黃曉兵 彭芍丹 袁 源 林麗靜 李積華③ 黃亮舞

（1 中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所/農(nóng)業(yè)農(nóng)村部熱帶作物產(chǎn)品加工重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室廣東湛江 524001；2 廣東豐硒良姜有限公司 廣東湛江 524100）

高良姜（Alpinia officinarumHance）是姜科山姜屬植物，主產(chǎn)于我國廣東、海南，為“十大廣藥”之一，在我國具有悠久的食藥用歷史［1］。據(jù)報(bào)道，高良姜藥理活性極強(qiáng)，其提取物具有抗菌［2］、抗氧化［3］、抗腫 瘤［4-5］、降尿酸［6］、降血糖［7］、保護(hù)腦血管［8］、抗?jié)?、保護(hù)胃黏膜［9］、神經(jīng)保護(hù)［3］等多種功能。目前，高良姜除用作著名漢藥“萬金油”的主要原料外，還廣泛用于食品、化妝品和藥品添加劑。高良姜化學(xué)成分非常復(fù)雜，分離出的活性化學(xué)成分以揮發(fā)油、黃酮類和二苯基庚烷類為主，也有少量糖苷類、甾醇類和苯丙素類成分［10］。

揮發(fā)油是高良姜品質(zhì)的重要指標(biāo)，也是調(diào)味料及高端香料生產(chǎn)的基礎(chǔ)呈香物質(zhì)。目前，有關(guān)高良姜揮發(fā)油的不同提取方式已有相關(guān)報(bào)道［11-12］，但由于水蒸汽提取的揮發(fā)油透明度好、流動性強(qiáng)，具有良好的加工特性，且與其他溶劑有較好的相溶性，因此，工業(yè)化生產(chǎn)高良姜揮發(fā)油以水蒸汽蒸餾法為主。然而，水蒸汽蒸餾法提取揮發(fā)油時(shí)，物料含水量會影響其傳質(zhì)傳熱速度，進(jìn)而影響提取率和提取成分，可考慮部分原料使用新鮮植物，其他則先干燥然后提取。為了客觀評價(jià)原料含水量對高良姜揮發(fā)油提取率和組成的影響，本研究通過比較不同的含水量原料揮發(fā)油的提取率和組成，為高良姜揮發(fā)油的高效提取提供數(shù)據(jù)支撐。

1 材料與方法

1.1 材料

高良姜為四年生蜂窩姜，由廣東豐硒良姜有限公司提供，采收于同一種植基地，除去根須和表面雜質(zhì)，用清水洗凈、切成5 cm 長姜段，晾干備用。

熱風(fēng)干燥箱：DHG-9426A，上海精宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司；低溫高速離心機(jī)：Sigma 3-30K，德國Sigma公司；水蒸氣提取裝置：自組裝；氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀：QP2010-Plus，日本島津公司。

1.2 高良姜揮發(fā)油提取工藝

將高良姜段放入50℃熱風(fēng)干燥箱中低溫干燥，實(shí)時(shí)監(jiān)測水分含量變化，按照20%的含水量間隔取樣，干燥至原料水分含量為10%以下，停止干燥。分別取不同含水量樣品，粉碎，過20 目篩，稱取相同重量樣品高良姜粉隔水蒸餾，收集蒸餾液，注意蒸餾、冷凝溫度保持一致，通過油水分液裝置收集高良姜揮發(fā)油，觀察揮發(fā)油的體積在30 min內(nèi)不發(fā)變化，停止蒸餾，將得到的揮發(fā)油經(jīng)脫水離心，最終為高良姜揮發(fā)油，分別記錄重量。其工藝流程見圖1：

圖1 高良姜揮發(fā)油提取工藝

1.3 精油提取得率計(jì)算方法

其中，R為揮發(fā)油得率，%；Mv為揮發(fā)油重量，g；M為高良姜原料重量，g；MC為高良姜原料含水量，%。

1.4 GC－MS分析條件［13］

色譜條件。色譜柱：Rtx-5ms 毛細(xì)管色譜柱（30 m×0.25 mm×0.25 μm，日本島津公司）；程序升溫：起始溫度60℃，保持6 min，以10℃/min 的速度升至160℃，保持5 min，以20℃/min 的速度升至240℃，保持10 min；載氣（He） 流速1.6 mL/min；壓力100 kPa；分流比30∶1；進(jìn)樣溫度250℃；進(jìn)樣量1 μL。

質(zhì)譜條件：電子轟擊（EI）離子源，離子源溫度230℃，接口溫度250℃，溶劑延遲2.5 min；數(shù)據(jù)采集方式Scan，質(zhì)量掃描范圍40～450 m/z，檢測器增益電壓1.28 kV。

2 結(jié)果與討論

2.1 不同含水量高良姜的揮發(fā)油提取率

分別取含水量為76.73%（鮮樣，標(biāo)記為A樣）、56.33%（標(biāo)記為B 樣）、36.19%（標(biāo)記為C樣）、16.00%（標(biāo)記為D 樣）、8.56%（標(biāo)記為E樣）的高良姜樣品，采用水蒸汽蒸餾法提取揮發(fā)油，各含水量原料揮發(fā)油提取得率見圖2。由圖2可知，隨著原料含水量的降低，高良姜揮發(fā)油提取得率呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢，當(dāng)原料水分含量為56.33%時(shí)，揮發(fā)油提取率最高，為1.19%，當(dāng)水分降低到16.00%時(shí)，其揮發(fā)油率最低，得率僅為0.43%，當(dāng)水分含量降低到安全含水量時(shí)（＜10%），高良姜揮發(fā)油提取率反而增加至0.80%。由此可見，原料含水量對高良姜揮發(fā)油的提取率影響較大，原料水分含量較高時(shí)，高良姜揮發(fā)油的提取率最高，這可能是由于在干燥過程中，部分揮發(fā)油隨著水分的蒸發(fā)而揮發(fā)，從而導(dǎo)致干燥后高良姜揮發(fā)油提取率下降。因此，工業(yè)化生產(chǎn)過程中，在不影響揮發(fā)油成分的前提下，可采用新鮮的高良姜原料進(jìn)行揮發(fā)油的提取生產(chǎn)。

圖2 不同含水量高良姜揮發(fā)油提取得率

2.2 不同含水量高良姜的揮發(fā)油組成分析

采用GC-MS 分析不同含水量原料提取的高良姜揮發(fā)油組成，各揮發(fā)油總離子流圖見圖3，主要揮發(fā)性成分見表1。由圖3 可知，不同含水量高良姜所提取揮發(fā)油的出峰數(shù)量、出峰時(shí)間基本保持一致，表明原料含水量對高良姜揮發(fā)油中揮發(fā)性物質(zhì)種類影響不大。表1 也進(jìn)一步證實(shí)了該結(jié)論。高良姜揮發(fā)油中揮發(fā)性成分主要包括1，8-桉葉素、β-蒎烯、莰烯、（-）-α-蒎烯、α-法尼烯、α-松油醇、檸檬烯、γ-摩勒烯、反式石竹烯等，其中1，8-桉葉素為主要成分（相對含量為26.09%～36.19%），其次為β-蒎烯（相對含量7.10%～9.29%）、α-法尼烯（相對含量4.51%～17.26%），該結(jié)論與袁源等［12］的研究結(jié)果基本一致。

按照出峰先后順序進(jìn)行排序，從表1 可以看出，1～10 號物質(zhì)相對含量隨原料含水量的降低而呈現(xiàn)下降趨勢，總相對含量從73.70%下降到52.48%；1～10 號物質(zhì)及同類物質(zhì)出峰時(shí)間較早，屬于分子量較小、易揮發(fā)類成分，在高良姜原料干燥過程中易揮發(fā)、易損失，且占全部揮發(fā)成分的一半以上，直接導(dǎo)致原料含水量降低，揮發(fā)油提取得率下降。11～18 號物質(zhì)相對含量隨原料含水量降低呈上升趨勢，由15.02%上升到33.11%；11～18 號及同類物質(zhì)出峰時(shí)間較晚，屬于分子量相對較大、揮發(fā)度較低類成分，在干燥過程中，該類物質(zhì)揮發(fā)度較低，因1～10號及同類物質(zhì)在干燥過程中易揮發(fā)損失，11～18 號及同類物質(zhì)的提取率會相對增加，但由于該類物質(zhì)的總含量較低，其增加幅度不大。因此，1～10 號及同類物質(zhì)揮發(fā)是影響高良姜提取得率的決定性因素。1，8-桉葉素是高良姜揮發(fā)油的典型特征組分，但干燥后相對含量會下降。因此，在實(shí)際生產(chǎn)中，可根據(jù)對高良姜香氣的需求，采用新鮮原料或干燥后原料進(jìn)行揮發(fā)油的生產(chǎn)。

圖3 不同含水量高良姜揮發(fā)油分析的總離子流圖

表1 不同含水量高良姜所得揮發(fā)性成分的分析

3 結(jié)論

通過水蒸汽蒸餾法對不同含水量高良姜揮發(fā)油進(jìn)行提取精制，并用GC-MS 分析手段對各揮發(fā)油的組成進(jìn)行初步分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，隨著原料含水量降低，高良姜揮發(fā)油提取得率整體上呈現(xiàn)下降趨勢，各揮發(fā)油的組分類型基本沒發(fā)生變化，但1，8-桉葉素等高揮發(fā)度組分的相對含量呈現(xiàn)下降趨勢，而α-法尼烯等揮發(fā)度相對較低的組分呈現(xiàn)上升趨勢。本結(jié)論進(jìn)一步表明，干燥處理為高良姜揮發(fā)油主要特征組分含量的重要影響因素. 因此，建立高良姜精油品質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，需明確原料含水量等基本特性。本研究結(jié)論為高良姜精油的高效、規(guī)范化生產(chǎn)提供了數(shù)據(jù)支撐。