油树脂抗氧化特性及微胶囊制各研究 第二章生姜主要成分的测定 生姜( z i n g i b e ro f f i c i n a l er o s c ) 作为药食同源植物，在我国有着悠久的食用和药用历 史，其资源也十分丰富。姜是古老的香料也是医药、食品、化妆工业的天然原料。生姜根 茎营养丰富，含精油、姜辣素、脂肪油、树脂、淀粉、戊聚糖、蛋白质、纤维素、蜡、色 素和微量矿物元素等，其干物质含量为1 3 2 1 5 5 ，总脂类5 7 1 4 5 ，总可溶性糖 2 0 2 5 3 4 5 ，纤维素5 2 3 5 9 5 ，粗蛋白7 9 8 1 0 0 4 t 4 1 1 。虽然其给出了数据，但是对 其测定方法并未说明。本章对生姜的主要成分蛋白质、淀粉、酸性洗涤纤维、灰分、水分、 姜辣素进行测定。 2 1 材料与仪器 2 1 1 材料与试剂 生姜 十六烷三甲基溴化铵( a r ) 香草醛( a r ) 中温淀粉酶( 2 0 0 0 u g ) 2 1 2 主要仪器 u v - 2 4 0 1 p c 紫外可见分光光度计 h y p 消化炉 k d n 0 4 定氮仪 d g f 3 0 7 i a 电热鼓风干燥箱 s r j x 箱式电阻炉 t c q - 2 5 0 超声波清洗器 b s 2 1 0 s 电子天平 b s 2 0 0 0 s 电子天平 h h 8 数显恒温水浴锅 购于扬州石塔农贸市场 上海凌峰化学试剂有限公司 中国医药集团上海化学试剂公司 武汉银河化工科技发展有限公司 日本s h i m a d u 公司 上海纤检仪器有限公司 上海纤检仪器有限公司 南京实验仪器厂 上海锦昱科学仪器有限公司 昆山市超声仪器有限公司 北京赛多利斯仪器系统有限公司 北京赛多利斯天平有限公司 国华电器有限公司。 1 2 扬州大学硕j j 学位论文 2 2 实验方法 2 2 1 蛋白质含量测定 参照g b t5 0 0 9 5 2 0 0 3 t 4 2 1 ，采用凯式定氮法进行，试验重复三次。 2 2 2 淀粉含量测定 参照g b5 0 0 9 9 2 0 0 3 、g b5 0 0 9 8 2 0 0 3 、g b5 0 0 9 7 2 0 0 3 4 3 - 4 5 ，采用酶水解法，样品 经除去脂肪及可溶性糖类后，其中淀粉用淀粉酶水解成双糖，再用盐酸将双糖水解成单糖， 最后按还原糖测定，并折算成淀粉，试验重复三次。 2 2 3 酸性洗涤纤维含量测定 酸性洗涤纤维包括全部纤维素和全部木质素，另外还有一些无机物质，其中的含氮物 质明显减少。这种洗涤方法操作方便，分析结果接近于食品中膳食纤维的实际含量。将样 品磨碎烘干，用十六烷三甲基溴化铵的浓硫酸溶液回流煮沸2 h ，经过滤、洗涤等操作，所 得残留物即得到要测定的样品中的“酸性洗涤纤维 。 酸性洗涤剂：首先配制硫酸溶液取5 6 m l 浓硫酸，徐徐加入水中，稀释至2 0 0 0 m l 。然 后取2 0 9 c t b ( 十六烷三甲基溴化铵) ，用2 0 0 0 m l 硫酸溶液溶解，该试剂浓度为1 ( w v ) 。 粉碎样品过4 0 目筛，准确称取1 0 0 0 0 9 放入高脚烧杯中加入酸性洗涤1 0 0 0 m l ，滴几滴萘 烷消泡剂套上冷却装置，放在电炉上迅速加热至沸腾，加热回流1 h ，取下烧杯，将溶液倒 入铺有烘干称重定量滤纸的漏斗中抽滤，抽滤后所剩残渣用滤纸包好放在1 0 5 烘干2 4 h ， 干燥器中冷却后称至衡重【4 6 4 7 】，试验重复三次。计算方法如下： 酸性洗涤纤维( a d f ) = ( p w ) x l0 0 式中：p - 城留物重量，g w 样品重量，g 2 2 4 灰分含量测定 参考g b 5 0 0 9 4 2 0 0 3 4 8 1 ，采用国家推荐标准进行测定。食品经灼烧后所残留的无机物 质称为灰分。灰分系用灼烧重量法测定，试验重复三次。操作方法如下： ( 1 ) 取大小适宜的瓷坩埚置高温炉中，在6 0 0 * ( 2 下灼烧0 5 h ，冷至2 0 0 以下后，取出，放 入干燥器中冷至室温，精密称量，并重复灼烧至恒量。 ( 2 ) 加入2 - 3 9 姜粉后，精密称量。 ( 3 ) 先以小火加热使样品充分炭化至无烟，然后置高温炉中，在5 5 0 - - - , 6 0 0 。c 灼烧至无炭 宋明军：姜油树脂抗氧化特性及微胶囊制备研究 粒，即灰化完全。冷至2 0 0 以下后取出放入干燥器中冷却至室温，称量。重复灼烧至前 后两次称量相差不超过0 5 m g 为恒量。 ( 4 ) 计算方法：x ：里卫1 0 0 鸭一，嘞 式中：x - 一样品中灰分的含量， m l 坩埚和灰分的含量，g 柏r 坩埚的质量，g m 3 坩埚和样品的质量，g 2 2 5 水分含量测定 按照g b 5 0 0 9 3 2 0 0 3 e 4 9 1 ，采用直接干燥法进行，试验重复三次。 2 2 6 姜辣素含量测定【5 0 】 2 2 6 1 标准曲线 香草醛标准溶液精密称取香草醛标准品0 0 5 9 ，用无水乙醇溶解并定容至1 0 0 m l ， 再准确吸取4 r n l ，用无水乙醇稀释至1 0 0 m l ，得2 0 1 t g m l 香草醛标准溶液。 样品浓度与吸收度o d 值的线性考察精密吸取香草醛标准溶液1 ，2 ，3 ，4 ，5 ，6 m l ， 分别置于1 0 m l 容量瓶中，用无水乙醇稀释至刻度，得浓度为2 ，4 ，6 ，8 ，1 0 ，1 2 9 9 m l 的系列标准溶液，以无水乙醇作空白，在2 8 0 n m 波长处，用l c m 比色i r o n 定o d 值，求得 回归方程。 2 2 6 2 样品测定 样品供试液取生姜适量，清洗，切碎，置6 0 。c 烘箱内烘干8 小时，磨细过8 0 目筛。 精密称取姜粉0 5 9 ，置于具塞瓶中，准确加入无水乙醇1 0 0 m l ，摇匀后精密称重，6 0 9 c 水 超声提取3 0 m i n ，冷至室温，称重，用无水乙醇补足失重，摇匀过滤，弃去初滤液，收集 续滤液密闭备用。 精密吸取样品供试液4 m l ，置于2 5 m l 容量瓶中，用无水乙醇稀释至刻度，摇匀。以 无水乙醇为空白，在2 8 0 n m 波长处，用l c m 比色t m n 量吸收度o d 值，代入香草醛回归方 程求出相应浓度c ，按下述公式计算样品中姜辣素类化合物的含量，试验重复三次： 婆辣素= 专黜1 0 0 式中：2 0 0 1 香草醛换算姜辣素的系数 1 4 扬州大学硕士学位论文 c - 一测定的a 值在回归方程中求出的香草醛浓度