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,能增強血液循環(huán)、刺激胃液分泌、促進胃腸道蠕動,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揮發(fā)性成分,而代表生姜特征性辛辣風味的高沸點非揮發(fā)性姜辣素類化合物鮮見詳細報道。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(江蘇省金壇市金偉實驗儀器廠)。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;進樣量為1μL,分流比為10∶1;升溫程序為80℃(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、浸膏和油樹脂進行GC/MS分析所得的總離子流色譜圖。經(jīng)計算機NIST05質(zhì)譜庫檢索、相關(guān)文獻及人工解譜,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)量分數(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)量分數(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)量分數(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)量分數(shù)極少,分別為6-姜酮酚(0.04%)和6-姜烯酚(0.07%)。Jolad認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。在本實驗中,用水蒸氣蒸餾法所得姜油中,沒有檢測到低沸點的姜油酮化合物,這表明并不是因為姜辣素成分在加熱蒸餾過程中受熱分解無法用水蒸氣蒸餾提取到,而是因為姜辣素成分的沸點較高,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′-甲氧基苯官能團的姜辣素類化合物,其相對質(zhì)量分數(shù)達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)量分數(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)量分數(shù)為59.31%,其中倍半萜類化合物達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)量分數(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)量分數(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77種,得率達4.67%,不僅含有大量的揮發(fā)性的芳香性成分,而