流动注射化学发光法研究生姜提取液清除亚硝酸根离子性能

赵开楼，徐海云，柴凤兰

(河南应用技术职业学院，郑州 450042)

亚硝酸盐主要是指亚硝酸钠，当人体通过食物摄入过量的亚硝酸钠时会引起癌变[1,2]，根据世界卫生组织发布的标准，人体每天最多摄入亚硝酸盐的量为0.2 mg/kg。酱腌菜中也存在亚硝酸盐，在腌制蔬菜的过程中，一些原本附着在蔬菜表面的某些微生物在腌制过程中进行发酵，腌制过程中会产生一种还原菌，在还原菌的作用下，蔬菜中出现更多的亚硝酸盐[3]，目前，我国的蔬菜腌制行业大多采用传统的腌制工艺，不可避免地，我国市场上售卖的酱腌菜基本上都有亚硝酸盐含量偏高的问题。因此，如何清除亚硝酸根离子性能已成为了热点研究问题。

生姜不仅可以在日常生活中作为调味使用，在中药中，可以用作一种药材[4,5]。在一些食品的加工制作中，很多都加入生姜提取物，在平常食用的肉类制作中，在炒制过程中加入生姜片或者生姜条都可以清除膻味，使其更加美味，除此以外，生姜还具有防腐保鲜、嫩化等效用[6]。研究发现，生姜具有较强的抗菌活性，杨倩等[7]研究了几种辛辣料的抗菌活性，结果显示：生姜对植物病原真菌具有广谱的抑菌活性，除可作为抗菌食品和天然防腐剂外，还可有效抑制真菌生长而且对环境友好。生姜还具有较强的抗氧化活性，杨晓杰等[8]研究了温度对生姜中多糖提取的影响，并考察了其体外抗氧化活性，结果显示：生姜中提取的多糖具有很强的抗氧化活性。王芸等[9]考察了不同提取方式提取生姜中多糖的体外抗氧化活性，结果显示采用超声波辅助酶法和酶法提取的多糖抗氧化性最好。但是，目前对生姜提取液清除亚硝酸根离子性能的研究较少，其作用有待考究。杜华英等[10]利用超声辅助法对生姜进行了提取，并将可能对提取效果有影响的条件进行了探究，研究发现这种方法提取出来的生姜对亚硝酸盐的清除率和亚硝胺的合成阻断率最高。本研究对生姜进行提取，并对提取工艺进行了优化，利用流动注射化学发光法对提取液清除亚硝酸盐的能力进行了评价。

1 材料与方法

1.1 试剂

生姜：市售；鲁米诺：98%，成都艾科达化学试剂有限公司；本试验所用其他试剂均为分析纯。

1.2 仪器设备

IFFM-E型流动注射化学发光仪 西安瑞迈分析仪器有限公司；CS-700型高速多功能粉碎机 武义海纳电器有限公司。

1.3 试验方法

1.3.1 生姜活性物质的提取

将生姜洗净，去皮，切片，放入CS-700型高速多功能粉碎机中进行粉碎处理，粉碎后的生姜转移至烧杯中。

对粉碎过的生姜去皮组织进行不同条件的处理：

称取10 g粉碎过的生姜去皮组织加入不同毫升的蒸馏水(料液比分别为1∶10、1∶8、1∶6、1∶4、1∶2、1∶1)，先利用KQ-800KDE型高功率数控超声波对提取物进行30 min的超声处理，然后放入DK-98-1型电热恒温水浴锅中在80 ℃下加热30 min，取出，加蒸馏水至100 mL，抽滤。

称取10 g粉碎过的生姜去皮组织，加入40 mL蒸馏水，先利用KQ-800KDE型高功率数控超声波对提取物进行30 min的超声处理，然后放入DK-98-1型电热恒温水浴锅中在50，60，70，80 ℃下加热30 min，取出，加蒸馏水至100 mL，抽滤。

称取10 g粉碎过的生姜去皮组织，加入40 mL蒸馏水，先利用KQ-800KDE型高功率数控超声波对提取物进行30 min的超声处理，然后放入DK-98-1型电热恒温水浴锅电热恒温水浴锅中在80 ℃下分别加热0，20，30，40，60 min，加热结束后，取出加蒸馏水至100 mL，抽滤。

1.3.2 生姜提取液清除亚硝酸根离子能力测试

将1 mL的0.1 g/L亚硝酸钠溶液与1mL的生姜提取液混合，加蒸馏水至50 mL，放置10 min。采用碘化钾-鲁米诺-亚硝酸钠化学发光体系利用流动注射化学发光仪进行检测，检测流路见图1。首先，将鲁米诺溶液由主泵从a口泵入流通池，泵入时间为30 s，然后将KI与HCl混合溶液由副泵从b口泵入流通池，将NaNO2溶液或NaNO2与生姜提取液混合后由副泵从c口泵入，这两种溶液在M处混合在线产生I2，流入流通池，与原流通池中的鲁米诺溶液部分混合进行反应，产生化学发光。其发光强度记为I1，同时利用相同的检测方法将生姜提取液换为蒸馏水进行检测，此时的发光强度记为I0，利用式(1)对生姜提取液清除亚硝酸根离子性能进行计算。

图1 流动注射化学发光流路图Fig.1 The flow diagram of flow injection chemiluminescence

注：a为鲁米诺溶液；b为KI与HCl混合液；c为NaNO2溶液(生姜提取液，蒸馏水)；P1为主蠕动泵；P2为副蠕动泵；V为混合器；F为流通池；W为废液池；D为发光检测器；P为计算机。

R=[(I0-I1)/I0]×100%。

式(1)

式中：R为清除率；I0为空白发光强度；I1为生姜提取液发光强度。

2 结果与分析

2.1 评价体系的优化

2.1.1 氢氧化钠浓度的影响

分别利用配制好的0.2，0.3，0.4，0.5，0.6 mol/L的NaOH溶液溶解鲁米诺，配制成2×10-3mol/L的鲁米诺溶液，0.1 mol/L的HCl溶液，0.1 g/L的NaNO2的溶液，采用1.3.2的试验方法对该化学发光体系的氢氧化钠溶液的浓度进行探究，其发光强度见图2。当氢氧化钠溶液的浓度为0.5 mol/L时，该化学发光体系产生的光辐射现象最强，并且在化学发光仪的测量范围之内，则采用0.5 mol/L的氢氧化钠溶液进行检测。

图2 氢氧化钠浓度对化学发光体系发光强度的影响Fig.2 Effect of concentration of NaOH on the chemiluminescence system intensity

2.1.2 鲁米诺浓度的影响

用0.5 mol/L的NaOH溶液溶解鲁米诺，分别配制成4×10-4，8×10-4，2×10-3，4×10-3mol/L的鲁米诺溶液，0.1 mol/L的HCl溶液，0.1 g/L的NaNO2的溶液，采用步骤1.3.2所示的试验方法对该化学发光体系的鲁米诺溶液的浓度进行探究，其发光强度见图3。

图3 鲁米诺浓度对化学发光体系发光强度的影响Fig.3 Effect of concentration of luminol on the chemiluminescence system intensity

由图3可知，当鲁米诺浓度越来越高时，体系产生的光辐射强度也越来越强，当鲁米诺浓度达到4 mmol/L时，发光强度的增强逐渐趋于平稳，出于对经济成本的考虑，当鲁米诺的浓度超过2×10-3mol/L时，发光强度过大，如果选用此浓度来检测，可能会在检测过程中，超出量程导致其对发光强度的记录不准确，影响后续检测结果的准确性。则在后续的检测过程中选用鲁米诺浓度为2×10-3mol/L。

2.1.3 亚硝酸钠浓度的影响

本试验考察了亚硝酸钠对发光强度的影响，见图4。发光强度随着亚硝酸钠浓度的增加而增加，并且当亚硝酸钠浓度在0.06～0.10 g/L之间时，其与发光强度呈现良好的线性关系，但是，当亚硝酸钠浓度继续增加时，发光强度与亚硝酸钠浓度的关系偏离线性关系，因此，本试验选择浓度为0.10 g/L亚硝酸钠溶液作为发光条件测试。

图4 亚硝酸钠浓度对化学发光体系发光强度的影响Fig.4 Effect of concentration of NO2- on the chemiluminescence system intensity

2.2 生姜提取液提取工艺的优化

2.2.1 料液比对清除亚硝酸根离子性能的影响

对不同料液比的生姜提取液进行检测，对生姜提取液清除亚硝酸根离子的能力进行检测，其清除亚硝酸根离子的能力通过抑制其发光体系的发光来体现。

由图5可知，料液比对生姜提取液清除亚硝酸根离子性能的影响呈抛物线趋势，当料液比为1∶4时，生姜提取液对亚硝酸根离子的清除效果最好，推测可能是由于过高或者过低的料液比都不能将生姜中的活性物质最大效率地提取出来，则需要选用一个合适的料液比对生姜进行提取，才能使生姜提取液清除亚硝酸根离子的清除率达到最高。

图5 料液比对生姜提取液清除亚硝酸根离子性能的影响Fig.5 Effect of solid-liquid ratio on NO2- scavenging capacity of ginger extract

2.2.2 提取时间对清除亚硝酸根离子性能的影响

对不同加热时间的生姜提取液进行检测，对生姜提取液清除亚硝酸根离子的能力进行检测，其清除亚硝酸根离子的能力通过抑制其发光体系的发光来体现。

图6 提取时间对生姜提取液清除亚硝酸根离子性能的影响Fig.6 Effect of extraction time on NO2- scavenging capacity of ginger extract

由图6可知，在生姜提取过程中加热时间与清除亚硝酸根离子的清除能力成线性关系，在同一温度下，随着加热时间的增长，其生姜提取液对亚硝酸根离子的清除能力也随之增强，当加热时间为60 min时，生姜提取液对亚硝酸根离子的清除能力最强。

2.2.3 提取温度对清除亚硝酸根离子性能的影响

对不同提取温度的生姜提取液进行检测，对生姜提取液清除亚硝酸根离子的能力进行检测，其清除亚硝酸根离子的能力通过抑制其发光体系的发光来体现，见图7。

图7 提取温度对生姜提取液清除亚硝酸根离子性能的影响Fig.7 Effect of extraction temperature on NO2- scavenging capacity of ginger extract

由图7可知，随着温度的升高，生姜提取液清除亚硝酸根离子的能力越来越强，当加热温度升高至80 ℃时，生姜提取液清除亚硝酸根离子的能力达到最强，然而随着温度的持续升高，当温度达到90 ℃时，对亚硝酸根离子的清除能力减弱，推测可能是由于加热温度太高，破坏了生姜提取液中对某些活性物质，使其清除率降低。

3 应用研究

从市场上购制泡菜，取50 g进行搅碎，置于250 mL烧杯中，加入5 g生姜提取液，然后加水至200 mL，煮沸10 min，冷却，过滤，按1.3.2进行发光检测。按同样方法，加入200 mL 3次水进行处理，测定发光强度进行对照试验。结果发现，当加入3次水时发光强度为13000，当加入生姜提取液时，发光强度降低为1240，由此说明生姜提取液对泡菜中的亚硝酸根离子清除率达到90.4%。

4 结论

生姜提取液有一定的清除亚硝酸根离子性能的作用，在生姜提取过程中，提取方式的选择、加热温度、加热时间、料液比均对生姜提取液清除亚硝酸根离子性能有影响。在试验探究的范围内，试验结果表明：当提取温度为80 ℃、提取时间为60 min、料液比为1∶4时对亚硝酸根离子的清除效果最好；当在80 ℃下加热60 min，料液比为1∶6时，对过氧化氢的清除能力达到最佳。