生姜超微粉碎后对姜总酚的影响

日期:2019-3-6   浏览: 次

   生姜是世界上最古老的香料之一, 被用作香辛料和天然的添加剂有多个世纪历史,也被广泛用于各种复合食品和饮料中。近些年来,由于研究发现生姜有很多促健康作用姜根茎加工受到广泛关注。植物化学研究表明,姜具有抗氧化和抗炎活性, 药理学研究发现, 生姜对多种肿瘤细胞具有抗癌、化学预防和化疗效果。大部分研究强调姜的抗氧化活性作用与某些疾病的预防有关。 姜的主要成分包括姜油和姜油树脂, 其中姜油树脂的主要活性成分是姜辣素,而姜辣素包含姜酚、姜烯酚和姜酮。姜辣素是生姜发挥抗氧化作用及抗炎等其他活性作用的主要成分。新鲜生姜通常含有 85-95%的水分, 容易受到微生物影响而腐败和化学变质。姜脱水是抑制微生物生长和延迟生化反应的最常用的加工程序,将生姜加工变成姜粉, 既可用于制造生姜调味品以及含有姜的食品,如软饮料和糖果,还可以做为药品和化妆品的原料, 因此生姜粉的加工利用具有重要的应用价值的及广阔的发展前景。 超微粉碎可使物质有效成分直接暴露出来,会提高物质的利用效率、药物释放的效率和人体吸取的效率。

一。材料与方法

材料:新鲜小黄姜,1-二苯基-2-三硝基苯肼福林酚试剂、没食子酸、无水甲醇、无水碳酸钠

1. 仪器与设备

UV 9100 D 紫外可见分光光度计:北京莱伯泰科仪器股份有限企业;WZJ-100B生姜新浦京: 新浦京;KQ3200DE 型数控超声波清洗器: 昆山市超声仪器有限企业;101-2A 型电热恒温鼓风干燥箱: 上海慧泰仪器制造有限企业;PA08F106-42 分析天平:艾德姆衡器(武汉)有限企业。

2. 方法

(1) 样品干燥将生姜根茎洗净, 去除附着在其上的污垢和沙子,用滤纸吸干,除去多余的水分。去皮后,用切片机将姜切成厚度 4mm,大小均匀的姜片,烘箱 60℃烘至所需水分含量。粉碎,分别过 50 目,100 目,200 目筛子,干燥器中储存备用。

(2)姜细粉制备单因素试验

根据国标 GB 30383-2013和预实验结果分析后,为避免粉碎机自身过热情况,综合考虑,选择以下条件: 进料比分别为 20%30%40%50%;姜片水分含量为 5%7%9%11%13%15%;粉碎时间为 1min2min3min4min;粉碎次数 1min 1 次、2次、3 次,2min 1 次、2 次、3 次。设定进料比 30%,姜片水分含量 9%, 粉碎时间 2min, 粉碎次数 1 次、2次、3 次,固定其它相关因素,分别分析 4 种因素对生姜细粉得率的影响,试验重复 3 次。

姜细粉制备正交试验设计以单因素试验为基础, 设计因素水平的正交试验,每组试验重复 2 次。

(3)姜液样品提取

相同条件下,将不同粒径的姜粉 5g 分别溶解于30mL 甲醇中,超声提取 1h。将滤液进行离心,取上清液储存于 4℃冰箱中备用。

(4)总酚含量测定

使用 Folin-Ciocalteu 测定法测定姜粉提取物的总酚含量(TPC)。

3.. 结果与分析

姜细粉制备单因素试验

(1)水分含量对姜粉不同粒径分布的影响

实验得到不同水分含量姜片粉碎后不同粒径的姜粉含量,如图 所示。由图 可知,水分含量对姜粉粒径分布有显著影响(P0.05)。姜片水分含量越多, 粉碎后得到的姜粗粉含量越多, 姜细粉含量越少,即姜细粉的比率越少;随着姜片水分含量降低,粉碎后得到的姜粗粉含量变少,姜细粉含量增多,即姜细粉的比率增加。当姜水分含量为 5%时,获得的姜细粉含量最多,比率最大。考虑到姜粉水分含量越少,其在粉碎过程中越易吸潮结块,可能是由于姜细粉含量高,水分含量少,导致姜粉吸潮严重,结块现象加剧,使得最终结果中姜细粉含量反而降低,因此考虑水分含量因素选取 3%5%7%

(2) 粉碎时间对姜粉不同粒径分布的影响

研究得到不同粉碎时间获得不同粒径的姜粉含量,如图所示。由图 可知,粉碎时间对姜粉粒径分布有显著影响(P0.05)。粉碎时间越短,得到的姜粗粉含量越多, 姜细粉含量越少; 随着粉碎时间增加, 粉碎后得到的姜粗粉含量变少, 姜细粉含量增多,即姜细粉的比率增加。当粉碎时间为 4min 时,获得的姜粉颜色较暗,成糊状,可能是因为粉碎机工作时间较长,散发热量使姜粉加热过度,使姜粉品质过差,不能后续加工利用。在适宜时间内,粉碎时间越长,粉碎后姜细粉的比率越大。因此,最终选择姜粉

碎时间为 1min2min3min 作为正交条件。

(3)粉碎次数对姜粉不同粒径分布的影响

研究得到不同粉碎次数获得不同粒径的姜粉含量,如图所示。由图可知,粉碎次数对姜粉粒径分布有显著影响(P0.05)。粉碎时间为 1min 时,粉碎次数越多,得到的姜粗粉含量越少,姜细粉含量越多;粉碎时间为 2min 时,粉碎次数越多,得到的姜粗粉含量越少,姜细粉含量越多。随着粉碎次数增加,粉碎后得到的姜粗粉含量变少,姜细粉含量增多,即姜细粉的比率增加。 其中, 粉碎 1min 2 次与粉碎2min 1 次得到的姜细粉比率接近,结果没有显著性差异(1a2b3c4b5d6e),说明总粉碎时间接近,粉碎效果比较相似,粉碎次数可有效增加姜粉总粉碎时间,避免机器过热带给姜粉的不良影响。因此,最终选择姜粉碎次数为 1 次,2 次,3 次作为正交条件。

6.进料比对姜粉不同粒径分布的影响

研究得到不同进料比获得不同粒径的姜粉含量,如图所示。由图可知,进料比对姜粉粒径分布有显著影响(P0.05)。当进料比<30%时,随着进料比增加,得到的姜粗粉含量越少,姜细粉含量越多;进料比>30%时,随着进料比增加,得到的姜粗粉含量越多,姜含量越少,最优进料比为 30%。因此,最终选择进料比为 20%30%40%作为正交条件。

4.姜细粉制备正交试验

(1)正交试验因素水平表

以单因素试验为基础, 设计因水平的正交试验,选取水分含量、进料比、粉碎时间、粉碎次数4 个因素对姜微粉碎工艺进行进一步考察, 以微粉碎后得到的姜细粉(粒径<150μm)含量作为评价指标。正交试验因素水平如表所示。

 

(2) 正交试验设计及方差分析

正交试验设计与结果如表 2 所示。对正交试验结果进行方差分析,姜水分含量、粉碎时间、粉碎次数、进料比四个因素都有极显著性差异(P<0.01),说明四个因素对生姜微粉碎工艺有显著影响, 且考察 4 个因素的重要性依次为粉碎时间B>粉碎次数 C>进料比 D>水分含量 A, 最佳微粉碎工艺为水分含量 5%,粉碎 3min,粉碎 3 次,进料比为 30%

(3) 最佳条件优化及验证结果

在正交试验后得到的最佳工艺条件下, 对生姜进行微粉碎,获得生姜细粉含量为(95.03±0.74%,有效提高了生姜细粉的生产率。

5. 不同粒径姜粉性质研究

(1) 不同粒径姜粉的总酚含量

(2) 没食子酸标准曲线

经试验, 没食子酸的校准方程为 y=0.6568x+0.1204R2=0.9958),其中 y 是吸光度,x 是没食子酸的浓度,单位为 μg/mL

(3)不同粒径姜粉总酚含量

由图可知, 姜粉粒径对其总酚含量有显著影响(P0.05)。随着姜粉粒径的减少,姜粉中的溶出的总酚含量增加,即在相同条件下,姜细粉中溶出的有效成分总酚比粗粉中总酚含量多, 这说明姜粉的微粉碎过程不会引起姜的有效成分总酚的损失, 反而会促进总酚的溶出, 这可能是由于微粉碎使姜细胞破壁,其内有效成分比较多的析出。这与三七极细粉制备工艺得出的结论相一致, 三七经超微粉碎后, 其极细粉中皂苷类有效成分的含量均比粗粉高, 说明超微粉碎使三七粉体能够达到细胞级的破壁粉碎, 其细胞内物质可以迅速且充分释放在溶媒中。

(4)不同粒径姜粉清除 DPPH 自由基能力

由图可知, 姜粉粒径对其清除 DPPH 自由基能力有显著影响(P0.05)。随着姜粉粒径的减小,姜粉的 DPPH 清除率增加,即在相同条件下,姜细粉中有效成分清除 DPPH 自由基能力比粗粉强, 姜粉抗氧化能力增加,可有效提高姜粉的药用价值。

6. 结论

目前超微粉碎技术对中药材加工领域等应用比较广泛,其可以提高样品中有效物质的溶出,从而改变用量大且效果慢的现状,提高物质的利用率,所以生姜微粉碎技术的应用也有较好的前景。我国虽是生姜产业大国,但是生姜的利用率目前比较低,浪费比较严重。本研究确定了生姜微粉碎最佳的工艺条件,即姜水分含量 5%,粉碎 3min,粉碎 3 次,进料比为30%。 此条件下获得的生姜细粉含量为 95.03%,提高了生姜细粉的生产率,实验结果对引导生产实践具有一定借鉴意义。

    对于不同粒径的姜粉进行总酚含量和清除DPPH 自由基能力试验研究, 发现随着姜粉粒径的减小,姜粉中溶出的总酚含量增加,DPPH 清除率提高,生姜细粉能够表现出更好的抗氧化活性,有效提高了生姜的利用率,可进一步应用于食品或其他行业中。虽然微粉碎增加生姜中有效成分溶出,但也使得姜粉粒径变小,其表面积增大,吸湿性等也增大,导致姜粉更易吸潮,对于姜细粉的贮藏等问题的解决需待大家进一步研究。

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