马 超，朱风涛，吴茂玉，赵 岩，和法涛，葛邦国，宋 烨
(中华全国供销合作总社济南果品研究院，山东 济南 250014)
姜渣油树脂的SF-CO2萃取工艺及抗氧化效果研究
马 超，朱风涛，吴茂玉，赵 岩，和法涛，葛邦国，宋 烨
(中华全国供销合作总社济南果品研究院，山东 济南 250014)
为充分利用生姜资源，以榨汁后姜渣为原料，采用正交试验方法确定超临界二氧化碳(SCF-CO2)萃取姜渣中姜渣油树脂的最佳工艺条件。结果表明：最佳工艺条件为粉碎粒度50目、萃取压力25MPa、萃取温度45℃、萃取时间90min。姜渣油树脂在动物油中的抗氧化作用和对1,1-二苯基-2-苦基肼(DPPH)自由基的清除作用结果表明，SCF-CO2萃取的姜渣油树脂具有良好的抗氧化作用。
姜渣；超临界CO2萃取；油树脂；抗氧化性；天然抗氧化剂
目前，防止油脂氧化的最常用方法是添加人工合成的抗氧化剂如BHA、BHT等。由于各种化学合成抗氧化剂具有不同程度的安全性问题，寻找安全可靠的天然抗氧化剂势在必行。
生姜作为一种药食两用植物，广泛用于医药、食品、烹调与香料行业。研究表明，其提取物有较强的抗氧化能力[1-2]。生姜提取物中主要的抗氧化活性物质是姜辛醇类、姜烯酚和某些相关的酚酮类衍生物，它们能清除超氧化阴离子和苯自由基。由于生姜中抗氧化成分多为难溶于水的物质，本研究以榨汁后的姜渣为原料，经过烘干、粉碎、过筛、超临界二氧化碳萃取等工艺得到棕褐色有浓郁生姜风味的黏稠姜渣油树脂。采用正交试验方法，确定超临界二氧化碳萃取姜渣中姜渣油树脂的最佳工艺条件，并考察萃取物在动物油脂中的抗氧化性能和对DPPH自由基的清除能力。研究姜渣中的抗氧化物质，对于防止食品腐败、抗老防衰、保障人民健康及合理利用生姜资源有重要意义[3-6]。
1 材料与方法
1.1 材料、试剂与仪器
姜渣 中华全国供销合作总社济南果品研究院生产姜汁后产生的新鲜姜渣；猪油 市售新鲜猪板油熬制，过滤后备用。
DPPH(1,1-二苯基-2苦基肼) Sigma-Aldrich公司；冰乙酸、无水乙醇、三氯甲烷、碘化钾、硫代硫酸钠、可溶性淀粉均为国产分析纯。
752型紫外分光光度计 上海精密科学仪器有限公司；101-3A型电热鼓风干燥箱 天津泰斯特仪器有限公司；HA221-40-15超临界萃取装置 江苏南通华安超临界萃取有限公司；AE200电子分析天平 梅特勒-托利多国际贸易(上海)有限公司；FW-1001高速万能粉碎机 北京永光明医疗仪器厂；标准筛 上虞市金鼎标准筛具厂；HH-501型恒温水浴锅 德国Fluko公司。
1.2 方法
1.2.1 姜渣粉的制备
将榨汁后的新鲜姜渣放在通风处，自然风干水分，置于烘箱中50℃干燥至水分含量10%以内，粉碎，过筛备用。
1.2.2 姜渣油树脂的超临界CO2提取[7-10]
根据单因素试验结果，采用L9(43)正交表，以姜渣粉碎度(A)、萃取压力(B)、萃取温度(C)和萃取时间(D)为因素选取3个水平进行正交试验，结果进行方差分析和显着性检验，确定最佳的提取工艺条件，各因素水平见表1。
表1 正交试验因素水平表Table 1 Factors and levels of orthogonal experiments
1.2.3 姜渣油树脂抗氧化性能的测定
1.2.3.1 姜渣提取物对猪油的抗氧化作用[11-12]
采用Schaal烘箱法，将添加不同量姜渣提取物的猪油放入(65±0.5)℃鼓风干燥箱中强化保存，诱导其氧化，每天定点搅拌一次，间隔48h取样测定。按照GB/T 5009.37—2003《食用植物油卫生标准的分析方法》，测定油脂的过氧化值(POV)，衡量姜渣中姜渣油树脂的抗氧化活性[13]。
1.2.3.2 DPPH自由基清除能力测定[14-15]
DPPH自由基清除能力测定已被广泛用于研究抗氧化物质的活性测定。将100μL一系列浓度梯度的姜渣提取物加入到试管中，然后向每管中加入3.9mL 0.1mmol/L DPPH乙醇溶液，混匀避光室温放置3min后在517nm波长处测定吸光度，以乙醇做空白对照。DPPH自由基清除率公式：
式中：Ab为空白对照管的吸光度；As为样品测定管的吸光度。
2 结果与分析
2.1 姜渣油树脂提取正交试验
按照L9(43)正交表进行试验，获得棕褐色有浓郁生姜风味的黏稠液体。各试验所得姜渣油树脂提取率见表2。
表2 姜渣油树脂提取率正交试验结果Table 2 Results of orthogonal experiments for optimizing the extraction of oleoresin from ginger residues
表3 方差分析Table 3 Variance analysis of orthogonal experiments for optimizing the extraction of oleoresin from ginger residues
由表2、3可以看出，4个因素对试验的影响顺序为萃取压力＞萃取温度＞粉碎度＞萃取时间。由表2可知，理论最优组合为B3C3A2D2，即萃取压力25MPa、萃取温度45℃、粉碎度50目、萃取时间90min。根据试验结果，6号试验的姜渣油树脂得率最高，其试验组合为A2B3C1D2，即粉碎度50目、萃取压力25MPa、萃取温度35℃、萃取时间90min。因此，需要进行验证性实验以确定姜渣油树脂萃取的最佳工艺条件。
2.2 验证实验
对以上两个方案分别做3次验证实验，结果如表4所示。
表4 验证实验结果Table 4 Results of validation experments
由表4可以看出，方案A2B3C3D2的姜渣油树脂得率大于方案A2B3C1D2的姜渣油树脂得率。确定姜渣中姜渣油树脂超临界CO2萃取的最佳工艺条件为粉碎度50目、萃取压力25MPa、萃取温度45℃、萃取时间90min。在此条件下，姜渣油树脂得率为4.04%。
2.3 姜渣萃取物对猪油的抗氧化作用
图1 姜渣萃取物不同添加量的抗氧化性Fig.1 Antioxidant activity of ginger residue extract at different concentrations
由图1可知，姜渣萃取物能显着地增强猪油的抗氧化能力。随萃取物添加量的增加，猪油的抗氧化性随之增强，当其添加量为猪油质量的0.05%时，猪油的抗氧化性明显优于空白对照。
2.4 姜渣萃取物对DPPH自由基的清除作用
脂类氧化是一种自由基引发的链式反应，抗氧化剂通过捕获自由基，阻断链式反应的进行。DPPH自由基在有机溶剂中是一种稳定的自由基，因而可以通过测定某种自由基清除剂对其清除能力，间接反映其抗氧化能力的大小。
图2 姜渣萃取物不同质量浓度对DPPH自由基的清除效果Fig.2 Scavenging effect of ginger residue extract at different concentrations on DPPH free radicals
由图2可见，随萃取物质量浓度的增加，清除率逐渐增高。当萃取物质量浓度在11mg/mL时，自由基清除率达86%。
3 结 论
通过正交试验确定了超临界CO2萃取姜渣中姜渣油树脂的最佳工艺条件为粉碎粒度50目、萃取压力25MPa、萃取温度45℃、萃取时间90min。在此条件下，姜渣油树脂得率为4.04%。抗氧化性实验表明：姜渣提取物对DPPH自由基有明显的清除作用，当萃取物质量浓度在11mg/mL时，自由基清除率达到86%；不同添加量的萃取物对猪油也具有明显的抗氧化性，当其添加量为0.05%时，猪油的抗氧化性明显优于空白对照。
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Supercritical Fluid CO2Extraction of Oleoresin from Ginger Residues and Its Antioxidant Activity
MA Chao，ZHU Feng-tao，WU Mao-yu，ZHAO Yan，HE Fa-tao，GE Bang-guo，SONG Ye
(Jinan Fruit Research Institute, All China Federation of Supply and Marketing Cooperatives, Jinan 250014, China)
In order to make full use of the ginger residues after making ginger juice, oleoresin was extracted from ginger residues by using supercritical fluid CO2(SF-CO2) technology. The optimal extraction processing was explored by orthogonal experiments to be particle size for ginger residues of 50 mesh, extraction pressure of 25 MPa, extraction temperature of 45 ℃ and extraction time of 90 min. Meanwhile, an obvious effect of oleoresin from ginger residues on the peroxidation of lard oil and scavenging activity of DPPH free radicals was observed. Therefore, the oleoresin from ginger residues has strong antioxidant activity.
ginger residue；SF-CO2；oleoresin；antioxidant activity；natural antioxidant
TS255.36
A
1002-6630(2010)24-0087-03
2010-03-06
科技部农业科技成果转化资金项目(2008442004)
马超(1982—)，男，研究实习员，硕士，主要从事果蔬加工技术研究。E-mail：mch.01@163.com
