沈玉平, 劉 玉, 謝依帆, 何春蘭, 張祖姣

(湖南南嶺地區(qū)植物資源研究開發(fā)湖南省工程研究中心,湖南省銀杏工程技術研究中心,湖南科技學院化學與生物工程學院,永州 425199)

姜(ZingiberofficinaleRoscoe),多年生姜科姜屬草本植物,是我國常見的藥食同源植物。生姜是姜的新鮮根莖,不僅是我國居民非常喜愛的調味品,也是重要的傳統(tǒng)藥材,具有解表散寒、溫肺止咳、溫中止吐、發(fā)汗、解毒等功效[1]。姜辣素是生姜的主要活性成分,它不僅是生姜辣味的呈味物質,更是生姜各種藥理作用的活性功能因子[2]。姜辣素有益于抗氧化[3]、抗腫瘤[4]、抗炎[5]、降血脂血壓[6]、美白護膚[7]等,廣泛應用于食品、化妝品、營養(yǎng)保健品和醫(yī)藥行業(yè)。

目前,姜辣素的主要來源是生姜提取,常用提取方法包括溶劑提取法、超聲波輔助提取法、酶輔助提取法以及協(xié)同提取法[8]。但是,超聲波輔助及微波輔助提取易破壞其生物活性,而酶反應條件溫和,特異性強,可有效地破壞生姜細胞結構,加速姜辣素溶出,降低傳質阻力,提高提取效率,并能有效保持提取物的生物活性,因而酶輔助法提取姜辣素日益受到大家的青睞[9, 10]。通過選用不同的酶,如纖維素酶、半纖維素酶、果膠酶、蛋白酶等水解破壞生姜細胞壁,研究者成功提高了姜辣素的提取率[8, 11-13],此外聯(lián)合使用2種或以上的細胞壁水解酶,如纖維素酶與半纖維素酶[14]、葡萄糖苷酶[15]或果膠酶[16]的聯(lián)合,進一步提高了姜辣素的提取率。但是,細胞壁并非姜辣素溶出的唯一障礙,生姜中淀粉質量分數(shù)高達50.79%,大量的淀粉顆粒與細胞壁中的木質纖維素緊密纏繞在一起,影響姜辣素的傳質速率,進而影響姜辣素的提取效率[17, 18]。并且Agendra等[10]和Amiri等[19]發(fā)現(xiàn),淀粉酶輔助處理的姜辣素提取率高于纖維素酶輔助處理時的提取率。為此,研究選用淀粉酶和纖維素酶,分別作用于淀粉顆粒和細胞壁,考察二者對姜辣素提取的協(xié)同作用,以高效提取姜辣素。

山茶油是我國特有的高品質木本植物油,其不飽和脂肪酸質量分數(shù)超過90%(油酸質量分數(shù)超過80%)。山茶油在儲存過程中易氧化,不僅影響山茶油的風味和色澤,還會伴隨產生一些人體有毒有害物質,嚴重影響山茶油的品質和安全性[20]。添加食品抗氧化劑,如二丁基羥基甲苯(BHT)、丁基羥基茴香醚(BHA)、特丁基對苯二酚(TBHQ)等,可以有效地緩解山茶油的氧化。但化學抗氧化劑具有潛在的毒副作用,植物源天然抗氧化劑綠色安全,替代化學抗氧化劑已是大勢所趨,也是未來食品抗氧化劑的發(fā)展方向[21]。

生姜作為我國居民廣為接受和喜愛的傳統(tǒng)調味品,其安全性毋庸置疑。姜辣素提取物與山茶油色澤接近,以姜辣素提取物作為山茶油抗氧化劑,不僅有利于抑制山茶油氧化變質,還可以調節(jié)油脂色澤,增加油脂風味,提高山茶油品質。本實驗通過單因素實驗和正交實驗優(yōu)化酶輔助溶劑浸提法提取生姜姜辣素,并通過Schaal烘箱法研究其對山茶油的抗氧化作用,可為山茶油的儲藏保質提供一種簡便有效的策略。研究不僅為姜辣素對山茶油的抗氧化研究提供基礎數(shù)據(jù),還可有效促進生姜的綜合利用。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

生姜、山茶油;6-姜酚(6-gingerol)、8-姜酚(8-gingerol)、10-姜酚(10-gingerol)、6-姜烯酚(6-shogaol)、BHT;纖維素酶(20 000 U/g)、淀粉酶(含有α-淀粉酶和糖化酶,20 000 U/g);乙腈、甲醇,色譜級;乙醇、磷酸二氫鈉(NaH2PO4·2H2O)、磷酸氫二鈉(Na2HPO4·12H2O)、硫代硫酸鈉(Na2S2O3·5H2O)等均為分析純試劑。

1.2 主要儀器設備

LC20-AT高效液相色譜儀,DX-30B超微粉碎機,RE-52AA旋轉蒸發(fā)儀,DHG-9053A電熱恒溫鼓風干燥箱,5810R冷凍離心機,PHS-3C型pH計。

1.3 實驗方法

1.3.1 姜辣素的提取及工藝條件優(yōu)化

將生姜洗凈去皮,切成厚度1 mm左右的薄片,50 ℃烘箱干燥至恒重(約36 h),粉碎過60目篩,可得干姜粉。姜辣素提取步驟:1)酶預處理:精確稱取2.00 g干燥姜粉,加入到含有10～50 mg淀粉酶或纖維素酶的20 mL pH 4.5～6.5的磷酸緩沖液中,40～60 ℃恒溫水浴酶解0.5～2.5 h,然后70 ℃水浴滅活25 min;2)乙醇浸提:在酶預處理樣品中加入30 mL無水乙醇,60 ℃恒溫浸提1.5 h后,3 000 r/min離心10 min,收集上清液備用,隨后在沉淀中分別加入體積分數(shù)60%的乙醇50 mL按照操作進行2次提取,合并3次提取的上清液,抽濾收集濾液,濾液于50 ℃條件下旋轉蒸發(fā)儀減壓濃縮去除溶劑,即可得姜辣素提取物。

實驗中,通過改變酶用量、酶配比、酶解溫度、酶解pH以及酶解時間進行單因素實驗優(yōu)化,并在單因素實驗結果的基礎上進行正交實驗優(yōu)化,以獲取最優(yōu)的工藝條件,每次實驗3個平行。其中,對照組為不經(jīng)酶處理,直接利用乙醇提取姜辣素實驗組。

1.3.2 姜辣素高效液相色譜分析條件

姜辣素是生姜中所有辣味物質的總稱,其主要成分為6-姜酚,其次為8-姜酚、10-姜酚和6-姜烯酚。姜辣素含量的測定在陳可可等[22]檢測方法的基礎上進行優(yōu)化,通過高效液相色譜儀進行。分析條件:SPD-M20A二極管陣列檢測器,Inertsil ODS-SP C18反相柱(Shimadu GL Inertsil ODS-SP 250 mm×4.6 mm, 5 μm),流動相A為超純水,流動相B為乙腈,流速1.0 mL/min,進樣體積10 μL,檢測波長280 nm,柱溫30 ℃。采用梯度洗脫方法分析姜辣素,洗脫程序為0～6 min,體積分數(shù)55%～65% B;6～25 min,體積分數(shù)65%～80% B;25～30 min,體積分數(shù)80%～55% B,在此條件下,6-姜酚、8-姜酚、10-姜酚和6-姜烯酚可以較好分離(圖1)。

圖1 4種姜辣素標準品混合液高效液相色譜圖

1.3.3 姜辣素標準曲線的制作

精密稱取6-姜酚標準品10.16 mg、8-姜酚10.08 mg、10-姜酚標準品9.83 mg、6-姜烯酚標準品10.11 mg,分別用色譜級無水甲醇超聲溶解,并定容至10 mL,作為標準品母液,4 ℃避光保存?zhèn)溆?。分別吸取6-姜酚母液0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0 mL于10 mL的容量瓶中,以無水甲醇定容,按照1.3.2的分析方法進行分析測定,以質量濃度(X)為橫坐標,峰面積(Y)為縱坐標繪制標準曲線,并進行線性回歸得到標準曲線回歸方程,回歸方程見表1。

表1 姜辣素標準曲線線性回歸方程

1.3.4 提取物姜辣素的測定

取少量姜辣素提取物,以甲醇稀釋適當倍數(shù),吸取2 mL用0.45 μm PTFE針式疏水過濾器過濾,按照1.3.2中的方法進行測定,并按照相應回歸方程和提取液體積,分別計算6-姜酚、8-姜酚、10-姜酚、6-姜烯酚的質量濃度,姜辣素的總質量按照公式計算。

m0=(c6-姜酚+c8-姜酚+c10-姜酚+c6-姜烯酚)×V

式中:m0為提取物姜辣素總質量;c6-姜酚、c8-姜酚、c10-姜酚、c6-姜烯酚分別為6-姜酚、8-姜酚、10-姜酚、6-姜烯酚的質量濃度;V為提取液體積。

經(jīng)正交實驗優(yōu)化后的姜辣素提取物,6-姜酚、8-姜酚、10-姜酚和6-姜烯酚的質量濃度分別為86.80、32.98、13.72、12.82 mg/mL,因此總的姜辣素質量濃度為146.32 mg/mL。

1.3.5 姜辣素提取率的測定

樣品姜辣素的提取率按照以下公式計算。

式中:m0為提取物姜辣素總質量;m為提取所用姜粉的總質量。

1.3.6 姜辣素提取物對山茶油的抗氧化作用

采用Schaal烘箱法研究姜辣素提取物對山茶油的抗氧化作用。按照1.3.4中測定的姜辣素質量濃度,將姜辣素提取物稀釋成姜辣素質量濃度為500 μg/mL的母液,精確稱取50.00 g山茶油置于廣口瓶中,分別加入100、200、300、400、500、600 μL姜辣素母液,調整姜辣素含量分別為50、100、150、200、250、300 μg/50 g山茶油,充分混勻,以不添加任何抗氧化劑的山茶油為空白對照,以化學抗氧化劑BHT(300 μg/50 g山茶油)為陽性對照,置于(65±1)℃鼓風干燥箱中,每隔3 d取樣測定樣品的過氧化值(POV),每個處理3個平行。POV參照GB 5009.227—2016《食品中過氧化值的測定》[23],采用滴定法測定。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

采用SPSS 26.0進行顯著性差異和方差分析,P<0.05定義為顯著,P<0.01定義為極顯著,采用Origin 9.0進行繪圖。

2 結果與討論

2.1 酶用量對姜辣素提取的影響

考察淀粉酶和纖維素酶用量均為0、5、10、15、20、25、30、35 mg/g干姜粉時,對姜辣素提取率的影響,確定酶的最佳用量,結果見圖2。

圖2 酶用量對姜辣素提取率的影響

利用酶輔助處理可大大提高姜辣素提取率,隨著淀粉酶和纖維素酶用量的增加,姜辣素提取率逐步上升,并同時在25 mg/g時達到峰值(3.85±0.07)%和(3.66±0.06)%,較對照分別提高43.13%、38.63%。因此,最佳酶用量為25 mg/g干姜粉。Nagendra等[10]和Varakumar等[15]研究發(fā)現(xiàn),酶處理可大幅度提高姜辣素提取率,這與本研究結果一致。這是因為生姜的主要成分為淀粉,其次為木質纖維素和果膠,并且胞外的淀粉顆粒與細胞壁木質纖維素緊密纏繞,因而阻止胞內活性成分的溶出[17, 24]。淀粉酶、纖維素酶、蝸牛酶、蛋白酶、果膠酶等酶處理可以專一性地水解淀粉和纖維素、果膠、蛋白質等細胞壁組分,有效破壞生姜的細胞結構,促進活性物質溶出,從而提高提取效率。Nagendra等[10]分別利用α-淀粉酶、纖維素酶、復合多糖酶、蛋白酶和果膠酶預處理干姜粉,使姜辣素提取率分別較對照分別提高90.0%、58.5%、90.0%、21.8%、60.0%;Amiri等[19]使用α-淀粉酶預處理干姜粉,使姜辣素和生姜多酚提取率分別提高2.8、2.2倍,本研究使用淀粉酶和纖維素酶亦同樣使姜辣素提取率分別提高43.13%和38.63%。

酶用量較低時,水解不完全,因此提取率隨酶用量的增加持續(xù)上升。當達到最佳酶用量25 mg/g時,水解反應比較完全,提取率達到峰值。王琛等[14]利用纖維素酶和半纖維素酶輔助提取姜辣素時亦發(fā)現(xiàn),一定范圍內酶量的增加可提高姜辣素提取率,這與本研究的結果一致。當酶用量大于25 mg/g時,繼續(xù)加大酶用量對姜辣素提取率無實質性影響,因為酶濃度達到一定值后,底物已經(jīng)被充分飽和,繼續(xù)提高酶濃度并不能提高催化效率。此外,相同酶濃度條件下,淀粉酶的提取率均高于纖維素酶,Nagendra等[10]研究證實,淀粉酶輔助處理的姜辣素提取率高于纖維素酶處理。這是由于生姜中淀粉質量分數(shù)(50.79%)顯著高于纖維素(3.84%),胞外覆蓋大量的淀粉顆粒,并與細胞壁中的木質纖維素緊密纏繞在一起,是姜辣素溶出的重要障礙[17, 18]。淀粉酶能有效地水解淀粉,可解除姜辣素溶出的障礙,因而導致提取率提高。

2.2 淀粉酶與纖維素酶對姜辣素提取的協(xié)同作用

鑒于淀粉酶可水解胞外覆蓋的淀粉顆粒,纖維素酶可水解細胞壁的主要成分木質纖維素,因此二者聯(lián)用可能更有效地破壞生姜細胞結構,降低姜辣素的傳質阻力,提高姜辣素提取效率。為此,考察了不同淀粉酶和纖維素酶復合酶用量以及不同配比情況下對姜辣素提取率的影響,結果見表2。

表2 不同淀粉與纖維素酶配比及濃度對姜辣素提取率的影響

淀粉酶和纖維素酶對姜辣素的提取具有良好的協(xié)同作用,除1∶4配比外,相同的酶用量,復合酶的提取率均高于單一酶,并且1∶4配比復合酶提取率仍高于相同酶用量的單一纖維素酶提取率;而在提取率相當?shù)那闆r下,復合酶用量顯著減少。復合酶配比為3∶2時效果最好,15 mg/g時即達到峰值(3.95±0.07)%,稍高于單一酶處理的最大提取率,但酶用量減少40%。生姜細胞外覆蓋大量的淀粉顆粒,并與細胞壁中的木質纖維素緊密纏繞在一起,與細胞壁構成了生姜胞內活性物質溶出的雙重障礙。因此,多酶聯(lián)合處理對生姜生物活性物質的提取往往具有良好的協(xié)同作用。例如,王琛等[14]聯(lián)合使用纖維素酶和半纖維素酶,使姜辣素提取率較溶劑提取法提高了30%;Varakumar等[15]通過纖維素酶和葡萄糖苷酶輔助處理,使6-姜酚、8-姜酚、10-姜酚和6-姜烯酚提取效率分別提升64.10%、87.80%、62.78%、32.00%;喻書誠等[18]研究發(fā)現(xiàn)果膠酶和纖維素酶聯(lián)合作用,對黃姜皂素的提取具有良好的協(xié)同作用,這與本研究的結果類似。因此正交實驗中采用淀粉酶∶纖維素酶=3∶2的配比,15 mg/g的酶用量。

現(xiàn)在我是第一代身份證——沒用啦，每天寫寫字，鉆鉆牛角尖，把自己整得像教授一樣。那些年可忙壞啦，縣里鎮(zhèn)里是把我當?shù)湫蛠砼囵B(yǎng)的，三四年功夫當?shù)叫ｉL。嘿嘿，不過呢，當教務主任時，沒有副校長和校長；當副校長時，既沒有校長也沒有教務主任；當校長后，副校長和教務主任都沒了。村小嘛。

2.3 酶解溫度對姜辣素提取的影響

本研究所用淀粉酶和中性纖維素酶為真菌來源酶,在40～60 ℃溫度范圍內較穩(wěn)定。為此,考察了40、45、50、55、60 ℃條件下酶解處理對姜辣素提取率的影響,結果見圖3。

圖3 酶解溫度、pH和時間對姜辣素提取率的影響

隨著溫度的提高,姜辣素提取率持續(xù)上升,55 ℃時達到峰值,此后下降。周泊寧等[11]和徐麗萍等[25]在纖維素酶輔助超聲提取姜辣素的研究中發(fā)現(xiàn),溫度升高有利于提高姜辣素提取率,但到達峰值后繼續(xù)提高溫度,將導致姜辣素提取率下降,這與本研究結果類似。這是由于溫度較低時,酶解作用不徹底,隨著溫度的升高,酶活性增強,胞外的淀粉顆粒和細胞壁中的木質纖維素水解速度加快,對生姜細胞結構的破壞作用增強;此外,溫度的升高,分子運動速度加快,傳質速率亦加快,而且高溫可導致細胞膜結構發(fā)生變化,因而更利于姜辣素溶出,提高提取率[26]。但是,當酶處理溫度提高至60 ℃時,姜辣素提取率下降,這是因為高溫條件下,酶的穩(wěn)定性減弱,逐漸失活,導致水解效果削弱。此外,Bhattarai等[27]研究發(fā)現(xiàn),姜辣素在水相中60 ℃即開始降解,從而導致姜辣素提取率下降。因此,正交實驗的酶解溫度選擇55 ℃。

2.4 酶解pH對姜辣素提取的影響

本研究所用淀粉酶和中性纖維素酶分別在pH 4.0～8.0和4.5～6.5范圍內較穩(wěn)定,因此考察了pH 4.5、5.0、5.5、6.0和6.5環(huán)境條件下,酶解處理對姜辣素提取率的影響,結果如圖3所示。

隨著pH值的上升,姜辣素提取率逐步提高,酶解pH為5.5時達到峰值,隨后下降,說明pH5.5時,酶水解效果最佳,最利于破壞生姜細胞結構,釋放姜辣素。徐麗萍等[25]、裴小娜等[28]和李曉等[29]分別在利用纖維素酶輔助提取姜辣素、生姜揮發(fā)油和生姜精油時亦發(fā)現(xiàn),在一定pH值范圍內,提取率隨pH的提高而上升,但是繼續(xù)提高pH值時,提取率下降,可能是由于pH的升高,影響了酶蛋白側鏈基團的解離,使酶蛋白的構象發(fā)生變化,降低了底物分子與酶活性中心的結合力和催化效率,從而影響姜辣素的提取率。因此,正交實驗的pH值選擇5.5。

2.5 酶解時間對姜辣素提取的影響

酶解時間關系到生姜細胞結構破壞是否充分,對姜辣素提取率有重要的影響。為此,考察了0.5、1.0、1.5、2.0、2.5 h酶處理時間對姜辣素提取效率的影響。從圖3可以看出,姜辣素提取率隨酶解時間的增加,先上升后下降,在1.0 h時達到峰值,徐麗萍等[25]和譚索等[30]利用纖維素酶輔助提取姜辣素和姜黃素也得到了類似的結果。酶解時間過短,水解不充分,姜辣素無法充分溶出,因而提取率較低。酶解超過1 h后,繼續(xù)延長酶解時間,提取率開始下降,這是因為隨著酶解時間的延長,底物濃度降低,酶活力下降,并且生成的產物或占據(jù)酶催化部位,或與酶結合形成復合體,從而導致酶催化效率降低[31]。此外,長時間浸泡也會導致其他雜質一并溶出,高溫下與姜辣素相互作用,因而導致姜辣素含量下降[27]。因此,正交實驗選擇1 h的酶解時間。

2.6 正交實驗

2.6.1 正交實驗優(yōu)化姜辣素提取工藝條件

在單因素實驗的基礎上,按照淀粉酶∶纖維素酶=3∶2的比例,選擇復合酶用量(A)、酶解溫度(B)、酶解pH(C)和酶解時間(D)4個因素作為考察對象,優(yōu)化姜辣素提取工藝條件,以提高提取率。正交因素水平設計表見表3,正交實驗設計與結果見表4,方差分析見表5。

表3 正交設計表

表4 正交實驗結果與統(tǒng)計分析

表5 正交實驗方差分析

極差值的大小反映了各因素對姜辣素提取率的影響,從表4可以看出,各因素對姜辣素提取率的影響為復合酶用量(A)>酶解溫度(B)>酶解pH(C)>酶解時間(D),最優(yōu)組合為A2B2C2D3,即復合酶用量15 mg/g干姜粉,酶解溫度為55 ℃,酶解pH為5.5,酶解時間為1.25 h。由表5的方差分析結果可知,4個因素對姜辣素的提取均極顯著,其顯著性為復合酶用量(A)>酶解溫度(B)>酶解pH(C)>酶解時間(D),這說明4個因素均是影響酶處理效果的關鍵因素,對姜辣素提取率有著重要的影響。

2.6.2 最優(yōu)工藝條件實驗驗證

按照正交實驗得出的最優(yōu)工藝組合A2B2C2D3,即復合酶用量為15 mg/g干姜粉,酶解溫度為55 ℃,酶解pH為5.5,酶解時間為1.25 h,按照此條件處理干姜粉,以未經(jīng)酶處理的樣品為對照,提取姜辣素。在優(yōu)化條件下,姜辣素提取率達到(4.75±0.07)%,較乙醇直接提取的姜辣素提取率(2.57±0.06)提高84.82%,說明在優(yōu)化后的酶解工藝條件下,復合酶可以更好地破壞生姜細胞結構,減輕姜辣素傳質阻礙,促進姜辣素溶出,從而提高姜辣素提取率。

2.7 姜辣素提取物對山茶油的抗氧化作用

2.7.1 姜辣素濃度對山茶油的抗氧化作用

取50 g/份的山茶油6份,分別添加不同體積的姜辣素提取物,使樣品中的姜辣素含量分別為50、100、150、200、250、300 μg/50 g山茶油,以不添加任何抗氧化劑的山茶油為陰性對照,以300 μg/50 g山茶油的BHT為陽性對照,測定3～15 d時各樣品的過氧化值,結果見圖4。

注:GE,姜辣素提取物;50 μg GE每份樣品(50 g山茶油)中添加含姜辣素150 μg的姜辣素提取物進行處理,以此類推。

山茶油過氧化值隨時間的延長均有不同程度的上升,但姜辣素提取物實驗組過氧化值顯著低于空白對照,說明姜辣素提取物有對山茶油具有較好的抗氧化作用。已有研究顯示,姜辣素具有良好的抗氧化特性,其抗氧化特性與姜辣素苯環(huán)上的羥基以及可以提高溶解度的側鏈相關[3, 32, 33]。姜辣素提取物對山茶油的抗氧化作用隨提取物姜辣素濃度的提高而增強,處理15 d,50、100、150、200、250、300μg/50 g山茶油實驗組過氧化值較空白對照分別降低15.53%、26.24%、31.05%、39.28%、43.40%、46.21%。Si等[3]研究姜辣素提取物對菜籽油抗氧化作用的結果亦證實,姜辣素提取物的抗氧化作用與姜辣素濃度正相關,這與本研究的結果一致。但是,姜辣素提取物實驗組的過氧化值仍顯著高于BHT實驗組,處理15 d,BHT實驗組過氧化值僅為300 μg/50 g山茶油實驗組的34.93%,說明姜辣素提取物抗氧化性能與BHT相比仍有一定差距。

2.7.2 姜辣素組分與姜辣素提取物復配對山茶油的抗氧化作用

圖5結果顯示,雖然姜辣素提取物對山茶油的抗氧化作用隨姜辣素濃度的提高而增強,但與合成抗氧化劑BHT仍有較大差距。如若繼續(xù)提高姜辣素濃度,雖可提高抗氧化效果,但亦會影響山茶油的風味、口感和色澤。為此,在保持姜辣素含量為300 μg/50 g山茶油的前提下,將姜辣素提取物分別與6-姜酚、8-姜酚、10-姜酚、6-姜烯酚按質量比1∶1進行復配,以不添加任何抗氧化劑的山茶油為空白對照,以300 μg/50 g山茶油的BHT為陽性對照,考察其對山茶油抗氧化作用的影響。

注:GE,姜辣素提取物;150 μg GE+150 μg 6-姜酚表示每份樣品(50 g山茶油)中加有150 μg的6-姜酚標準品以及含姜辣素150 μg的姜辣素提取物,以此類推。

6-姜酚與姜辣素提取物復配組過氧化值顯著高于單一姜辣素提取物處理組,說明6-姜酚對姜辣素提取物的山茶油抗氧化具有拮抗作用。但是8-姜酚、10-姜酚和6-姜烯酚復配組過氧化值均顯著低于單一姜辣素提取物處理組,與陽性對照BHT較為接近,三者無明顯差異,這說明8-姜酚、10-姜酚和6-姜烯酚均對姜辣素提取物的山茶油抗氧化具有協(xié)同增效作用,且其抗氧化效果與化學抗氧化劑BHT較為接近。生姜中含量最高的姜辣素為6-姜酚,質量分數(shù)超過60%[22]。但是,Ko等[34]研究發(fā)現(xiàn),姜辣素提取物抗氧化性能與6-姜烯酚濃度正相關;Dugasani等[35]通過自由基清除實驗比較了4種姜辣素的抗氧化性能,結果顯示抗氧化性能6-姜烯酚>10-姜酚>8-姜酚>6-姜酚,并推測可能是6-姜烯酚的不飽和雙鍵和10-姜酚、8-姜酚側鏈長度的增加導致了抗氧化性能的提高。

3 結論

淀粉酶和纖維素酶復合酶處理對生姜姜辣素的提取具有協(xié)同增效作用,通過單因素實驗和正交實驗優(yōu)化了酶輔助處理提取姜辣素工藝條件,得到最佳工藝條件為,復合酶中淀粉酶纖維素酶配比3∶2,酶用量15 mg/g干姜粉,酶解溫度55 ℃,酶解pH為5.5,酶解時間1.25 h,在此條件下,姜辣素提取率達到(4.75±0.07)%,質量濃度為0.293 g/mL。姜辣素提取物對山茶油的具有較好的抗氧化作用,并隨提取物姜辣素濃度的提高而增強,但與化學抗氧化劑BHT仍有一定差距;8-姜酚、10-姜酚和6-姜烯酚與姜辣素提取物復配,均對山茶油抗氧化具有協(xié)同增效作用,其抗氧化效果與BHT較為接近。