不同提取方法對生姜揮發(fā)性成分的影響研究

張蓓，王亦若，黃珂，王水敏，王花俊*，張峻松

(1.鄭州輕工業(yè)大學 食品與生物工程學院，鄭州 450002；2.北京化工大學 巴黎居里工程師學院，北京 100029；3.開封瑞泉香精香料有限公司，河南 開封 475000)

姜(ZingiberofficinaleRosc.)為姜科姜屬多年生草本植物的根莖，又名生姜、白姜，原產于亞洲熱帶地區(qū)，在我國河南、陜西、江蘇、山東廣泛種植，是一種既可以食用又可以藥用的兩用植物[1-2]。生姜具有溫和的、特殊的辛辣香味，是常用的食用調味香料，用作日常調味料、腌制醬菜、烘焙食品、糖果加香和制作咖喱粉等，隨著食品產品工業(yè)的發(fā)展，其產品應用形式不單是植物的原來形態(tài)，還有其提取物姜油、油樹脂常常用于飲料或者酒類加香。

冷榨法因操作溫度低在常溫下進行，熱敏性物質不易破壞，能保持原有香味特征而多采用[3-5]，是制備植物香料精油的常用方法。同時蒸餾萃取法是集蒸餾與萃取為一體，用料少且耗時短就能富集到天然香料香味成分物質的常用實驗方法[6-7]。

作為食品工業(yè)常用的天然植物調味料的生姜及其深加工產品，其產品品質的優(yōu)劣和其含有的芳香成分有著密切關系。實驗以生姜的根莖部為原料，利用壓榨法和同時蒸餾萃取法對其揮發(fā)性組分進行提取，利用GC-MS對其揮發(fā)性致香成分進行分析、鑒定，對比分析不同提取方法對生姜揮發(fā)性香味成分分析結果的影響，以期闡明生姜中的特征性關鍵香味成分，為生姜的深加工提供理論參考。

1 實驗部分

1.1 儀器與材料

同時蒸餾提取裝置；電子恒溫水浴鍋 北京市永光明醫(yī)療儀器廠；GC7890-MS5977氣相色譜-質譜聯(lián)用儀 美國Agilent公司；TDZ5-WS離心機 湖南湘儀實驗室儀器開發(fā)有限公司；HR2099/90攪拌料理機 飛利浦(中國)投資有限公司。

生姜：農貿市場；二氯甲烷(色譜純)：西隴科學股份有限公司；無水硫酸鈉(分析純)：天津市德恩化學試劑有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 冷榨法姜油的制備

挑選新鮮無腐爛的生姜，稱量，切片，破碎，置于攪拌機中，加入適量的水攪拌，壓榨，過濾，上清液采用高速離心(4500 r/min)去除水分得姜油，加入適量的無水硫酸鈉干燥，過濾，濃縮至1.5 mL并轉移至色譜瓶中，供試樣品待測。

1.2.2 同時蒸餾萃取法制備姜油[8]

挑選新鮮無腐爛的生姜，稱量，切片，破碎，置于1000 mL圓底燒瓶中，向燒瓶中加入適量蒸餾水，用電熱套加熱，連接同時蒸餾萃取裝置的一端；將盛有60 mL二氯甲烷的100 mL濃縮瓶置于同時蒸餾萃取裝置的另一端，恒溫水浴加熱，同時蒸餾提取2.5 h，取下盛有二氯甲烷提取液的濃縮瓶，加入適量的無水硫酸鈉干燥，過濾，濃縮至1.5 mL并轉移至色譜瓶中，利用氣相色譜-質譜聯(lián)用儀進行定性定量分析。

1.3 分析條件

1.3.1 GC條件

色譜柱：HP-5MS (60 m×250 μm×0.25 μm)；載氣為氦氣；柱流速：1.0 mL/min；進樣口溫度為280 ℃；進樣量：1 μL；分流比：10∶1；升溫程序：初溫50 ℃，保持2 min，以5 ℃/min升至260 ℃，保溫10 min。

1.3.2 MS條件

質譜離子源溫度230 ℃，四極桿溫度150 ℃，接口溫度280 ℃，質量全掃描范圍：35～550 amu，EI源電子能量：70 eV。

1.3.3 定性定量方法

樣品經氣-質聯(lián)用分析后，利用NIST 14對質譜碎片進行定性分析，進一步利用保留指數(shù)法和峰面積法對生姜提取物主要成分進行定性驗證和定量分析。

1.3.4 生姜提取物感官評價方法

參照GB/T 14454.2-2008《香料香氣評定法》對生姜提取物進行香氣感官評價，除評辨其即時的香氣外，還應注意對其在揮發(fā)過程中所呈現(xiàn)的頭香特征、體香特征、尾香特征進行評析，以綜合評定其香氣感官質量[9]。

2 結果與分析

2.1 生姜提取物揮發(fā)性成分的定性、定量分析

所設實驗條件下生姜提取物中各類揮發(fā)性組分的總離子流圖見圖1和圖2。

圖1 生姜冷榨法提取物氣-質聯(lián)用總離子流圖Fig.1 GC-MS total ion flow diagram of ginger extracts by cold pressing method

圖2 生姜同時蒸餾萃取法提取物氣-質聯(lián)用總離子流圖Fig.2 GC-MS total ion flow diagram of ginger extracts by simultanous distillation and extraction method

由圖1和圖2可知，生姜提取物各類揮發(fā)性香味成分可在色譜柱得到較好分離，利用NIST 14譜庫的質譜數(shù)據(jù)進行檢索，為驗證質譜檢索結果，對生姜提取物中的主要揮發(fā)性組分進行了保留指數(shù)定性，各類揮發(fā)性香味成分見表1，共鑒定出113種香味組分，其中冷榨法檢測出60種，同時蒸餾萃取法檢測出96種，共有成分42種。

表1 不同提取方法的生姜香味成分的分析結果Table 1 Analysis results of aroma components of ginger extracted by different methods

續(xù) 表

續(xù) 表

續(xù) 表

2.2 生姜提取物揮發(fā)性成分分析

姜烯是生姜提取物中相對含量最高的揮發(fā)性組分，其含量是22.08%，其他成分如α-姜黃烯(11.59%)、β-倍半水芹烯(10.95%)、β-甜沒藥烯(8.41%)、α-法尼烯(6.05%)、β-水芹烯(4.45%)、桉樹腦(2.50%)、4-(3-羥基-2-甲氧基苯基)丁-2-酮(2.26%)、姜酮(1.40%)、冰片(1.12%)等，兩種提取方法的檢出結果在組分種類上和數(shù)量上都有一定的差異，同時蒸餾萃取法檢測出96種，占質量分數(shù)的91.94%；冷榨法檢測出60種，占質量分數(shù)的78.52%，這是提取方法不同所致，同時蒸餾萃取法相對冷榨法溫度高，溶劑萃取充分，萃取出的組分就多一些，但是主要組分含量和趨勢與參考文獻[10-12]基本一致。由揮發(fā)性香味成分的分析結果可知，含量相對較多的組分是烯烴類物質，共有49種，醇類26種，酮類14種，醛類9種。烯烴類中的姜烯是生姜的特征風味物質，具有令人愉快的辛香、木香和柑橘類水果香氣，β-甜沒藥烯具有木香、柑橘類果香、花香和青香，香氣自然清新，留香時間短；酮類中姜酮是生姜提取物中的特征風味物質，具有辛香、酚香和香莢蘭的氣息，2-十一酮具有脂蠟香、果香和奶酪的味道[13]；桉樹腦又稱桉樹醇，有像樟腦的氣味和清涼的藥草芳香，香氣穿透性強但留香不持久；芳樟醇具有清新飄逸的偏清的花香和木香，香氣柔和透發(fā)，并稍帶有柑橘類果香韻調；己醛具有強烈的青香，稍帶有果香和木香，辛醛濃度高時有粗略的油脂氣息，高度稀釋下有似新鮮的甜橙和杏子的果香。這些含量不同的揮發(fā)性組分相互協(xié)調共同構成了生姜的特有風味，深受人們喜歡，廣泛應用于食品加工中。

2.3 生姜提取物的感官特性

生姜提取物均為蒼黃色至黃色液體，依照GB/T 14454.2-2008《香料香氣評定法》評價表明，其感官特征主要為具有強有力的生姜特征辛香韻，初始有溫和的新鮮木香，有似甜橙、檸檬、芫荽籽油等氣息，底香甜而持久，甜濃又有些膏香和花香。其中冷榨法得到的生姜提取物的香氣特征清香和辛香等香韻較為凸顯，而SDE方法所得到的生姜提取物的香氣特征較為溫潤，甜感明顯。

3 結論

采用同時蒸餾萃取法和冷榨法對生姜中揮發(fā)性香味成分進行提取，各類揮發(fā)性香味成分經色譜-質譜法分離、鑒定，共鑒定113種香味成分，其中同時蒸餾萃取法檢測出96種，冷榨法檢測出60種，共有成分42種。

生姜提取物的主要揮發(fā)性成分為姜烯、α-姜黃烯、β-倍半水芹烯、β-甜沒藥烯、α-法尼烯、β-水芹烯、桉樹腦、4-(3-羥基-2-甲氧基苯基)丁-2-酮、姜酮、冰片等。其香氣為持續(xù)較強的生姜的特征辛香韻，具有芳香木香韻頭香和清甜的底韻，留香較為持久。