山姜精油提取工艺的研究

薇

段艳珍

李艳娇

678000）

（保山学院资源环境学院，云南保山

[摘先通过预试验对料的干湿程度、要]以山姜为原料，采用微波辅助水蒸气蒸馏法来提取山姜精油，

粒度、以及助剂NaCl对提取率的影响进行了考察，再通过单因素试验及正交试验，对料液比、浸泡时间、微波时间、微波功率对山姜精油提取率的影响作了进一步的研究。结果表明，山姜精油的最佳提取工艺条件为:微波时间90s、浸泡时间3h、微波功率700W、料液比1:22。[关键词]山姜；精油；水蒸气蒸馏法；微波辅助技术[中图分类号]O-9

[文献标识码]A

doi:10.3969/j.issn.1674-9340.2018.05.003

[文章编号]1674-9340渊2018冤05-008-04

山姜(Alpiniajaponica(Thunb.)Miq.)为姜叶片和根科多年生草本植物。是一种食用香料，茎均具香气，常年可采食，颇受景颇人民的喜粗厚、横走，爱。根茎带肉质、具芳香气味，茎丛生，高0.5~2m；叶片椭圆状披针形，长8~33

cm，宽1.2~5cm，顶端渐尖，长尾状，通常早枯，下延，两面无毛，边缘具脱落性的短刚毛；穗状花序，根状茎具挥发油[1]。

故由于植物精油是从植物中提取出来的，并且植物对环境没有污染，对人体也比较安全，抗氧化、精油具有增香、杀菌、抗病毒和杀虫等故其在化妆品[2~3]、医疗、多种生物活性，制药[4~6]、农药和香料[7~8]，以及食品防腐与水果保鲜[9~10]等方面得到极其广泛的应用。植物精油的提取技

随着工农业的发展，术已经有很多年的历史了，

植物精油的提取技术已经成为了热点之一，但有关姜科植物精油的提取分离技术的报道还很

传如：少[11]。植物精油提取的主要方法有很多，统的压榨法[12]、水蒸气蒸馏法[13~14,16,18]、以及溶剂

浸提法[14]等。还有一些辅助的提取方法，如：微生物酶制剂辅助提取波辅助提取技术[15~16,18,20]、法[17]、超声波辅助提取方法[19]等。本文主要采用从了水蒸气蒸馏法，微波辅助来提取山姜精油，

收稿日期院2018-09-15

而确定最佳提取工艺条件，为开发这一植物精油提供一份合理、科学的理论依据。

1材料与方法

1.1材料与主要试剂

山姜购于瑞丽农贸市场，NaCl、乙醚均为分析纯试剂。1.2仪器

电子天平（奥豪斯仪器上海有限公司Q／OANN10-2008）、微波炉(格兰仕微波炉电器有

（上海一恒限公司G70F20N2L-DG(SO))、烘干箱。科学有限公司）1.3试验方法

1.3.1山姜精油提取工艺流程：

新鲜山姜洗净切片→晾干→浸泡→水蒸气蒸馏→用乙醚进行油水分离→山姜精油1.3.2单因素试验

[5]参照了李辉《水蒸气蒸馏法提取姜精油》

中提取工艺，在方法和因素水平的选取上略作修改，具体方法如下。1.3.2.1料液比对山姜精油提取率的影响

称取粗加工的山姜干料5份各20g，分别按料液比为1:16、1:18、1：20、1:22、1:24浸泡于浸泡3h后放入567W的1000mL的烧瓶中，

基金项目院保山学院科学研究基金重点项目（项目编号：17BZ001）；保山市科技计划项目（项目编号：2018kjzc02）；地方高校国家级大学生创新创业训练计划项目（项目编号：201710686010）。

艾薇（1979－）作者简介院作者简介：，女，云南保山人，硕士，副教授，研究方向为食品科学的研究及教学工作。

艾薇袁段艳珍袁李艳娇院山姜精油提取工艺的研究

微波炉中加热90s，然后进行蒸馏，再用乙醚进行油水分离，计算精油的提取率。1.3.2.2浸泡时间对山姜精油提取率的影响称取粗加工的山姜干料5份各20g，按料

液比1:20浸泡于1000mL的烧瓶中，分别浸泡1h、3h、5h、7h、9h后放入567W的微波炉中加热90s，进行水蒸气蒸馏，再用乙醚进行油水分离，计算精油的提取率。

1.3.2.3微波功率对山姜精油提取率的影响称取粗加工的山姜干料5份各20g，按

料液比1:20浸泡于1000mL的烧瓶中，浸泡3h后分别放于126W、252W、406W、567W、700W的微波中加热90s然后进行水蒸气蒸馏，再用乙醚进行油水分离，计算精油的提取率。

1.3.2.4微波时间对山姜精油提取率的影响

称取粗加工的山姜干料5份各20g，按料液比1:20浸泡于1000mL的烧瓶中，浸泡3h后分别放于567W、的微波中加热30s、60s、90s、120s后进行水蒸气蒸馏，再用乙醚进行油水分离，计算精油的提取率。1.3.3最佳工艺条件选择

根据单因素试验结果进行4因子3水平的正交试验设计，从而确定山姜精油提取的最佳工艺条件。

1.3.4精油提取率计算

根据公式：山姜精油提取率=精油的质量／粗料的质量×100%，精确计算出提取率。

2结果与分析

2.1各因素对精油提取率的影响

对原料的干湿程度、粒度以及助剂NaCl的影响进行了预试验，确定用粗加工的干料且不加助剂NaCl效果更好。2.1.1料液比的影响

由图1可知，在设定范围内，当料液比为1:16时，精油的提取率最低，

随着料液比的增大提取率也逐渐增大，当料液比为1:20时，精油的提取率最大，但超过1:20后，提取率反而降低。这可能是因为料液比较小，水不能将干料充分润湿，蒸馏过程中透气性不好，导致提取率低，当料液比达到1:20时，透气性较好，且能使细胞破裂，使内容物充分渗透出来，效果达到最佳，使提取率达到最大值。因此料液比为1:20

时最佳。

图1料液比对山姜精油提取率的影响

2.1.2浸泡时间的影响

图2浸泡时间对山姜精油提取率的影响由图2可知，在设定范围内，

随着浸泡时间的增大，山姜精油的提取率也逐渐增大，当浸泡时间为3h时，精油的提取率最大；但超过3h后，提取率反而降低了。这是因为浸泡时间过短，干料中的挥发成分不能在蒸馏时随水蒸气

带出，但若浸泡时间过长，则会使材料中的有效成分分解，降低提取率。

因此，为了节约时间，浸泡时间设为3h最佳。2.1.3微波功率的影响

图3微波功率对山姜精油提取率的影响

由图3可看出，微波功率为126W时，精油的提取率最大，随着微波功率增大提取率也逐渐增大，当功率为567W时，精油的提取率达到最大值，700W时提取率反而降低。

这是因为微波功率过小，不能起到破壁作用，干料中的内含物不能充分渗透出来，但微波功率过大，有一部分精油就会在为微波加热时挥发了，降低了提

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第37卷窑第5期保山学院学报2018年10月

取率。所以为了节省能源，提高经济效益，微波功率设为567W最佳。2.1.4微波时间的影响

正交试验结果见表2。以山姜精油提取率为指标，极差分析显示影响因素大小次序为：Rc>RD>RA=RB，即微波功率>料液比>微波时间=浸泡时间，由正交结果可以看出最佳工艺条件可能为A1B3C3D3或A1B1C3D3。

表2正交试验结果与分析

试验A（微波B（浸泡C(微波功D(料液比精油提号12

时间/s)时间/h)1112223330.590.570.530.06

1231231230.590.530.570.06

率/W）1232313120.440.550.690.25

/g·mL）取率/%1233122310.430.590.670.24

0.370.570.830.690.530.480.720.480.39

图4微波时间对山姜精油提取率的影响

3456789K1K2K3R

由图4可以看出，在设定范围内，精油的提取率随微波时间的增大而不断增大，当微波时但超过120s间为120s时提取率达到最大值，

干提取率反而降低了。这是因为微波时间过短，料中的有效成分不能充分挥发出来，有一部分则会导致温精油残留在料内。而微波时间过长，度过高，使得一部分精油在微波加热时就被挥发了，降低了提取率，所以为了提高经济效益，

把微波时间设为120s为宜。2.2最佳工艺选择

根据前期预试验以及单因素试验的试验结

过细，以及助剂果分析，可知粗料含水量过大、为了节约NaCl的添加都会降低精油的提取率，

正交试验在确定干成本、能源，提高经济效益，料为粗加工、并且不加助剂NaCl的情况下进行，选择微波时间、浸泡时间、微波功率、料液比为考察因素设置4因子3水平L9（34）正交试验（表1）。

表1试验因素水平表

因素

水平A（微波时B(浸泡时

间/s)123

90120150

间/h)357

C(微波功率/W)406567700

D(料液比/g·mL)1:181:201:22

注院K1尧K2尧K3表示的是同一水平下袁山姜精油提取率的平均数遥R表示的是各因素同一水平下袁提取率的平均数最大值与最小值之差遥

2.3验证试验

为了得到更准确、更稳定可靠的最佳工艺

对得出的两个工艺条件，在正交试验的结果下，条件进行验证试验，试验设计及结果见表3。

由验证结果可以看出，A1B3C3D3的试验结果更优，由此可确定山姜精油提取的最佳工艺条件为：微波时间90s，浸泡时间3h，微波功率700W，料液比1:22。

3讨论

以山姜为原料，利用传统的水蒸气蒸馏法通过预试验可知，提取精油，粗加工的干料提取

表3验证试验

A（微波B（浸泡C(微波功D(料液比时间/s)时间/h)9090

73

率/W）700700

精油提取率/%

/g·mL）第一次第二次第三次1:221:22

0.630.83

0.690.73

0.670.74

平均数0.660.77

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艾薇袁段艳珍袁李艳娇院山姜精油提取工艺的研究

率远远大于湿料，且助剂NaCl的添加也会使提取率降低，由此确定在不加助剂NaCl的条件下用粗加工的干料来进行单因素及正交试验。以料液比作为考微波时间、浸泡时间、微波功率、

察因素来进行4因子3水平的正交实验设计，为了得到更准确的试验数据，后又对得到的两个结果分别进行了3次重复验证试验，结果表

微波时间90明山姜精油最佳提取工艺条件为：

s、浸泡时间3h、微波功率700W、料液比1:22。近年来，精油的开发利用已成为了一个重

很多方要的研究方向，提取的方法也越来越多，法加入了化学试剂。山姜精油是一类绿色的天

高产、耗能少的然产物，如何寻找一个在快速、基础上保持精油原有的风味以及安全、环保的提取方法，有待进一步的研究。

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ExtractionTechnologyofEssentialOilfromAlpiniaJaponica

AiWei,DuanYanzhen,LiYanjiao

(SchoolofResourcesandEnvironment,BaoshanUniversity,BaoshanYunnan678000)Abstract:TheessentialoilwasextractedfromAlpiniajaponicabymicrowaveassistedsteamdistillation.Theeffectsofdryandwetdegree,particlesizeandauxiliaryNaClontheextractionratewereinvestigatedbypre-test.Theeffectsoftheratioofmaterialtoliquid,soakingtimeandmicrowavepowerontheextractionrateofessentialoilfromAlpiniajaponicawerefurtherstudiedbysinglefactorexperimentandorthogonalexperiment.Theresultsshowedthattheoptimumex-tractionconditionswereasfollows:microwavetimewas90s,soakingtimewas3h,microwavepowerwas700wand,theratioofmaterialtoliquidwas1:22.

Keywords:Alpiniajaponica;Essentialoil;Steamdistillation;Microwaveassistedtechnology

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