不同干燥工藝對生姜中5種姜辣素含量的影響

王強偉，史先振，Md Ramim Tanver Rahman，王洪新，蘇義海

1(江南大學食品學院，江蘇無錫，214122)

2(食品科學與技術國家重點實驗室，國家功能食品工程技術研究中心，江南大學，江蘇無錫，214122)

3(徐州生物工程職業技術學院，江蘇 徐州，221006)4(安徽銅陵白姜發展有限公司，安徽銅陵，244021)

不同的干燥工藝對生姜的芳香風味和辛辣口感有不同的影響。生姜的芳香風味主要來源于揮發性風味物質，Ding 等［2］和 Huang 等［3］采用頂空固相微萃取結合氣質聯用技術比較了不同的干燥工藝對姜揮發性風味物質的影響。姜的特征性辛辣風味由姜辣素提供，姜辣素的主要成分是姜酚和姜烯酚。Hawlader等［4］比較了不同干燥工藝對6-姜酚(6-gingerol)含量的影響，張永鑫等［5］比較了中藥制備過程中不同炮制工藝對姜辣素含量的影響，韓燕全等［6］比較了不同干燥工藝對6-姜酚、8-姜酚、10-姜酚含量的影響。但至今為止，未見到高效液相色譜法(HPLC)同時測定生姜及不同干燥工藝得到的干制品中 6-，8-，10-姜酚，6-姜烯酚和姜酮 5 種化合物的含量。本實驗采用高效液相色譜法探討熱風干燥、真空干燥、微波干燥、紅外干燥和冷凍干燥對生姜中姜酮、6-姜酚、8-姜酚、6-姜烯酚和10-姜酚5種姜辣素含量的影響。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

銅陵白姜，采收于安徽省銅陵縣;姜酮、6-姜酚、8-姜酚、6-姜烯酚和 10-姜酚標準品，購于 Sigma-Aldrich(上海)。

1.2 儀器與設備

1100液相色譜(Agilent ChemStation色譜工作站，二極管陣列檢測器)，美國 Aligent公司;GZX-9240MBE電熱鼓風干燥箱，上海博訊實業有限公司醫療設備廠;DZF-6050真空干燥箱，上海一恒科學儀器有限公司;FT-3實驗室專用微波設備，廣州福滔微波設備有限公司;中短波紅外干燥箱，泰州圣泰科紅外科技有限公司;SCIENTZ-10N冷凍干燥機，寧波新芝生物科技股份有限公司等。

1.3 實驗方法

1.3.1 鮮姜片的制備

選擇新鮮、無腐爛、無病蟲害、無發芽的姜塊，清洗去皮后切成3～4mm厚的薄片。

1.3.2 干燥方法

熱風干燥:稱取鮮姜片50 g，單層均勻平鋪于電熱鼓風干燥箱內，風速1.8 m/s，依次將溫度設置為50、60、70℃進行干燥，每隔1 h稱量1次，直至恒重為止，重復3次。

真空干燥:稱取鮮姜片50 g，單層均勻平鋪于真空干燥箱內，真空度0.1 MPa，依次將溫度設置為50、60、70℃進行干燥，每隔1 h稱量1次，直至恒重為止，重復3次。

微波干燥:稱取鮮姜片50 g，單層均勻平鋪于微波干燥箱的物料盤上，依次將功率設置為90、160、350 W干燥5 min，然后快速轉移至40℃真空干燥箱中，單層均勻平鋪進行干燥，每隔1 h稱量1次，直至恒重為止，重復3次。

紅外干燥:稱取鮮姜片50 g，單層均勻平鋪于紅外干燥箱的物料盤上，輻射距離14 cm，風速1.4 m/s，裝載系數4.5 kg/m2，依次將溫度設置為50，60，70℃進行干燥，每隔20 min稱量1次，直至恒重為止，重復3次。

冷凍干燥:稱取鮮姜片50 g，置于-20℃的冰箱中預冷4h，然后快速轉移至真空干燥機中，單層均勻平鋪于物料盤上進行干燥，真空度0.1 MPa，冷阱溫度-56℃，干燥12 h之后每隔1 h稱量1次，直至恒重為止，重復3次。

通過以上干燥處理后樣品的水分含量控制在5%以下，粉碎過80目篩得到生姜粉，置于干燥器待用。

1.3.3 對照品溶液的制備

精密稱取姜酮、6-姜酚、8-姜酚、6-姜烯酚、10-姜酚適量，制成質量濃度分別為 0.02、0.55、0.1、0.08、0.1 mg/mL的混合對照品溶液，冷藏備用。

1.3.4 供試品溶液的制備

分別稱取生姜碎末5 g，不同干燥工藝得到的姜粉1.0 g，精密稱量，分別置于具塞錐形瓶中，加入75%甲醇20 mL稱定質量，150 W超聲25 min，放冷稱量，加75%甲醇補足損失重量，搖勻0.22 μm濾膜過濾，取續濾液作為供試品溶液［5］。

1.3.5 液相色譜條件

色譜柱:Grace smart RP C18色譜柱(4.6 mm×250 mm×5 μm);流動相:乙腈(B)-0.1%醋酸水溶液(A)，梯度洗脫(0～25 min，B:30%→100%;25～30 min，B:100%);流速:1.0 mL/min;檢測波長:280 nm;柱溫:30 ℃;進樣量:10 μL。

2 結果與分析

2.1 對照品和供試品典型液相色譜圖

按照1.3.5色譜條件，分別精密吸取對照品溶液和60℃紅外干燥供試品溶液各10 μL，自動進樣器進樣，色譜圖見圖1。結果表明，在上述色譜條件下，各相鄰色譜峰之間的分離度均大于1.5，理論塔板數均大于4 000，滿足定量要求。

圖1 姜辣素混合對照品(A)和60℃紅外干燥樣品(B)液相色譜圖Fig.1 HPLC chromatograms of five gingerols of reference substances(A)and sample made by infrared heating at 60℃(B)

2.2 方法學考察

2.2.1 線性關系考察

精密吸取混合對照品溶液，分別稀釋0，2，4，8，16，32倍，吸取上述6種濃度的對照品各10 μL進行測定。以各色譜峰峰面積積分值(y)對其濃度(x)進行線性回歸。結果顯示5種成分線性關系良好(r＞0.999 0)，回歸方程、相關系數見表1。

表1 5種姜辣素的線性關系(n=6)Table 1 The linearity of calibration curves of five gingerols(n=6)

2.2.2 精密度實驗

精密吸取對照品10 μL，連續進樣6次，分別記錄5種組分的峰面積，計算得姜酮、6-姜酚、8-姜酚、6-姜烯酚、10-姜酚的 RSD(n=6)分別為 0.99%、0.35%、0.51%、0.57%和0.55%，表明儀器精密度良好。

2.2.3 穩定性實驗

取60℃紅外干燥供試品溶液，在0～12 h內每隔2 h進樣1次，分別記錄5種組分的峰面積，計算得姜酮、6-姜酚、8-姜酚、6-姜烯酚、10-姜酚的 RSD(n=6)分別為 1.45%、1.05%、1.33%、1.36% 和1.38%，表明供試品溶液中5種組分在12 h內穩定。

2.2.4 重復性實驗

精密稱取60℃紅外干燥樣品6份，分別按照1.3.4方法制備供試品溶液，在1.3.5色譜條件測得姜酮、6-姜酚、8-姜酚、6-姜烯酚、10-姜酚的 RSD(n=6)分別為1.32%、0.52%、0.95%、1.29%和0.99%，表明該方法重現性良好。

2.2.5 加樣回收率實驗

取60℃紅外干燥樣品(姜酮、6-姜酚、8-姜酚、6-姜烯酚、10-姜酚含量分別是 0.06、7.32、1.05、0.15、1.70 mg/g)粉末6份，每份0.50 g，精密稱量，置于20.0 mL具塞錐形瓶中，分別精密加入各對照品(與0.50 g樣品中各待測成分的量相當)，按照1.3.4方法制備供試品溶液，在1.3.5色譜條件下進樣測定，計算回收率。結果姜酮、6-姜酚、8-姜酚、6-姜烯酚、10-姜酚的平均回收率(n=6)分別為 105.2%、100.3%、102.7%、104.5%和 102.8%;RSD(n=6)分別為1.82%、0.92%、1.55%、1.98%和1.49%。

2.3 樣品測定

分別取上述干姜樣品粉末，按照1.3.4方法制備供試品溶液，在1.3.5色譜條件下進樣測定，計算5種組分的含量，結果見表2。

表2 鮮姜及不同干制品中5種姜辣素含量測定結果 單位:mg/g(以干基計算)Table 2 The contents of five gingerols in fresh ginger and dried ginger samples made by different methods

從表2可以看出，生姜經過不同的干燥方法和溫度處理干燥后，姜酮、6-姜酚、8-姜酚、6-姜烯酚、10-姜酚總含量由高到低為:冷凍干燥＞紅外干燥60℃ ＞真空干燥60℃＞紅外干燥70℃＞真空干燥50℃＞真空干燥70℃＞紅外干燥50℃＞烘箱60℃＞微波190 W＞微波350 W＞烘箱70℃＞烘箱50℃＞微波90 W，說明不同的干燥方法和溫度對姜酮、6-姜酚、8-姜酚、6-姜烯酚、10-姜酚總含量影響明顯。

鮮姜中主要的姜辣素成分是姜酚，含量較高的包括6-姜酚、8-姜酚和10-姜酚，其中含量最高的是6-姜酚［7］，這與我們的實驗結果是一致的。姜酚的苯環側鏈上由于含有不穩定的β-羥基結構，在加熱和長期儲存的過程中，會產生兩種化學反應，一種是發生脫水反應生成姜稀酚;另一種是發生逆羥醛縮合反應生成姜酮［8-9］。所以本實驗選擇姜酮、6-姜酚、8-姜酚、6-姜烯酚、10-姜酚5種干姜中的主要成分進行檢測。

由表2可以看出，冷凍干燥過程中，5種成分的總含量與鮮姜基本一致。因為冷凍干燥過程中沒有加熱處理，最大程度地保留了姜酚［10］，但是完成干燥需要48 h，能耗大，成本高。紅外干燥方法的效率很高，紅外60℃只需要1.5 h就可以完成干燥，由于處理時間短，對姜酚的破壞很少。真空干燥也可以較好地保留姜酚，這與Hawlader等［11］的實驗結果是一致的。一方面是因為真空條件可以提高干燥效率，另一方面可以減少干燥過程中的氧化反應［12］。微波干燥后對姜酚的保留相對而言不如冷凍干燥、紅外干燥和真空干燥，這與韓燕全等［6］的結果相符，但是Hussain等［1］認為，微波干燥可以很好地保留生姜的芳香風味。熱風干燥由于效率不高，加熱時間長，熱風60℃需要10 h才能完成干燥，對姜酚的破壞較大。姜酮和6-姜烯酚在實驗中的變化不明顯，主要是因為不同的干燥方式的溫度都沒有超過80℃，Huang等［10］的實驗證明溫度超過80℃之后會產生大量的姜酮和姜稀酚。

3 結論

本實驗采用高效液相色譜法同時測定鮮姜及不同的干燥工藝得到的干制品中姜酮、6-姜酚、8-姜酚、6-姜烯酚、10-姜酚5種姜辣素的含量，初步比較了不同的干燥方法和溫度對5種姜辣素含量的影響。冷凍干燥可以很好地保留姜酚，但是成本大，耗時長。60℃紅外干燥只需1.5 h就可以完成干燥，不僅加工效率高，而且可以很好地保留姜酚。從姜辣素的含量、效率、成本以及實用性綜合分析，生姜的干燥以60℃紅外干燥為宜。

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