不同提取方法对生姜挥发性成分的影响研究

张蓓，王亦若，黄珂，王水敏，王花俊*，张峻松

(1.郑州轻工业大学 食品与生物工程学院，郑州 450002；2.北京化工大学 巴黎居里工程师学院，北京 100029；3.开封瑞泉香精香料有限公司，河南 开封 475000)

姜(ZingiberofficinaleRosc.)为姜科姜属多年生草本植物的根茎，又名生姜、白姜，原产于亚洲热带地区，在我国河南、陕西、江苏、山东广泛种植，是一种既可以食用又可以药用的两用植物[1-2]。生姜具有温和的、特殊的辛辣香味，是常用的食用调味香料，用作日常调味料、腌制酱菜、烘焙食品、糖果加香和制作咖喱粉等，随着食品产品工业的发展，其产品应用形式不单是植物的原来形态，还有其提取物姜油、油树脂常常用于饮料或者酒类加香。

冷榨法因操作温度低在常温下进行，热敏性物质不易破坏，能保持原有香味特征而多采用[3-5]，是制备植物香料精油的常用方法。同时蒸馏萃取法是集蒸馏与萃取为一体，用料少且耗时短就能富集到天然香料香味成分物质的常用实验方法[6-7]。

作为食品工业常用的天然植物调味料的生姜及其深加工产品，其产品品质的优劣和其含有的芳香成分有着密切关系。实验以生姜的根茎部为原料，利用压榨法和同时蒸馏萃取法对其挥发性组分进行提取，利用GC-MS对其挥发性致香成分进行分析、鉴定，对比分析不同提取方法对生姜挥发性香味成分分析结果的影响，以期阐明生姜中的特征性关键香味成分，为生姜的深加工提供理论参考。

1 实验部分

1.1 仪器与材料

同时蒸馏提取装置；电子恒温水浴锅 北京市永光明医疗仪器厂；GC7890-MS5977气相色谱-质谱联用仪 美国Agilent公司；TDZ5-WS离心机 湖南湘仪实验室仪器开发有限公司；HR2099/90搅拌料理机 飞利浦(中国)投资有限公司。

生姜：农贸市场；二氯甲烷(色谱纯)：西陇科学股份有限公司；无水硫酸钠(分析纯)：天津市德恩化学试剂有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 冷榨法姜油的制备

挑选新鲜无腐烂的生姜，称量，切片，破碎，置于搅拌机中，加入适量的水搅拌，压榨，过滤，上清液采用高速离心(4500 r/min)去除水分得姜油，加入适量的无水硫酸钠干燥，过滤，浓缩至1.5 mL并转移至色谱瓶中，供试样品待测。

1.2.2 同时蒸馏萃取法制备姜油[8]

挑选新鲜无腐烂的生姜，称量，切片，破碎，置于1000 mL圆底烧瓶中，向烧瓶中加入适量蒸馏水，用电热套加热，连接同时蒸馏萃取装置的一端；将盛有60 mL二氯甲烷的100 mL浓缩瓶置于同时蒸馏萃取装置的另一端，恒温水浴加热，同时蒸馏提取2.5 h，取下盛有二氯甲烷提取液的浓缩瓶，加入适量的无水硫酸钠干燥，过滤，浓缩至1.5 mL并转移至色谱瓶中，利用气相色谱-质谱联用仪进行定性定量分析。

1.3 分析条件

1.3.1 GC条件

色谱柱：HP-5MS (60 m×250 μm×0.25 μm)；载气为氦气；柱流速：1.0 mL/min；进样口温度为280 ℃；进样量：1 μL；分流比：10∶1；升温程序：初温50 ℃，保持2 min，以5 ℃/min升至260 ℃，保温10 min。

1.3.2 MS条件

质谱离子源温度230 ℃，四极杆温度150 ℃，接口温度280 ℃，质量全扫描范围：35～550 amu，EI源电子能量：70 eV。

1.3.3 定性定量方法

样品经气-质联用分析后，利用NIST 14对质谱碎片进行定性分析，进一步利用保留指数法和峰面积法对生姜提取物主要成分进行定性验证和定量分析。

1.3.4 生姜提取物感官评价方法

参照GB/T 14454.2-2008《香料香气评定法》对生姜提取物进行香气感官评价，除评辨其即时的香气外，还应注意对其在挥发过程中所呈现的头香特征、体香特征、尾香特征进行评析，以综合评定其香气感官质量[9]。

2 结果与分析

2.1 生姜提取物挥发性成分的定性、定量分析

所设实验条件下生姜提取物中各类挥发性组分的总离子流图见图1和图2。

图1 生姜冷榨法提取物气-质联用总离子流图Fig.1 GC-MS total ion flow diagram of ginger extracts by cold pressing method

图2 生姜同时蒸馏萃取法提取物气-质联用总离子流图Fig.2 GC-MS total ion flow diagram of ginger extracts by simultanous distillation and extraction method

由图1和图2可知，生姜提取物各类挥发性香味成分可在色谱柱得到较好分离，利用NIST 14谱库的质谱数据进行检索，为验证质谱检索结果，对生姜提取物中的主要挥发性组分进行了保留指数定性，各类挥发性香味成分见表1，共鉴定出113种香味组分，其中冷榨法检测出60种，同时蒸馏萃取法检测出96种，共有成分42种。

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

续 表

续 表

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2.2 生姜提取物挥发性成分分析

姜烯是生姜提取物中相对含量最高的挥发性组分，其含量是22.08%，其他成分如α-姜黄烯(11.59%)、β-倍半水芹烯(10.95%)、β-甜没药烯(8.41%)、α-法尼烯(6.05%)、β-水芹烯(4.45%)、桉树脑(2.50%)、4-(3-羟基-2-甲氧基苯基)丁-2-酮(2.26%)、姜酮(1.40%)、冰片(1.12%)等，两种提取方法的检出结果在组分种类上和数量上都有一定的差异，同时蒸馏萃取法检测出96种，占质量分数的91.94%；冷榨法检测出60种，占质量分数的78.52%，这是提取方法不同所致，同时蒸馏萃取法相对冷榨法温度高，溶剂萃取充分，萃取出的组分就多一些，但是主要组分含量和趋势与参考文献[10-12]基本一致。由挥发性香味成分的分析结果可知，含量相对较多的组分是烯烃类物质，共有49种，醇类26种，酮类14种，醛类9种。烯烃类中的姜烯是生姜的特征风味物质，具有令人愉快的辛香、木香和柑橘类水果香气，β-甜没药烯具有木香、柑橘类果香、花香和青香，香气自然清新，留香时间短；酮类中姜酮是生姜提取物中的特征风味物质，具有辛香、酚香和香荚兰的气息，2-十一酮具有脂蜡香、果香和奶酪的味道[13]；桉树脑又称桉树醇，有像樟脑的气味和清凉的药草芳香，香气穿透性强但留香不持久；芳樟醇具有清新飘逸的偏清的花香和木香，香气柔和透发，并稍带有柑橘类果香韵调；己醛具有强烈的青香，稍带有果香和木香，辛醛浓度高时有粗略的油脂气息，高度稀释下有似新鲜的甜橙和杏子的果香。这些含量不同的挥发性组分相互协调共同构成了生姜的特有风味，深受人们喜欢，广泛应用于食品加工中。

2.3 生姜提取物的感官特性

生姜提取物均为苍黄色至黄色液体，依照GB/T 14454.2-2008《香料香气评定法》评价表明，其感官特征主要为具有强有力的生姜特征辛香韵，初始有温和的新鲜木香，有似甜橙、柠檬、芫荽籽油等气息，底香甜而持久，甜浓又有些膏香和花香。其中冷榨法得到的生姜提取物的香气特征清香和辛香等香韵较为凸显，而SDE方法所得到的生姜提取物的香气特征较为温润，甜感明显。

3 结论

采用同时蒸馏萃取法和冷榨法对生姜中挥发性香味成分进行提取，各类挥发性香味成分经色谱-质谱法分离、鉴定，共鉴定113种香味成分，其中同时蒸馏萃取法检测出96种，冷榨法检测出60种，共有成分42种。

生姜提取物的主要挥发性成分为姜烯、α-姜黄烯、β-倍半水芹烯、β-甜没药烯、α-法尼烯、β-水芹烯、桉树脑、4-(3-羟基-2-甲氧基苯基)丁-2-酮、姜酮、冰片等。其香气为持续较强的生姜的特征辛香韵，具有芳香木香韵头香和清甜的底韵，留香较为持久。