貴州水城小黃姜超臨界CO2 提取及姜辣素檢測

梁世康，米 濤，付秋霞，黃 濤，陸龍發(fā)

（貴州玄德生物科技股份有限公司，貴州貴陽 550016）

水城小黃姜，屬姜目姜科姜屬，是貴州省水城縣特產(chǎn)，中國國家地理標(biāo)志產(chǎn)品。水城小黃姜產(chǎn)于水城，姜塊相對較小，表皮呈淡黃色，故得名水城小黃姜。水城小黃姜辣味濃香，姜油豐富、味道鮮美，因此具有良好的市場知名度，20 世紀(jì)80 年代大量出口韓國和日本，并且多次在國內(nèi)外展銷會(huì)、博覽會(huì)上獲得金獎(jiǎng)，是水城縣重要地方特色產(chǎn)業(yè)之一。生姜是傳統(tǒng)的藥食兩用植物，研究表明其提取物具有一定的抗炎、抗氧化、抗腫瘤、降脂等功效[1-6]，其中起抗氧化作用的主要物質(zhì)成分是酚類物質(zhì)，包括姜酚、姜腦、姜酮等，這些酚類物質(zhì)具有較強(qiáng)的供氫、供電子能力，能清除體內(nèi)所產(chǎn)生的自由基。

姜酚在生姜中含量較低，目前采用的固相萃取[7]、微波輔助提取[8]、常壓蒸餾[9]、超聲波提取[10]等方法得率均小于4%。且部分提取手段溶劑使用及能耗較大，成本較高。超臨界CO2萃取法是目前較先進(jìn)的一種提取方法，對生姜中姜酚類選擇性較高，且萃取溫度低，能耗低且不易破壞其中成分。目前國內(nèi)對生姜超臨界CO2萃取物的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)尚為空白[11]。試驗(yàn)以6 -姜酚、8 -姜酚、10 -姜酚、6 -姜醇為指標(biāo)，建立了同時(shí)測定上述4 種物質(zhì)的方法，該方法涵蓋了生姜超臨界CO2萃取物的絕大部分成分，為生姜超臨界萃取物的質(zhì)量控制及進(jìn)一步開發(fā)利用提供參考。

1 材料與設(shè)備

1.1 材料

水城小黃姜，市購，產(chǎn)自貴州水城，水分9.6%，使用前用粉碎機(jī)粉碎至20～40 目。

1.2 設(shè)備

5 L 50 MPa 超臨界CO2設(shè)備，貴州航天烏江機(jī)電設(shè)備有限責(zé)任公司產(chǎn)品，萃取容積5 L，最高萃取壓力50 MPa；離心機(jī)，遼陽天興離心機(jī)有限公司產(chǎn)品；1260 Ⅱ型高效液相色譜機(jī)，Agilent 產(chǎn)品；FA2104N 型分析天平，上海精其儀器有限公司產(chǎn)品。6 -姜酚標(biāo)示含量：98.2%，貴州大學(xué)釀酒與食品工程學(xué)院自制；8 -姜酚，標(biāo)示含量：98.6%，貴州大學(xué)釀酒與食品工程學(xué)院自制；10 -姜酚，標(biāo)示含量：98.1%，貴州大學(xué)釀酒與食品工程學(xué)院自制；6 -姜醇，標(biāo)示含量：98.4%，購自貴州大學(xué)釀酒與食品工程學(xué)院。

甲醇（天津科密歐）、乙腈（天津科密歐）為色譜純，其他試劑為分析純。

2 試驗(yàn)方法

2.1 水城小黃姜超臨界CO2 提取

2.1.1 工藝流程新鮮生姜→清洗→切片→晾曬→烘干→粉碎→臨界CO2萃取→離心→小黃姜精油。

2.1.2 操作要點(diǎn)

稱取1 000 g 水城小黃姜粉，裝入5 L 超臨界CO2萃取釜中，按工藝條件設(shè)定萃取溫度、萃取壓力、分離溫度。萃取結(jié)束用離心機(jī)脫水、脫雜得到小黃姜精油。

2.2 水城小黃姜精油姜辣素檢測

2.2.1 色譜條件

色譜柱為Krom asil C18柱（4.6 mm×250 mm，5 μm）。流動(dòng)相A 為乙腈，B 為0.1 %磷酸一水，梯度洗脫，洗脫程序?yàn)?～17 min，45%～60%A；17～40 min，68%～80%A；40～50 min，80%～90%A。柱溫為35 ℃，流速為1.0 mL/min，檢測波長為282 nm。

2.2.2 對照品與供試品溶液的配制

精密稱取6-姜酚6.2 mg、8-姜酚8.0 mg、10-姜酚6.0 mg、6 -姜醇5.0 mg 分別加入甲醇定容至25 mL，配制成質(zhì)量濃度6 -姜酚0.24 mg/mL，8 -姜酚0.32 mg/mL，10 -姜酚0.24 mg/mL，6 -姜醇0.20 mg/mL。分別精密量取上述對照品溶液各100 μL混合，加甲醇稀釋至1 mL，配制成混合液，混合液中6 -姜酚質(zhì)量濃度為0.024 mg/mL，8 -姜酚質(zhì)量濃度為0.032 mg/mL，10 -姜酚濃度為0.024 mg/mL，6 -姜醇質(zhì)量濃度為0.020 mg/mL，取10 μL 混合液進(jìn)樣得標(biāo)準(zhǔn)品色譜圖。精密稱取生姜超臨界提取物約15.0 mg，加甲醇定容至25 mL，取10 μL 進(jìn)樣得樣品色譜圖，通過外標(biāo)法計(jì)算生姜精油6 -姜酚、8 -姜酚、10 -姜酚、6 -姜醇含量。

3 結(jié)果與分析

3.1 超臨界CO2 萃取壓力對提取得率的影響

設(shè)定提取溫度45 ℃，時(shí)間120 min，分離壓力7 MPa，分離溫度45 ℃，CO2流量32 L/h。萃取壓力分別控制在22，24，26，28，30 MPa 進(jìn)行提取，根據(jù)出油率確定最佳萃取壓力。

不同萃取壓力萃取生姜結(jié)果見表1。

表1 不同萃取壓力萃取生姜結(jié)果

由表1 可知，在萃取壓力22～30 MPa，增加萃取壓力可增加生姜精油的出油量和增加生姜精油的出油率。萃取壓力超過26 MPa 出油量和出油率增加不明顯。

3.2 超臨界CO2 萃取溫度對提取得率的影響

設(shè)定提取壓力26 MPa，時(shí)間120 min，分離壓力7 MPa，分離溫度45 ℃，CO2流量32 L/h。萃取溫度分別控制在40，45，50，55，60 MPa 進(jìn)行提取，根據(jù)出油率確定最佳萃取溫度。

不同萃取溫度萃取生姜結(jié)果見表2。

表2 不同萃取溫度萃取生姜結(jié)果

由表2 可知，在萃取溫度為40～60 ℃，增加萃取溫度可增加生姜精油的出油量和增加生姜精油的出油率，萃取溫度超50 ℃出油量和出油率增加不明顯。

3.3 超臨界CO2 萃取時(shí)間對提取得率的影響

設(shè)定提取壓力26 MPa，萃取溫度45 ℃，分離壓力7 MPa，分離溫度45 ℃，CO2流量32 L/h。萃取時(shí)間分別控制在60，90，120，150，180 min 進(jìn)行提取，根據(jù)出油率確定最佳萃取時(shí)間。

不同萃取時(shí)間萃取生姜結(jié)果見表3。

表3 不同萃取時(shí)間萃取生姜結(jié)果

由表3 可知，萃取時(shí)間可增加生姜精油的出油量和增加生姜精油的出油率，但超過120 min 出油量和出油率增加不明顯。

3.4 各樣品姜辣素含量檢測結(jié)果

不同萃取萃取條件姜辣素結(jié)果見表4。

由表4 中樣1 -樣5 檢測結(jié)果及表1 可知，姜精油在萃取壓力26，28 MPa，萃取溫度45 ℃，分離壓力7 MPa，分離溫度50 ℃，提取時(shí)間120 min時(shí)姜辣素含量較高。在萃取壓力達(dá)到30 MPa，姜辣素含量減少，說明增大萃取壓力，提取物增加了雜質(zhì)。最佳萃取壓力26～28 MPa。

表4 不同萃取萃取條件姜辣素檢測結(jié)果/%

由表4 中樣6 -樣10 檢測結(jié)果及表2 可知，姜精油在萃取溫度50 ℃，萃取壓力26 MPa，分離壓力7 MPa，分離溫度50 ℃，提取時(shí)間120 min 時(shí)姜辣素含量較高。增加萃取溫度得率會(huì)增加，但姜辣素含量減少，說明增大萃取溫度，提取物增加了雜質(zhì)。最佳萃取溫度50 ℃。

由表4 中樣11 -樣15 檢測結(jié)果及表3 可知，姜精油在萃取時(shí)間120 min，壓力26 MPa，萃取溫度45 ℃，分離壓力7 MPa，分離溫度50 ℃時(shí)姜辣素含量較高。萃取時(shí)間增加，姜辣素含量減少，說明增大萃取時(shí)間，提取物增加了雜質(zhì)。最佳萃取時(shí)間120 min。

4 結(jié)論

綜上所述，在分離壓力7 MPa，分離溫度50 ℃時(shí)超臨界CO2萃取姜精油的最佳工藝為萃取壓力26 MPa，萃取溫度50 ℃，萃取時(shí)間120 min。所得姜精油中6 -姜酚含量為13.6%，8 -姜酚含量為3.4%，10-姜酚含量為5.6%，6-姜醇含量為1.7%。