不同提取方法對姜油得率和成分的影響

不同提取方法對姜油得率和成分的影響

生姜是世界各國人民廣泛使用的重要食品。由于其獨(dú)特的口感和活性成分，它被廣泛用于食品、工業(yè)和醫(yī)藥行業(yè)。生姜中高沸點(diǎn)非揮發(fā)性的姜辣素類化合物,是生姜中的主要生理活性成分,能增強(qiáng)血液循環(huán)、刺激胃液分泌、促進(jìn)胃腸道蠕動,具有健胃、鎮(zhèn)吐、抗炎、抗癌、抗氧化和抗菌作用。生姜提取物——姜油在醫(yī)藥、食品工業(yè)的應(yīng)用前景十分廣闊,而這些開發(fā)應(yīng)用的前提除了探索高效的提取分離方法外,還需對提取的姜油成分進(jìn)行分析、鑒定。雖然國內(nèi)外學(xué)者對生姜姜油做了不少分離和鑒定工作,但主要集中在低沸點(diǎn)揮發(fā)性成分,而代表生姜特征性辛辣風(fēng)味的高沸點(diǎn)非揮發(fā)性姜辣素類化合物鮮見詳細(xì)報(bào)道。作者用水蒸氣蒸餾法、乙醇浸提法和超臨界CO2萃取法,分別提取了生姜精油、浸膏和油樹脂,并對其化學(xué)成分進(jìn)行了分析鑒定,比較了不同提取方法的得油率及其化學(xué)成分,特別是高沸點(diǎn)的辣味成分的差異,為生姜的精深加工提供了參考。1材料和方法1.1超臨界co萃取裝置儀器:QP2010PlusGC/MS儀(日本Shimadzu公司);HA221-50-06型超臨界CO2萃取裝置(南通華安超臨界萃取有限公司);RE52-99旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀(上海亞榮生化儀器廠);JJ-2組織搗碎機(jī)(江蘇省金壇市金偉實(shí)驗(yàn)儀器廠)。試劑:二氯甲烷(CG)、乙醇(AR)。原料:剛收獲的萊蕪大姜新鮮根莖。1.2姜油提取1.2.1蒸餾水法將鮮姜用搗碎機(jī)搗碎后,用揮發(fā)油提取器提取生姜精油,-20℃保存?zhèn)溆谩?.2.2生姜浸提液制備將鮮姜用搗碎機(jī)搗碎后,在室溫、密封容器中用乙醇浸提,每1g鮮姜用4mL乙醇,浸提24h,收集浸提液,真空旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)濃縮(溫度30℃)得生姜浸膏,-20℃保存?zhèn)溆谩?.2.3姜油樹脂的提取將生姜清洗、切片、烘干[溫度40℃,至w(H2O)≈13%]、粉碎(過40目篩),采用超臨界CO2萃取裝置對姜油樹脂進(jìn)行萃取。取姜粉100g,在溫度38℃、壓力25MPa條件下萃取2h。因萃取前清洗萃取裝置時(shí)會殘存少量乙醇,所以萃取后再經(jīng)真空旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)濃縮(溫度30℃)即得姜油樹脂,-20℃保存?zhèn)溆谩?.3姜油得率的計(jì)算姜油得率/%=[生姜姜油的質(zhì)量(g)/生姜干粉的質(zhì)量(g)]×1001.4gc/ms條件樣品前處理:約20mg姜油樹脂溶于10mL二氯甲烷中,上柱前用0.45μm的微孔濾膜過濾。色譜條件:色譜柱為Rtx-5ms(0.25mm×0.25μm×30m);載氣為氦氣;流速為1.2mL/min;進(jìn)樣量為1μL,分流比為10∶1;升溫程序?yàn)?0℃(3min)?→???20℃/min140℃(2min)?→???6℃/min230℃(3min)?→???15℃/min260℃(5min)80℃(3min)→20℃/min140℃(2min)→6℃/min230℃(3min)→15℃/min260℃(5min)。質(zhì)譜條件:電離方式為EI;電離能70eV;掃描時(shí)間間隔為1s;掃描范圍:45～550amu;接口溫度250℃,離子源溫度為230℃。2結(jié)果與分析2.1油氣蒸餾法姜油得率不同提取方法的姜油得率相差較大:水蒸氣蒸餾法姜油得率僅為0.95%;乙醇浸提法姜油得率為3.75%;超臨界CO2萃取法姜油得率最高,達(dá)4.67%。2.2乙醇浸提液中姜辣素類化合物-姜油的組成結(jié)構(gòu)圖1是生姜精油、浸膏和油樹脂進(jìn)行GC/MS分析所得的總離子流色譜圖。經(jīng)計(jì)算機(jī)NIST05質(zhì)譜庫檢索、相關(guān)文獻(xiàn)及人工解譜,分別鑒定了68、41、77種成分,以面積歸一法確定了各組分的相對質(zhì)量分?jǐn)?shù),其數(shù)據(jù)列于表1。根據(jù)姜油的嗅覺和味覺,可將其化學(xué)成分分為兩大類:一類為具有生姜芳香氣味的揮發(fā)性化合物,其化學(xué)成分主要為萜類物質(zhì);另一類為具有生姜辛辣氣味的非揮發(fā)性化合物,其化學(xué)成分為含有4′-羥基-3′-甲氧基苯官能團(tuán)的姜辣素類化合物。由表1可以看出,不同方法萃取的姜油成分及相對質(zhì)量分?jǐn)?shù)存在顯著差異。水蒸氣蒸餾法所得精油主要為揮發(fā)性成分(99.89%,相對質(zhì)量分?jǐn)?shù),下同),且以倍半萜類化合物為主(63.46%),其中主要為α-姜烯(25.92%)、β-倍半水芹烯(10.34%)、α-姜黃烯(4.91%)、β-沒藥烯(4.55%)、α-法尼烯(4.49%);其次為單萜類化合物(34.91%);姜辣素成分僅有兩種,且相對質(zhì)量分?jǐn)?shù)極少,分別為6-姜酮酚(0.04%)和6-姜烯酚(0.07%)。Jolad認(rèn)為姜油酮不是生姜中天然的成分而是由姜辣素類化合物在GC/MS分析過程中受熱分解所形成的副產(chǎn)物。余珍則認(rèn)為,加熱蒸餾使姜辣素類化合物受熱分解,而無法用水蒸氣蒸餾法提取到姜辣素類成分。在本實(shí)驗(yàn)中,用水蒸氣蒸餾法所得姜油中,沒有檢測到低沸點(diǎn)的姜油酮化合物,這表明并不是因?yàn)榻彼爻煞衷诩訜嵴麴s過程中受熱分解無法用水蒸氣蒸餾提取到,而是因?yàn)榻彼爻煞值姆悬c(diǎn)較高,難以揮發(fā)所致。乙醇浸提所得浸膏主要成分為含有4′-羥基-3′-甲氧基苯官能團(tuán)的姜辣素類化合物,其相對質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)86.41%,其中主要為6-姜酚(16.86%)、6-姜烯酚(16.16%)、6-姜二酮(8.52%)、10-姜烯酚(6.16%)和姜辣素類化合物在GC/MS分析過程中受熱分解所形成的姜油酮(17.68%),而使生姜呈現(xiàn)芳香性氣味的萜類及醛類則相對質(zhì)量分?jǐn)?shù)很低,僅為13.59%,因此,此法提取的姜油樹脂沒有生姜所特有的芳香性氣味。超臨界CO2萃取法提取的姜油樹脂中,具有芳香氣味的揮發(fā)性化合物相對質(zhì)量分?jǐn)?shù)為59.31%,其中倍半萜類化合物達(dá)50.14%,主要為α-姜烯(22.29%)、β-倍半水芹烯(8.58%)、α-法尼烯(3.93%)、β-沒藥烯(3.87%)、α-姜黃烯(2.62%);使姜油呈現(xiàn)特征辛辣氣味的姜辣素類化合物的相對質(zhì)量分?jǐn)?shù)占40.69%,主要為6-姜酚(9.38%)、6-姜烯酚(7.36%)、姜油酮(9.24%)、10-姜烯酚(2.36%)、6-姜二酮(1.24%)。表明超臨界CO2萃取的姜油樹脂化學(xué)成分比較豐富,不僅含有大量的揮發(fā)性成分,而且含有大量的非揮發(fā)性的姜辣素成分,全面呈現(xiàn)出生姜所特有的芳香氣味和辛辣氣味。3化學(xué)成分分析乙醇浸提法姜油的得率為3.75%,檢測到41種化學(xué)成分,此法提取的姜油主要為姜辣素類化合物(86.41%),其中主要為6-姜酚(16.86%)、6-姜烯酚(16.16%)、姜油酮(17.68%),缺乏使生姜具有特殊芳香性氣味的揮發(fā)性成分。水蒸氣蒸餾法提取的姜油檢測到68種化學(xué)成分,得率僅0.95%,主要是使生姜呈現(xiàn)芳香性氣味的揮發(fā)性化合物(99.89%),而使生姜呈現(xiàn)特征辛辣氣味的姜辣素類化合物則僅有兩種,且相對質(zhì)量分?jǐn)?shù)極少,丟失了生姜所特有的辛辣氣味。超臨界CO2萃取法提取的姜油化學(xué)成分較為豐富,達(dá)77種,得率達(dá)4.67%,不僅含有大量的揮發(fā)性的芳香性成分,而