生姜中姜辣素提取工艺的研究 论文正文

毕业论文（设计）题目生姜中姜辣素提取工艺的研究指导老师专业班级生物技术及应用0701姓名学号2010年5月30日摘要本实验通过以浸提温度、浸提时间、浸提次数及乙醇浓度进行四因素三水平的正交试验优化姜辣素提取工艺，试验结果表明4种因素对浸提结果影响大小依次为温度乙醇浓度浸提次数时间，在温度50，提取时间30MIN，用95的乙醇浸提2次所得到的姜辣素含量是最高的。关键词姜辣素；温度；乙醇浓度；浸提次数；时间目录引言11材料与方法211实验材料212实验方法2121生姜原料处理2122姜片处理3123标准曲线制作3124姜辣素提取条件的正交试验设计4125提取浓缩液5126稀释定容5127姜辣素的稳定性试验52结果与分析621稳定性结果622姜辣素含量测定结果723正交分析83总结与讨论8参考文献11引言生姜（ZINGIBEROFFICINALE）又名姜、黄姜。为多年生草本植物姜的根茎，是世界范围内广为种植的一种根茎类香辛调味料，也是一种传统的药用植物姜辣素。鲜姜中含油率为030351。姜辣素是从生姜中抽提出来的微量、高价的浓缩物质，口感芳香、辛辣，含有姜作为香辛料的全部风味，是一种高品质的调味料和食品配料。姜辣素包括姜油酚、姜油酮、姜烯酚和姜醇等。因含有特殊的香味，故可作香辛调料，可加工成姜干、糖姜片、咸姜片、姜粉、姜汁、姜酒和糖渍、酱渍。关于姜辣素成分的研究迄今已有100多年的历史2,3。姜辣素又称为姜酚、姜醇，姜辣素是姜中辣味成分的总称，因姜酚为其主要成分，常造成两者混称。在通常情况下，姜酚和姜烯酚为黄色油状液体，易溶于乙醚、甲醇、乙醇、丙酮等有机溶剂，不溶于水和酸，微溶于碱中，且具有很强的抗氧化活性4,5。姜酚在己烷中得到的晶体熔点在515之间。重结晶可以得到姜酚的混合物，其重量比为531730。此结果和姜酚在强碱溶液中加热水解产生的己醛、辛醛、癸醛的比例一致。姜烯酚在氢氧化钠溶液中加热时可以发生分解反应，生成姜酮和一些挥发性的醛，主要为己醛和辛醛。姜酚在210，230，280NM处有紫外吸收峰6，其中280NM为姜酚的特征吸收峰。姜酚还具有荧光特性，激发波长435NM，发射波长482NM7。姜中姜辣素组分不仅是生姜特征性风味的主要呈味物质,也是生姜呈多种药理作用的主要功能因子，因此研究姜辣素有着重要的意义。姜辣素有着健胃抗溃疡、保肝利胆、强心、对中枢神经抑制、抗肿瘤8等作用，还具有抗菌9、镇吐止呕作用、抗血小板凝聚10等多方面的药理作用，所以对生姜中姜辣素的研究具有极其重要的作用。本实验采用正交试验的方法对生姜中姜辣素的提取温度、提取时间、提取次数、乙醇浓度等提取因素进行系统研究，从而确定姜辣素的最佳提取工艺。1材料与方法11实验材料原料新鲜生姜（农贸市场选购）试剂乙醇蒸馏水仪器托盘天平SPS202F梅特勒托利多（常州）称重设备系统有限公司干燥箱（1012型中华人民共和国上海市仪器总厂）榨汁机（多功能878B金坛富化仪器有限公司）恒温水浴锅（HH2国华电器有限公司）旋转挥发仪（RE52AA上海亚荣仪器厂）紫外分光光度计（UV2000尤尼科（上海）仪器有限公司）器具托盘小刀圆底烧瓶冷凝管温度计橡皮管烧杯试管量筒容量瓶移液管吸耳球12实验方法121生姜原料处理1211挑选挑选优质的生姜，优质的生姜应为完整饱满，节疏肉厚，无须根，无损伤，无烂顶，无黑心。1212称取用托盘天平称取生姜1000G。1213清洗将生姜用清水洗净，除去表面的泥垢以及污物。1214去皮将清洗好后的生姜用小刀削去表皮。1215切片将已经去皮的生姜用小刀切成约1CM的薄片，每片姜片都要切得比较均匀。1216去除生姜中的挥发油将经前处理的生姜，用托盘天平称量，按固液比12，称取生姜100G放入500ML的圆底烧瓶中加入200ML的蒸馏水，用冷凝回流装置进行水蒸汽回流提取，分出姜挥发油。122姜片处理1221烘干姜片将圆底烧瓶中的生姜片取出，沥干水分。平摊于托盘中，尽量使生姜之间不重叠。将托盘放入干燥箱中，干燥箱温度设置为60，并每隔30MIN翻动姜片，确保姜片受热均匀，姜片烘置用手折易断为止。1222打碎姜片等到姜片烘干后，取出，放入室温下冷却。再放入榨汁机中榨约15秒使之变成粉末。每次放入榨汁机中的生姜约为筒身的1/3。1223筛选将已打碎的生姜粉末过4060目筛。1224称取用托盘天平称取9份10G的生姜粉末。123标准曲线的制作标准液配制香草醛标准溶液精密称取香草醛标准品005G，用无水乙醇溶解并定容至100ML，再准确吸取4ML，用无水乙醇稀释至100ML，得20G/ML香草醛标准溶液。精密吸取香草醛标准溶液1，2，3，4，5，6ML，分别置于10ML容量瓶中，用无水乙醇稀释至刻度，得浓度为2，4，6，8，10，12UG/ML的系列标准溶液，以无水乙醇作空白，在280NM波长处，用1CM比色皿测定A值。124姜辣素提取条件的正交试验设计为系统考察乙醇提取法的工艺参数，设计乙醇的浓度、提取时间、提取温度、提取次数作为考察因素，以测得的浸提样液中姜辣素含量（G/ML）为考察指标，采用正交试验表。表11因素水平表水平温度提取时间MIN浸提次数乙醇浓度130301502504527537060395注实验中固液比为16表12正交试验表试管号温度时间MIN浸提次数浓度提取液体积（ML）130301504523045275993306039514745030295945504535015265060175487703037515087045195429706025093125提取液浓缩为去除提取液中的乙醇和水份，将提取后的溶液放入旋转蒸发仪中旋转蒸发，设定旋转蒸发仪的温度为60，直至提取液近干为止。126稀释定容将旋转蒸发的浓缩液放入室温下冷却，注入100ML的容量瓶中，用95的乙醇定容。把溶液稀释10倍用移液管吸取1ML注入试管中，再加入9ML的蒸馏水。再在试管中吸取稀释液4ML，注入25ML的容量瓶中，用95的乙醇定容。127姜辣素的稳定性实验的测定取已稀释定容好的姜辣素提取液倒入石英比色皿中，在室温下280NM波长处，以95的乙醇溶液做空白，每隔10MIN测定一次吸收度A值，比较姜辣素的稳定性。姜辣素的计算公式式中2001香草醛换算姜辣素的系数11C测定的A值在回归方程中求出的香草醛浓度，UGMLV1测定样品液总体积，MLV0样品提取液总体积，MLV2测定时吸取的样品供试液体积，MLW样品重，G106将G换算成G10260WVC姜2结果与分析21稳定性结果表21姜辣素的稳定性结果放置时间（MIN）0102030405060试管10203020402030203020302040203试管20172017301720172017201730172试管30340034103400340034003410340试管40583058405830583058305840583试管50479048004790479047904800479试管60225022602250225022502260225试管70492049304920492049204930492试管80472047304720472047204730472试管90582058305820582058205830582通过稳定性实验测得的数据得出，姜辣素在60MIN内的吸光度是在0001范围之内波动的，超过60MIN其吸光度值就呈下降趋势。以此说明姜辣素在60MIN其性质是稳定的。22姜辣素含量测定结果再次用剩余的容量瓶中的溶液测定其吸光度A值，用95的乙醇做空白对照，用紫外分光光度计在280NM波长下，测定9根试管中溶液的吸光度A2值，与测定稳定性实验时的A1作比较，取平均值。表22姜辣素吸光度试管号123456789吸光度A1值020301720340058304790225049204720582吸光A2值019201590357061705020227047504580574吸光度平均值019801660349060004900226048404650578将各个试管的吸光度平均值代入计算浓度C值，香草醛回归方程A007041C001173N6。本实验先将浓缩液定容到100ML，再将溶液稀释10倍，最后取4ML稀释液定容到25ML的容量瓶中，所以样品提取液总体积V0为1000ML，测定样品液总体积V1为25ML，测定时吸取的样品供试液体积V2为4ML，样品重W为10G。表23姜辣素含量试管号123456789浓度C值（G/ML）297925245123868871263376704167718376姜辣素的含量（）037303160641108708910422088108481047根据所得出的姜辣素含量，可以得出姜辣素的浓度和含量成正比，并且4号管的姜辣椒素浓度和含量是最高的。根据表12的姜辣素的正交试验表得到表24姜辣素提取条件正交实验结果直观分析表和表7姜辣素提取条件正交试验方差分析表。23正交分析从直观分析表中看出，实验结果中实验4的姜辣素含量最高，达到1087。由于温度中均值3最大，说明温度为70时的效果最好。同理，时间30MIN最好，浸提次数2次最好，乙醇浓度95最好。并且温度的极差最大，说明温度这一因素的对姜辣素的提取得率影响较大。表24姜辣素提取条件正交实验结果直观分析表所在列1234因素温度时间浸提次数乙醇浓度实验结果实验111110373实验212220316实验313330641实验421231087实验522310891实验623120422实验731320881实验832130848实验933211047均值10443078005480770均值20800068508170540均值30925070308040859极差0482009502690319表25姜辣素提取条件正交试验方差分析表因素偏差平方和自由度F比F临界值显著性温度0375221714460时间0015200874460浸提次数0138207994460乙醇浓度0163209444460误差0698从正交实验结果直观分析表24和正交试验方差分析表25得出生姜中姜辣素的提取得率影响因素大小依次为温度乙醇浓度浸提次数时间。温度和乙醇浓度对姜辣素的提取有显著的影响，而浸提次数和提取时间的作用不明显，得出最佳提取条件为温度50，提取时间30MIN，用95的乙醇浸提2次得到的姜辣素含量是最高的。064110870848002040608112020406080温度（）姜辣素含量图21温度与浸提姜辣素含量的相关性根据图21可以得出当正交实验的温度为50时姜辣素的含量最高。当温度高于50或低于50时都呈下降趋势。姜辣素含量（）3总结与讨论根据实验从表6姜辣素提取条件正交实验结果直观分析表以及表7辣素提取条件正交试验方差分析表可知，4种因素对浸提结果影响大小依次为温度乙醇浓度浸提次数时间，温度和乙醇浓度对提取样品中姜辣素含量有显著影响，而浸提次数和时间的作用不明显。四种因素的最佳组合是温度50，提取时间30MIN,用95的乙醇浸提2次所得到的姜辣素含量是最高的。在本实验中未考虑浸提的料液比，也许这也是一个非常重要的因素之一。在姜辣素研究中存在的问题还有很多，比如姜辣素中有效成分的分离，目前采用的制备及分离方法所得到的是多种组分组成的混合物，最好的也只能做到分离出同系物，至于单一组分的成功分离，至今尚未见报道。姜辣素中有效成分的准确测定对于生姜及其产品的品质鉴定以及生姜的药效研究，有着重要的意义。但因其含量少，分离困难，且具有化学不稳定性，很难准确测定。为此，找到一种操作简便、结果准确的测定方法就显得尤为重要。姜有多种功效，目前虽然已基本清楚了各种功效中是哪种有效成分在起作用，但是受分离提纯等一系列因素的制约，同其它中草药相比，姜在中药制剂的研制开发方面，尚存在很大的差距，这限制了姜作为药用植物的使用。因此，对姜辣素系列中药制剂的开发已成为今后研究的热点问题。鉴于生姜有多种药效功能，利用现代先进的分离技术来解决姜辣素的分离和分析问题将具有广阔的理论与实用价值，进一步研究开发的经济与社会效益都将是十分显著的。只有十分全面的考虑各种因素的影响，实验也许才会更具科学性，争取在下次的研究中能更进一步。参考文献1艾萍,张伟民等利用超临界流体萃取制备生姜油工艺技术的研究J食品工业,2005,337382杜习英,刘晓云电子商务教程M安徽科学技术出版社,2001,36563吴贾锋,张晓鸣等生姜风味物质的提取和成分分析J食品与机械,2006,358594郭艳华生姜复合抗氧化剂保鲜樱桃番茄的研究J食品科学,