一种生姜提取物的油剂萃取方法
技术领域
本发明涉及一种从天然药用植物中提取有效物质的方法，特别是 一种生姜提取物的油剂萃取方法。
背景技术
生姜为姜科植物zingiber offcinale Rose的鲜根茎，是我国重要的 经济农作物，不仅可作为天然的香辛料，而且具有多种独特而显著的 生物活性和医疗保健作用，是一种传统的中药，在我国有广泛的种植， 即便是寒冷的北方地区也有种植，但生姜每年都有病害发生，尤其是 姜瘟病，危害甚大，造成低品质、低产量，使农民利益受到严重损失。 多年来，在如何解决姜瘟病的问题上采用了许多措施，但均未根除， 因此，寻求一条病姜、烂姜、变质姜的综合利用的途径，将给农民带 来显著的经济效益。许多资料表明，生姜具有多种医用价值，但直接 使用生姜，确有许多无法解决的问题，如供应不方便、过于辛辣、服 用困难、质量不好控制、剂量不好掌握等，因此提取姜的有效成分， 分别应用，便显得特别重要。据有关资料记载，生姜中主要具有天然 活性和天然风味的成分为姜油和姜辣素两大类物质。姜油为油状液 体，由姜醇(zingiberrol)、莰烯(camphene)、α-姜烯(α-zingiberene)、 β-水芹烯(β-phellandrene)、γ-依兰油烯(γ-munrolene)、柠檬醛 (eitral)等数十种成分组成。姜辣素是生姜中呈多种药理作用的主要 成分，姜辣素(gingerol)由姜烯酚(N-shogaol)和姜酚(N-gingerol) 等系列酚类衍生物组成。姜油和姜辣素是药用价值最高的二部分，目 前所谓的提取也主要指的这二部分。姜油和姜辣素的化学性质均不稳 定，在生姜原料贮存、深加工、提取过程中，容易发生氧化、水解、 挥散及分解等反应，难以保持原有的天然活性和风味，而且两类活性 成分的理化性质不同，如姜油类的分子极性较小，具有挥发性，姜辣 素类分子极性相对较大，不具挥发性，它们的化学性质都不稳定，因 此，同时提取姜油和姜辣素具有一定的困难，影响了生姜的深加工开 发利用。目前单纯提取姜油的方法较多，如水蒸汽蒸馏法、渗滤法、 浸渍法、煎煮法、冷榨法，对于单纯的提取姜辣素则有的使用醇回流 提取法，以上这些方法的不足之处在于不能同时提取姜油、姜辣素、 姜氨基酸与维生素及微量元素类，如冷榨法，能提取高质量的姜油， 但不能提取姜辣素；煎煮法会使姜油完全损失掉；蒸馏法只能提取姜 油。因此，这不仅影响了生姜的综合开发利用，也影响了姜油和姜辣 素的生产成本。目前国内公认的最好的提取方法是超临界CO2萃取 法，可同时从生姜中提取姜油和姜辣素，其提取的质量也较高，但明 显的不足在于：一是设备投资大，如一套500L法国进口设备需1亿 元人民币，加大了生产成本；二是操作复杂，一般要先切姜片，再冷 冻干燥，粉碎后方可进行萃取，不适合生姜规模化工业提取；三是由 于CO2的极性与姜辣素有所差异，故对姜辣素萃取能力相对较差，萃 取率较低；四是不能采用烂姜、病姜、变质姜加工提取，未解决病姜、 烂姜、变质姜的综合利用，未充分降低生产成本和促进姜农的种植效 益；五是未提取姜氨基酸与维生素以及微量元素类提取物，使生产成 本进一步降低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种设备简单、投资少、容易操作、能同 时萃取姜油和姜辣素及其他有效提取物，且不仅能对好姜进行萃取， 也能对病姜、烂姜、变质姜萃取，从而最大限度的降低生产成本，促 进姜农的种植效益的一种生姜提取物的油剂萃取方法。
为达到以上目的，本发明所采用的技术方案是：该一种生姜提取 物的油剂萃取方法，首先对姜进行去杂清洗作为姜原料，其特征在于 它由以下步骤实现：(1)破碎；(2)过滤去姜渣制得生姜汁；(3)将 生姜汁中的淀粉进行分离，制得姜淀粉和脱淀粉姜汁：姜淀粉可单独 包装，成为分离出的有效产品，脱淀粉姜汁作为下一步提取的原料； (4)对脱淀粉姜汁加入萃取油剂密封混合加温萃取：萃取油剂为植 物油，其萃取时间以使萃取液清晰的分为姜油与姜辣素混合液层、氨 基酸与维生素混合液层、微量元素类混合液层为准；(5)将分层的姜 油与姜辣素混合液层、氨基酸与维生素混合液层、微量元素类混合液 层提取分离，分别装入专用罐：氨基酸与维生素混合液及微量元素类 混合液单独分装，作为产品，姜油与姜辣素混合液装入密封的专用罐， 作为下一步提取的原料；(6)分离姜油和姜辣素：对姜油与姜辣素混 合液单独装入密封的专用罐后，再通过压榨提取姜油，作为姜油产品， 并分离出姜辣素，分离出的姜辣素，再用纯净水洗涤去除姜辣素中的 残存姜油和氨基酸；(7)制取姜辣素粉：对分离出的姜辣素经低温真 空干燥成粉状，装瓶为产品。所述的植物油是下列之一或其二种的组 合：姜油、花生油、香油、豆油、菜籽油、棕榈油、棉籽油、玉米油、 葵花油，这些植物油均能从市场上购买到，植物油的添加比例为 1000kg姜原料添加2至3kg；所述的植物油优选为姜油，采用姜油作 萃取油剂，可省去姜油和萃取油剂分离的工序，使操作更为简便，试 验表明，植物油对姜油和姜辣素的分子具有良好的亲和作用，并能产 生萃取物料分层的性质，另外，采用花生油作为萃取油剂也比较好， 因为花生油在低温下很容易与姜油分离，其操作也比较简便；在破碎 步骤中，所述的破碎为低速破碎，可采用不锈钢球磨机，转速为30-80 转/分，破碎细度为100目，这样可减少姜油的损失；在过滤去姜渣 制取生姜汁的步骤中，所述的过滤可采用定型榨油机，在常温下，压 力为5-8kg，进行压滤制取，此法比真空、离心、过滤姜油损耗小； 在将生姜汁中的淀粉进行分离制得姜淀粉和脱淀粉姜汁的步骤中，是 用过滤去姜渣制取生姜汁步骤中制取的生姜汁，经1-3小时自然沉降， 分离出姜淀粉，同时制取脱淀粉姜汁，这种沉降不能加热，常温沉降， 防止变成糊状，干扰萃取；在对脱淀粉姜汁加入萃取油剂密封混合加 温萃取的步骤中，当脱淀粉姜汁加入萃取设备后，需按比例加入植物 油萃取油剂，密封混合30-40分钟，使其充分混合，再加温至30-100 ℃，萃取0.5-4小时，使萃取设备内的萃取液清晰的可看出姜油与姜 辣素混合液层、氨基酸与维生素混合液层、微量元素类混合液层时可 终止，也可经取样检验，要求萃取率为95-98％时可终止，若未达到 萃取率为95-98％的标准，继续增加0.5小时的萃取时间，使萃取设备 内的萃取液清晰的可看出姜油与姜辣素混合液层、氨基酸与维生素混 合液层、微量元素类混合液层时终止；在分离姜油和姜辣素的步骤中， 对用纯净水洗涤去除姜辣素中的残存姜油和氨基酸的洗涤液存储，返 回对脱淀粉姜汁加入萃取油剂密封混合加温萃取步骤中，以减少姜油 及氨基酸的损失；在制取姜辣素粉步骤中，对姜辣素在40-50℃的温 度下，经真空干燥成黄灰色粉状提取物，再装瓶成为产品；一般而言 姜油与姜辣素的理论值占原料生姜总量的0.55％，萃取率为95-98％； 氨基酸与维生素的理论值占原料总量的69.45％，其中含有天门氡氨 酸、甘氨酸、丝氨酸、谷氨酸等和维生素B、C；微量元素类混合液 层含有钙、锌、铁、镁、镍等；在去杂清洗姜的步骤中，要去除泥沙， 并将好姜与烂姜、瘟姜、变质姜分类，分别加工萃取，用好姜萃取时， 对氨基酸与维生素混合液和微量元素类混合液经消毒后，分别包装， 可做食品调料或食品添加剂；用变质姜、烂姜、瘟姜萃取时，对氨基 酸与维生素混合液和微量元素类混合液经100℃高温消毒杀菌后生产 生姜专用肥。提取物姜油，为淡黄色、液态；提取物姜辣素粉，为黄 灰色、细粉状、颗粒80mesh、典型气味、湿度5percentage、重金属 10ppmmax、无农药残留、菌落总数1000cfu/gmax，测定方法为Hplc 测定；提取物氨基酸与维生素混合液，用好姜提取时，为杏黄色，液 态，用烂姜、变质姜、瘟姜提取时，为深棕色，液态；提取物微量元 素类混合液，经干燥后成粉状，为浅灰色。
本发明的有益效果在于：与目前常规使用的提取方法相比，此法 不仅能提取姜油，还能同时提取姜辣素、氨基酸与维生素、微量元素 及姜淀粉，使姜得到充分的综合利用；与超临界CO2萃取法相比，不 仅能同时提取姜油和姜辣素，而且设备简单、投资少、操作方便、生 产成本低，同时还能提取出氨基酸与维生素、微量元素及姜淀粉，从 而使生产成本大幅度降低。另外，此法更重要的优点还在于采用瘟姜、 烂姜、变质姜进行提取，使生姜达到了全面的开发利用，不仅提高了 姜综合加工的经济效益，还提高了姜农的种植效益。
具体实施方式
实施例1
姜原料采用莱芜当地产生姜，烂姜、瘟姜1000kg，首先对生姜 清洗，去泥沙和杂质，再按以下步骤生产：
(1)破碎：对清洗过的姜原料，装入不锈钢球磨机内进行破碎， 转速为50转/分，破碎细度为100目；
(2)过滤去姜渣制取生姜汁：对破碎的姜原料装入定型榨油机 内，其过滤网为120目，在室内常温下，压力为5kg进行压滤，滤去 姜皮、姜纤维和未破碎细的姜块，制得生姜汁，滤出的姜皮、姜纤维 经消毒后可制作饲料添加剂；
(3)、将生姜汁中的淀粉进行分离，制得姜淀粉和脱淀粉姜汁： 将制得的生姜汁放入密封塑料罐内，自然沉降3小时，得脱淀粉姜汁， 分离出的姜淀粉经消毒后作为产品单独包装，可作饲料配料，脱淀粉 姜汁作为下一步的生产原料；
(4)、对脱淀粉姜汁加入萃取油剂密封混合加温萃取：将脱淀粉 姜汁加入萃取设备内，再加入萃取油剂，采用姜油作为萃取油剂，加 入3kg萃取油剂，加入萃取油剂后，在密封状态下混合35分钟，再 加温至50℃，萃取2小时，当观察到萃取液清晰分层后，停止萃取， 也可通过取样检验，萃取率达到95％以上，静止半小时后即分层，在 萃取设备内，从上至下依次分为姜油与姜辣素混合液层、氨基酸与维 生素混合液层、微量元素类混合液层，其中姜油与姜辣素混合液层最 上层以姜油为主，最下层以姜辣素为主；
(5)、将分层的姜油与姜辣素混合液层、氨基酸与维生素混合液 层、微量元素类混合液层提取分离，分别装入专用罐：先对微量元素 类混合液提取单独存入专用罐内，再对氨基酸与维生素混合液单独提 出存入相应的专用罐内，最后将姜油与姜辣素混合液通过提取单独存 入相应的密封专用罐内；
(6)、分离姜油和姜辣素：对密封在专用罐内的姜油与姜辣素混 合液，通过压榨提取姜油，单独装瓶，即得最终产品，并分离出姜辣 素，对分离出的姜辣素再用纯净水洗涤，去除姜辣素中的残存姜油和 氨基酸；
(7)、制取姜辣素粉：对分离出的姜辣素装入干燥箱内，经45 ℃干燥，成姜辣素粉包装，即得最终产品；
(8)、对提出的氨基酸与维生素混合液经消毒后装袋，可制作生 姜专用肥；
(9)、对提出的微量元素类混合液，经干燥消毒后成粉状装袋， 其应用方法同氨基酸与维生素混合液。
实施例2
姜原料采用莱芜当地产生姜，对进厂的莱芜生姜1000kg进行清 洗，洗去泥沙及杂质，全为好姜，(即无烂斑、无病的生姜)，其生产 步骤为：
(1)、破碎：对清洗过的姜原料，装入不锈钢球磨机进行破碎转 速为78转/分，破碎细度为100目；
(2)、过滤去姜渣制取生姜汁：对破碎的姜原料装入定型榨油机 内，其过滤网为120目，在常温下，压力为8kg进行压滤，滤去姜皮、 姜纤维和未破碎细的姜块，制得生姜汁750kg，滤出的姜皮、姜纤维 可制作饲料添加剂；
(3)、将生姜汁中的淀粉进行分离，制得姜淀粉和脱淀粉姜汁： 将制得的生姜汁750kg放入密封塑料罐内，自然沉降2小时，得脱淀 粉姜汁740kg，分离出的淀粉10kg可单独作为产品包装，作为食品、 菜稀配料使用；脱淀粉姜汁作为下一步的生产原料；
(4)、对脱淀粉姜汁加入萃取油剂密封混合加温萃取：将脱淀粉 姜汁740kg加入萃取设备内，再加入萃取油剂，采用姜油作为萃取油 剂，加入2.5kg，加入萃取油剂后，在密封状态下混合30分钟，再加 温至50℃，萃取2小时，通过取样检验，萃取率达到95％以上，静 止半小时后即分层，在萃取设备内，从上至下依次分为姜油与姜辣素 混合液层、氨基酸与维生素混合液层、微量元素类混合液层，其中姜 油与姜辣素混合液层最上层以姜油为主，最下层以姜辣素为主；
(5)、将分层的姜油与姜辣素混合液层、氨基酸与维生素混合液 层、微量元素类混合液层提取分离，分别装入专用罐：先将微量元素 类混合液提取单独存入专用罐内，再对氨基酸与维生素混合液单独提 取存入相应的专用罐内，最后对姜油与姜辣素混合液提取单独存入密 封的专用罐内；
(6)、分离姜油和姜辣素：对密封在专用罐内的姜油与姜辣素混 合液，通过压榨提取姜油为成品，单独装在瓶内；分离出的姜辣素， 再用纯净水洗涤，洗去姜辣素中残存的姜油和氨基酸，洗涤用的废液 进入萃取工序内，循环使用；
(7)、制取姜辣素粉：对分离出的姜辣素装入干燥箱内，经40 ℃干燥，干燥后的姜辣素为2.9kg，装入瓶内为产品；
(8)、对提出的氨基酸与维生素混合液经消毒后装袋：提出氨基 酸与维生素混液为680kg，分别装入680个真空的密封塑料袋内，直 接作为食用或作食品添加剂；
(9)、对提出的微量元素类混合液30kg，经干燥消毒后成粉状， 装入30个塑料袋内，其应用方法同氨基酸与维生素混合液。
实施例3
采用莱芜生姜，购进1000kg病姜、烂姜、变质姜。
生产步骤同实施例1
制得姜油为2.3kg，姜辣素为2.8kg，经Hplc测定，质量指标相 同。
制得氨基酸与维生素590kg，深棕色，制得的微量元素30kg，为 灰白色，经高温杀菌消毒装入桶内，经检测，无菌，可作为生姜专用 肥的原料或直接使用。