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劑有多個(gè)世紀(jì)歷史，也被廣泛用于各種復(fù)合食品和飲料中。近些年來，由于研究發(fā)現(xiàn)生姜有很多促健康作用姜根莖加工受到廣泛關(guān)注。植物化學(xué)研究表明，姜具有抗氧化和抗炎活性， 藥理學(xué)研究發(fā)現(xiàn)， 生姜對(duì)多種腫瘤細(xì)胞具有抗癌、化學(xué)預(yù)防和化療效果。大部分研究強(qiáng)調(diào)姜的抗氧化活性作用與某些疾病的預(yù)防有關(guān)。 姜的主要成分包括姜油和姜油樹脂， 其中姜油樹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。姜辣素是生姜發(fā)揮抗氧化作用及抗炎等其他活性作用的主要成分。新鮮生姜通常含有 85-95％的水分， 容易受到微生物影響而腐敗和化學(xué)變質(zhì)。姜脫水是抑制微生物生長(zhǎng)和延遲生化反應(yīng)的最常用的加工程序，將生姜加工變成姜粉， 既可用于制造生姜調(diào)味品以及含有姜的食品，如軟飲料和糖果，還可以做為藥品和化妝品的原料， 因此生姜粉的加工利用具有重要的應(yīng)用價(jià)值的及廣闊的發(fā)展前景。 超微粉碎可使物質(zhì)有效成分直接暴露出來，會(huì)提高物質(zhì)的利用效率、藥物釋放的效率和人體吸收的效率。

一。材料與方法

材料：新鮮小黃姜，1-二苯基-2-三硝基苯肼福林酚試劑、沒食子酸、無水甲醇、無水碳酸鈉

1. 儀器與設(shè)備

UV 9100 D 紫外可見分光光度計(jì)：北京萊伯泰科儀器股份有限公司；WZJ-100B生姜超微粉碎機(jī)： 濟(jì)南天方機(jī)械有限公司；KQ3200DE 型數(shù)控超聲波清洗器： 昆山市超聲儀器有限公司；101-2A 型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱： 上海慧泰儀器制造有限公司；PA08F106-42 分析天平：艾德姆衡器（武漢）有限公司。

2. 方法

（1） 樣品干燥將生姜根莖洗凈， 去除附著在其上的污垢和沙子，用濾紙吸干，除去多余的水分。去皮后，用切片機(jī)將姜切成厚度 4mm，大小均勻的姜片，烘箱 60℃烘至所需水分含量。粉碎，分別過 50 目，100 目，200 目篩子，干燥器中儲(chǔ)存?zhèn)溆谩?

（2）姜細(xì)粉制備單因素試驗(yàn)

根據(jù)國標(biāo) GB 30383-2013和預(yù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析后，為避免粉碎機(jī)自身過熱情況，綜合考慮，選擇以下條件： 進(jìn)料比分別為 20%、30%、40%、50%；姜片水分含量為 5%、7%、9%、11%、13%、15%；粉碎時(shí)間為 1min、2min、3min、4min；粉碎次數(shù) 1min 1 次、2次、3 次，2min 1 次、2 次、3 次。設(shè)定進(jìn)料比 30%，姜片水分含量 9%， 粉碎時(shí)間 2min， 粉碎次數(shù) 1 次、2次、3 次，固定其它相關(guān)因素，分別分析 4 種因素對(duì)生姜細(xì)粉得率的影響，試驗(yàn)重復(fù) 3 次。

姜細(xì)粉制備正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)以單因素試驗(yàn)為基礎(chǔ)， 設(shè)計(jì)因素水平的正交試驗(yàn)，每組試驗(yàn)重復(fù) 2 次。

（3）姜液樣品提取

相同條件下，將不同粒徑的姜粉 5g 分別溶解于30mL 甲醇中，超聲提取 1h。將濾液進(jìn)行離心，取上清液儲(chǔ)存于 4℃冰箱中備用。

（4）總酚含量測(cè)定

使用 Folin-Ciocalteu 測(cè)定法測(cè)定姜粉提取物的總酚含量（TPC）。

3.. 結(jié)果與分析

姜細(xì)粉制備單因素試驗(yàn)

（1）水分含量對(duì)姜粉不同粒徑分布的影響

實(shí)驗(yàn)得到不同水分含量姜片粉碎后不同粒徑的姜粉含量，如圖 所示。由圖 可知，水分含量對(duì)姜粉粒徑分布有顯著影響（P＜0.05）。姜片水分含量越多， 粉碎后得到的姜粗粉含量越多， 姜細(xì)粉含量越少，即姜細(xì)粉的比率越少；隨著姜片水分含量降低，粉碎后得到的姜粗粉含量變少，姜細(xì)粉含量增多，即姜細(xì)粉的比率增加。當(dāng)姜水分含量為 5%時(shí)，獲得的姜細(xì)粉含量最多，比率最大。考慮到姜粉水分含量越少，其在粉碎過程中越易吸潮結(jié)塊，可能是由于姜細(xì)粉含量高，水分含量少，導(dǎo)致姜粉吸潮嚴(yán)重，結(jié)塊現(xiàn)象加劇，使得最終結(jié)果中姜細(xì)粉含量反而降低，因此考慮水分含量因素選取 3%、5%、7%。

（2） 粉碎時(shí)間對(duì)姜粉不同粒徑分布的影響

研究得到不同粉碎時(shí)間獲得不同粒徑的姜粉含量，如圖所示。由圖 可知，粉碎時(shí)間對(duì)姜粉粒徑分布有顯著影響（P＜0.05）。粉碎時(shí)間越短，得到的姜粗粉含量越多， 姜細(xì)粉含量越少； 隨著粉碎時(shí)間增加， 粉碎后得到的姜粗粉含量變少， 姜細(xì)粉含量增多，即姜細(xì)粉的比率增加。當(dāng)粉碎時(shí)間為 4min 時(shí)，獲得的姜粉顏色較暗，成糊狀，可能是因?yàn)榉鬯闄C(jī)工作時(shí)間較長(zhǎng)，散發(fā)熱量使姜粉加熱過度，使姜粉品質(zhì)過差，不能后續(xù)加工利用。在適宜時(shí)間內(nèi)，粉碎時(shí)間越長(zhǎng)，粉碎后姜細(xì)粉的比率越大。因此，最終選擇姜粉

碎時(shí)間為 1min、2min、3min 作為正交條件。

（3）粉碎次數(shù)對(duì)姜粉不同粒徑分布的影響

研究得到不同粉碎次數(shù)獲得不同粒徑的姜粉含量，如圖所示。由圖可知，粉碎次數(shù)對(duì)姜粉粒徑分布有顯著影響（P＜0.05）。粉碎時(shí)間為 1min 時(shí)，粉碎次數(shù)越多，得到的姜粗粉含量越少，姜細(xì)粉含量越多；粉碎時(shí)間為 2min 時(shí)，粉碎次數(shù)越多，得到的姜粗粉含量越少，姜細(xì)粉含量越多。隨著粉碎次數(shù)增加，粉碎后得到的姜粗粉含量變少，姜細(xì)粉含量增多，即姜細(xì)粉的比率增加。 其中， 粉碎 1min 2 次與粉碎2min 1 次得到的姜細(xì)粉比率接近，結(jié)果沒有顯著性差異（1a2b3c4b5d6e），說明總粉碎時(shí)間接近，粉碎效果比較相似，粉碎次數(shù)可有效增加姜粉總粉碎時(shí)間，避免機(jī)器過熱帶給姜粉的不良影響。因此，最終選擇姜粉碎次數(shù)為 1 次，2 次，3 次作為正交條件。

6.進(jìn)料比對(duì)姜粉不同粒徑分布的影響

研究得到不同進(jìn)料比獲得不同粒徑的姜粉含量，如圖所示。由圖可知，進(jìn)料比對(duì)姜粉粒徑分布有顯著影響（P＜0.05）。當(dāng)進(jìn)料比＜30%時(shí)，隨著進(jìn)料比增加，得到的姜粗粉含量越少，姜細(xì)粉含量越多；進(jìn)料比＞30%時(shí)，隨著進(jìn)料比增加，得到的姜粗粉含量越多，姜含量越少，最優(yōu)進(jìn)料比為 30%。因此，最終選擇進(jìn)料比為 20%、30%、40%作為正交條件。

4.姜細(xì)粉制備正交試驗(yàn)

（1）正交試驗(yàn)因素水平表

以單因素試驗(yàn)為基礎(chǔ)， 設(shè)計(jì)因水平的正交試驗(yàn)，選取水分含量、進(jìn)料比、粉碎時(shí)間、粉碎次數(shù)4 個(gè)因素對(duì)姜微粉碎工藝進(jìn)行進(jìn)一步考察， 以微粉碎后得到的姜細(xì)粉（粒徑＜150μm）含量作為評(píng)價(jià)指標(biāo)。正交試驗(yàn)因素水平如表所示。

（2） 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)及方差分析

正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)與結(jié)果如表 2 所示。對(duì)正交試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行方差分析，姜水分含量、粉碎時(shí)間、粉碎次數(shù)、進(jìn)料比四個(gè)因素都有極顯著性差異（P<0.01），說明四個(gè)因素對(duì)生姜微粉碎工藝有顯著影響， 且考察 4 個(gè)因素的重要性依次為粉碎時(shí)間B>粉碎次數(shù) C>進(jìn)料比 D>水分含量 A， 最佳微粉碎工藝為水分含量 5%，粉碎 3min，粉碎 3 次，進(jìn)料比為 30%。

（3） 最佳條件優(yōu)化及驗(yàn)證結(jié)果

在正交試驗(yàn)后得到的最佳工藝條件下， 對(duì)生姜進(jìn)行微粉碎，獲得生姜細(xì)粉含量為（95.03±0.74）%，有效提高了生姜細(xì)粉的生產(chǎn)率。

5. 不同粒徑姜粉性質(zhì)研究

（1） 不同粒徑姜粉的總酚含量

（2） 沒食子酸標(biāo)準(zhǔn)曲線

經(jīng)試驗(yàn)， 沒食子酸的校準(zhǔn)方程為 y=0.6568x+0.1204（R2=0.9958），其中 y 是吸光度，x 是沒食子酸的濃度，單位為 μg/mL。

（3）不同粒徑姜粉總酚含量

由圖可知， 姜粉粒徑對(duì)其總酚含量有顯著影響（P＜0.05）。隨著姜粉粒徑的減少，姜粉中的溶出的總酚含量增加，即在相同條件下，姜細(xì)粉中溶出的有效成分總酚比粗粉中總酚含量多， 這說明姜粉的微粉碎過程不會(huì)引起姜的有效成分總酚的損失， 反而會(huì)促進(jìn)總酚的溶出， 這可能是由于微粉碎使姜細(xì)胞破壁，其內(nèi)有效成分比較多的析出。這與三七極細(xì)粉制備工藝得出的結(jié)論相一致， 三七經(jīng)超微粉碎后， 其極細(xì)粉中皂苷類有效成分的含量均比粗粉高， 說明超微粉碎使三七粉體能夠達(dá)到細(xì)胞級(jí)的破壁粉碎， 其細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)可以迅速且充分釋放在溶媒中。

（4）不同粒徑姜粉清除 DPPH 自由基能力

由圖可知， 姜粉粒徑對(duì)其清除 DPPH 自由基能力有顯著影響（P＜0.05）。隨著姜粉粒徑的減小，姜粉的 DPPH 清除率增加，即在相同條件下，姜細(xì)粉中有效成分清除 DPPH 自由基能力比粗粉強(qiáng)， 姜粉抗氧化能力增加，可有效提高姜粉的藥用價(jià)值。

6. 結(jié)論

目前超微粉碎技術(shù)對(duì)中藥材加工領(lǐng)域等應(yīng)用比較廣泛，其可以提高樣品中有效物質(zhì)的溶出，從而改變用量大且效果慢的現(xiàn)狀，提高物質(zhì)的利用率，所以生姜微粉碎技術(shù)的應(yīng)用也有較好的前景。我國雖是生姜產(chǎn)業(yè)大國，但是生姜的利用率目前比較低，浪費(fèi)比較嚴(yán)重。本研究確定了生姜微粉碎最佳的工藝條件，即姜水分含量 5%，粉碎 3min，粉碎 3 次，進(jìn)料比為30%。 此條件下獲得的生姜細(xì)粉含量為 95.03%，提高了生姜細(xì)粉的生產(chǎn)率，實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)指導(dǎo)生產(chǎn)實(shí)踐具有一定借鑒意義。

    對(duì)于不同粒徑的姜粉進(jìn)行總酚含量和清除DPPH 自由基能力試驗(yàn)研究， 發(fā)現(xiàn)隨著姜粉粒徑的減小，姜粉中溶出的總酚含量增加，DPPH 清除率提高，生姜細(xì)粉能夠表現(xiàn)出更好的抗氧化活性，有效提高了生姜的利用率，可進(jìn)一步應(yīng)用于食品或其他行業(yè)中。雖然微粉碎增加生姜中有效成分溶出，但也使得姜粉粒徑變小，其表面積增大，吸濕性等也增大，導(dǎo)致姜粉更易吸潮，對(duì)于姜細(xì)粉的貯藏等問題的解決需待我們進(jìn)一步研究。