（蔬菜学专业论文）姜油的化学成分分析与姜辣素的分离纯化研究.pdf

山东农业大学博士学位论文 中文摘要 生姜( z i n g i b e ro f f i c i n a l er o s c o e ) 根茎中含有挥发性的精油和非挥发性的姜辣素物质， 其中精油呈现出生姜的芳香气味，而姜辣素则呈现出生姜的辛辣风味，同时，也是生姜 中主要药理活性成分。为加快对生姜姜油的开发利用，本文在对生姜根茎精油和姜辣素 组织化学定位基础上，研究了姜油化学成分的g c m s 测定方法，建立了用h s c c c 技 术分离纯化姜辣素标准样品的新方法，并探讨了生姜不同品种、不同部位、不同生长期、 不同栽培因素等对姜油含量及化学成分的影响。主要研究结果如下： 1 一通过对多种染色剂进行试验比较，确定n a d i 试剂可作为生姜精油和姜辣素组织化 学定位的特异性染色剂。该试剂可使精油呈棕红色，姜辣素呈天蓝色。通过光镜观察及 透射电镜观察，确定姜精油和姜辣素混合存在于同一种类型的油细胞中，油细胞在生姜 根茎中不同程度地分布于韧皮部和木质部的薄壁细胞中。 2 姜油无需衍生化处理，即可用g c m s 联用技术测定其中的挥发性精油和非挥发性 姜辣素成分。用g c m s 联用技术在莱芜大姜的姜油中共分析出7 7 种化学成分，其中精 油成分5 0 种，姜辣素成分2 7 种。精油相对含量为5 9 3 1 ，主要为萜类及其氧化物， 且以倍半萜为主( 5 0 1 5 ) ，其中主要成分为a 姜烯( 2 2 2 9 ) 、p 倍半水芹烯( 8 5 8 ) 、 0 【法尼烯( 3 9 3 ) 、口没药烯( 3 8 7 ) 、a 姜黄烯( 2 6 3 ) ：姜辣素的相对含量为 4 0 6 9 ，其中主要成分为6 姜酚( 9 3 8 ) 、6 姜烯酚( 7 5 9 ) 及姜辣素类的分解产物 姜油酮( 9 2 4 ) 。在莱芜大姜中发现3 种为新的姜辣素化合物，分别为6 异姜酚、z - 1 0 一 异姜烯酚和e 1 0 异姜烯酚。 3 不同提取方法姜油得率及化学成分差异较大，新收获的莱芜大姜根茎采用水蒸 气蒸馏法、乙醇浸提法和超临界c 0 2 萃取法的姜油提取率分别为0 9 5 、3 7 5 和4 6 7 ； 水蒸气蒸馏所得精油主要是呈现芳香性气味的倍半萜类化合物( 6 3 4 6 ) 和单萜类化合 物( 3 4 9 1 ) ；乙醇浸提所得浸膏主要是呈现辛辣味的姜辣素类化合物( 8 6 4 1 ) ，其 中主要为6 姜酚( 1 6 8 6 ) 、6 姜烯酚( 1 6 5 8 ) 和姜油酮( 1 7 6 8 ) ：超临界c 0 2 萃取所得油树脂中挥发性的芳香味化合物和非挥发性的姜辣素类化合物的相对含量分 别为5 9 3 1 和4 0 6 9 ，具有浓郁的芳香气味和强烈的辛辣昧。 4 老姜的姜油含量比鲜姜高，虽然主要化学成分相同，但其相对含量相差较大。老姜 中a 姜黄烯和姜辣素的相对含量分别比鲜姜高3 6 0 和3 8 9 。老姜的芳香性气味比鲜 姜淡，但其辛辣味较强，具有更高的营养保健价值。 姜油的化学成分分析与姜辣素的分离纯化研究 5 生姜植株的根、根茎韧皮部、根茎木质部和周皮等部位中均含有丰富的姜油成分， 含量分别达2 14 - o 1 、4 6 4 士o 1 3 、4 6 24 - o 1 7 和o 9 44 - 0 0 4 ，因而，在生产中无 需脱皮即可提取生姜姜油；生姜地上茎和叶片的超临界c 0 2 提取物中含姜油成分极低， 其中姜辣素含量仅占9 5 2 、2 2 8 ，提取姜油的利用价值不大。 6 不同品种生姜姜油的化学成分差异较小，仅各组分的相对含量差异显著。其中姜油 含量和姜辣素相对含量较高的生姜品种有：莱芜大姜、日本大姜、山农1 号、山农2 号、 安丘大姜。姜油含量和姜辣素相对含量较低的生姜品种有：房州姜、金时姜和安丘小姜。 7 不同生长期生姜姜油成分没有显著差异，但各组分相对含量变化较大。生姜姜油含 量及姜辣素相对含量均从发芽期到收获期呈逐渐上升趋势，分别由初始的1 8 64 - 0 0 9 和3 2 7 上升至收获时的4 5 64 - 0 1 5 和4 0 1 1 ，说明随着生姜的生长，次生代谢物 姜油被不断地合成，并贮存于根茎的油细胞中。 8 生姜幼苗期采用不同有色膜遮光对生姜姜油含量有一定影响。其中绿膜、红膜和白 膜对生姜的姜油含量和成分影响不大，适用于生姜遮光栽培，但蓝膜使姜油含量和姜辣 素相对含量明显减少，分别降至3 8 54 - 0 1 l 和3 3 6 8 ，不适于生产中应用。 9 用h s c c c 技术可以快速地从生姜乙醇浸提物中大量分离纯化高纯度的6 姜酚、8 姜酚和1 0 - 姜酚。从2 0 0m g 生姜粗提物中在1 7 0m i n 内即可分离纯化6 姜酚3 0 2m g 、 8 - 姜酚4 0 ，5m g 和1 0 姜酚5 0 5m g ，其纯度分别达到9 9 9 、9 9 9 和9 2 4 。分离制备 的纯品可以用于生理活性实验及分析检测用标样。 关键词：姜油；组织化学定位；气质联用技术：姜辣素；分离纯化 2 山东农业大学博士学位论文 a b s t r a c t g i n g e r ( z i n g i b e ro f f i c i n a l er o s c o e ) r h i z o m ec o n t a i n st h ev o l a t i l ee s s e n t i a lo i lr e s p o n s i b l e f o rt h ed i s t i n c ta r o m aa n dt h en o n v o l a t i l ep u n g e n tc o m p o u n d sr e s p o n s i b l ef o rt h ep u n g e n t a r o m aa n dm a i n l yp h a r m a c o l o g i c a l l ya c t i v ec o m p o n e n t si ng i n g e r i no r d e rt op r o m o t et h e d e v e l o p m e n ta n du t i l i z a t i o no fg i n g e ro i l ，t h i sp a p e rs t u d i e dt h eh i s t o c h e m i c a ll o c a l i z a t i o n m e t h o do fg i n g e re s s e n t i a lo i la n dp u n g e n tc o m p o u n d s ；t h eg - c m sa n a l y t i c a lm e t h o df o rt h e d e t e r m i n a t i o no ft h ec h e m i c a lc o m p o s i t i o n so fg i n g e ro i l ；an o v e lh s c c cm e t h o df o rt h e s e p a r a t i o na n dp u r i f i c a t i o no fm a j o rg i n g e r o l sr e f e r e n c es u b s t a n c e sf r o mg i n g e ra n de f f e c t so f t h eg r o w i n gd e v e l o p m e n to fg i n g e r ，c u l t i v a r s ，c u l t i v a t e df a c t o r s ，d i f f e r e n to r g a n so nt h e c o n t e n ta n dc h e m i c a lc o m p o s i t i o n so fg i n g e ro i l t h em a i nr e s u l t sw e r ea sf o l l o w s ： 1 n a d ir e a g e n tc a nb eu s e df o rh i s t o c h e m i c a ll o c a l i z a t i o ns t a i n i n go fe s s e n t i a lo i l sa n d g i n g e r o l sb yc o m p a r i n gt h en u m b e ro fs t a i n s a n dt h ee s s e n t i a lo i lw a ss t a i n e dr e db r o w n ，b u t g i n g e r o l sw a ss t a i n e da z u r eb yn a d ir e a g e n t t h ee s s e n t i a lo i la n dg i n g e r o l se x i s t e di nt h e s a m et y p eo fo i lc e l l sa n dt h en u m b e ro fp o i n t si nt h er h i z o m e b yl i g h tm i c r o s c o p ea n d t r a n s m i s s i o ne l e c t r o nm i c r o s c o p y t h e yb o t hw e r es t o r e da n da c c u m u l a t e di np a r e n c h y m a c e l l so fp h l o e ma n dx y l e m 2 g c m st e c h n o l o g yc a l lb ea p p l i e dt od e t e r m i n a t et h ec h e m i c a lc o m p o s i t i o n so ft h e v o l a t i l ee s s e n t i a lo i la n dn o n - v o l a t i l eg i n g e r o l si ng i n g e ro i lw i t h o u td e r i v a t i z a t i o n t h e a n a l y s i s r e s u l t e di n7 7c o m p o u n d si n g i n g e r o i lf r o mz i n g i b e ro f f i c i n a l er o s e v a r l a i w u d a j i a n g ，i nw h i c hc o n t a i n e dn o n - v o l a t i l eg i n g e rp u n g e n tc o m p o u n d s ( 4 0 6 9 ) a n d a b u n d a n tv o l a t i l ec o m p o u n d s ( 5 9 31 ) t h ev o l a t i l ec o m p o u n d sw e r em a i n l ya - z i n g i b e r e n e ( 2 2 2 9 ) ，1 3 - s e s q u i p h e l l a n d r e n e ( 8 5 8 ) ，a - f a m e s e n e ( 3 9 3 ) ，1 3 - b i s o b o l e n e ( 3 8 7 ) ， 旺- c u r c u m e n e ( 2 6 3 ) ，w h i c hw a sm o s t l yc o n s i s t e do fs e s q u i t e r p e n eh y d r o c a r b o n s ( 5 0 15 ) t h ep u n g e n tc o m p o u n d so fg i n g e rw e r em a i n l y6 - g i n g e r o l ( 9 3 8 ) ，6 - s h o g a o l s ( 7 5 9 ) ， z i n g e r o n e ( 9 2 4 ) p r o d u c e db yt h e r m a ld e g r a d a t i o no ft h eg i n g e r o l so rs h o g a o l s t h i s a n a l y s i sr e s u l t e di nt h ed e t e c t i o no f3h i t h e r t ou n k n o w nn a t u r a lc o m p o u n d sf r o mg i n g e rv a t l a i w u d a ji a n g ，w h i c hw e r e6 - i s o g i n g e r o l ，z - 10 一i s o s h o g a o la n de 10 - i s o s h o g a o l ，r e s p e c t i v e l y 3 t h e r ew e r es i g n i f i c a n td i f f e r e n c e si ng i n g e ro i le x t r a c t i o nr a t ea n dc h e m i c a lc o m p o n e n t s a m o n gd i f f e r e n te x t r a c t i o nm e t h o d s t h eg i n g e ro i l e x t r a c t i o nr a t eb ys t e a md i s t i l l a t i o n , 3 e t h a n o ll e a c h i n ga n ds u p e r c r i t i c a lc a r b o nd i o x i d ew a s0 9 5 ，3 7 5 a n d4 6 7 ，r e s p e c t i v e l y t h eg i n g e re s s e n t i a lo i lo b t a i n e db ys t e a md i s t i l l a t i o nw a sm a i n l yt h es e s q u i t e r p e n o i d s ( 6 3 4 6 ) a n dt h em o n o t e r p e n o i d s ( 3 4 91 ) r e s p o n s i b l ef o rt h ed i s t i n c ta r o m a ；t h eg i n g e r c o n c r e t eo b t a i n e db ye t h a n o ll e a c h i n gw a sm a i n l yt h ep u n g e n tc o m p o u n d s ( 8 6 41 ) r e s p o n s i b l ef o rt h ep u n g e n ta r o m a , 6 - g i n g e r o l ( 1 6 8 6 ) ，6 - s h o g a o l ( 1 6 5 8 ) a n dz i n g e r o n e ( 17 6 8 ) a m o n gt h e m ；t h eg i n g e ro l e o r e s i no b t a i n e d f r o ms u p e r c r i t i c a lc a r b o nd i o x i d e c o n t a i n e da b u n d a n tn o n - v o l a t i l eg i n g e rp u n g e n tc o m p o u n d s ( 4 0 6 9 ) a n da b u n d a n tv o l a t i l e a r o m a t i cc o m p o u n d s ( 5 9 31 ) ，a n dp r e s e n t e di n t e n s e l yt h ea r o m aa n dp u n g e n c yo fg i n g e r 4 g i n g e ro i lc o n t e n to fs e e d g i n g e rw e r em o r eh i g h e rt h a nt h a to ff 琵s hg i n g e r a n dt h e c h e m i c a lc o m p o n e n t si nb o t hw e r et h es a m e ，h o w e v e r ，t h er e l a t i v ec o n t e n to fc h e m i c a l c o m p o n e n t sw a sas i g n i f i c a n td i f f e r e n c e t h er e l a t i v ec o n t e n to f a c u r c u m c n ea n dp u n g e n t p r i n c i p l e si ns e e d g i n g e rw a s3 6 0 ，3 8 9 h i g h e rt h a nt h a ti nf r e s hg i n g e r ，r e s p e c t i v e l y t h e s e e d g i n g e rh a dal i g h t e rf r a g r a n c et h a nf r e s hg i n g e r ，b u th a das t r o n gp u n g e n tt a s t ea n d h i g h e rv a l u eo fn u t i t i o na n dh e a l t hc a r e 5 r o o t ，l i g a m e n t ，x y l e ma n dp e r i d e r mc o n t a i n e da b u n d a n tg i n g e ro i l ，a n dt h ec o n t e n to f g i n g e ro i lw a s2 14 - o 1 ，4 6 44 - o 13 ，4 62 士0 17 ，0 9 44 - 0 0 4 ，r e s p e c t i v e l y g i n g e r o i lc a nb ee x t r a c t e dw i t h o u tp e e l i n gg i n g e ri np r o c e s s i n g e x t r a c t sw i t hs e f - c 0 2f r o ms t e m a n dl e a fh a v el i t t l ec h e m i c a lc o m p o u n d so fg i n g e ro i la n dc a nm a k eu s eo fl i t t l ev a l u ef r o m e x t r a t i n gg i n g e ro i l 6 t h e r ew e r en o n s i g n i f i c a n td i f f e r e n c e sb e t w e e nd i f f e r e n tg i n g e rc u l t i v a r s h o w e v e r ，t h e r e l a t i v ec o n t e n to fc h e m i c a lc o m p o s i t i o nw a ss i g n i f i c a n td i f f e r e n c e s t h ef o l l o w i n g g i n g e r c u l t i v a r sw e r ec o n t a i n e dm o r eh i g h e rt h ec o n t e n to fg i n g e ro i la n dt h er e l a t i v ec o n t e n to f p u n g e n tp r i n c i p l e s ：l a i w e d a j i a n g ，r i b e n d a j i a n g ，s h a n n o n g y i h a o ，s h a n n o n g r e h a o ，a n q i u d a j i a n g t h ef o l l o w i n gg i n g e rc u l t i v a r sw e r ec o n t a i n e dm o r el o w e rt h ec o n t e n to fg i n g e ro i la n dt h e r e l a t i v ec o n t e n to f p u n g e n tp r i n c i p l e s ：f a n g z h o u j i a n g ，j i n g s h i j i a n g ，a n q i u x i a o j i a n g 7 t h e r ew e r en o n - s i g n i f i c a n td i f f e r e n c e sb e t w e e nc h e m i c a lc o m p o u n d so f g i n g e ro i ld u r i n g d i f f e r e n tg r o w t ht i m e s b u tt h er e l a t i v ec o n t e n to fc h e m i c a lc o m p o s i t i o nw a ss i g n i f i c a n t d i f f e r e n c e s t h ec o n t e n to fg i n g e ro i la n dt h er e l a t i v ec o n t e n to fp u n g e n tp r i c i p l e sw e r ea g r a d u a lu p w a r dt r e n df r o m1 8 64 - 0 0 9 a n d3 2 7 t o4 5 64 - 0 15 a n d4 0 11 f r o m g e r m i n a t i n gs t a g et oh a r v e s t i n gs t a g e ，e s p e c t i v e l y t h er e s u l t si n d i c a t e dt h a tt h es e c o n d 4 山东农业大学博士学位论文 m e t a b o l i t e s ( g i n g e ro i l ) w e r ec o n t i n u o u s l ys y n t h e s i z e da n ds t o r e di nt h er h i z o m e so fg i n g e r 8 g r e e nf i l m ，r e df i l ma n dw h i t ef i l mi ng i n g e rc u l t i v a t i o nh a dn o n s i g n i f i c a n te f f e c to nt h e c o n t e n to fg i n g e ro i la n dc h e m i c a lc o m p o n e n t so fg i n g e ro i l ，a n dc a nb ea p p l i e dt og i n g e r c u l t i v a t i o n h o w e v e r ，b l u ef i l mw a su n s u i t a b l ef o rg i n g e rc u l t i v a t i o nd u et om a k i n gg i n g e ro i l c o n t e n t ( 3 8 54 - o 11 ) a n dt h er e l a t i v ec o n t e n to fp u n g e n tp r i c i p l e s ( 3 3 6 8 ) as i g n i f i c a n t d e c r e a s e 9 h i g h s p e e dc o u n t e r c u r r e n tc h r o m a t o g r a p h yc a nb ea p p l i e d t ot h es e p a r a t i o na n d p u r i f i c a t i o no f6 - g i n g e r o l ，8 - g i n g e r o la n d10 一g i n g e r o lf r o mac r u d ee x t r a c to fg i n g e r t h e e x p e r i m e n ty i e l d e d3 0 2m go f6 - g i n g e r o l ，4 0 5m go f8 - g i n g e r o l ，5 0 5m go f10 - g i n g e r o l f r o m2 0 0 m go fc r u d ee x t r a c ti no l l e s t e ps e p a r a t i o n a n dt h ep u r i t yo ft h e s ec o m p o u n d sw a s 9 9 9 ，9 9 9 a n d9 9 2 ，r e s p e c t i v e l y ，a sd e t e r m i n e db yh i g h - p e r f o r m a n c el i q u i d c h r o m a t o g r a p h y ( h p l c ) g i n g e m l sm a yb eu s e df o r 切v i t r oa n di nv i v os t u d i e sa n da s r e f e r e n c es u b s t a n c e sf o ra n a l y t i c a lp u r p o s e s k e y w o r d s ：g i n g e ro i l ；h i s t o c h e m i c a ll o c a l i z a t i o n ；t e c h n i q u eo fg a sc h r o m a t o g r a p h ya n d m a s ss p e c t r o m e t r y ；g i n g e r o l s ；s e p a r a t i o na n dp u r i f i c a t i o n 5 符号说明 关于学位论文原创性和使用授权的声明 本人所呈交的学位论文，是在导师指导下，独立进行科学研究所 取得的成果。对在论文研究期间给予指导、帮助和做出重要贡献的个 人或集体，均在文中明确说明。本声明的法律责任由本人承担。 本人完全了解山东农业大学有关保留和使用学位论文的规定，同 意学校保留和按要求向国家有关部门或机构送交论文纸质本和电子 版，允许论文被查阅和借阅。本人授权山东农业大学可以将本学位论 文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印 或其他复制手段保存论文和汇编本学位论文，同时授权中国科学技术 信息研究所将本学位论文收录到中国学位论文全文数据库，并向 社会公众提供信息服务。 保密论文在解密后应遵守此规定。 论文作者签名：盛揿 导师签名：垒至垒审 | 日 期：础，屈 姜油的化学成分分析与姜辣素的分离纯化研究 l 引言 生姜( z i n g i b e ro f - f i c i n a l er o s c o e ) 为姜科多年生草本宿根植物，原产东南亚，自古 以来，中国、印度就将其作为一种重要的调味品和药材。生姜化学成分复杂，各成分的 含量和组成不仅直接影响生姜产品及其制品的质量，也影响生姜产品的用途和加工方 法。关于生姜姜油的组织化学定位、化学成分分析及其生理活性，已有较多的报道，现 将前人研究进展综述如下： 1 1 姜油及其理化性质 1 1 1 姜油的分类及定义 根据生姜提取物的产品特性可将姜油( g i n g e ro i l ) 分为姜精油( g i n g e re s s e n t i a lo i l s ) 和姜油树脂( o l e o r e s i n ) 二类。 精油( e s s e n t i a lo i l s ) ，又称挥发油( v o l a t i l eo i l s ，e t h e r e a lo i l ) ，是植物体在常温下 暴露于空气中可挥发、具有芳香气味、可用水蒸汽蒸馏法提取的油状液体总称，它与不 挥发性油( f i xo i l ) ，如油脂不同( r e v e r c h o n 等，1 9 9 7 ) 。精油是由多种化学成分组成 的混合物，提取材料不同，其成分也不同。精油主要存在于植物组织的腺细胞、油细胞、 油室、分泌细胞等特定的组织中，大多数成油滴状存在，也有与树脂、粘液质共存。 姜油树脂( g i n g e ro l e o r e s i n ) 是用有机溶剂从姜中提取的、含有挥发性成分一精 油和非挥发性成分一树脂等所组成的液体混合物，是一种深琥珀色至深棕色的粘稠液 体，几乎不溶于水。目前获得生姜油树脂的常用方法有有机溶剂浸提法、压榨法和超i 晦 界c 0 2 萃取法。 姜油是一复杂的混合物，所含的化学成分较多，目前，已检测到的化学成分达1 4 0 多种( j o l a d 等，2 0 0 5 ) 。从嗅觉和味觉上可将姜油中的化学成分分为两大类 1 1 1 1 挥发性的萜类成分 姜的挥发 油( v o l a t i l eo i l ) 是一种与水不相溶的油状液体，可经水汽蒸馏法获取，其化 学成分主要为萜类物质，如单萜类的小蒎烯、p 水芹烯，倍半萜类的a 姜烯、p 红没药 烯等( w u 等，1 9 9 4 ；o n y e n e k w e 等，1 9 9 9 ；p i n o 等，2 0 0 4 ) 。姜油中的萜类物质大多 有较强的香气和生物活性，如橙花醛( n e r a l ) 、松油醇( t e r p i n e 0 1 ) 、橙花叔醇( n e r o l i d 0 1 ) 、 莰烯( c a m p h e n e ) 、桉树脑( 1 ，8 c i n e o l e ) 、龙脑( b o m e 0 1 ) 、香叶醛( g e r a n i a l ) 、洳 姜黄烯( a r c u r c u m e n e ) 、n - 蒎烯( p i n e n e ) 、p 一水芹烯( 1 3 s e s q u i p h e l l a n d r e n e ) 等萜类 6 山东农业大学博士学位论文 是姜油中主要的呈香物质，是医药、食品、香料和化妆品工业的重要原料( o n y e n e k w e 等，1 9 9 9 ) 。 1 1 1 2 非挥发性姜辣素成分 姜辣化合物( g i n g e rp u n g e n te o m p o u d s ) ，又称姜辣素( g i n g e r o l s ) 是指由多种化合物 组成呈现生姜特征性辛辣风味的的混合物，其结构中均含有3 甲氧基- 4 一羟基苯基官能 团。c o n n e l l 等( 1 9 7 2 ) 根据该官能团所连接脂肪链的不同，把姜辣素分为姜酚类 ( g i n g e r o l s ) 、姜烯酚类( s h o g a o l s ) 、姜酮酚类( p a r a d o l s ) 、姜油酮( z i n g e r o n e ) 、 姜二酮类( g i n g e r d i o n e s ) 、姜二醇类( g i n g e r d i o l s ) 等不同类型。 g o v i n d a r a j a n 等( 1 9 8 2 ) 研究认为，姜辣素及其同系物( 主是侧链c 原子数目不同) 是姜油中主要的辣味成分，其中含量最多的是6 姜酚。m u s t a f a 等( 1 9 9 3 ) 则认为，姜 烯醇及其同系物也是姜油中主要辣味成分，是由相应的姜酚在长期贮存、加热处理、硅 胶和氧化铝柱层析等过程中，在p h2 5 - 7 2 条件下脱o h 形成的。 1 1 2 姜油的理化性质 1 1 2 1 性状 生姜精油在常温下大多为无色或微带淡黄色的透明油状液体，具有香气或姜的特异 气味。在常温下滴在纸上可自行挥发而不留下任何油迹，此点与油脂等非挥发性油有着 明显差异。 1 1 2 2 溶解性 韩菊等( 2 0 0 4 ) 研究发现，挥发油不溶于水和酸( 1 0 盐酸) ，微溶于碱中( 1 0 n a o h ) ， 易溶于各种有机溶剂，尤其可溶于亲脂性有机溶剂，如石油醚、二硫化碳、乙醚、油脂 等，也易溶于丙酮、异丙醇、无水甲醇等，在高浓度乙醇中可全溶，而在低浓度乙醇中 只能溶解一定数量。 1 1 2 3 不稳定性 姜油长期与空气、光线接触，会逐渐氧化变质，使姜油的相对密度增加，黏度增大， 颜色变深，失去原有香味，甚至树脂化，失去挥发性。因此，姜油应贮存于棕色瓶内， 密封，阴凉、低温保存。 z h a n g 等( 1 9 9 4 ) 认为，生姜经烹调与加工后，姜酚的含量大大降低。鲜姜烹调 1 5m i n ，可使6 姜酚的含量由1 4 5 8m g ( 干重) 降至1 2 1 4m 【g g ( 干重) 。c h e n 等( 1 9 8 7 ) 研究了酸、碱对姜酚的影响，认为p h 是影响姜酚稳定性的最重要的因素之一，其随p h 变化的机制如图l 所示。 7 姜油的化学成分分析与姜辣素的分离纯化研究 譬 j p 霄1 篓蔚随p h 的变化 b h a t t a r a i 等( 2 0 0 1 ) 研究认为，在p h l 7 之间，姜酚最为稳定，黄雪松等( 2 0 0 6 ) 的研究结果与其相反，p h = 4 时，姜酚的稳定性最低，随着p h 升高姜酚的稳定性增加。 随温度的升高姜酚的稳定性降低。温度对姜酚稳定性的影响最大，其次是p h ，再次为 加热时间长短。 姜辣素具有不稳定性，容易受到周围环境的影响而发生变化( 姜子涛等，1 9 9 8 ： c o n n e l l 等，1 9 7 2 ) 。如姜醇加热到2 0 0 c 以上时，则会发生逆羧醛缩合反应生成姜酮和 相应的脂肪醛；姜醇、姜烯酚等在碱性水溶液中发生水解反应，得到姜酮和相应的脂肪 醛；姜醇在过氧酸( 如过氧乙酸) 存在的条件下，发生氧化水解反应。 1 1 2 4 紫外吸取特性 韩菊等( 2 0 0 4 ) 配制一定浓度姜酚的乙醇水溶液，用紫外分光光度计检测发现， 该物质在2 1 0 、2 3 0 、2 8 0b i l l 处有吸收峰，其中2 8 0n m 为姜酚的特征吸收峰。 陈燕等( 2 0 0 1 ) 、h e 等( 1 9 9 8 ) 研究了纯品姜酚的u v 特征图谱，其在2 8 0l i r a 处 有最大吸收值，在2 3 0n m 处有特征侧峰，其特征吸收值约为a 2 3 0 a 2 8 0 = 1 7 5 。纯品姜 烯酚类化合物的u v 特征图谱，其特征值约为a 2 3 0 a 2 8 0 = 4 2 5 。 1 2 姜油的组织化学定位 目前，几乎所有的细胞成分( 如蛋白质、糖、类脂、核酸、细胞内的无机离子等) 均可应用组织化学方法迸行定量和定性分析。组织化学方法与不同的显微成像技术相结 合，也可用于植物精油的组织化学研究。 前人关于植物精油进行组织化学定位的研究已有一些报道，如l e w i n s o h n 等( 1 9 9 8 ) 应用雪夫氏试剂对柠檬草精油中的单萜醛类柠檬醛( 橙花醛、香叶醛) 进行定位。 s e r r a t o v a l e n t i 等( 1 9 9 7 ) 用醇溶性染料苏丹红和尼罗蓝对鼠尾草精油进行了组织化学 8 山东农业大学博士学位论文 定位研究与分析。l e w i n s o h n 等( 1 9 9 8 ) 提出醇溶性染料如苏丹红在染色过程中，由于 溶剂乙醇可以萃取或取代精油成分从而造成人为的假象，因而用水溶性染料对精油 进行组织化学定位更合理。m a c e 等( 1 9 8 9 ) 在棉花中用三氯化锑与倍半萜醛( 如棉子 酚及其衍生物) 反应进行组织定位，锑离子可与邻位的羟基倍半萜醛发生螯合反应，产 生有色的螯合物。 b a l l a d i n 等( 1 9 9 8 ) 在鲜姜组织切片中没有观察到姜辣素成分的存在，而在晒干的 生姜切片中却存在大量的油脂性细胞器，且油性树脂的提取率更高。这一显微观察结果 与鲜姜中也存在姜辣素成分相矛盾( 3 0 l a d 等，2 0 0 4 ：b a l a c h a n d r a n ，2 0 0 6 ) 。m a n g a l a k u m a r i 等( 1 9 8 4 ) 认为，姜精油和姜油树脂位于不同类型的细胞中，而a z i a n 等( 2 0 0 4 ) 采用 番红和固绿对生姜石蜡切片染色，认为这二种成分存在于同一种类型的细胞中，但由于 并不能对二者产生特异性颜色，所以其结论也只能是推论。 1 3 影响姜油化学成分的因素 生姜姜油的含量及化学成分与品种、生长环境、采收季节、预处理方法、提取方法 等有密切关系。 1 3 1 品种与产地环境 生姜的品种不同、生长环境不同，其提取物的成分有一定的差别。张卫明等( 2 0 0 3 ) 采用高效液相色谱( h p l c ) 和气相色谱( g c ) 分别研究了4 个地区( 安徽铜陵、山东 莱芜、湖南汝城、广东广州) 生姜的丙酮回流提取乙醚萃取物和5 个地区( 安徽铜陵、 山东莱芜、山东安丘、湖南汝城、广州) 生姜的水蒸气蒸馏乙醚萃取物的指纹图谱表 明，不同产地生姜的姜辣素含量和组成成分显著不同，且挥发油的含量也存在较大差异。 j o l a d 等( 2 0 0 4 ) 对中国白姜与日本黄姜的二氯甲烷提取物中6 ，8 ，1 0 姜酚和6 姜烯酚的 定量分析表明：含量最多的是6 姜酚，分别为2 8 、3 4 ，其次是1 0 、8 姜酚，6 姜烯 酚含量极少，仅为0 3 5 。表明不同的品种、产地其成分有一定的差别。o n y e n e k w e 等 ( 1 9 9 9 ) 测定尼日利亚生姜挥发油的主要成分为姜烯( 2 9 5 ) 和倍半水芹烯( 1 8 4 ) 等萜类物质。 1 3 2 干燥方法 不同的干燥方法对的姜油在组成、质量上有较大的影响，鲜姜烘干时会有许多低沸 点的萜类丢失，即使采用冷冻干燥法，也有痕量组分损失，因此，采用合理的干燥法有 利于保留单萜类。 9 姜油的化学成分分析与姜辣素的分离纯化研究 与多数香辛料一样，生姜在样品制备时也要经过一系列前处理来提高姜油树脂和姜 精油的产量和质量( n o o ra z i a n 等，2 0 0 1 ) 。 李计萍等( 2 0 0 1 ) 测定了同一品种的干姜和鲜姜中挥发油成分后，发现干姜的总挥 发油的含量低于鲜姜，且其成分有一定的差别。干姜中有9 个成分是鲜姜所没有，分别 是2 庚醇、芳樟醇、松油烯4 醇、洳松油醇、香茅醇、6 榄香烯、橙花醇、乙酸酯、异 香橙烯、d 桉叶油醇。鲜姜中的p 榄香烯和反，反法昵醛等2 个成分干姜中未检出。从相 对百分含量看，干姜和鲜姜都是莰烯含量最高，p 水芹烯次之，0 【- 姜烯、丫- 衣兰油烯较 少。 b a l l a d i n 等( 1 9 9 9 ) 认为，低温干燥可以防止热敏性物质的分解。b a r t l c y 等( 2 0 0 0 ) 研究表明，远红外干燥在6 0 。c 可以较大的保留倍半萜烯、姜烯、d 倍半水芹烯、p 红没 药烯、a - 姜黄色素等。另外，干燥会导致姜醇含量的下降，而萜烯类碳水化合物的含量 会有所增加，同时干燥还会导致一些单萜烯醇转化成相应的酯。 a z i a n 等( 2 0 0 4 ) 通过用乙醇提取干姜和鲜姜姜油时发现，干燥作用可以破坏薄壁 细胞的细胞壁，从而使其中的淀粉粒、精油及油树脂释放出来；而乙醇只能破坏其油细 胞结构，对薄壁细胞没有破坏作用，只对其起到挤压的作用。 1 3 3 提取方法和溶剂 采用不同萃取溶剂生姜提取物的主要成分及含量和功能性有较明显的差异( f f 文珊 等，2 0 0 1 ；陈燕等，2 0 0 0 ) 。水蒸气蒸馏的姜油主要含有单萜、倍半萜烯类化合物及6 甲基5 庚烯2 - 酮、柠檬醛等，未见生姜的辣味成分，如姜酚、姜烯酚、姜酮酚等及其 同系物，并认为可能是加热蒸馏使这些成分被破坏。而y o n e l 等( 1 9 9 5 ) 认为，水蒸气