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摘要 采用超声法制备姜油树脂/β-环糊精包合物，以姜油树脂中姜酚的包合率和包合物的产率为指标进行综合评价。通过单因素及正交试验，考察姜油树脂/β-环糊精投料质量比、超声温度、超声时间3个因素对于姜油树脂/β-环糊精包合物的包合工藝影响，得到最佳的包合物制备工艺条件。结果表明：姜油树脂/β-环糊精包合物的最佳包合工艺条件为主客体投料比为1∶10（g/g）、超声温度为55 ℃、超声时间为21 min。在此优化条件下进行验证，得到其平均包合率为54.64%，平均包合物产率为39.07%，平均综合评价值为48.41%。
关键词 姜油树脂；β-环糊精；包合；超声；工艺条件
中图分类号 TS202.3 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2017）04-0252-03
Abstract The gingerol content entrapped cyclodextrin and the compound yield were investigated by ultrasonic method for the preparation between ginger oleoresin and β-cyclodextrin.The optimum conditions for the preparation of inclusion compound were obtained by the study of single factor and orthogonal experiment.The single factors included the ginger oleoresin/β-CD feeding quality ratio，ultrasonic temperature and ultrasonic time.The results showed that the parameters for the preparation of inclusion compound were as follows，the quality ratio between ginger oleoresin and β-CD was 1∶10（g/g），ultrasonic temperature was 55 ℃，ultrasonic time was 21 min.Under the optimized conditions，the average inclusion rate was 54.64%，the average inclusion yield was 39.07%，and the average comprehensive evaluation value was 48.41%.
Key words ginger oleoresin；β-cyclodextrin；inclusion；ultrasonic；technological conditions
姜油树脂为棕色黏稠的液体，是生姜的提取产物，其主要成分包括挥发油、姜醇、姜酚等，其中的主要成分姜酚类物质具有降血脂、止吐、抗炎及健胃等药理功效[1-3]，在国内姜油树脂主要作为食品调味料使用。姜油树脂本身黏性较大，其中的功效成分对温度、光、氧等较为敏感，容易氧化变质，而且对人体黏膜也有较强的刺激性，这限制了姜油树脂的应用范围[4]。β-环糊精分子具有内疏水、外亲水的结构，其疏水性空腔可以包络客体分子，形成稳定的包合物，从而改变了客体分子的溶解度、挥发性和稳定性等理化性质，具有增加药物的稳定性、防止药物挥发、降低药物的刺激性并增大药物的溶解度等作用[5]。姜油树脂中的姜酚类成分具有较大的疏水性，能够进入到环糊精的空腔内部，从而避免自身结构的破坏。本研究利用超声法制备环糊精-姜油包合物[6-8]，有助于提高姜油树脂的稳定性，并使其粉末化，为扩大姜油树脂的应用范围奠定基础。
1 材料与方法
1.1 供试材料与试剂
姜油树脂（吉安市天元药用油厂生产），β-环糊精（β-CD，购自阿拉丁），95%乙醇，香草醛（AR，上海中秦化学试剂有限公司生产），其余试剂为分析纯。
1.2 试验仪器
GZX-9030MBE 数显鼓风干燥箱（上海博讯实业有限公司医疗设备厂）、DZF-6090真空干燥箱（上海沪粤明科学仪器有限公司）、LD-Y300A型高速万能粉碎机（上海顶帅电器有限公司）、AR2130电子天平[梅特勒-托利多仪器（上海）有限公司]、HZ-9212S回转水浴恒温振荡器（太仓市华利达实验设备有限公司）、D37520小型高速离心机（GERM-ANY公司）、KQ-500E型超声波清洗器（昆山市超声仪器有限公司）、UV-2600PC紫外/可见光分光光度计[岛津企业管理（中国）有限公司]。
1.3 试验方法
1.3.1 超声法制备姜油树脂/β-环糊精包合物。称取适量 β-环糊精配制环糊精溶液，按β-环糊精∶水=1∶25的比例溶于水中，在40 ℃下水浴加热，磁力搅拌一段时间，直至完全溶解形成无色透明溶液，混合均匀。称取适量姜油树脂，按一定比例加入环糊精溶液，超声一定时间，并控制好超声温度。减压抽滤并洗涤滤层，先后用乙醇及少量的蒸馏水洗涤，直至肉眼观察无棕黄色姜油树脂为止，抽滤后得到白色粉末，连同滤纸一同置于40 ℃下真空干燥24 h，直至恒重后，将滤层连同滤纸一同取出，研磨粉碎即得包合物。
1.3.2 姜辣素含量的测定。采用紫外分光光度计法，通过香草醛标准曲线来测定姜辣素含量，具体步骤如下：
精密称取姜油树脂0.100 0 g，用95%乙醇溶解定容于25 mL容量瓶中，摇匀，准确移取1.0 mL，用95%乙醇稀释25 倍置于25 mL容量瓶中，得待测定的姜油树脂样品液。以95%乙醇作为空白参比溶液，在280 nm波长处，用1 cm比色皿测定其吸光度（A）值，代入香草醛回归方程求出相应浓度ρ，绘制得到香草醛标准曲线回归方程，并用以下公式计算姜油树脂样品中的姜酚含量。 姜酚（%）=■×100
式中，W为姜油树脂的重量（g），V为测定的样品溶液体积（mL），n为样品溶液稀释倍数，ρ为由标准曲线计算得到的香草醛质量浓度（μg/mL），2.001为姜酚与香草醛换算系数，106为微克换算为克数。
1.3.3 姜油树脂包合效果的评价方法。按照下列公示计算包合率及包合物产率：
包合率（%）=■×100
包合物产率（%）=■×100
在确定评价指标时，由于包合率、包合物产率均为评价其包合作用的重要指标，故采用综合评分法评定，按下列公式计算：
综合评价值（%）=40%×包合物产率（%） 60%×包合率（%）
1.3.4 单因素试验。将姜油树脂与β-环糊精的投料质量比分别按照1∶4、1∶6、1∶8、1∶10、1∶12的比例，超声温度25、35、45、55、65 ℃，超声时间5、10、15、20、25 min。分别进行单因素试验并按上述方法计算出姜辣素的提取率。
1.3.5 正交试验。根据单因素试验结果，以投料比、超声时间、超声温度为考察因素，采用L9（34）正交表进行试验，以包合物的包合率及包合物产率为指标进行综合评价，对包合工艺进行优化，因素水平见表1。
2 结果与分析
2.1 主客体投料比对包合效果的影响
姜油树脂/β-环糊精投料比对包合作用综合评价值的影响如图1所示。可以看出，随着主客体投料比的增加，包合作用的综合评价值呈现出先降后升而后再降的趋势，当主客体投料比在1∶4～8（g/g）时，包合作用综合评价值随着主客体投料比的增加而减小；当主客体投料比在1∶8～10（g/g）时，包合作用综合评价值随着主客体投料比的增加明显增加；主客体投料比1∶10（g/g）时包合作用综合评价值达到最大值。
环糊精的用量越多，包合作用也越明显，但当环糊精使用量过多时，由于反应为可逆反应，使得包合过程被抑制而减弱导致包合率和包合物产率降低。因此，将主客体投料比最优值确定为1∶10（g/g）。
2.2 超声温度对包合效果的影响
超声温度对包合作用综合评价值的影响如图2所示。可以看出，随着超声温度的增加，包合作用综合评价值呈现出先升而后降的趋势，当超声温度在35～55 ℃范围时，综合评价值随着超声温度的增加而增大，当超声温度在55～65 ℃范围时，综合评价值随着超声温度的增加明显下降，超声温度在55 ℃时综合评价值达到最大值。因此，将超声温度最优值确定为55 ℃。
2.3 超声时间对包合效果的影响
超声时间对包合作用综合评价值的影响如图3所示。可以看出，随着超声时间的增加，包合作用综合评价值呈现出一个先升而后降的趋势，当超声时间在5～20 min范围时，综合评价值随着超声时间的增加而增大，当超声时间在20～25 min范围时，综合评价值随着超声时间的增加明显下降。其中，超声时间在20 min时，综合评价值达到最大值。因此，将超声时间最优值确定为20 min。
2.4 正交试验结果
2.4.1 正交试验结果分析。根据单因素试验，选取姜油树脂/β-环糊精主客体投料比1∶10（g/g）、超声温度55 ℃、超声时间20 min，采用L9（34）正交表进行试验优化包合工艺，正交试验结果如表2所示。可以看出，A、B、C 3个因素具有显著作用，其中A、B、C作用的大小为B>A>C。β-环糊精与姜油树脂包合的最佳工艺条件为A2B3C3。即主客体投料比为1∶10，超声温度为55 ℃，超声时间为21 min。
2.4.2 验证试验。为验证正交试验所得结果，在所得优化的包合物制备工艺条件下，即主客体投料比为1∶10、超声温度为55 ℃、超声时间为21 min，平行试验3次，得到平均包合率为54.64%，平均包合物产率为39.07%，平均综合评价值为48.41%，与正交试验所得预测值相近。因此，可以判断根据正交试验所得的包合制备工艺条件准确可靠，且有参考价值。
3 结论
研究表明，超声法制备姜油树脂/β-环糊精包合物的最佳工艺条件为主客体投料比为1∶10、超声温度为55 ℃、超声时间为21 min。在此条件下制得的包合物其平均包合率为54.64%左右，平均包合物产率为39.07%，该包合工艺简便可行，可得到较高包合率的产品。
4 参考文献
[1] 刘利萍，王秀珍，毛威.姜油树脂/β-环糊精包合物的制备工艺优化和表征[J].中国药学杂志，2007，42（15）：1164-1167.
[2] 刘利萍，毛威，王秀珍，等.姜油树脂/β-环糊精包合物的稳定性考察[J].华西药学杂志，2007，22（3）：310-311.
[3] 黄雪松，宴日安，吴建中.姜酚的生物活性述评[J].暨南大学学报（自然科学与医学版），2005，26（3）：434-439.
[4] 肖若蕾，罗兵华.姜油树脂β-环糊精包合物的制备工艺研究[J].现代中药研究与实践，2004，18（4）：60-61.
[5] 余静，白珍明.β-环糊精及衍生物在食品工业中的应用研究[J].中国食品添加剂，2008（6）：118-122.
[6] 许梅.超声法制备香附挥发油β-环糊精包合物研究[J].時珍国医国药，2000，11（8）：694-695.
[7] 易军，李晓芳，苏建湘，等.超声法制备石菖蒲挥发油β-环糊精包合物[J].时珍国医国药，2006，17（3）：381-383.
[8] LIU L P，MAO W，WANG X Z，et al.Preparation of Calcium Alginate Microcapsules Loaded with Ginger Oleoresin by Internal Gelation Method[J].Chinese Journal of Pharmaceuticals，2007，38（4）：285-287.
关键词 姜油树脂；β-环糊精；包合；超声；工艺条件
中图分类号 TS202.3 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2017）04-0252-03
Abstract The gingerol content entrapped cyclodextrin and the compound yield were investigated by ultrasonic method for the preparation between ginger oleoresin and β-cyclodextrin.The optimum conditions for the preparation of inclusion compound were obtained by the study of single factor and orthogonal experiment.The single factors included the ginger oleoresin/β-CD feeding quality ratio，ultrasonic temperature and ultrasonic time.The results showed that the parameters for the preparation of inclusion compound were as follows，the quality ratio between ginger oleoresin and β-CD was 1∶10（g/g），ultrasonic temperature was 55 ℃，ultrasonic time was 21 min.Under the optimized conditions，the average inclusion rate was 54.64%，the average inclusion yield was 39.07%，and the average comprehensive evaluation value was 48.41%.
Key words ginger oleoresin；β-cyclodextrin；inclusion；ultrasonic；technological conditions
姜油树脂为棕色黏稠的液体，是生姜的提取产物，其主要成分包括挥发油、姜醇、姜酚等，其中的主要成分姜酚类物质具有降血脂、止吐、抗炎及健胃等药理功效[1-3]，在国内姜油树脂主要作为食品调味料使用。姜油树脂本身黏性较大，其中的功效成分对温度、光、氧等较为敏感，容易氧化变质，而且对人体黏膜也有较强的刺激性，这限制了姜油树脂的应用范围[4]。β-环糊精分子具有内疏水、外亲水的结构，其疏水性空腔可以包络客体分子，形成稳定的包合物，从而改变了客体分子的溶解度、挥发性和稳定性等理化性质，具有增加药物的稳定性、防止药物挥发、降低药物的刺激性并增大药物的溶解度等作用[5]。姜油树脂中的姜酚类成分具有较大的疏水性，能够进入到环糊精的空腔内部，从而避免自身结构的破坏。本研究利用超声法制备环糊精-姜油包合物[6-8]，有助于提高姜油树脂的稳定性，并使其粉末化，为扩大姜油树脂的应用范围奠定基础。
1 材料与方法
1.1 供试材料与试剂
姜油树脂（吉安市天元药用油厂生产），β-环糊精（β-CD，购自阿拉丁），95%乙醇，香草醛（AR，上海中秦化学试剂有限公司生产），其余试剂为分析纯。
1.2 试验仪器
GZX-9030MBE 数显鼓风干燥箱（上海博讯实业有限公司医疗设备厂）、DZF-6090真空干燥箱（上海沪粤明科学仪器有限公司）、LD-Y300A型高速万能粉碎机（上海顶帅电器有限公司）、AR2130电子天平[梅特勒-托利多仪器（上海）有限公司]、HZ-9212S回转水浴恒温振荡器（太仓市华利达实验设备有限公司）、D37520小型高速离心机（GERM-ANY公司）、KQ-500E型超声波清洗器（昆山市超声仪器有限公司）、UV-2600PC紫外/可见光分光光度计[岛津企业管理（中国）有限公司]。
1.3 试验方法
1.3.1 超声法制备姜油树脂/β-环糊精包合物。称取适量 β-环糊精配制环糊精溶液，按β-环糊精∶水=1∶25的比例溶于水中，在40 ℃下水浴加热，磁力搅拌一段时间，直至完全溶解形成无色透明溶液，混合均匀。称取适量姜油树脂，按一定比例加入环糊精溶液，超声一定时间，并控制好超声温度。减压抽滤并洗涤滤层，先后用乙醇及少量的蒸馏水洗涤，直至肉眼观察无棕黄色姜油树脂为止，抽滤后得到白色粉末，连同滤纸一同置于40 ℃下真空干燥24 h，直至恒重后，将滤层连同滤纸一同取出，研磨粉碎即得包合物。
1.3.2 姜辣素含量的测定。采用紫外分光光度计法，通过香草醛标准曲线来测定姜辣素含量，具体步骤如下：
精密称取姜油树脂0.100 0 g，用95%乙醇溶解定容于25 mL容量瓶中，摇匀，准确移取1.0 mL，用95%乙醇稀释25 倍置于25 mL容量瓶中，得待测定的姜油树脂样品液。以95%乙醇作为空白参比溶液，在280 nm波长处，用1 cm比色皿测定其吸光度（A）值，代入香草醛回归方程求出相应浓度ρ，绘制得到香草醛标准曲线回归方程，并用以下公式计算姜油树脂样品中的姜酚含量。 姜酚（%）=■×100
式中，W为姜油树脂的重量（g），V为测定的样品溶液体积（mL），n为样品溶液稀释倍数，ρ为由标准曲线计算得到的香草醛质量浓度（μg/mL），2.001为姜酚与香草醛换算系数，106为微克换算为克数。
1.3.3 姜油树脂包合效果的评价方法。按照下列公示计算包合率及包合物产率：
包合率（%）=■×100
包合物产率（%）=■×100
在确定评价指标时，由于包合率、包合物产率均为评价其包合作用的重要指标，故采用综合评分法评定，按下列公式计算：
综合评价值（%）=40%×包合物产率（%） 60%×包合率（%）
1.3.4 单因素试验。将姜油树脂与β-环糊精的投料质量比分别按照1∶4、1∶6、1∶8、1∶10、1∶12的比例，超声温度25、35、45、55、65 ℃，超声时间5、10、15、20、25 min。分别进行单因素试验并按上述方法计算出姜辣素的提取率。
1.3.5 正交试验。根据单因素试验结果，以投料比、超声时间、超声温度为考察因素，采用L9（34）正交表进行试验，以包合物的包合率及包合物产率为指标进行综合评价，对包合工艺进行优化，因素水平见表1。
2 结果与分析
2.1 主客体投料比对包合效果的影响
姜油树脂/β-环糊精投料比对包合作用综合评价值的影响如图1所示。可以看出，随着主客体投料比的增加，包合作用的综合评价值呈现出先降后升而后再降的趋势，当主客体投料比在1∶4～8（g/g）时，包合作用综合评价值随着主客体投料比的增加而减小；当主客体投料比在1∶8～10（g/g）时，包合作用综合评价值随着主客体投料比的增加明显增加；主客体投料比1∶10（g/g）时包合作用综合评价值达到最大值。
环糊精的用量越多，包合作用也越明显，但当环糊精使用量过多时，由于反应为可逆反应，使得包合过程被抑制而减弱导致包合率和包合物产率降低。因此，将主客体投料比最优值确定为1∶10（g/g）。
2.2 超声温度对包合效果的影响
超声温度对包合作用综合评价值的影响如图2所示。可以看出，随着超声温度的增加，包合作用综合评价值呈现出先升而后降的趋势，当超声温度在35～55 ℃范围时，综合评价值随着超声温度的增加而增大，当超声温度在55～65 ℃范围时，综合评价值随着超声温度的增加明显下降，超声温度在55 ℃时综合评价值达到最大值。因此，将超声温度最优值确定为55 ℃。
2.3 超声时间对包合效果的影响
超声时间对包合作用综合评价值的影响如图3所示。可以看出，随着超声时间的增加，包合作用综合评价值呈现出一个先升而后降的趋势，当超声时间在5～20 min范围时，综合评价值随着超声时间的增加而增大，当超声时间在20～25 min范围时，综合评价值随着超声时间的增加明显下降。其中，超声时间在20 min时，综合评价值达到最大值。因此，将超声时间最优值确定为20 min。
2.4 正交试验结果
2.4.1 正交试验结果分析。根据单因素试验，选取姜油树脂/β-环糊精主客体投料比1∶10（g/g）、超声温度55 ℃、超声时间20 min，采用L9（34）正交表进行试验优化包合工艺，正交试验结果如表2所示。可以看出，A、B、C 3个因素具有显著作用，其中A、B、C作用的大小为B>A>C。β-环糊精与姜油树脂包合的最佳工艺条件为A2B3C3。即主客体投料比为1∶10，超声温度为55 ℃，超声时间为21 min。
2.4.2 验证试验。为验证正交试验所得结果，在所得优化的包合物制备工艺条件下，即主客体投料比为1∶10、超声温度为55 ℃、超声时间为21 min，平行试验3次，得到平均包合率为54.64%，平均包合物产率为39.07%，平均综合评价值为48.41%，与正交试验所得预测值相近。因此，可以判断根据正交试验所得的包合制备工艺条件准确可靠，且有参考价值。
3 结论
研究表明，超声法制备姜油树脂/β-环糊精包合物的最佳工艺条件为主客体投料比为1∶10、超声温度为55 ℃、超声时间为21 min。在此条件下制得的包合物其平均包合率为54.64%左右，平均包合物产率为39.07%，该包合工艺简便可行，可得到较高包合率的产品。
4 参考文献
[1] 刘利萍，王秀珍，毛威.姜油树脂/β-环糊精包合物的制备工艺优化和表征[J].中国药学杂志，2007，42（15）：1164-1167.
[2] 刘利萍，毛威，王秀珍，等.姜油树脂/β-环糊精包合物的稳定性考察[J].华西药学杂志，2007，22（3）：310-311.
[3] 黄雪松，宴日安，吴建中.姜酚的生物活性述评[J].暨南大学学报（自然科学与医学版），2005，26（3）：434-439.
[4] 肖若蕾，罗兵华.姜油树脂β-环糊精包合物的制备工艺研究[J].现代中药研究与实践，2004，18（4）：60-61.
[5] 余静，白珍明.β-环糊精及衍生物在食品工业中的应用研究[J].中国食品添加剂，2008（6）：118-122.
[6] 许梅.超声法制备香附挥发油β-环糊精包合物研究[J].時珍国医国药，2000，11（8）：694-695.
[7] 易军，李晓芳，苏建湘，等.超声法制备石菖蒲挥发油β-环糊精包合物[J].时珍国医国药，2006，17（3）：381-383.
[8] LIU L P，MAO W，WANG X Z，et al.Preparation of Calcium Alginate Microcapsules Loaded with Ginger Oleoresin by Internal Gelation Method[J].Chinese Journal of Pharmaceuticals，2007，38（4）：285-287.