泡姜精油成分GC-MS分析

崔秋兵，霍 峰，吴远彬，吴书奇

（1.内江师范学院分析测试中心，四川 内江 641100；2.果类废弃物资源化省高校重点实验室，四川 内江 641100；3.内江师范学院化学化工，四川 内江 641100）

姜（Zingiber officinaleRoscoe）为姜科姜属多年生草本植物，在我国的大部分地区均有栽种，长期以来被作为食用调料及中药原料。泡姜是四川特色风味泡菜，由姜的新鲜根茎通过添加老盐水及其他辅料浸泡腌制而成。泡姜原料一般采用嫩姜，而嫩姜在收获后很容易腐烂，但经过腌制后得到的泡姜能长期保存，并具有特殊的口感和风味。泡姜在口味及功能上与生姜均有一定的差别[1-2]。

姜精油是姜中的挥发性成分，它是姜的香气和部分风味的来源。姜精油的成分多为芳香类有机化合物，目前已经发现姜精油中含有100 多种成分，主要是各类烯烃类化合物，其中倍半萜烯类和氧化倍半萜烯类化合物含量占绝大部分。姜精油温热、香辛，有令人愉悦的芳香气味，具有祛寒除湿、驱风止痛、温经通络、抗衰老等功效，并且姜精油中的萜烯类化合物具有保护胃黏膜和抗溃疡作用[3-4]。

泡姜由于生产和使用范围的限制，其精油很少被人提取并分析其成分[5-6]。泡姜所含精油成分对其口感和风味、食用与药用功能都有极其重要的价值[7-8]。本文以蒸馏法分别提取泡姜精油和生姜精油，通过气相色谱-质谱联用仪对精油成分进行对比分析，研究泡姜经过腌制后精油成分的变化，以期为评价泡姜口感及研究泡姜功能及用途提供参考借鉴[9-10]。

1 材料与方法

1.1 材料与设备

1.1.1 材料与试剂

生姜，产自内江市东兴区永福镇，9月份采收，由陈发军副教授鉴定为姜（Zingiber officinaleRosce）。泡姜，由同批次生姜按四川传统工艺腌制而成。

泡菜乳酸菌，成都曲赋生物科技有限公司；大粒泡菜盐，四川久大制盐有限公司；二氯甲烷，成都金山化学试剂有限公司；无水Na2SO4，成都市科龙化工试剂厂；其他常用试剂均为分析纯。

1.1.2 仪器与设备

SHT 型数显恒温磁力搅拌电热套（V500 mL），菏泽市牡丹区教学仪器厂；DFY-600 摇摆式高速万能粉碎机（600 g），温岭市林大机械有限公司；7890A-5975C 气相色谱-质谱联用仪、19091Z-431 型色谱柱，美国Agilent公司。

1.2 方法

1.2.1 泡姜的制备

将泡菜乳酸菌、大粒泡菜盐、纯净水混合均匀，制成泡菜水，其中泡菜乳酸菌添加量参照说明书，盐水比1∶20（g/mL）。嫩姜洗净后晾干，置于消毒洗净的玻璃泡菜坛子中，倒入泡菜水全部淹没鲜姜，加盖密封，腌制10 d左右。

1.2.2 泡姜精油和生姜精油的提取

分别将泡姜、生姜洗净切片，粉碎后，取适量置于蒸馏烧瓶中，用水蒸气连续回流装置提取姜精油[11-12]，提取时间4 h 左右（时间过短提取不完全，降低了姜精油的提取率，过长可能会破坏姜精油的成分）。取上层精油于密闭小试管中，加入无水Na2SO4脱水，置于低温（4 ℃）不透光环境中保存[13-14]。

1.2.3 气相色谱（GC）条件

色谱柱型号：19091Z-431 型；进样口温度：250 ℃；分流进样方式：不分流；升温程序：初始温度60 ℃，以10 ℃/min 升温至120 ℃，以5 ℃/min 升温至200 ℃，以20 ℃/min升温至270 ℃，保持2 min。

1.2.4 质谱（MS）条件

离子源：EI（电子轰击）源；接口温度：230 ℃；四级杆温度：150 ℃；离子源温度：230 ℃；协调方式：标准协调方式；电子倍增器电压：1 100 V；质量扫描范围：35～550 u。

1.2.5 数据处理

将获得的质谱数据在Nist2005 和Wiley275标准质谱图数据库比对，并用峰面积归一化法进行定量分析，计算各成分的相对百分含量。用SPSSv16.0 软件进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 泡姜精油和生姜精油成分的分类

采用GC-MS对泡姜精油和生姜精油样品进行分析，得到泡姜精油和生姜精油总离子流图，分别见图1和图2。根据GC-MS质谱数据分析，将获得的质谱数据在Nist2005 和Wiley275 标准质谱图库中进行检索，以确定其化学成分及结构式[15-16]，结合匹配度，确定主要挥发性化合物，同时用峰面积归一化法测定各组分的相对含量。如图1、图2和表1所示，泡姜精油和生姜精油中共检测出7大类化合物，其中泡姜精油中有烯烃类19种，醇类13种，酮类3种，醛类3种；生姜精油中有烯烃类24种，醇类9种，酮类7种，醛类5 种。烯烃类化合物在泡姜精油和生姜精油中相对含量都是最高的，分别占50.90%和42.16%。醇类、醛酮类化合物在泡姜精油和生姜精油中的含量相对较多，酯、烷烃及其他类的相对含量较少。

表1 泡姜精油和生姜精油挥发性化合物分类Table 1 Classifications of volatile chemical compound of ginger and picked ginger essential oil

图1 泡姜精油挥发性成分总离子流图Fig.1 Total ion flow chart of volatile composition of pickled ginger essential oil

图2 生姜精油挥发性成分总离子流图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 可见，泡姜精油中共检出45 种化合物，含有生姜精油中的大部分成分。32 种共有成分中相对含量比较大的有：姜烯、姜黄烯、γ-依兰油烯、β-甜没药烯、柠檬醛、莰烯等（表3）。这些化合物不仅是调味的主要成分，而且是食品、化妆、医药的重要组成部分。由表4 可见，泡姜精油含有13 种生姜精油没有的特色成分，其中相对含量比较高的化合物有：桉油精、松油醇、β-人参烯、α-榄香烯、[S-(R*,S*)]-3-(1,5-二甲基-4-己烯)-6-亚甲基环己烯、4-(1,5-二甲基己-4-烯)环己-2-烯酮、软脂酸乙酯等。这些化合物集营养、调味、保健于一身，在食品、化妆、医药等领域具有较高的应用价值，值得进一步研究。

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 单位：%

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

3 讨论与结论

泡姜是在隔绝空气的盐水中，在乳酸菌的作用下，经过漫长的发酵过程得到的。在这个特殊的环境中，不稳定的化合物会发生变化，如双键和环的断裂、重组，转化为较稳定的形态，导致泡姜精油和生姜精油成分的差异。本研究采用水蒸气蒸馏法提取泡姜精油及生姜挥发油，经纯化后用GC-MS 分析鉴定出了71种化学成分，其中生姜精油中共检出57种化合物，泡姜精油中共检出45种化合物，占挥发性物质含量的71.90%，泡姜精油中烯烃类、醇类及醛酮等化合物的相对含量比较高，其中姜烯（16.11%）、β-甜没药烯（7.89%）、[S-(R*,S*)]3-(1,5-二甲基-4-己烯)-6-亚甲基环己烯（6.53%）、姜黄烯（5.41%）及γ-依兰油烯（4.22%）这5 种化合物的相对含量较高，是泡姜精油的主要成分。泡姜精油成分的系统分析，为研究其功效，评价其质量，科学推广使用泡姜具有重要意义。