劉姜偉 葉飛

【摘 要】 運(yùn)用水蒸氣蒸餾法從生姜中提取生姜精油，通過(guò)單因素和正交試驗(yàn)，得出：生姜片在干燥箱內(nèi)80℃下干燥，在蒸餾鍋內(nèi)浸泡3 h，蒸餾4 h，蒸餾水量與姜粉的質(zhì)量比為15：1時(shí)，生姜精油的提取率最高。

【關(guān)鍵詞】 分步提取；生姜精油；水蒸氣蒸餾法

[Abstract] The ginger essential oil extracted from ginger， use steam distillation by single factor and orthogonal test， it is concluded that： ginger slices in a drying oven drying under 80 ℃， immerse 3 h in a pot， distillation 4 h， 15：1 ratio of distilled water and the quality of ginger powder， ginger essential oil extraction rate is highest.

[Key words] stepwise extraction； ginger essential oil； steam distillation

生姜（Zinger Officinale Rose），又稱(chēng)姜皮、姜根等。它是國(guó)際市場(chǎng)貿(mào)易中最重要的根莖類(lèi)香料，世界平均年貿(mào)易量超過(guò)2萬(wàn)噸，我國(guó)每年的出口量0.8萬(wàn)噸以上，而生姜提取物對(duì)某些細(xì)菌有良好的克制作用，如傷寒桿菌，大腸桿菌，霉菌和霍亂菌中分離。生姜精油是從生姜中提取的透明的橙黃色液體，憑借豐富的香氣，主要用于調(diào)味食品或醫(yī)藥原料，本文重點(diǎn)研究水蒸氣蒸餾法提取生姜功效成分——生姜精油最有效方法的確定，以形成一定的技術(shù)路線，能夠提高生姜產(chǎn)品的附加值和利用率。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

生姜購(gòu)自九站農(nóng)貿(mào)市場(chǎng)；主要儀器有干燥箱、粉碎機(jī)、電子分析天平、恒溫水浴鍋、離心機(jī)、紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)等，均由吉林農(nóng)業(yè)科技學(xué)院生物技術(shù)實(shí)驗(yàn)室提供；主要試劑有乙醇、甲醇、石油醚、正己烷、乙酸乙酯，均為分析純，購(gòu)自北京化學(xué)試劑廠。

1.2 試驗(yàn)方法

（1）工藝流程

新鮮生姜→切成片→干燥箱烘干→粉碎機(jī)粉碎→裝入1L燒瓶?jī)?nèi)→浸泡數(shù)小時(shí)→蒸餾數(shù)小時(shí)→油水分離→生姜精油→計(jì)算提取率。提取率：Y=（m1/m2）×100%，式中：Y—生姜精油提取率（%）；m1—生姜精油質(zhì)量（g）；m2—姜粉質(zhì)量（g）。

（2）單因素比較

姜粉顆粒大小對(duì)生姜精油提取率的影響：分別稱(chēng)取20g顆粒大小過(guò)10，20，30，40目篩的姜粉，用1L的燒瓶裝0.4L的蒸餾水，浸泡3h后再持續(xù)蒸餾4h，然后收集生姜精油并計(jì)算其提取率；物料比對(duì)生姜精油提取率的影響：稱(chēng)取30g顆粒大小過(guò)30目篩的姜粉，用1L燒瓶分別加入0.30，0.45，0.60，0.75L蒸餾水，浸泡3h后再持續(xù)蒸餾4h，收集生姜精油并計(jì)算其提取率；浸泡時(shí)間對(duì)生姜精油提取率的影響：稱(chēng)取30g顆粒大小過(guò)30目篩的姜粉，置于1L燒瓶?jī)?nèi)，用0.6L蒸餾水分別浸泡1.0，2.0，3.0，4.0h后，持續(xù)穩(wěn)定的蒸餾4h，提取生姜精油并計(jì)算其提取率；蒸餾時(shí)間對(duì)生姜精油提取率的影響：稱(chēng)取30g過(guò)30目篩的姜粉，裝入1L的燒瓶?jī)?nèi)，用0.6L蒸餾水浸泡3h后，分別蒸餾2，3，4，5h后，提取生姜精油并計(jì)算其提取率；烘干溫度對(duì)生姜精油提取率的影響：稱(chēng)取30g，烘干溫度為110℃和80℃的過(guò)30目篩的姜粉，裝入1L燒瓶?jī)?nèi)，用0.6L蒸餾水浸泡3h后再蒸餾4h，提取生姜精油并計(jì)算其提取率。

（3）正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)

采用L16（43x2）混合水平正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)優(yōu)化工藝條件。見(jiàn)表一。

2 結(jié)果與分析

2.1 姜粉粉碎程度對(duì)生姜精油提取率的影響結(jié)果 見(jiàn)圖1。由圖1可知：當(dāng)粉碎程度為10目篩時(shí)，生姜精油的提取率為1.2%；當(dāng)粉碎程度為20目篩時(shí)，生姜精油的提取率為1.0%；當(dāng)粉碎程度為30目篩時(shí)，生姜精油的提取率為1.5%；當(dāng)粉碎程度為40目篩時(shí)，生姜精油的提取率為0.8%。隨著姜粉顆粒的減小，生姜精油的提取率先降低后升高，最后又降低，顆粒大小為30目篩時(shí)，生姜精油的提取率達(dá)到最大為1.5%。分析其原因，姜粉顆粒越小，姜粉細(xì)胞與蒸餾水接觸的越均勻，會(huì)提高生姜精油的提取率。但姜粉顆粒太細(xì)時(shí)，蒸餾鍋加熱時(shí)，不利于散熱，導(dǎo)致裝置內(nèi)壓強(qiáng)過(guò)大，有爆炸的危險(xiǎn)；相反，顆粒過(guò)大，會(huì)導(dǎo)致生姜精油的提取率下降。最終確定，30目篩為最合適的姜粉顆粒大小。

2.2 物料比對(duì)生姜精油提取率的影響結(jié)果 見(jiàn)圖2。

由圖2可知：當(dāng)物料比為1：10時(shí)，生姜精油的提取率為0.5%；當(dāng)物料比為1：15時(shí)，生姜精油的提取率為1.2%；當(dāng)物料比為1：20時(shí)，生姜精油的提取率為0.8%；當(dāng)物料比為1：25時(shí)，生姜精油的提取率為0.6%。隨著加入的蒸餾水量越來(lái)越多，生姜精油的提取率先升高又降低，當(dāng)物料比為1：15時(shí)，生姜精油的提取率達(dá)到最大為1.2%。分析其原因，當(dāng)蒸餾水量太少時(shí)，不能將姜粉與蒸餾水充分接觸，會(huì)影響生姜精油的提取率；隨著蒸餾水量的增加，姜粉細(xì)胞吸水脹破，生姜精油就會(huì)隨著水分蒸發(fā)出來(lái)，其提取率達(dá)到最大，所以確定蒸餾水與姜粉的最佳比值為15：1。

2.3 浸泡時(shí)間對(duì)生姜精油提取率的影響結(jié)果

見(jiàn)圖3。由圖3可知：當(dāng)浸泡時(shí)間為1h時(shí)，生姜精油的提取率為1.3%；當(dāng)浸泡時(shí)間為2h時(shí)，生姜精油的提取率為1.1%；當(dāng)浸泡時(shí)間為3h時(shí)，生姜精油的提取率為1.5%；當(dāng)浸泡時(shí)間為4h時(shí)，生姜精油的提取率為0.8%。隨著蒸餾水與生姜?dú)堅(jiān)佑|的時(shí)間越來(lái)越長(zhǎng)，生姜精油提取率先呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，后又下降，當(dāng)浸泡時(shí)間為3h時(shí)，生姜精油的提取率達(dá)到最大為1.50%。分析其原因，浸泡的時(shí)間太短，不能使姜粉充分溶解，不利于生姜精油的蒸發(fā)；如果太長(zhǎng)時(shí)間的浸泡，將導(dǎo)致生姜精油分解，進(jìn)而影響其提取率。最后確定蒸餾水浸泡姜粉的最佳時(shí)間為3h。

2.4 蒸餾時(shí)間對(duì)生姜精油提取率的影響結(jié)果

見(jiàn)圖4。由圖4可知：當(dāng)蒸餾時(shí)間為2h時(shí)，生姜精油的提取率為1.0%；當(dāng)蒸餾時(shí)間為3h時(shí)，生姜精油的提取率為1.2%；當(dāng)蒸餾時(shí)間為4h時(shí)，生姜精油的提取率為1.5%；當(dāng)蒸餾時(shí)間為5h時(shí)，生姜精油的提取率為1.3%。隨著蒸餾鍋加熱的時(shí)間越來(lái)越長(zhǎng)，生姜精油提取率先升高后降低，4h時(shí)達(dá)到最大為1.50%。分析其原因，如果蒸餾時(shí)間太短，會(huì)導(dǎo)致生姜精油殘留在姜粉細(xì)胞里，使生姜精油的提取率降低；但如果蒸餾時(shí)間太長(zhǎng)，將導(dǎo)致生姜精油分解，所以最后確定最合適的蒸餾時(shí)間為4h。

2.5 烘干溫度對(duì)生姜精油提取率的影響結(jié)果

見(jiàn)表2。由表2可知：當(dāng)烘干溫度為110℃時(shí)，生姜精油的提取率為0.61%；當(dāng)烘干溫度為80℃時(shí)，生姜精油的提取率為1.67%。高溫下烘干姜粉時(shí)，生姜精油的提取率明顯低于較低溫度下的。分析其原因，溫度較高時(shí)，生姜精油隨著蒸汽都蒸發(fā)到空氣中去了。所以，最佳烘干溫度為80℃。

2.6 正交試驗(yàn)結(jié)果 見(jiàn)表3

根據(jù)表3可知：極差RC>RB>RD>RA，說(shuō)明，烘干溫度（C）對(duì)生姜精油提取率的影響是最大的，其次是浸泡時(shí)間（B）及物料比（D），而蒸餾時(shí)間（A）對(duì)生姜精油的提取率的影響是最小的。因?yàn)樯吞崛÷逝cK值呈現(xiàn)正比關(guān)系，所以理論上蒸餾時(shí)間為4h最好，浸泡時(shí)間為4小時(shí)最好，物料比為10：1最好，烘干溫度為80℃最好。但是物料比對(duì)生姜精油提取率的影響相對(duì)較小，并且物料比10：1的時(shí)候會(huì)導(dǎo)致蒸餾裝置內(nèi)部壓強(qiáng)增大，甚至有可能導(dǎo)致爆炸，考慮到安全因素，因而選擇物料比為15：1。而蒸餾時(shí)間對(duì)生姜精油的提取率是最小的，從節(jié)約資源考慮，蒸餾時(shí)間為3h是最合適的。所以，最終可以確定水蒸氣蒸餾法蒸餾出生姜姜油的最合適的條件為A3B4C1D2，即浸泡時(shí)間為4h，蒸餾時(shí)間為3h，物料比為1：15，烘干溫度為80℃時(shí)，所得到的生姜精油的提取率是最大的。

3 結(jié)論

通過(guò)單因素試驗(yàn)比較，姜粉粉碎程度對(duì)生姜精油提取率的影響結(jié)果確定為30目篩為最合適的姜粉顆粒大小，物料比對(duì)生姜精油提取率的影響結(jié)果確定為蒸餾水與姜粉的最佳比值為15：1，浸泡時(shí)間對(duì)生姜精油提取率的影響結(jié)果確定為蒸餾水浸泡姜粉的最佳時(shí)間為3h，蒸餾時(shí)間對(duì)生姜精油提取率的影響結(jié)果確定為最合適的蒸餾時(shí)間為4h，如蒸餾時(shí)間太長(zhǎng)，將導(dǎo)致生姜精油分解，烘干溫度對(duì)生姜精油提取率的影響結(jié)果確定為最佳烘干溫度為80℃，溫度較高時(shí)，生姜精油隨著蒸汽容易蒸發(fā)到空氣中。在單因素的而基礎(chǔ)上，進(jìn)行了正交試驗(yàn)，將正交試驗(yàn)和單因素試驗(yàn)綜合比較分析，最終得出水蒸氣蒸餾法提取生姜精油最佳工藝為：蒸餾4h，浸泡3h，烘干溫度80℃，物料比1：15。

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