黄姜主要产于安徽岳西,具“纤维细小、切面金黄”特点。《中华人民共和国药典》记录,生姜药理学作用主要为解表散寒,温中止呕等。精油是芳香植物中具有挥发性成分的复杂亲脂性天然混合物,姜精油含丰富的倍半萜烯,几乎不含高沸点物质。具有抑菌、抗氧化及消炎作用,可降低胆固醇,防治肿瘤,因此其在医药、化妆品及食品等领域具有极高应用潜力,且广泛应用于果蔬保鲜及抗油脂氧化。

生姜精油的提取方法主要有水蒸气蒸馏、有机溶剂提取、超临界CO2萃取、超声辅助蒸馏等,不同方法提取得到的精油在得率和化学成分上存在差异。本文采用水蒸气蒸馏法(steam distillation,SD)、超声辅助水蒸气蒸馏法(ultrasonic-assisted steam distillation,UASD)、超声-微波协同辅助水蒸气蒸馏法(ultrasonic-microwave synergistic assisted steam distillation,UMASD)和超声-酶解协同辅助水蒸气蒸馏法(ultrasound-enzyme synergistic assisted steam distillation,UEASD)提取精油,结合扫描电镜结果探究在精油提取前无前处理、超声、超声-微波协同及超声-酶解协同处理对精油得率的影响。选择精油得率最高的方法进行工艺优化,确定最佳提取工艺。通过顶空固相微萃取(headspace solid-phase microextraction,HS-SPME)提取法和UEASD法对岳西黄姜的挥发性物质进行GC-MS分析测定,为后续小黄姜精油的制备及相关研究提供参考。

为了确定黄姜精油最佳提取工艺,探究不同提取方法对小黄姜精油得率和微观结构的影响,建立岳西小黄姜挥发性物质GC-MS检测方法。该研究分别采用水蒸气蒸馏法、超声辅助水蒸气蒸馏法、超声-微波协同辅助水蒸气蒸馏法、超声-酶解协同辅助水蒸气蒸馏法提取小黄姜精油。比较各方法的精油得率,选择得率最高的方法进行单因素试验和正交优化确定最佳提取工艺。结果表明,超声-酶解协同辅助水蒸气蒸馏法的精油得率最高,最佳提取工艺为:料液比1∶3.5(g/mL)、超声温度50 ℃、超声功率400 W、超声时间20 min、复合酶用量(半纤维素酶∶β-葡萄糖苷酶=1∶1)40 U/g、酶解温度40 ℃、酶解pH值5.5、酶解时间2 h、提取时间45 min。在此条件下精油得率为3.28%。

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对精油提取后的姜渣进行扫描电镜观察,经超声-酶解协同辅助水蒸气蒸馏法得到的姜渣细胞完整性破坏最为严重,说明该方法对精油的提取更为彻底。采用顶空固相微萃取(headspace solid-phase microextraction,HS-SPME)提取法和超声-酶解协同辅助水蒸气蒸馏法从鲜姜中共提取鉴定出75种挥发性物质,其中HS-SPME提取法鉴定出49种,超声-酶解协同辅助水蒸气蒸馏法提取鉴定出60种。本研究为小黄姜精油提取提供了新思路,并为生姜深加工利用提供了参考依据。