超临界二氧化碳萃取姜油树脂中的烯类和酚类物质

超临界二氧化碳萃取姜油树脂中的烯类和酚类物质

生姜不仅是一种历史悠久的根系香料，也是一种传统的中医材料。生姜精油和姜油树脂是可以作为现代调味料的生姜提取物,特别是超临界流体萃取所获得的姜油树脂中含有生姜的全部风味和香气,其活性成分主要是具有芳香气味的挥发油成分和代表生姜特征辛辣风味的姜辣素类化合物,即烯类和酚类物质。人们对这些活性成分的药用价值、风味品质、营养价值已有一定认识,国外也陆续有从生姜提取物中分离鉴定出多个活性成分的报道,这些研究主要局限于含较多挥发性成分的姜精油的成分检出[14,15,16,17,18,19]。姜油树脂成分复杂,适于采用GC-MS进行全面分析,但分析条件会对结果产生各种影响,例如,热敏性物质分解或转化,挥发性物质流失等,影响检测的准确性。超临界CO2萃取所得姜油树脂的成分受原料和萃取条件影响很大,为了全面评价姜油树脂的风味特色并保证其品质的稳定,本文将在前期研究的基础上,考察测试条件对分析结果的影响,获得适用于超临界CO2萃取所得姜油树脂的GC-MS分析条件。1材料和方法1.1主要实验设备气质联用仪HP6890N-5972NMSD美国安捷伦公司。1.2主试剂乙醇、甲醇均为色谱级;纯净水经抽滤机过滤制备。1.3样本来源超临界二氧化碳流体萃取的食用级姜油树脂。1.4测试方法1.4.1样品处理取50μL姜油树脂于10mL容量瓶中,用乙醇定容至刻度。1.4.2色谱条件的确定GC/MS技术是以气体作为流动相的一种色谱分析方法,色谱柱是色谱仪的核心部件,柱温、载气流速、分流比等直接影响分离效果和分析时间,前期的研究中我们确定了柱温为60～270℃、载气为氦气,流速为1mL/min、分流比为20∶1、离子源温度为250℃。本试验中,主要改变升温速率、进样口温度、传输线温度,用同一样品进样,考察其保留时间、峰面积和分离度等,对比不同条件下的分离效果以及姜酚的稳定性等,确定较好的检测条件。对于具有芳香气味的烯类物质重点考察相对含量和分离度,对于姜油树脂的辣味组分酚类物质重点关注受热转化的状态。分离度RW是评价色谱柱分离总效能的指标,色谱峰峰宽分离度可以通过下式进行计算:RW=2dyW1+yW2=2(tR2−tR1)yW1+yW2RW=2dyW1+yW2=2(tR2-tR1)yW1+yW2。式中:d表示峰间距,tR表示保留时间,yW表示峰宽。2结果与讨论2.1试验条件对测试结果的影响2.1.1目标任务调整升温速率分别为10,15,20℃/min,其他条件为:柱温为60～270℃、载气为氦气,流速为1mL/min、分流比为20∶1、进样口温度270℃、传输线温度270℃、离子源温度为250℃。考察不同升温速率对主要物质含量、保留时间和分离度的影响。实验结果见图1和表1、表2。表中选择具有代表性的酚类和烯类物质进行了含量归一化处理。结果表明:测试越快,各物质出峰越快,但是峰距小,分离度低(计算结果见表1);同时当升温速率较高时姜酚大量的转化为姜酮,升温速率为20℃/min时,姜酮含量为35.10%,见表2。而在升温速率为10℃/min时,样品的分离度较高,此时只有少部分姜酚转化为姜酮,姜酚的量为8.23%,姜酮的量为22.25%,烯类物质的含量达到70%左右,此时对于姜油树脂中各物质的检测与分离都较有利,测试时间也比较合理,因此确定升温速率为10℃/min。2.1.2分离度的变化控制进样口温度分别为270,280,300℃,升温速率10℃/min,其他条件与2.1.1节相同。考察样品在此条件下的主要物质含量、保留时间和分离度的变化。实验结果和分析见图2、表3和表4。数据表明进样口温度对各物质出峰时间的影响较小,同时样品的分离度也无显著差别(见表3),但是当温度为270℃时姜酚出峰有延迟而且此时姜酚的含量较少仅为2.71%,而在300℃下烯类物质等轻组分大量挥发,基本未被检测出,同时大量姜酚被转化,姜酮的含量较高,达到62.97%。考虑各物质检测的灵敏度,最终选择280℃为进样温度。2.1.3传输线温度的影响分别调整传输线温度为220,270,290℃,进样口温度280℃,其他条件与2.1.2节相同。然后考察样品在此条件下的主要物质含量、保留时间和分离度的变化。实验结果和分析见图1中c、图2中e、图3、表5和表6。数据表明:传输线温度的变化对于各物质的检测影响较小,姜酮和姜烯的含量都相对平稳。但在290℃下姜酚含量低。在270℃下样品的分离度较高,此时各物质均能被检测出,烯类物质的总含量较高,姜酮与姜酚的含量也处于一个相对合理的水平。所以最终确定传输线温度为270℃。2.2传输线温度根据以上实验及分析,所确定的检测条件如下:色谱条件:起始温度60℃,不停留,以10℃/min速率升温至270℃、进样口温度为280℃,分流比20∶1;载气为氦气,流速1mL/min,传输线温度270℃。质谱条件:电离方式为电喷雾电离(EI)电子能量70eV,离子源温度为250℃,扫描范围50～400amu。在此检测条件下进行姜油树脂样品的检测,最终所得的GC/MS总离子流图见图4,分离度和主要物质归一化含量见表7、表8,检出物成分见表9。3色谱质谱条件选择姜油树脂中主要含有芳香味的烯类和具有辛辣气味的酚类两大类有效成分,采用GC/MS方法可以比较系统地分析这两类物质,本文的研究证明,测试条件对姜油树脂风味品质的结果影响很大。通过实验可知,进样口温度过高,会使芳香味的烯类物质大量损失,调整色谱和质谱条件可对相似度较高而不易分离的烯类物质获得较高的分离度,可检出的烯类物质也比较多。对易受热转化的辛辣组分姜酚类物质,在GC/MS方法中无法完全控制其转化,应当按照姜酚与姜酮的总量估算酚类物质含量。检测出了己醛(4.89%)和辛醛(1.80%),它们是姜酚转化为姜酮时的热解产物。选定的检测条件为:以10℃/min速率升温至270