【正文】 .......................................... 26 致謝 ............................................................................................................................ 28 四川理工學(xué)院本科畢業(yè)論文 緒 論 1 第一章 緒 論 姜黃酮和姜辣素的性能簡介 生姜 (Zingiber officinale Rose )是 為傳統(tǒng)的調(diào)味用香料， 其根莖芳香而辛辣 ，在我國的很多省份以及其他熱帶及亞熱帶地區(qū)廣為種植。同時(shí)它也屬于姜科的多年生草本植物，具有廣闊用途的天然藥物，作驅(qū)風(fēng)散寒、 健胃止吐 、 抑菌等藥用 。在生姜中，主要的兩種成分是姜黃酮和姜辣素，本文也是通過超聲波提取生姜中的這兩種成分，研究提取的最佳工藝，為開發(fā)生姜成分提取提供科學(xué)依據(jù)。 生姜黃酮類化合物具有顯著的生理藥理活性，除具有抗菌、消炎、抗突變、降壓、清熱解毒、鎮(zhèn)靜、利尿等作用外，在抗氧化、抗癌、防癌、抑制脂肪酶等方面也有顯著效果。它是大多數(shù) 氧自由基的清除劑，對冠心病、心絞痛等疾病的治療效果顯著黃酮類化合物安全、無毒，即是藥品又是食品，在醫(yī)藥、食品加工等方面已被廣泛應(yīng)用 [1]。但迄今對生姜中黃酮的提取研究鮮有報(bào)道。 姜辣素是一種混合物，是生姜中一些辣味物質(zhì)的合稱，有了它的存在，才讓生姜成為了一種香料。生姜素的主要成分是姜酚、姜醇、姜酮、 6姜烯酚 [2]。 姜辣素不僅呈現(xiàn)獨(dú)特風(fēng)味，作為香料，而且也呈現(xiàn)很多藥用特征，所以在食品、醫(yī)藥、化妝品和保健品等行業(yè)有廣泛的應(yīng)用 [34]。因此姜辣素提取工藝研究有著很重要的意義。 姜黃酮和姜辣素 提取方法 的 研究現(xiàn)狀 采用水提取 、 有機(jī)溶劑回流提取 、 索氏提取器提取 、 超聲波提取分別提取生姜的總黃酮 ,以紫外光度法測定其含量 ,確定最佳提取方法為索氏有機(jī)溶劑提取法 [5]。 對于 姜辣素的發(fā)展 現(xiàn)狀，以及和姜辣素成分相關(guān)的化學(xué)式 ，并通過丙酮提取法、乙酸乙酯提取法、乙醇提取法 對姜辣素進(jìn)行提取，再利用硅膠板對姜辣素進(jìn)行研究分析 [6]，給姜辣素的研究提供了可靠的研究理論 。 用微波輻射萃取法從生姜中提取姜辣素 ，給姜辣素的提取提供了新的技術(shù)手段 [7]。 無論是從傳統(tǒng)的提取法，還是到現(xiàn)代高科技萃取法，都給姜黃酮和姜辣素的提取提供了理論支持。 超聲波提取原理簡介 超聲波 具有 “ 空化 現(xiàn)象 ” 、 “ 高頻振蕩 ” 和 “ 熱效應(yīng) ” 等特性。 機(jī)械效應(yīng) 對物料有很強(qiáng)的破壞作用，可使細(xì)胞組織變形，植物蛋白質(zhì)變性 ； 同時(shí)，它還可以給予介質(zhì)和懸浮體 以不同的加速度 ， 從而在兩者間產(chǎn)生摩擦，這種摩擦力可使生物分子解聚，使細(xì)胞壁上的有效成分更快地溶解于溶劑之中。 空化效應(yīng) 使 介質(zhì)內(nèi)部或多或少地溶解了一些 微 氣泡 在 閉合時(shí)會在其周圍產(chǎn)生幾千個(gè)大氣壓的壓力，四川理工學(xué)院本科畢業(yè)論文 緒 論 2 形成微激波，它可造成植物細(xì)胞壁及整個(gè)生物體 瞬間 破裂，有利于有效成分的溶出。熱效應(yīng) 指 介質(zhì)將所吸收的能量全部或大部分轉(zhuǎn)變成熱能，從而導(dǎo)致介質(zhì)本身和藥材組織溫度的升高，增大了藥物有效成分的溶解速度。由于這種吸收聲能引起的藥物組織內(nèi)部溫度的升高是瞬間的，因此可以使被提取的成分的生物活性保持不變。此外，超聲波還可以產(chǎn)生許多次級效應(yīng)，如乳化、擴(kuò)散、擊碎、化學(xué)效應(yīng)等，這些作用也促進(jìn)了植物體中有效成分的溶解，促使藥物有效成分進(jìn)入介質(zhì)，并于介質(zhì)充分混合，加快了提取過程的進(jìn)行，并提高了藥物有效成分的提取率 [8]。所以選擇超聲波其他有機(jī)物是比較好的選擇。 超聲波提取法的應(yīng)用 采用 超聲波 技術(shù) 提取黃酮 在 洋蔥皮總黃酮的超聲波提取工藝研究 中 ，通過考察了乙醇 濃度、料液比、超聲溫度、超聲時(shí)間和提取次數(shù)對總黃酮提取率的影響，并用分光光度標(biāo)準(zhǔn)曲線法測定其含量 ,最終確定最佳工藝條件為：乙醇濃度為 70%、料液比 1/超聲溫度 30℃、 超聲時(shí)間 15min。在上述最佳條件下，總黃酮的提取率可達(dá) %[8]。以川楝子為原料，采用超聲波技術(shù)提取其中的黃酮類化合物，研究結(jié)果表明，超聲波法提取川楝子黃酮的最佳工藝為：乙醇濃度 50%、液料比 1/超聲波提取時(shí)間 40min、溫度 80℃， 黃酮得率為 %[9]。 在 紫草葉中的總黃酮的含量和提取工藝進(jìn)行了研究 中 ，通過單因素試 驗(yàn)和正交試驗(yàn)確定超聲提取最佳工藝是：以 80%乙醇作為溶劑，料液比為 1:30，在超聲波功率為 400W 的條件下超聲提取 15min，其黃酮含量為 %[10]。 采用 超聲波 技術(shù) 提取姜辣素 以低溫干燥的生姜粉為材料，通過單因素和正交試驗(yàn)對姜辣素提取工藝中溶劑種類、乙醇濃度、超聲波處理時(shí)間、料液比、粉末顆粒大小、提取次數(shù)以及生姜的預(yù)處理方式等影響姜辣素提取率的因素進(jìn)行了探討。確定了最佳的提取工藝：鮮生姜 60℃ 以下干燥，粉碎過 60 目篩， 60%乙醇為溶劑， 1/ 的 料液比條件下超聲處理 15min，姜辣 素的 1 次提取率即可達(dá)到 %[12]。 在 利用響應(yīng)面法優(yōu)化超聲波提取生姜中姜辣素的工藝條件 研究中 ，在單因素實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，選取料液比、超聲時(shí)間、乙醇濃度為影響因子。結(jié)果表明 ： 超聲波提取生姜中姜辣素的最佳工藝條件為：料液比為 1/、超聲時(shí)間為 、乙醇濃度為 %，此條件下姜辣素的提取率預(yù)測值為 ， 驗(yàn)證值為 [13]。 超聲波法討論因素分析 通過實(shí)驗(yàn)得出：提取黃酮效果高低順序?yàn)?70%乙醇 70%乙酸乙醋 70%丙酮 70%正己烷 微波一乙醇法。在選擇的四種 溶劑中 ,其極性強(qiáng)弱順序?yàn)橐掖?乙四川理工學(xué)院本科畢業(yè)論文 緒 論 2 酸四川理工學(xué)院本科畢業(yè)論文 緒 論 3 乙醋 丙酮 正己烷，因?yàn)辄S酮為極性物質(zhì)，所以極性最強(qiáng)的乙醇提取物中黃酮含量最高 ,而極性低的正己烷提取物中黃酮含量最低 [14]。 在對 提取時(shí)間和提取料液比的實(shí)驗(yàn) 研究中 ，得到的結(jié)論是提取時(shí)間為 50min，提取料液比選擇 1:20(g/ml),提取黃酮的量最多。他們用正交超聲波法，得到的最佳提取姜黃酮工藝為提取溶劑為 80%乙醇溶液，提取時(shí)間 60 min，物料比 1:20 （ g/mL），此時(shí)生姜總黃酮的提取率為 %[15]。 用微波萃取生姜中的姜辣素研究中，同樣對提取溶劑進(jìn)行了 選擇。在實(shí)驗(yàn)中選擇了乙醇、正己烷、丙酮、乙酸乙酯 4 種溶劑，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示丙酮的提取效果最好 ， 其次是無水乙醇，乙酸乙酯、正己烷提取效果最差。然而丙酮提取率并不比無水乙醇大很多 ， 而丙酮的價(jià)格偏高 ， 且毒性較大 ， 考慮到姜辣素的食用及藥用功能 ， 所以選用了廉價(jià)無毒的乙醇作為萃取溶劑 [16]。 在用微波提取生姜素時(shí)，研究了乙醇濃度對提取產(chǎn)率的影響，得到的結(jié)論是姜辣素的萃取產(chǎn)率隨著乙醇濃度的提高而逐漸升高，并在 50%— 80%（體積分?jǐn)?shù)，下同）時(shí)達(dá)到最高，之后，隨著萃取溶劑中含水量的進(jìn)一步減少，萃取產(chǎn)率逐漸降低 [17]。采用 傳統(tǒng) 的 溶劑法，研究乙醇溶液提取姜辣素。通過實(shí)驗(yàn)表明：乙醇濃度從 55%— 95%，可以看出，隨著乙醇體積分?jǐn)?shù)的增加，姜辣素含量先增大后減小。當(dāng)乙醇體積分?jǐn)?shù)為75%時(shí)，達(dá)到最大 [18]。 以乙醇體積分?jǐn)?shù)為 75%，溫度 50 攝氏度，原料過 60 目篩，抽提時(shí)間為 1h，抽提 1 次，研究固液比對姜辣素含量的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果得出：隨著固液比的增加，姜辣素含量逐漸提高，在 1:9— 1:12 時(shí)達(dá)到最大，繼續(xù)提高固液比，姜辣素含量有所降低 [19]。以過 60 目篩的生姜粉作為原材料，以 85%的乙醇，物料比選擇 1:，對超聲波提取時(shí)間和超聲波提 取功率進(jìn)行研究，得到的結(jié)論：從 10min— 40min，提取時(shí)間延長，姜辣素的提取率也隨之增加；當(dāng)時(shí)間超過 25min 時(shí)，時(shí)間延長提取率增加不明顯，并有降低的趨勢，表明長時(shí)間提取易于導(dǎo)致提取溶劑的揮發(fā)，從而影響提取效果，所以提取時(shí)間應(yīng)控制在25min 為宜 [20]。 四川理工學(xué)院本科畢業(yè)論文 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 4 第二章 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 實(shí)驗(yàn)藥品 表 21 實(shí)驗(yàn)所需 主要藥品 試劑名稱 分子式 純度 生產(chǎn)廠家 生姜 購于自貢沃爾瑪超市 亞硝酸鈉 NaNO2 分析純 重慶川東化工（集團(tuán)）有限公司化學(xué)試劑廠 硝酸鋁 Al(NO3)3 分析純 成都市 科龍化工試劑廠 氫氧化鈉 NaOH 分析純 重慶博藝化學(xué)試劑有限公司 蘆丁 C27H30O16 生化試劑 四川奇生物科技有限公司 乙醇 95% CH3CH2OH 分析純 成都市科龍化工試劑廠 香草醛 分析純 國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司 無水乙醇 CH3CH2OH 分析純 成都市科龍化工試劑廠 甲醇 HCHO 分析純 重慶北碚化學(xué)試劑廠 石油醚 C5H12O2 分析純 成都市科龍化工試劑廠 正丁醇 C4H9O 分析純 重慶川東化工 (集團(tuán) )有限公司化學(xué)試劑廠 丙酮 C3H6O 分析純 成都市科龍 化工試劑廠 乙酸乙酯 CH3COOC2H5 分析純 重慶川東化工 (集團(tuán) )有限公司化學(xué)試劑廠 硼酸 分析純 重慶川東化工 (集團(tuán) )有限公司化學(xué)試劑廠 三氯化鋁 AlCl3 分析純 天津市福晨化學(xué)試劑廠 硝酸鎂 Mg(NO3)2 分析純 天門化學(xué)試劑二廠 鎂粉 Mg 分析純 天門化學(xué)試劑二廠 鹽酸 HCl 分析純 重慶川東化工 (集團(tuán) )有限公司化學(xué)試劑廠 實(shí)驗(yàn)所需主要溶液的配制 （ 1） 5%NaNO2 溶液的配制：準(zhǔn)確稱取 ，用 20ml蒸餾水溶解。 （ 2） 10%Al(NO3)3 溶液的配制：準(zhǔn)確稱取 (NO3)3，用 20ml蒸餾水溶解。 （ 3） 5%NaOH 溶液的配制：準(zhǔn)確稱取 6gNaOH，用 120ml蒸餾水溶解。 （ 4） 60%乙醇溶液的配制： 95%乙醇 158ml和 92ml 蒸餾水，配 250ml 溶液。 （ 5） 65%乙醇溶液的配制： 95%乙醇 171ml和 79ml 蒸餾水，配 250ml 溶液。 （ 6） 70%乙醇溶液的配制： 95%乙醇 184ml和 66ml 蒸餾水，配 250ml 溶液。 （ 7） 75%乙醇溶液的配制： 95%乙醇 197ml和 53ml 蒸餾水，配 250ml 溶液。 （ 8） 80%乙醇溶 液的配制：無水乙醇 200ml和 50ml蒸餾水，配 250ml溶液。 （ 9） 85%乙醇溶液的配制： 95%乙醇 224ml和 26ml 蒸餾水，配 250ml 溶液 。四川理工學(xué)院本科畢業(yè)論文 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 5 實(shí)驗(yàn)所需儀器 表 22 實(shí)驗(yàn) 所需 主要 儀器表 名稱 型號 生產(chǎn)廠家 數(shù)顯恒溫水浴鍋 HH2型 金壇市富華儀器有限公司 電子天平 BS300+ 上海友聲衡器有限公司 電熱鼓風(fēng)干燥箱 PHG9075A 上海和羽良電子科技有限公司 紫外可見分光光度計(jì) UV1100型 上海美譜達(dá)儀器有限公司 循環(huán)水式多用真空泵 超聲波清洗儀 SHBШ AS7240AT 鄭州長城科工貿(mào)有限公司 天津奧特賽恩斯儀器有限公司 實(shí)驗(yàn)方法 總黃酮含量測定 測定黃酮含量，選用的標(biāo)準(zhǔn)物是蘆丁。 （ 1） 蘆丁標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制 準(zhǔn)確稱量 20mg 蘆丁，用 95%乙醇溶解并定容至 100ml，得到蘆丁標(biāo)準(zhǔn)溶液（ ）。 （ 2）制作標(biāo)準(zhǔn)曲線 準(zhǔn)確吸取上述標(biāo)準(zhǔn)液 0、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、移入 25ml 比色管中，依次編號 112。每根比色管中，依次加入 5%NaNO2 、 10%Al(NO3)3 、 5%NaOH 5ml，然后用 95%乙醇定容為 10ml，時(shí)間間隔為 8min、 8min、 20min。 尋找最大吸收波長和測定在最大吸收波長下的吸光度 。 使用紫外分光光度計(jì)，將 2 號管進(jìn)行吸光度測量，用 1 號管做空白對照，尋找最大的吸光度下的波長。從 490nm53