超臨界二氧化碳萃取姜油樹脂中的烯類和酚類物質(zhì)

超臨界二氧化碳萃取姜油樹脂中的烯類和酚類物質(zhì)

生姜不僅是一種歷史悠久的根系香料，也是一種傳統(tǒng)的中醫(yī)材料。生姜精油和姜油樹脂是可以作為現(xiàn)代調(diào)味料的生姜提取物,特別是超臨界流體萃取所獲得的姜油樹脂中含有生姜的全部風味和香氣,其活性成分主要是具有芳香氣味的揮發(fā)油成分和代表生姜特征辛辣風味的姜辣素類化合物,即烯類和酚類物質(zhì)。人們對這些活性成分的藥用價值、風味品質(zhì)、營養(yǎng)價值已有一定認識,國外也陸續(xù)有從生姜提取物中分離鑒定出多個活性成分的報道,這些研究主要局限于含較多揮發(fā)性成分的姜精油的成分檢出[14,15,16,17,18,19]。姜油樹脂成分復(fù)雜,適于采用GC-MS進行全面分析,但分析條件會對結(jié)果產(chǎn)生各種影響,例如,熱敏性物質(zhì)分解或轉(zhuǎn)化,揮發(fā)性物質(zhì)流失等,影響檢測的準確性。超臨界CO2萃取所得姜油樹脂的成分受原料和萃取條件影響很大,為了全面評價姜油樹脂的風味特色并保證其品質(zhì)的穩(wěn)定,本文將在前期研究的基礎(chǔ)上,考察測試條件對分析結(jié)果的影響,獲得適用于超臨界CO2萃取所得姜油樹脂的GC-MS分析條件。1材料和方法1.1主要實驗設(shè)備氣質(zhì)聯(lián)用儀HP6890N-5972NMSD美國安捷倫公司。1.2主試劑乙醇、甲醇均為色譜級;純凈水經(jīng)抽濾機過濾制備。1.3樣本來源超臨界二氧化碳流體萃取的食用級姜油樹脂。1.4測試方法1.4.1樣品處理取50μL姜油樹脂于10mL容量瓶中,用乙醇定容至刻度。1.4.2色譜條件的確定GC/MS技術(shù)是以氣體作為流動相的一種色譜分析方法,色譜柱是色譜儀的核心部件,柱溫、載氣流速、分流比等直接影響分離效果和分析時間,前期的研究中我們確定了柱溫為60～270℃、載氣為氦氣,流速為1mL/min、分流比為20∶1、離子源溫度為250℃。本試驗中,主要改變升溫速率、進樣口溫度、傳輸線溫度,用同一樣品進樣,考察其保留時間、峰面積和分離度等,對比不同條件下的分離效果以及姜酚的穩(wěn)定性等,確定較好的檢測條件。對于具有芳香氣味的烯類物質(zhì)重點考察相對含量和分離度,對于姜油樹脂的辣味組分酚類物質(zhì)重點關(guān)注受熱轉(zhuǎn)化的狀態(tài)。分離度RW是評價色譜柱分離總效能的指標,色譜峰峰寬分離度可以通過下式進行計算:RW=2dyW1+yW2=2(tR2?tR1)yW1+yW2RW=2dyW1+yW2=2(tR2-tR1)yW1+yW2。式中:d表示峰間距,tR表示保留時間,yW表示峰寬。2結(jié)果與討論2.1試驗條件對測試結(jié)果的影響2.1.1目標任務(wù)調(diào)整升溫速率分別為10,15,20℃/min,其他條件為:柱溫為60～270℃、載氣為氦氣,流速為1mL/min、分流比為20∶1、進樣口溫度270℃、傳輸線溫度270℃、離子源溫度為250℃?？疾觳煌郎厮俾蕦χ饕镔|(zhì)含量、保留時間和分離度的影響。實驗結(jié)果見圖1和表1、表2。表中選擇具有代表性的酚類和烯類物質(zhì)進行了含量歸一化處理。結(jié)果表明:測試越快,各物質(zhì)出峰越快,但是峰距小,分離度低(計算結(jié)果見表1);同時當升溫速率較高時姜酚大量的轉(zhuǎn)化為姜酮,升溫速率為20℃/min時,姜酮含量為35.10%,見表2。而在升溫速率為10℃/min時,樣品的分離度較高,此時只有少部分姜酚轉(zhuǎn)化為姜酮,姜酚的量為8.23%,姜酮的量為22.25%,烯類物質(zhì)的含量達到70%左右,此時對于姜油樹脂中各物質(zhì)的檢測與分離都較有利,測試時間也比較合理,因此確定升溫速率為10℃/min。2.1.2分離度的變化控制進樣口溫度分別為270,280,300℃,升溫速率10℃/min,其他條件與2.1.1節(jié)相同?？疾鞓悠吩诖藯l件下的主要物質(zhì)含量、保留時間和分離度的變化。實驗結(jié)果和分析見圖2、表3和表4。數(shù)據(jù)表明進樣口溫度對各物質(zhì)出峰時間的影響較小,同時樣品的分離度也無顯著差別(見表3),但是當溫度為270℃時姜酚出峰有延遲而且此時姜酚的含量較少僅為2.71%,而在300℃下烯類物質(zhì)等輕組分大量揮發(fā),基本未被檢測出,同時大量姜酚被轉(zhuǎn)化,姜酮的含量較高,達到62.97%?？紤]各物質(zhì)檢測的靈敏度,最終選擇280℃為進樣溫度。2.1.3傳輸線溫度的影響分別調(diào)整傳輸線溫度為220,270,290℃,進樣口溫度280℃,其他條件與2.1.2節(jié)相同。然后考察樣品在此條件下的主要物質(zhì)含量、保留時間和分離度的變化。實驗結(jié)果和分析見圖1中c、圖2中e、圖3、表5和表6。數(shù)據(jù)表明:傳輸線溫度的變化對于各物質(zhì)的檢測影響較小,姜酮和姜烯的含量都相對平穩(wěn)。但在290℃下姜酚含量低。在270℃下樣品的分離度較高,此時各物質(zhì)均能被檢測出,烯類物質(zhì)的總含量較高,姜酮與姜酚的含量也處于一個相對合理的水平。所以最終確定傳輸線溫度為270℃。2.2傳輸線溫度根據(jù)以上實驗及分析,所確定的檢測條件如下:色譜條件:起始溫度60℃,不停留,以10℃/min速率升溫至270℃、進樣口溫度為280℃,分流比20∶1;載氣為氦氣,流速1mL/min,傳輸線溫度270℃。質(zhì)譜條件:電離方式為電噴霧電離(EI)電子能量70eV,離子源溫度為250℃,掃描范圍50～400amu。在此檢測條件下進行姜油樹脂樣品的檢測,最終所得的GC/MS總離子流圖見圖4,分離度和主要物質(zhì)歸一化含量見表7、表8,檢出物成分見表9。3色譜質(zhì)譜條件選擇姜油樹脂中主要含有芳香味的烯類和具有辛辣氣味的酚類兩大類有效成分,采用GC/MS方法可以比較系統(tǒng)地分析這兩類物質(zhì),本文的研究證明,測試條件對姜油樹脂風味品質(zhì)的結(jié)果影響很大。通過實驗可知,進樣口溫度過高,會使芳香味的烯類物質(zhì)大量損失,調(diào)整色譜和質(zhì)譜條件可對相似度較高而不易分離的烯類物質(zhì)獲得較高的分離度,可檢出的烯類物質(zhì)也比較多。對易受熱轉(zhuǎn)化的辛辣組分姜酚類物質(zhì),在GC/MS方法中無法完全控制其轉(zhuǎn)化,應(yīng)當按照姜酚與姜酮的總量估算酚類物質(zhì)含量。檢測出了己醛(4.89%)和辛醛(1.80%),它們是姜酚轉(zhuǎn)化為姜酮時的熱解產(chǎn)物。選定的檢測條件為:以10℃/min速率升溫至270