全 文 :Science and Technology of Food Industry 分 析 检 测
2014年第6期
江永香姜姜油树脂的GC-MS分析
赵林敏1,2,齐成媚1,刘小文1,*,骆 鹰1,袁志辉1,张祖姣1,王宗成1
(1.湖南科技学院生命科学与化学工程系,湖南永州 425199;
2.上海海洋大学食品学院,上海 201306)
摘 要:以我国具有特色的江永香姜作为原料,采用石油醚提取江永香姜中姜油树脂,并通过GC-MS定性分析化学
成分,用峰面积归一化法检测各化合物的相对百分含量。结果表明,共鉴定出24种主要化合物,占化学成分总提物的
87.38%,其中烯烃类占45.67%,酯类占16.02%,烷烃类占5.76%,醇类占9.34%,酚类占4.04%,醛类占4.56%,酸类占
1.99%,其中含量在5%以上的有7种,包括β-红没药烯、反-α-香柑油烯、姜黄烯、α-金合欢烯、(Z)-β-法尼烯5种烯烃,
还包括棕榈酸甲酯、9-十八烯酸酯两种酯类。
关键词:江永香姜,姜油树脂,GC-MS
Analysis of ginger oleoresin in Jiangyong fragrant-ginger by GC-MS
ZHAO Lin-min1,2,QI Cheng-mei1,LIU Xiao-wen1,*,LUO Ying1,YUAN Zhi-hui1,
ZHANG Zu-jiao1,WANG Zong-cheng1
(1.Department of Biochemistry,Hunan University of Science and Engineering,Yongzhou 425199,China;
2.College of Food Science,Shanghai Ocean University,Shanghai 201306,China)
Abstract:Jiangyong fragrant-ginger were used as raw material,which was one of the regional characteristics of
jiangyong wuxiang in china. The ginger oleoresin of Jiangyong fragrant-ginger were extracted by petroleum
ether and the chemical constituents were separated and identified by GC-MS. Then the relative contents in
percentage of compounds were determined by peak area normalization method. The results showed that 24
major compounds were separated and accounted for 87.38% of the total extractions. The major constituents
were identified as olefins 45.67% ,esters 16.02% ,alkanes 5.76% ,alcohols 9.34% ,phenols 4.04% ,aldehydes
4.56% and acids 1.99% . There were 7 kinds of compounds that the contents were more than 5% ,5 kinds
olefins(β-bisabolene,anti-α-be-rgamot oil ene,curcumene,α-farnesene,(Z)-β-farnesene) were included,
methyl hexadecanoate,9-octadecenoic acid were also included.
Key words:Jiangyong fragrant-ginger;ginger oleoresin;GC-MS
中图分类号:TS207.3 文献标识码:A 文 章 编 号:1002-0306(2014)06-0078-03
收稿日期:2013-07-18 * 通讯联系人
作者简介:赵林敏(1990-),女,在读硕士研究生,研究方向:食品营养
与加工。
基金项目:湖南省自然基金项目(13JJ6080);湖南省重点学科建设项
目资助(2011-76);湖南省高校科技创新团队支持计划资
助(2012-318);湖南省科技计划项目(2013FJ3004);湖南
省教育厅项目(13A030,13C350)。
江永香姜为永州有名特产,与香米、香芋、香柚、
香菇并列江永五香,仅分布于永州市江永县,外观莹
如玉,形似手掌,较普通生姜透明,富含姜油酚、姜油
酮、姜辣素、糠分、维生素B1、B2与铁盐。经测定,每
100g香姜蛋白质含量0.6~0.8g,糠分含量3.1~8.1g,脂
肪0.4~0.7g[1]。姜油包括姜精油和姜油树脂,姜精油是
从生姜根茎中用水蒸汽蒸馏的方法得到的挥发性油
分;姜油树脂是通过有机溶剂萃取,再回收溶剂得到
的较粘稠的半流体物质,是一种黄色至棕黄色有粘
性的液体[2],既含少量姜精油的挥发性成分,也含非
挥发的脂肪成分,其中不挥发成分在呈香方面有着
逼真作用,并对姜精油有天然定香作用,是一种高品
质的调味料和食品配料[3]。
国内外学者对生姜姜精油进行了大量的研究,如
王忠宾[2]研究了乙醇提取姜精油的工艺条件;李辉[4]
通过单因素和正交实验研究了水蒸气蒸馏法提取姜
精油的最佳工艺条件;欧阳辉[5]利用响应面法对姜精
油的超临界萃取进行了优化;孟青等[6]对生姜提取物
进行了TLC分析;张雪红等[7]以进口的6-姜酚标样为
外标化合物,采用高效液相色谱法测定生姜中的6-
姜酚含量,而有关生姜的姜油树脂的报道则较少,特
别是对具有重要经济前景的江永香姜油树脂的研究
尚未见报道。因此,本文以永州特有的江永香姜为原
料,采用石油醚提取姜油树脂,GC-MS进行成分分析,
对于其开发利用、提高其经济附加值具有重要意义。
1 材料与方法
1.1 材料与仪器
江永香姜 购于零陵区农贸菜市场;石油醚、氯
化钠、氢氧化钾、无水甲醇 分析纯,天津市大茂化
学试剂厂。
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分 析 检 测
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Vol . 35 , No . 06 , 2014
QP2010 Plus气质联用仪 日本岛津公司;WG-
71电热鼓风干燥箱 天津市泰斯特仪器有限公司;
FZ-102植物粉碎机 上海胜启仪器仪表有限公司;
HH-W600数显三用恒温水箱 江苏国胜实验仪器
厂;K201D-II旋转蒸发仪 郑州长城科工贸有限公
司;SHB-III循环水式多用真空泵 郑州长盛实验仪
器有限公司。
1.2 实验方法
1.2.1 待测样品提取 选取干净新鲜的江永香姜为
原料,洗净切片烘干,用植物粉碎机粉碎,过200目
筛;采用石油醚对江永香姜中的姜油树脂进行40℃
恒温浸提6h[8],再用旋转蒸发仪通过常压和减压蒸馏
将有机溶剂蒸出,可得含水的香姜提取物;对初提取
物进行甲酯化,得到待进样的待测样品。
1.2.2 甲酯化 取一滴香姜油树脂于25mL圆底烧
瓶中,加2mL 0.4mol/L的KOH/甲醇溶液,于70℃水浴
中回流皂化反应约10min(期间要持续剧烈振荡,使
甲酯化完全)。混匀后于室温下冷却,再加入3mL石
油醚,振荡促使甲酯化样品溶解,然后倒入饱和NaCl
溶液使液面升至瓶口,静置约1min,吸取上层有机相
于装有少量无水Na2SO4样品管中,待进样分析。
1.2.3 分析条件 色谱条件:载气为氦气,柱前压
60.4kPa,分流比10∶1,程序升温(柱初温80℃,保持时
间3min,以20℃ /min的升温速率升至140℃,保持
2min,再以6℃/min的升温速率升至230℃,保持3min,
最后以15℃ /min的升温速率升至260℃,保持时间
5min),汽化室温度250℃,接口温度250℃,色谱柱为
Rtx-5ms弹性石英毛细管柱(30m×0.25mm×0.15μm)。
质谱条件:电子电离(EI源),电子轰击能量70eV,电
子倍增管电压0.8kV,质量扫描范围15~400m/z,时间
间隔1s[2]。
1.2.4 数据处理与质谱检索 采用气质联用仪中的
NIST谱库(2008版)和Willey 9谱库,自动检索分析组
分的质谱数据,并对全部检索结果参考有关标准图
谱和相关文献[2,10-11]进行核对和补充,采用色谱
峰面积归一化法,计算各组分的百分含量。
2 结果与分析
按上述实验方法和条件(1.2)可得香姜油树脂的
总离子色谱图(见图1),对总离子图中各峰经质谱扫
描后得质谱图,经过质谱数据系统检索,并结合有关
文献从基峰、保留时间进行直观分析,匹配度可达
83.7%,从而确定出香姜油树脂中主要有效成分,并
通过数据处理系统,按峰面积归一化法确定各组分
的相对百分含量,其结果见表1。
由图1和表1可知,色谱图上共有24个显著峰,占
色谱图总量的87.38%。姜油树脂主要成分为烯烃
45.67%,酯类16.02%,烷烃5.76%,醇类9.34%,酚类
4.04%,醛类4.56%,酸类1.99%。香姜油树脂具有多
峰号 保留时间(min) 化合物名称 分子式 含量(%) 匹配度(%)
1 2.092 2-吡啶羧酸(2- Pyridine Carboxylicacid) C10H7NO2 1.99 86
2 3.202 α-水芹烯(α-Phellandrene) C10H16 2.13 90
3 5.382 反-2-蒎烷醇(Trans-2-Pinanol) C10H18O 1.66 90
4 6.673 α-萜品醇(α-Terpineol) C10H18O 2.33 87
5 7.813 β-柠檬醛(β-Citral) C10H16O 2.39 71
6 8.094 香叶醛(Geranial) C10H16O 2.17 79
7 10.160 古巴烯(Copaene) C15H24 1.68 89
8 11.248 α-香柑油烯(α-Bergamotene) C15H24 1.59 81
9 11.554 6-姜酚(6- Gingerol) C17H26O4 4.04 89
10 11.710 (Z)-β-法尼烯((Z)-β-Farnesene) C16H24 5.37 69
11 11.828 1-氯十二烷(1-Chloro-Dodecane) C12H25Cl 2.07 76
12 11.934 姜黄烯(Curcumene) C15H22 12.27 94
13 12.078 α-金合欢烯(α-Farnesen) C15H24 6.84 92
14 12.174 反-α-香柑油烯(Trans-α-Bergamotene) C15H24 5.68 86
15 12.482 β-红没药烯(β-Bisabolene) C15H26 8.18 92
16 13.188 β-红没药醇(β-Bisabolol) C15H26O 1.72 84
17 13.663 2-甲基癸烷(2-Methyl Decane) C10H24 2.10 81
18 13.667 2,2-二甲基辛醇(2,2-Dimethyl Octand) C10H22O 1.57 81
19 14.285 α-红没药醇(α-Bisabolol) C15H26O 2.06 71
20 15.482 2-氯十二烷(2-Chloro-Dodecane) C12H25Cl 1.59 89
21 15.490 β-水芹烯(β-Pheuandrene) C10H16 1.93 82
22 19.434 棕榈酸甲酯(Methyl Hexadecanoate) C19H38O2 5.89 85
23 22.235 9-十八烯酸酯(9-Octadecenoic Acid) C19H38O2 5.24 84
24 22.612 二十七烷酸甲酯(Heptacosanoic Acid Methyl Ester) C29H56O2 4.89 81
25 其他化合物 12.62
表1 香姜油树脂GC-MS分析结果
Table 1 GC-MS analysis of ginger oleoresin in Jiangyong fragrant-ginger
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Science and Technology of Food Industry 分 析 检 测
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图1 香姜油树脂化学成分总离子图
Fig.1 Total ion chromatogram of ginger oleoresin in
Jiangyong Fragrant-ginger
2.5 5.0 7.5 10.0 12.5 15.0 17.5 20.0 22.5
1.0×106
7.5×105
5.0×105
2.5×105
强
度
保留时间(min)
1 2 3
4 56 7 89
10
11
12
13
14
15
16171819 20
21
22 2324
种典型的生姜活性成分,如6-姜酚、姜黄烯、β-水芹
烯、α-金合欢烯等,其中6-姜酚对香姜呈味具有重要
作用,姜黄烯、β-水芹烯等烯烃对香姜呈香具有重要
作用[3],且含量高达45.67%,这可能是“香姜”之名由
来的原因。同时姜油树脂中6-姜酚、姜黄烯等化合物
具有抗氧化[9-10]、免疫增强[11]、抗菌[12]、抗炎[13]等作用,
这为香姜油树脂的开发利用提供了依据。通过和王
忠宾[2]对莱芜大姜的分析结果相比,江永香姜的挥发
性物质(烯烃类)含量较高,可达45.67%,而其辛辣性
成分姜辣素(姜酚)含量较低,仅为4.04%,原因可能
是其含水量高于普通生姜,渣滓较普通生姜少;和林
茂[14]采用水蒸气蒸馏法对重庆北培生姜的分析结果
相比,本实验的挥发性烃类较之低20.96%,α-姜烯未
检测到,与之低18.49%,原因可能是水蒸汽蒸馏法提
取挥发性成分的能力比有机溶剂强;和何文珊 [15]采
用有机溶剂提取生姜油脂的分析结果相比,挥发性
烃类比乙酸乙酯提取的低2.02%,正己烷提取的低
7.30%,甲醇提取的低10.96%,原因可能是有机溶剂
的极性不同,故对挥发性成分的提取能力有差异,因
此研究说明江永香姜水分含量虽多,但功能特性较
普通生姜强,使其具有广阔的开发前景。
3 讨论与结论
通过采用石油醚提取江永香姜中姜油树脂的组
分并经气质联用仪分析鉴定,既发挥了色谱法的高
分离能力,又发挥了质谱法的高鉴别能力,因此具有
准确、可靠的特点。初步检出24种化合物,主要是烯
烃,以及一定量的酯类、烷烃类、醇类、酚类、醛类和
少量的酸类,含量较丰富的有反-α-香柑油烯、(Z)-
β-法尼烯、姜黄烯、α-金合欢烯、β-红没药烯、棕榈
酸甲酯、9-十八烯酸酯,含量均在5%以上,其中对香
姜呈味贡献最大的是6-姜酚,对香姜呈香贡献最大
的是姜黄烯、β-水芹烯等烯烃[3]。虽然目前姜精油的
应用研究较成熟,但姜油树脂的研究则相对较少,特
别是具有地域特色的江永香姜中姜油树脂的研究还
尚未发现,因此本研究不仅为我国江永香姜中姜油
树脂成分的分析和探明提供了一些初步数据,而且
也为后续江永香姜姜油树脂的研究开发提供了理论
依据。
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