生姜不同部位活性成分及抗氧化性的比较

邢颖，左佳佳

(运城学院 生命科学系，山西 运城 044000)

生姜(ZingiberofficinaleRosc.)是姜科植物姜的根茎，在我国东南、西南及中部均有栽培，且栽培历史悠久[1]。生姜是药食同源的植物，不仅可作为调味品添加到食物中改善风味，而且含有丰富的生物活性物质如生姜酚、生姜黄酮、姜辣素及生姜精油等，具有多种保健作用如抗氧化、抗炎、保肝、保肾、抗肿瘤、抗菌等，因此可作为中药材对人体起到保健功效[2-3]。

有关生姜的研究主要集中在根部，包括活性成分的提取、分析及相关产品的研发等，而生姜茎、叶在加工中作为副产物被丢弃。研究表明，植物中的活性成分如多酚可以从全株植物中提取，也可以从植物的叶、茎和根等部位提取得到，且不同部位多酚等活性成分的含量与组成均不同，同时其抗氧化能力也不同[4]。王宗成等[5]采用响应面法优化对生姜茎、叶中的黄酮提取工艺进行了优化，其得率可达15.42 mg/g，且具有一定的抗氧化活性。战琨友等[6]对老姜和鲜姜中的化学成分进行对比分析，两者中所含的化学成分基本相同，但相对含量差异显著。有关生姜不同部位，包括老根、鲜根、茎、叶4个部位无系统性对比分析，因此本研究以生姜全株为研究对象，测定生姜老根、鲜根、茎、叶4个部位的黄酮、多酚、姜辣素及精油含量，并对其提取液的抗氧化活性进行了分析，以期为生姜的综合利用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

整株生姜购自四川省，分为老根、鲜根、茎、叶4个部位，切成薄片，分别于50 ℃烘箱中干燥至恒重，粉碎过60目筛于4 ℃冷藏备用。

芦丁、没食子酸、香草醛、2,2-联氮-二(3-乙基-苯并噻唑-6-磺酸)二铵盐(ABTS+·)、1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(DPPH·)等：美国Sigma-Aldrich公司；福林酚、水杨酸、双氧水：北京索莱宝科技有限公司；碳酸钠、硝酸铝等：西陇化工有限公司。所有试剂均为分析纯。

1.2 仪器设备

UV-5200紫外可见分光光度计 上海元析仪器有限公司；7890A气质联用仪自动进样器 上海安捷伦科技有限公司；KQ-500DE数控超声波清洗机 昆山市超声仪器有限公司。

1.3 实验方法

1.3.1 黄酮、多酚及姜辣素的提取及测定

采用超声波乙醇辅助提取，准确称取生姜老根、鲜根、叶、茎4个不同部位的样品粉末各1.000 g，以75%乙醇为提取溶剂，料液比为1∶40，在超声功率400 W的条件下超声40 min，抽滤，收集上清液，滤渣在同样的条件下重复提取1次，合并上清液为样品待测液，供黄酮、多酚、姜辣素含量及抗氧化能力的测定。

黄酮含量的测定：采用亚硝酸钠-硝酸铝比色法[7]。移取2.5 mL样液，加入0.3 mL的5% NaNO2溶液，摇匀后静置7 min，再加入0.3 mL的10% Al(NO)3溶液，摇匀后静置6 min。最后加入4.00 mL的4% NaOH溶液，用蒸馏水定容，静置15 min后于510 nm处测其吸光度。以芦丁标准品(0.02～0.12 mg/mL)为横坐标、吸光度为纵坐标绘制标准曲线，回归方程为y=10.162x+0.0055，R2=0.9977。黄酮的含量以 芦丁当量(mg)/干原料质量(g) 表示。

多酚含量的测定：采用福林酚法[8]。吸取2.5 mL样液，加入0.5 mL福林酚试剂摇匀，加入7.5%的Na2CO3溶液10 mL，用蒸馏水定容，摇匀后避光反应1 h,于750 nm下测其吸光度。以没食子酸浓度(0.02～0.10 mg/mL)为横坐标、吸光度为纵坐标绘制标准曲线，回归方程为y=72.178x+0.0242，R2=0.9942。多酚含量以没食子酸当量(mg)/干原料质量(g)表示。

姜辣素含量的测定[9]：移取4 mL样液定容在25 mL容量瓶中，以无水乙醇为对照，在280 nm下测吸光度。以香草醛的浓度(2～12 μg/mL)为横坐标、吸光度为纵坐标绘制标准曲线，回归方程为y=0.0573x+0.0299，R2=0.9929。姜辣素的含量以mg/g表示。

1.3.2 抗氧化活性的分析

DPPH·清除能力的测定[10]：移取1 mL样液，加入0.1 mmol/L的DPPH反应液4 mL，摇匀。避光反应1 h后于517 nm下测定吸光度A1，同时以蒸馏水代替样液测定吸光度A0。DPPH·自由基清除率计算公式如下：

式中：A0为对照组的吸光度；A为加样品的吸光度。

·OH清除能力的测定[11]：移取1 mL，加入6 mmol/L FeSO4溶液、6 mmol/L H2O2溶液各1 mL，摇匀后静置10 min。再分别加水杨酸乙醇溶液1 mL，蒸馏水稀释至15 mL，于37 ℃水浴30 min。在510 nm下测定吸光度Ax，同时以蒸馏水代替H2O2溶液测定吸光度Ax0，以蒸馏水代替样液测吸光度A0。羟自由基清除率计算公式如下：

式中：Ax为加样品的吸光值；A0为空白组的吸光值；Ax0为不加过氧化氢的吸光值。

ABTS+·清除能力的测定[12]：移取样液1 mL，加入4 mL稀释后的ABTS+工作液(吸光度为0.72～0.68之间)，混合均匀，在室温下避光反应10 min。于734 nm测定吸光度A1，同时以蒸馏水代替样液测吸光度A0。ABTS+·清除率计算公式如下：

式中：A0为空白组的吸光值；A为加样品的吸光值。

1.3.3 精油提取

准确称取25 g生姜样品粉末于500 mL圆底烧瓶中，放入数颗玻璃珠，加入250 mL的蒸馏水与适量的氯化钠，摇匀。连接挥发油提取装置，加热回流4 h后，收集精油。精油含量为精油质量/干原料质量×100%。

2 结果与分析

2.1 生姜不同部位活性成分分析

生姜不同部位黄酮、多酚、姜辣素及精油含量见表1。

表1 生姜不同部位活性成分含量Table 1 The content of active components of different parts of ginger

生姜老根及鲜根中的黄酮含量分别为64.31，38.16 mg/g，其多酚含量分别为24.29，17.31 mg/g。刘步云等[13]对32种不同产地生姜中的黄酮和多酚含量进行了测定，其黄酮含量为18.69～130.22 mg/g，多酚含量为28.05～66.46 mg/g，除鲜根中多酚含量偏低外，其余与本研究结果基本相符。生姜不同部位中黄酮含量大小顺序依次为：老根>叶>鲜根>茎。研究表明生姜中的黄酮化合物具有抗炎、减缓肿瘤生成及抗氧化等多种生理功能，且根、茎中的黄酮含量随着种植时间的延长而逐渐增加[14-15]。老根中的多酚含量是鲜根中的1.4倍，叶中多酚含量是茎中的1.15倍。植物中的多酚类物质具有抗氧化、抗炎、抗心脑血管疾病等生理功能，其含量随成熟度、季节等变化显著[16-17]。生姜老根、鲜根、茎及叶中的姜辣素含量分别为14.68，4.3，3.95，4.42 mg/g。陈莉华等[18]采用微波辅助法对生姜中的姜辣素进行提取，其提取率为1.76%，与本研究结果较为接近。姜辣素是生姜中的主要功能性成分，具有刺鼻气味，是生姜特征性风味的主要呈味物质，包括姜酮、6-姜酚、6-姜烯酚、8-姜酚、10-姜酚等物质。老根和鲜根中精油含量差异不显著，分别为3.08%、2.93%；叶和茎中的精油含量差异显著，分别为1.37%、0.83%。生姜精油独特的香气成分在食品加工中具有增香除腥的作用。综合比较，老姜中的活性成分含量最高，这可能与老姜在第2年继续生长过程中，其他化学成分会转化为次生代谢产物有关。

2.2 抗氧化活性对比分析

图1 生姜不同部位提取液的抗氧化活性Fig.1 The antioxidant activity of extract of different parts of ginger

由图1可知，生姜不同部位提取液对DPPH·、ABTS+·及·OH自由基均有一定的清除能力，其中对ABTS+·自由基的清除作用最强，而对DPPH·、·OH的清除作用较弱。生姜各部位提取液清除自由基作用具有较好的一致性，由高到低依次为：老根>鲜根>叶>茎，其中4个部位提取液对DPPH·、ABTS+·自由基清除能力大小均存在显著性差异(P<0.05)，而老根和鲜根对·OH自由基的清除能力差异不显著(P>0.05)。生姜老根提取液对DPPH·、ABTS+·及·OH自由基清除率分别为65.69%、95.93%、65.60%，而生姜茎提取液对3种自由基清除率仅分别为37.91%、71.54%、42.21%。

生姜提取液抗氧化活性与黄酮、多酚及姜辣素含量的相关性分析见表2。

表2 生姜提取液抗氧化活性与黄酮、多酚 及姜辣素含量的相关性Table 2 The correlation between the antioxidant activity and content of flavonoids, polyphenols and gingerols of ginger extract

生姜不同部位提取液DPPH·、ABTS+·及·OH自由基清除能力与黄酮、多酚及姜辣素含量表现出一定的正相关。黄酮含量与DPPH·、ABTS+·及·OH自由基的相关性分别为0.839，0.920，0.906；多酚含量与DPPH·、ABTS+·自由基的相关性分别为0.972，0.980，均为显著，与·OH自由基的相关性为0.759。姜辣素与DPPH·、ABTS+·及·OH自由基的相关性较低，分别为0.791，0.852，0.545。相关研究表明，生姜黄酮具有很高的自由基清除能力和还原能力，而多酚类物质在抗氧化过程中能提供电子，清除自由基，同时还能加强抗氧化物质与底物之间的亲和能力。

3 结论

通过对生姜老根、鲜根、茎和叶4个不同部位中主要活性成分及抗氧化性的综合分析发现，生姜老根中的黄酮、多酚、姜辣素及精油含量最高，分别为64.31，24.29，14.68 mg/g和3.08%，其次是叶、鲜根及茎。生姜不同提取液对DPPH·、ABTS+·及·OH自由基均有一定的清除能力，其中生姜老根提取液的抗氧化活性最强。生姜不同部位提取液中的黄酮、多酚及姜辣素含量均与抗氧化性指标之间表现出正相关。研究结果表明生姜不同部位活性成分含量差异较大，在开发利用时应充分考虑各自优势，合理利用生姜的叶和茎，对姜资源的开发达到精细化和合理化。