生姜提取物挥发性组分分析方法的创新性探索

生姜提取物挥发性组分分析方法的创新性探索

目前，姜提取物提取技术主要是成熟的。姜的现代加工方法主要包括：蒸馏水法、溶剂提取物法、冷压法、col萃取法、分子蒸馏法等。根据加工方法及所含组分的不同,得到姜精油和姜油树脂两种深加工产品。比较粘稠的姜油树脂,既含有少量精油的挥发性成分,又含有非挥发性的脂肪成分。溶剂浸提法、冷榨法、超临界CO2萃取法得到的生姜提取物含有大量的不挥发性成分,其挥发性成分分析不可以完全采用传统的气相色谱法,本实验采用热脱附(TD)-气质联用法(GC-MS)进行挥发性成分分析,文献中鲜见报道,热脱附(TD)避免不挥发成分对实验结果产生的影响,保护气相色谱,实验结果满意。1实验部分1.1试剂和机器1.1.1甲醇、丙酮氦气、氮气(>99.999%,上海吴淞化工厂);甲醇、丙酮(色谱纯,国药化学);生姜油,生姜冷榨提取物,生姜CO2超临界提取物,生姜CO2超临界提取树脂,生姜溶剂提取物(市场成品)。1.1.2gc-ms联用仪热脱附系统(TDS-3,GESTEL,德国);吸附管老化系统(TC-2,GESTEL,德国)及吸附管(空管);GC/MS联用仪(Agilent7890-5975,安捷伦,美国);HP-INNOWAX色谱柱(60m×0.25mm×0.25μm,安捷伦,美国);风味指纹分析仪(FOX4000,AlphaM.O.S.,法国)。1.2试验条件1.2.1tc-2吸附管老化将热脱附空管,加上玻璃毛,装入TC-2吸附管老化系统(如图1),以0.3MPa的高纯氮作为保护气进行老化,老化温度300℃,老化时间3h。老化结束后,称量被老化的热脱附管+玻璃毛的重量m0。样品加入脱附管中,称取热脱附管+玻璃毛+样品的重量m1,再次装入TC-2吸附管老化系统,以0.3MPa的高纯氮作为保护气进行挥发性实验,温度设定为260℃,待老化系统内温度升至260℃后,保持30m,在保护气下冷却,称热脱附管+玻璃毛+残渣的重量m2。则样品的在260℃的挥发物含量X%=(m1-m2)/(m1-m0)。1.2.2升2in作为载气:高纯氦气;载气流速:1ml/min;程序升温条件:60℃保持2min,每分钟升3℃至120℃,保持25min,每分钟升3℃至230℃,保持5min。进样方式:自动进样,进样量0.2μL;分流比:100∶1。1.2.3扫描方式及质量范围质谱计:电离方式为EI,电子能量70eV,离子源温度230℃,四级杆温度150℃,扫描范围20～450amu/s,全扫描方式,扫描质量范围:20～450amu/s。1.2.4升温模式TDS条件:初始温度:40℃;初始时间保留2min,溶延1min;升温条件:从40℃起,每分钟升60℃至200℃,保持3min,每分钟升30℃至260℃,保持3min;设置:传输线280℃;放空时间:2min;模式:不分流。CIS条件:冷阱温度:-60℃;平衡0.5min;初始时间:1min;升温条件:从-90℃起,每分钟升12℃至250℃,保持1min。2结果2.1提取方法的确定按照实验拟定的生姜提取物挥发物含量测试方法对水蒸气蒸馏生姜提取物、冷榨生姜提取物、溶剂生姜提取物、CO2超临界生姜萃取物和CO2超临界姜油树脂进行测定。实验结果(表1)可以看到,提取物提取方法不同,其挥发性含量具有比较大的差别:水蒸气蒸馏提取物,是在常压或加压下通入水蒸气以使姜油在低于其沸点的温度下馏出,主要获得生姜中挥发性较大的精油,其易挥发性成分非常高,大于99%;溶剂提取和超临界提取均为溶剂提取物,其实质性原理有些相似,所以得到的生姜提取物(特别是溶剂提取物和超临界姜油树脂),其挥发性成分有些相似,均为80%左右。冷榨生姜提取物从表中也可以看出,其挥发性成分含量最少,约为65%,不挥发或者弱挥发性成分比较多,所得到的提取物质量主要与生姜本身的质量有关。2.2不同方法提取的生姜精油成分分析不同方法提取的生姜油在其成分组成上也有比较大的差别,如水蒸气蒸馏法得到的姜油没有辛辣的口感,即不含姜辣素,而CO2超临界萃取法则可以很好地保留生姜的香气和口感,冷榨姜油较蒸馏姜油也更有新鲜感。实验采用2.2确定的GC-MS条件和热脱附条件对不同提取方法得到的生姜油进行了成分分析,包括蒸馏姜油、冷榨姜油、溶剂萃取的姜油、CO2超临界萃取的姜油、CO2超临界萃取的姜树脂,分析结果见图3。从分析产生的总离子流图基本形状可以看到明显的区别,特别是低沸点区。水蒸气蒸馏生姜油的低沸点区峰面积大和峰个数多,从各个提取物的香气也可以明显的感觉到水蒸气蒸馏生姜油的强度明显较强,可能就是这个低沸点区易挥发物较多造成的。从提取物的组成和含量也同样可以看出这些差异来,将五种方法提取的生姜提取物进行TDS-GC-MS分析,并进行保留指数计算,对应文献进行确认,用面积归一化法进行定量计算,得到每个组分的气相浓度。从表2不同提取方法提取的生姜提取物挥发性成分,大体了解生姜精油化学组成成分的含量,并进行对比和分析。提取姜精油的传统方法是水汽蒸馏法,姜油透明,呈浅黄色或橘黄色,可流动;提取姜油树脂的传统方法为溶剂浸提法和压榨法,产品为深琥珀色至深棕色的粘稠液体;CO2超临界提取姜油和姜树脂时都能保留生姜的口感,风味较好。通过对不同方法提取的生姜产品的分析,发现蒸馏姜油成分中对发香贡献大的低碳单萜烯类含量高,姜油的香气丰富,由于不会将高沸点物质如姜辣素等带入姜油,因此不会产生生姜的口感,风味差。姜树脂中的高沸点物质较多,可能由于其大分子物质多,沸点高,如姜辣素。与蒸馏姜油含大量姜烯不同,溶剂提取、CO2超临界萃取物和姜油树脂含有姜酮,这些是姜辣素的成分,而使姜油具有生姜的辛辣口感,提供了较强的天然感。由于不同方法提取的生姜油及提取物成分差别大,所以香气也各有特点。它们的主体香气基本一致,而区别在于香气特征和香气强度。蒸馏姜油含萜烯较多,有油脂气,香气不透发,姜的特征香气明显;冷榨姜油柠檬类果香重,花香也比较丰富,整体香气饱满多韵;溶剂浸提的姜油香气很通透,十分轻快,香气与CO2超临界萃取的姜油相似,都含有类似蜜饯、水果糖般的柠檬样甜香;姜树脂香气较姜油淡很多,且香气厚实,似香脂。3挥发油蒸馏生姜油的香气特征水蒸气蒸馏生姜提取物、冷榨生姜提取物、溶剂生姜提取物、CO2超临界生姜萃取物和CO2超临界姜油树脂挥发物