劉姜偉 葉飛

【摘 要】 運用水蒸氣蒸餾法從生姜中提取生姜精油，通過單因素和正交試驗，得出：生姜片在干燥箱內80℃下干燥，在蒸餾鍋內浸泡3 h，蒸餾4 h，蒸餾水量與姜粉的質量比為15：1時，生姜精油的提取率最高。

【關鍵詞】 分步提取；生姜精油；水蒸氣蒸餾法

[Abstract] The ginger essential oil extracted from ginger， use steam distillation by single factor and orthogonal test， it is concluded that： ginger slices in a drying oven drying under 80 ℃， immerse 3 h in a pot， distillation 4 h， 15：1 ratio of distilled water and the quality of ginger powder， ginger essential oil extraction rate is highest.

[Key words] stepwise extraction； ginger essential oil； steam distillation

生姜（Zinger Officinale Rose），又稱姜皮、姜根等。它是國際市場貿易中最重要的根莖類香料，世界平均年貿易量超過2萬噸，我國每年的出口量0.8萬噸以上，而生姜提取物對某些細菌有良好的克制作用，如傷寒桿菌，大腸桿菌，霉菌和霍亂菌中分離。生姜精油是從生姜中提取的透明的橙黃色液體，憑借豐富的香氣，主要用于調味食品或醫(yī)藥原料，本文重點研究水蒸氣蒸餾法提取生姜功效成分——生姜精油最有效方法的確定，以形成一定的技術路線，能夠提高生姜產品的附加值和利用率。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

生姜購自九站農貿市場；主要儀器有干燥箱、粉碎機、電子分析天平、恒溫水浴鍋、離心機、紫外可見分光光度計等，均由吉林農業(yè)科技學院生物技術實驗室提供；主要試劑有乙醇、甲醇、石油醚、正己烷、乙酸乙酯，均為分析純，購自北京化學試劑廠。

1.2 試驗方法

（1）工藝流程

新鮮生姜→切成片→干燥箱烘干→粉碎機粉碎→裝入1L燒瓶內→浸泡數(shù)小時→蒸餾數(shù)小時→油水分離→生姜精油→計算提取率。提取率：Y=（m1/m2）×100%，式中：Y—生姜精油提取率（%）；m1—生姜精油質量（g）；m2—姜粉質量（g）。

（2）單因素比較

姜粉顆粒大小對生姜精油提取率的影響：分別稱取20g顆粒大小過10，20，30，40目篩的姜粉，用1L的燒瓶裝0.4L的蒸餾水，浸泡3h后再持續(xù)蒸餾4h，然后收集生姜精油并計算其提取率；物料比對生姜精油提取率的影響：稱取30g顆粒大小過30目篩的姜粉，用1L燒瓶分別加入0.30，0.45，0.60，0.75L蒸餾水，浸泡3h后再持續(xù)蒸餾4h，收集生姜精油并計算其提取率；浸泡時間對生姜精油提取率的影響：稱取30g顆粒大小過30目篩的姜粉，置于1L燒瓶內，用0.6L蒸餾水分別浸泡1.0，2.0，3.0，4.0h后，持續(xù)穩(wěn)定的蒸餾4h，提取生姜精油并計算其提取率；蒸餾時間對生姜精油提取率的影響：稱取30g過30目篩的姜粉，裝入1L的燒瓶內，用0.6L蒸餾水浸泡3h后，分別蒸餾2，3，4，5h后，提取生姜精油并計算其提取率；烘干溫度對生姜精油提取率的影響：稱取30g，烘干溫度為110℃和80℃的過30目篩的姜粉，裝入1L燒瓶內，用0.6L蒸餾水浸泡3h后再蒸餾4h，提取生姜精油并計算其提取率。

（3）正交試驗設計

采用L16（43x2）混合水平正交試驗設計優(yōu)化工藝條件。見表一。

2 結果與分析

2.1 姜粉粉碎程度對生姜精油提取率的影響結果 見圖1。由圖1可知：當粉碎程度為10目篩時，生姜精油的提取率為1.2%；當粉碎程度為20目篩時，生姜精油的提取率為1.0%；當粉碎程度為30目篩時，生姜精油的提取率為1.5%；當粉碎程度為40目篩時，生姜精油的提取率為0.8%。隨著姜粉顆粒的減小，生姜精油的提取率先降低后升高，最后又降低，顆粒大小為30目篩時，生姜精油的提取率達到最大為1.5%。分析其原因，姜粉顆粒越小，姜粉細胞與蒸餾水接觸的越均勻，會提高生姜精油的提取率。但姜粉顆粒太細時，蒸餾鍋加熱時，不利于散熱，導致裝置內壓強過大，有爆炸的危險；相反，顆粒過大，會導致生姜精油的提取率下降。最終確定，30目篩為最合適的姜粉顆粒大小。

2.2 物料比對生姜精油提取率的影響結果 見圖2。

由圖2可知：當物料比為1：10時，生姜精油的提取率為0.5%；當物料比為1：15時，生姜精油的提取率為1.2%；當物料比為1：20時，生姜精油的提取率為0.8%；當物料比為1：25時，生姜精油的提取率為0.6%。隨著加入的蒸餾水量越來越多，生姜精油的提取率先升高又降低，當物料比為1：15時，生姜精油的提取率達到最大為1.2%。分析其原因，當蒸餾水量太少時，不能將姜粉與蒸餾水充分接觸，會影響生姜精油的提取率；隨著蒸餾水量的增加，姜粉細胞吸水脹破，生姜精油就會隨著水分蒸發(fā)出來，其提取率達到最大，所以確定蒸餾水與姜粉的最佳比值為15：1。

2.3 浸泡時間對生姜精油提取率的影響結果

見圖3。由圖3可知：當浸泡時間為1h時，生姜精油的提取率為1.3%；當浸泡時間為2h時，生姜精油的提取率為1.1%；當浸泡時間為3h時，生姜精油的提取率為1.5%；當浸泡時間為4h時，生姜精油的提取率為0.8%。隨著蒸餾水與生姜殘渣接觸的時間越來越長，生姜精油提取率先呈現(xiàn)上升趨勢，后又下降，當浸泡時間為3h時，生姜精油的提取率達到最大為1.50%。分析其原因，浸泡的時間太短，不能使姜粉充分溶解，不利于生姜精油的蒸發(fā)；如果太長時間的浸泡，將導致生姜精油分解，進而影響其提取率。最后確定蒸餾水浸泡姜粉的最佳時間為3h。

2.4 蒸餾時間對生姜精油提取率的影響結果

見圖4。由圖4可知：當蒸餾時間為2h時，生姜精油的提取率為1.0%；當蒸餾時間為3h時，生姜精油的提取率為1.2%；當蒸餾時間為4h時，生姜精油的提取率為1.5%；當蒸餾時間為5h時，生姜精油的提取率為1.3%。隨著蒸餾鍋加熱的時間越來越長，生姜精油提取率先升高后降低，4h時達到最大為1.50%。分析其原因，如果蒸餾時間太短，會導致生姜精油殘留在姜粉細胞里，使生姜精油的提取率降低；但如果蒸餾時間太長，將導致生姜精油分解，所以最后確定最合適的蒸餾時間為4h。

2.5 烘干溫度對生姜精油提取率的影響結果

見表2。由表2可知：當烘干溫度為110℃時，生姜精油的提取率為0.61%；當烘干溫度為80℃時，生姜精油的提取率為1.67%。高溫下烘干姜粉時，生姜精油的提取率明顯低于較低溫度下的。分析其原因，溫度較高時，生姜精油隨著蒸汽都蒸發(fā)到空氣中去了。所以，最佳烘干溫度為80℃。

2.6 正交試驗結果 見表3

根據(jù)表3可知：極差RC>RB>RD>RA，說明，烘干溫度（C）對生姜精油提取率的影響是最大的，其次是浸泡時間（B）及物料比（D），而蒸餾時間（A）對生姜精油的提取率的影響是最小的。因為生姜精油提取率與K值呈現(xiàn)正比關系，所以理論上蒸餾時間為4h最好，浸泡時間為4小時最好，物料比為10：1最好，烘干溫度為80℃最好。但是物料比對生姜精油提取率的影響相對較小，并且物料比10：1的時候會導致蒸餾裝置內部壓強增大，甚至有可能導致爆炸，考慮到安全因素，因而選擇物料比為15：1。而蒸餾時間對生姜精油的提取率是最小的，從節(jié)約資源考慮，蒸餾時間為3h是最合適的。所以，最終可以確定水蒸氣蒸餾法蒸餾出生姜姜油的最合適的條件為A3B4C1D2，即浸泡時間為4h，蒸餾時間為3h，物料比為1：15，烘干溫度為80℃時，所得到的生姜精油的提取率是最大的。

3 結論

通過單因素試驗比較，姜粉粉碎程度對生姜精油提取率的影響結果確定為30目篩為最合適的姜粉顆粒大小，物料比對生姜精油提取率的影響結果確定為蒸餾水與姜粉的最佳比值為15：1，浸泡時間對生姜精油提取率的影響結果確定為蒸餾水浸泡姜粉的最佳時間為3h，蒸餾時間對生姜精油提取率的影響結果確定為最合適的蒸餾時間為4h，如蒸餾時間太長，將導致生姜精油分解，烘干溫度對生姜精油提取率的影響結果確定為最佳烘干溫度為80℃，溫度較高時，生姜精油隨著蒸汽容易蒸發(fā)到空氣中。在單因素的而基礎上，進行了正交試驗，將正交試驗和單因素試驗綜合比較分析，最終得出水蒸氣蒸餾法提取生姜精油最佳工藝為：蒸餾4h，浸泡3h，烘干溫度80℃，物料比1：15。

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