泡姜精油成分GC-MS分析

崔秋兵，霍 峰，吳遠彬，吳書奇

（1.內江師范學院分析測試中心，四川 內江 641100；2.果類廢棄物資源化省高校重點實驗室，四川 內江 641100；3.內江師范學院化學化工，四川 內江 641100）

姜（Zingiber officinaleRoscoe）為姜科姜屬多年生草本植物，在我國的大部分地區均有栽種，長期以來被作為食用調料及中藥原料。泡姜是四川特色風味泡菜，由姜的新鮮根莖通過添加老鹽水及其他輔料浸泡腌制而成。泡姜原料一般采用嫩姜，而嫩姜在收獲后很容易腐爛，但經過腌制后得到的泡姜能長期保存，并具有特殊的口感和風味。泡姜在口味及功能上與生姜均有一定的差別[1-2]。

姜精油是姜中的揮發性成分，它是姜的香氣和部分風味的來源。姜精油的成分多為芳香類有機化合物，目前已經發現姜精油中含有100 多種成分，主要是各類烯烴類化合物，其中倍半萜烯類和氧化倍半萜烯類化合物含量占絕大部分。姜精油溫熱、香辛，有令人愉悅的芳香氣味，具有祛寒除濕、驅風止痛、溫經通絡、抗衰老等功效，并且姜精油中的萜烯類化合物具有保護胃黏膜和抗潰瘍作用[3-4]。

泡姜由于生產和使用范圍的限制，其精油很少被人提取并分析其成分[5-6]。泡姜所含精油成分對其口感和風味、食用與藥用功能都有極其重要的價值[7-8]。本文以蒸餾法分別提取泡姜精油和生姜精油，通過氣相色譜-質譜聯用儀對精油成分進行對比分析，研究泡姜經過腌制后精油成分的變化，以期為評價泡姜口感及研究泡姜功能及用途提供參考借鑒[9-10]。

1 材料與方法

1.1 材料與設備

1.1.1 材料與試劑

生姜，產自內江市東興區永福鎮，9月份采收，由陳發軍副教授鑒定為姜（Zingiber officinaleRosce）。泡姜，由同批次生姜按四川傳統工藝腌制而成。

泡菜乳酸菌，成都曲賦生物科技有限公司；大粒泡菜鹽，四川久大制鹽有限公司；二氯甲烷，成都金山化學試劑有限公司；無水Na2SO4，成都市科龍化工試劑廠；其他常用試劑均為分析純。

1.1.2 儀器與設備

SHT 型數顯恒溫磁力攪拌電熱套（V500 mL），菏澤市牡丹區教學儀器廠；DFY-600 搖擺式高速萬能粉碎機（600 g），溫嶺市林大機械有限公司；7890A-5975C 氣相色譜-質譜聯用儀、19091Z-431 型色譜柱，美國Agilent公司。

1.2 方法

1.2.1 泡姜的制備

將泡菜乳酸菌、大粒泡菜鹽、純凈水混合均勻，制成泡菜水，其中泡菜乳酸菌添加量參照說明書，鹽水比1∶20（g/mL）。嫩姜洗凈后晾干，置于消毒洗凈的玻璃泡菜壇子中，倒入泡菜水全部淹沒鮮姜，加蓋密封，腌制10 d左右。

1.2.2 泡姜精油和生姜精油的提取

分別將泡姜、生姜洗凈切片，粉碎后，取適量置于蒸餾燒瓶中，用水蒸氣連續回流裝置提取姜精油[11-12]，提取時間4 h 左右（時間過短提取不完全，降低了姜精油的提取率，過長可能會破壞姜精油的成分）。取上層精油于密閉小試管中，加入無水Na2SO4脫水，置于低溫（4 ℃）不透光環境中保存[13-14]。

1.2.3 氣相色譜（GC）條件

色譜柱型號：19091Z-431 型；進樣口溫度：250 ℃；分流進樣方式：不分流；升溫程序：初始溫度60 ℃，以10 ℃/min 升溫至120 ℃，以5 ℃/min 升溫至200 ℃，以20 ℃/min升溫至270 ℃，保持2 min。

1.2.4 質譜（MS）條件

離子源：EI（電子轟擊）源；接口溫度：230 ℃；四級桿溫度：150 ℃；離子源溫度：230 ℃；協調方式：標準協調方式；電子倍增器電壓：1 100 V；質量掃描范圍：35～550 u。

1.2.5 數據處理

將獲得的質譜數據在Nist2005 和Wiley275標準質譜圖數據庫比對，并用峰面積歸一化法進行定量分析，計算各成分的相對百分含量。用SPSSv16.0 軟件進行統計分析。

2 結果與分析

2.1 泡姜精油和生姜精油成分的分類

采用GC-MS對泡姜精油和生姜精油樣品進行分析，得到泡姜精油和生姜精油總離子流圖，分別見圖1和圖2。根據GC-MS質譜數據分析，將獲得的質譜數據在Nist2005 和Wiley275 標準質譜圖庫中進行檢索，以確定其化學成分及結構式[15-16]，結合匹配度，確定主要揮發性化合物，同時用峰面積歸一化法測定各組分的相對含量。如圖1、圖2和表1所示，泡姜精油和生姜精油中共檢測出7大類化合物，其中泡姜精油中有烯烴類19種，醇類13種，酮類3種，醛類3種；生姜精油中有烯烴類24種，醇類9種，酮類7種，醛類5 種。烯烴類化合物在泡姜精油和生姜精油中相對含量都是最高的，分別占50.90%和42.16%。醇類、醛酮類化合物在泡姜精油和生姜精油中的含量相對較多，酯、烷烴及其他類的相對含量較少。

表1 泡姜精油和生姜精油揮發性化合物分類Table 1 Classifications of volatile chemical compound of ginger and picked ginger essential oil

圖1 泡姜精油揮發性成分總離子流圖Fig.1 Total ion flow chart of volatile composition of pickled ginger essential oil

圖2 生姜精油揮發性成分總離子流圖Fig.2 Total ion flow chart of volatile composition of ginger essential oil

2.2 泡姜精油和生姜精油的主要成分分析

由表2 可見，泡姜精油中共檢出45 種化合物，含有生姜精油中的大部分成分。32 種共有成分中相對含量比較大的有：姜烯、姜黃烯、γ-依蘭油烯、β-甜沒藥烯、檸檬醛、莰烯等（表3）。這些化合物不僅是調味的主要成分，而且是食品、化妝、醫藥的重要組成部分。由表4 可見，泡姜精油含有13 種生姜精油沒有的特色成分，其中相對含量比較高的化合物有：桉油精、松油醇、β-人參烯、α-欖香烯、[S-(R*,S*)]-3-(1,5-二甲基-4-己烯)-6-亞甲基環己烯、4-(1,5-二甲基己-4-烯)環己-2-烯酮、軟脂酸乙酯等。這些化合物集營養、調味、保健于一身，在食品、化妝、醫藥等領域具有較高的應用價值，值得進一步研究。

表2 泡姜和生姜精油成分GC-MS分析Table 2 The volatile chemical compound of ginger and picked ginger essential oil by GC-MS 單位：%

表3 泡姜與生姜精油共有成分Table 3 The common volatile chemical compound in picked ginger and ginger essential oil by GC-MS 單位：%

3 討論與結論

泡姜是在隔絕空氣的鹽水中，在乳酸菌的作用下，經過漫長的發酵過程得到的。在這個特殊的環境中，不穩定的化合物會發生變化，如雙鍵和環的斷裂、重組，轉化為較穩定的形態，導致泡姜精油和生姜精油成分的差異。本研究采用水蒸氣蒸餾法提取泡姜精油及生姜揮發油，經純化后用GC-MS 分析鑒定出了71種化學成分，其中生姜精油中共檢出57種化合物，泡姜精油中共檢出45種化合物，占揮發性物質含量的71.90%，泡姜精油中烯烴類、醇類及醛酮等化合物的相對含量比較高，其中姜烯（16.11%）、β-甜沒藥烯（7.89%）、[S-(R*,S*)]3-(1,5-二甲基-4-己烯)-6-亞甲基環己烯（6.53%）、姜黃烯（5.41%）及γ-依蘭油烯（4.22%）這5 種化合物的相對含量較高，是泡姜精油的主要成分。泡姜精油成分的系統分析，為研究其功效，評價其質量，科學推廣使用泡姜具有重要意義。