微波辐射萃取法从生姜中提取姜辣素(附件)
摘 要生姜为姜科多年生草本植物姜Zingiber officinale Roscoe的新鲜根茎，在我国，生姜是最常用的香辛料之一，具有发汗解表、镇痛、消炎及抗肿瘤的作用，还具有独特的辛辣味，所以深受百姓喜爱。生姜中的辛辣物质成分—姜辣素，不仅其组成及含量直接影响到姜及姜加工品的食用口味、品质和药效；而且还具有强心、止呕、保肝利胆等药理活性，因此具有极大的研究价值。本论文以生姜为原料，以无水乙醇为溶剂，利用微波辅助萃取从生姜中提取姜辣素，考察不同因素对姜辣素提取率的影响，再通过正交试验优化提取工艺，得到优化工艺条件。试验结果表明：姜粉目数为80目，乙醇浓度为80 %，微波提取时间为150 s，提取功率为220 W，液料比30:1 mL/g时，生姜中姜辣素的提取率可达到0.998 %。本研究有效地提高了生姜中姜辣素的提取效率，为生姜的进一步研究提供了一个较好的参考依据。 目 录
摘 要 I
1 绪论 1
1.1 研究的背景和意义 1
1.2 生姜的介绍 1
1.2.1 来源 1
1.2.2 性状 2
1.2.3 分布 2
1.2.4 性味与归经 2
1.2.5 功能主治 2
1.2.6 主要化学成分 2
1.2.7 生姜的药理作用 2
1.2.8 生姜在药理方面的主要应用 3
1.3 常用提取方法的介绍 4
1.3.1 溶剂提取法 5
1.3.2 微波提取法 5
1.3.3 超声提取法 6
1.3.4 二氧化碳超临界流体萃取法 6
1.4 正交试验设计的应用 6
2 实验设计部分 7
2.1材料与仪器 7
2.1.1材料与试剂 7
2.1.2仪器 7
2.2 实验方法 7
2.2.1 生姜材料的预处理 8
2.2.2 生姜姜辣素的含量测定 8
2.2.3 方法学的考察 8
2.2.4生姜姜辣素微波提取工艺的优化 9
3 实验结果部分 11
3.1 标准曲线 11
仪器 7
2.1.1材料与试剂 7
2.1.2仪器 7
2.2 实验方法 7
2.2.1 生姜材料的预处理 8
2.2.2 生姜姜辣素的含量测定 8
2.2.3 方法学的考察 8
2.2.4生姜姜辣素微波提取工艺的优化 9
3 实验结果部分 11
3.1 标准曲线 11
3.2方法学考察结果分析 11
3.3单因素结果分析 12
3.4 小结 16
4. 结论 17
参考文献 18
致谢 21
1 绪论
1.1 研究的背景和意义
姜Zingiber officinale Roscoe通称生姜，为姜科植物姜的鲜嫩茎，属多年生草本宿根植物[1]。原产东南亚，我国自古就有栽培，中部和南部地区普遍分布[2]。从上世纪开始，姜就被广泛地进行研究，但直到二十世纪年代后我们对姜的化学组分与其感官特性的关系才开始有了一些认识，姜的香气及风味取决其挥发性油成分姜精油，姜的特征性辛辣风味主要来自非挥发性油分姜油树脂中的姜辣素。我国卫生部将生姜规定为药食兼用资源[3]。姜的研究是一个很有实用价值的课题。
由于生姜化学成分复杂，但是有效成分姜辣素的组成及含量的最终确定对于姜及其产品的品质鉴定、品种资源的普查和新品种选育、标准化种植以及姜的药效研究和食品加工都具有重要意义。目前，姜辣素的提取方法主要采用压榨法、干柱层析法、溶剂浸提法和CO2超临界浸提法。微波萃取技术[4]具有萃取时间短、溶剂用量少、所得产品品质好、成本低、投资少等优点，因此得到广泛应用，但应用于姜辣素的提取研究开展的很少，有待于进一步探讨。
生姜是作为药食两用的资源之一，在我国经常被作为保健品来应用。而我国国家技术监督局发布的强制性国家标准《保健功能食品通用标准》[5]中规定：“保健功能食品一般应含有与功能相对应的功效成分及功效成分的最低有效含量”。这就是说，如果没有准确、有效的姜有效成分测定方法，就不可能开发、生产以姜中成份为功能保健因子的生姜保健食品。当然，若开发含生姜或姜中有效成分的药品，更需要精确地测知其中的含量了。因此，对生姜有效成份测定方法的研究，直接影响着生姜的开发应用、生姜的加工与贮藏、生姜的品质育种和栽培等等，对姜辣素的生物活性研究、对生姜产业的发展有重要意义。本论文研究了在传统溶剂提取基础上添加微波辅助萃取姜辣素的工艺条件，并探讨了其影响因素，为姜辣素的进一步研究提供理论数据。
1.2 生姜的概述
1.2.1 来源
姜Zingiber officinale Roscoe通称生姜，为姜科植物姜的鲜嫩茎，属多年生草本宿根植物。秋、冬二季采挖，除去须根及泥沙[6]。
1.2.2 性状
本品呈不规则块状，略扁，具指状分枝，长4～18cm，厚1～3cm。表面黄褐色或灰棕色，有环节，分枝顶端有茎痕或芽。质脆，易折断，断面浅黄色，内皮层环纹明显，维管束散在。气香特异，味辛辣[7]。
1.2.3 分布
全国大部分地区有栽培。全国大部分地区有产，主产四川、广东、山东、陕西等地[8]。
1.2.4 性味与归经
性温，味甘辛。归肺、胃、脾经[9]。
1.2.5 功能主治
解表散寒、温中止呕、化痰止咳。用于风寒感冒、胃寒呕吐、寒痰咳嗽。
1.2.6 主要化学成分
生姜根茎营养丰富[10]，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13.2 %15.5 %。总脂类为5.7 %14.5 %，总可溶性糖2.02 %5.345 %，纤维素5.23 %5.95 %，粗蛋白7.98 %10.04 %，淀粉5.78 %8.88 %，维生素C 9.1816.7mg/500g（鲜重）。其中淀粉含量最为丰富，占姜干重的40 %60 %[11]。其他含量较多的组分则随姜的品种不同而有差异。生姜的化学成分复杂，已发现的有多种，可分为挥发油、姜辣素和二苯基庚烷3大类，另外还含有多种氨基酸、维生素及铁、铜、锰、锌、铬、镍、钻、锗等多种微量元素，及多种功能性成分。
1.2.7 生姜的药理作用
1.2.7.1 黄酮类物质的作用
生姜[12]还含有黄酮类物质，黄酮类化合物有明显的抗溃疡、抗菌、抗炎、生物抗氧化性、抗衰老、降血脂治疗心脑血管疾病等药用保健功能，也是一类具有广泛开发前景的天然抗氧化剂。实验证明姜总酮有抑制血小板聚集作用并呈剂量依赖性。并且姜总酮是一类有效的抗血小板聚集剂，其机制可能与抑制花生四烯酸有关。姜总酮作为一种抗血栓形成药，有进一步深入研究、开发的必要。何文姗从生姜中分离得到的一新的环状二苯基庚烷类化合物由其质谱、ID和2DNMR等光谱数据。鉴定其结构为1，5环氧3羟基1（3，4二羟基5甲氧基苯基）7（3，4羟基苯基）庚烷，具有很强的抗氧化清除自由基的作用，并且可以有效地防治脑缺氧再灌注损伤的作用。同时姜酮还具有麻醉和降温作用[13]。
1.2.7.2 姜酚类物质的作用
姜酚是生姜中主要有效成分之一[14]。姜酚分子中含有创木酚基结构，使其姜酚具有很强的生物活性和药理作用。现代科学研究证实了生姜的保健或药效作用都与姜酚有直接或间接的关系。19世纪年代，国外的药理试验已经证实，分离出的粗姜酚能刺激粘膜，促进胃液分泌，在肠道中能抑制异常发酵，促进气体排放，对大脑皮质和血管运动中枢有兴奋作用，能增进血液循环。最新的实验和临床观察证
摘 要 I
1 绪论 1
1.1 研究的背景和意义 1
1.2 生姜的介绍 1
1.2.1 来源 1
1.2.2 性状 2
1.2.3 分布 2
1.2.4 性味与归经 2
1.2.5 功能主治 2
1.2.6 主要化学成分 2
1.2.7 生姜的药理作用 2
1.2.8 生姜在药理方面的主要应用 3
1.3 常用提取方法的介绍 4
1.3.1 溶剂提取法 5
1.3.2 微波提取法 5
1.3.3 超声提取法 6
1.3.4 二氧化碳超临界流体萃取法 6
1.4 正交试验设计的应用 6
2 实验设计部分 7
2.1材料与仪器 7
2.1.1材料与试剂 7
2.1.2仪器 7
2.2 实验方法 7
2.2.1 生姜材料的预处理 8
2.2.2 生姜姜辣素的含量测定 8
2.2.3 方法学的考察 8
2.2.4生姜姜辣素微波提取工艺的优化 9
3 实验结果部分 11
3.1 标准曲线 11
仪器 7
2.1.1材料与试剂 7
2.1.2仪器 7
2.2 实验方法 7
2.2.1 生姜材料的预处理 8
2.2.2 生姜姜辣素的含量测定 8
2.2.3 方法学的考察 8
2.2.4生姜姜辣素微波提取工艺的优化 9
3 实验结果部分 11
3.1 标准曲线 11
3.2方法学考察结果分析 11
3.3单因素结果分析 12
3.4 小结 16
4. 结论 17
参考文献 18
致谢 21
1 绪论
1.1 研究的背景和意义
姜Zingiber officinale Roscoe通称生姜，为姜科植物姜的鲜嫩茎，属多年生草本宿根植物[1]。原产东南亚，我国自古就有栽培，中部和南部地区普遍分布[2]。从上世纪开始，姜就被广泛地进行研究，但直到二十世纪年代后我们对姜的化学组分与其感官特性的关系才开始有了一些认识，姜的香气及风味取决其挥发性油成分姜精油，姜的特征性辛辣风味主要来自非挥发性油分姜油树脂中的姜辣素。我国卫生部将生姜规定为药食兼用资源[3]。姜的研究是一个很有实用价值的课题。
由于生姜化学成分复杂，但是有效成分姜辣素的组成及含量的最终确定对于姜及其产品的品质鉴定、品种资源的普查和新品种选育、标准化种植以及姜的药效研究和食品加工都具有重要意义。目前，姜辣素的提取方法主要采用压榨法、干柱层析法、溶剂浸提法和CO2超临界浸提法。微波萃取技术[4]具有萃取时间短、溶剂用量少、所得产品品质好、成本低、投资少等优点，因此得到广泛应用，但应用于姜辣素的提取研究开展的很少，有待于进一步探讨。
生姜是作为药食两用的资源之一，在我国经常被作为保健品来应用。而我国国家技术监督局发布的强制性国家标准《保健功能食品通用标准》[5]中规定：“保健功能食品一般应含有与功能相对应的功效成分及功效成分的最低有效含量”。这就是说，如果没有准确、有效的姜有效成分测定方法，就不可能开发、生产以姜中成份为功能保健因子的生姜保健食品。当然，若开发含生姜或姜中有效成分的药品，更需要精确地测知其中的含量了。因此，对生姜有效成份测定方法的研究，直接影响着生姜的开发应用、生姜的加工与贮藏、生姜的品质育种和栽培等等，对姜辣素的生物活性研究、对生姜产业的发展有重要意义。本论文研究了在传统溶剂提取基础上添加微波辅助萃取姜辣素的工艺条件，并探讨了其影响因素，为姜辣素的进一步研究提供理论数据。
1.2 生姜的概述
1.2.1 来源
姜Zingiber officinale Roscoe通称生姜，为姜科植物姜的鲜嫩茎，属多年生草本宿根植物。秋、冬二季采挖，除去须根及泥沙[6]。
1.2.2 性状
本品呈不规则块状，略扁，具指状分枝，长4～18cm，厚1～3cm。表面黄褐色或灰棕色，有环节，分枝顶端有茎痕或芽。质脆，易折断，断面浅黄色，内皮层环纹明显，维管束散在。气香特异，味辛辣[7]。
1.2.3 分布
全国大部分地区有栽培。全国大部分地区有产，主产四川、广东、山东、陕西等地[8]。
1.2.4 性味与归经
性温，味甘辛。归肺、胃、脾经[9]。
1.2.5 功能主治
解表散寒、温中止呕、化痰止咳。用于风寒感冒、胃寒呕吐、寒痰咳嗽。
1.2.6 主要化学成分
生姜根茎营养丰富[10]，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13.2 %15.5 %。总脂类为5.7 %14.5 %，总可溶性糖2.02 %5.345 %，纤维素5.23 %5.95 %，粗蛋白7.98 %10.04 %，淀粉5.78 %8.88 %，维生素C 9.1816.7mg/500g（鲜重）。其中淀粉含量最为丰富，占姜干重的40 %60 %[11]。其他含量较多的组分则随姜的品种不同而有差异。生姜的化学成分复杂，已发现的有多种，可分为挥发油、姜辣素和二苯基庚烷3大类，另外还含有多种氨基酸、维生素及铁、铜、锰、锌、铬、镍、钻、锗等多种微量元素，及多种功能性成分。
1.2.7 生姜的药理作用
1.2.7.1 黄酮类物质的作用
生姜[12]还含有黄酮类物质，黄酮类化合物有明显的抗溃疡、抗菌、抗炎、生物抗氧化性、抗衰老、降血脂治疗心脑血管疾病等药用保健功能，也是一类具有广泛开发前景的天然抗氧化剂。实验证明姜总酮有抑制血小板聚集作用并呈剂量依赖性。并且姜总酮是一类有效的抗血小板聚集剂，其机制可能与抑制花生四烯酸有关。姜总酮作为一种抗血栓形成药，有进一步深入研究、开发的必要。何文姗从生姜中分离得到的一新的环状二苯基庚烷类化合物由其质谱、ID和2DNMR等光谱数据。鉴定其结构为1，5环氧3羟基1（3，4二羟基5甲氧基苯基）7（3，4羟基苯基）庚烷，具有很强的抗氧化清除自由基的作用，并且可以有效地防治脑缺氧再灌注损伤的作用。同时姜酮还具有麻醉和降温作用[13]。
1.2.7.2 姜酚类物质的作用
姜酚是生姜中主要有效成分之一[14]。姜酚分子中含有创木酚基结构，使其姜酚具有很强的生物活性和药理作用。现代科学研究证实了生姜的保健或药效作用都与姜酚有直接或间接的关系。19世纪年代，国外的药理试验已经证实，分离出的粗姜酚能刺激粘膜，促进胃液分泌，在肠道中能抑制异常发酵，促进气体排放，对大脑皮质和血管运动中枢有兴奋作用，能增进血液循环。最新的实验和临床观察证
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