大蒜油的提取和测定方法研究进展

，·)仓 品 笈 磅 Sichuan Food and F_cnnentation 大蒜油的提取和测定方法研究进展 梁丽军 ，熊 涛 ，曾哲灵 (南昌大学食品科学教育部重点实验室，江西 南昌 330047) 摘 要： 大蒜油中含有大蒜素等十多种含硫化合物，文献报道的大蒜油提取和测定方法众多，各有千秋。本文通过 分析比较，综述了各种 自大蒜籽中提取大蒜油方法和各种大蒜油测定方法的原理、优缺点和适用范围，并提 出了进 一 步改进大蒜油提取方法和测定方法的建议。 关键词 ：大蒜油；提取；测定；综述 中图分类号：TS225．3 文献标识码：A 文章编号：1671—6892(2007)05—0015—0oo5 Recent Review of Extraction and the Analytic M ethods of Garlic Oil LIANG Li-jun，XIONG Tao ，ZENG Zhe-ling (The Key Lab ofFood Science ofMOE,Nanchang University,Nanchang330047) Abstract： Garlic oil contain various kinds of sulphocompound and many extraction and analytic methods of garlic oil were reported，each has its strong prospect．This paper introduces the research progress of the principle，advantages and disadvantages and range of application scope of the extraction and analytic methods of garlic oil that was from garlic， through comparison and analysis．And the advice about improving the extraction and analytic methods of garlic oil was proposed， Key words：garlic oil；extract；analyse；review 大蒜为百合科葱属植物，大蒜籽为大蒜的鳞 茎。据报道⋯每 100g新鲜大蒜籽中含水份 67．5g、 蛋白质 5．5g、碳水化合物 25．4g、粗纤维 0．5g、灰分 1．0g、 一生育粉 0．45mg、胡萝 b素 0．04mg、硫胺素 0．04mg、核黄素 0．06mg、维生素 C17mg。我国大蒜 的种植面积大、大蒜籽产量高，常年种植面积为 20．0x106-2．67x106hITI ，年产量达 4．0xl0 ~kg，居世界 首位 ，约占世界总产量的 1／4。中医认为大蒜籽辛 辣、性温、能解滞气、暖脾胃、消症积、解毒杀虫、治 腹冷痛、泄泻、痢疾、百日咳等症。研究表明，大蒜籽 具有抗菌消炎、降血压、降血脂、延长凝血时间的功 效，对冠心病、高血压、动脉粥样硬化症等有防治作 用 ；大蒜籽能阻断亚硝胺在体内合成 ，阻止癌细胞 在体内的扩散，具有防癌作用。大蒜具有以上功效 与大蒜油中的含硫化合物即大蒜素有关。大蒜油被 人称做为天然抗生素 ，国内外已经有诸多相关产品 问世已被广泛应用于医药、保健品及食品等领域。 大蒜是我国一大优势资源，年产量占世界总量 收稿日期：2007—07—16 作者简介：梁丽军(1985一)，男，在读硕士研究生，研究方向：食物资源开发利用与生物质转化。 通讯作者：熊涛，联系方式：xt—ncu@hotmail．corn 维普资讯 http://www.cqvip.com 16 ，·)食 品与笈磅 2007年第5期 的 1／4，出口量居世界第四位。本文对大蒜中大蒜油 的提取方法和测定方法作一概述。 1 大蒜油的组成 大蒜油的提取研究始于 1844年，德国化学家 Theodor Wertheim利用水蒸汽蒸馏获得了少量含有 烯丙基硫的气味强烈的挥发性物质 ：1 892年另一 位德国化学家 W．Semmler以同样的方法提取获得 大蒜油，并进一步分离得到二烯丙基二硫。1944年 Chester J Cavallito等用乙醇在室温下从粉碎的大蒜 中提取分离出一种油状物，其主要成分为具有蒜味 的杀菌物质大蒜素 (2一烯丙基硫代亚磺酸烯丙 酯)。 大蒜出油率一般在 0．20％一0．40％之间，呈浅黄 色，微溶于水，能溶于乙醇、苯、乙醚等有机溶剂，对 碱和热不稳定 ，对酸稳定。优质大蒜油密度为 1．o40__1．090(20~C)，折光率为 1．559—1．570，无旋光 性 ，具有大蒜特殊的臭味和辛辣味，在空气中长期 放置会缓慢氧化使其颜色逐渐变深。大蒜油赋予大 蒜多种药理功能，是大蒜的有效成分之一。 2 大蒜油的提取方法 目前 ，大蒜油提取方法主要有以下四种：水蒸 气蒸馏法 、有机溶剂萃取法 、超临界 CO 萃取法和 植物油萃取法。 2．1 水蒸气蒸馏法 其原理是将水蒸气通入含有大蒜油的蒜泥中， 降低大蒜油的沸点，使大蒜油在较低温度下蒸馏出 来，经脱水分离获得大蒜油。目前国内外关于水蒸 汽蒸馏提取大蒜油的文献报道很多，孙丽芹}31等人 对水蒸气蒸馏法和溶剂萃取法提取大蒜油作了对 比研究，找出了水蒸气蒸馏法获得的大蒜精油的最 佳提取条件为：酶解温度 35~C，酶解时间60rain，酶解 pH值 6．5，料液比为 1：3，酶激活性剂 Fe lOmmol／1， 其提取率可达 0．325％。相比孟宪锋I41等人报道采用 水蒸汽蒸馏获得大蒜油提取率 0．210％要高。该方法 具有设备简单、成本低、稳定性好等特点，是最常用 的工业化生产方法之一。但是由于蒸馏温度相对很 高，而大蒜素受热易分解 ，因此得到的大蒜油主要 成分为大蒜素降解成分，最终导致风味差、有效成 分含量低。 2．2 有机溶剂萃取法 利用有机溶剂提取大蒜油，国内外的研究报道 较多。有机溶剂的选择非常关键，不仅要求其对大 蒜油的溶解度大，而且要求其与大蒜油的沸点有显 著差异，同时无毒 、无不良气味、溶剂残留很低。常 用的有机溶剂有乙醇、乙醚、乙酸乙酯等。曾哲灵等 151以乙醇为提取剂分离提取大蒜素，确定最佳提取 条件蒜泥即在 40~C下酶解 0．5 h，按料液比 lg：4 mL 加入体积分数 95％乙醇于30cc下萃取 1．5 h，然后控 制蒸馏温度在 50~C，压力 0．01 MPa，旋转蒸发仪转 速在 75 r／s进行减压浓缩，大蒜素的提取率达到 0．24％。相比郑志等161报道的利用乙醇萃取大蒜素得 率 0．10％要高出许多。该提取方法的优点是浸泡和 减压蒸馏温度均不高，并且乙醇有稳定大蒜素的作 用，故大蒜油中大蒜素含量较高。其不足之处是提 取物中其他的的可溶性杂质含量偏高，大蒜油进一 步提纯较复杂且难度大。 2．3 超临界 CO 萃取法 利用超临界流体具有和液体相近的密度，较高 于气体但明显低于液体粘度的性质，对物料有较好 的渗透性和较强的溶解能力，能够将物料中某些成 分提取出来。然后借助减压、升温的方法使超临界 流体变成普通气体，被萃取物质则自动完全或基本 析出，从而达到分离提纯的目的。由于 CO 操作条 件温和、无毒、价格便宜、来源广泛，故常用做为萃 取剂。 应用超临界 CO 萃取大蒜油，国内研究还处于 比较初步的阶段，只是对其工艺条件进行了初步的 探讨。目前实验研究表明该方法用于大蒜油提取前 景相当好，超I临界 CO 萃取大蒜油的收率要高于溶 剂提取法，且其品质和外观都要优越于溶剂提取法 和水蒸汽提取法。罗兰等人『 采用超临界 CO 萃取 大蒜油，在最佳提取条件下，大蒜油得率为 0．305％。 大蒜油得率明显优于水蒸气蒸馏法和有机溶剂萃 取法。焦静等人『 『以乙醇提取与超临界 CO 萃取结 合的工艺路线提取大蒜油，其大蒜素含量达 60．4％。 由于超临界 CO：萃取所需设备投资大 、生产效率 低，工业化应用还有待于进一步研究。 2．4 植物油萃取法 ● 由于大蒜油和植物油都是属于非极性物质，根 据相似相溶原理，可以利用植物油萃取大蒜油。利 用植物油常温浸提大蒜中的大蒜精油避免了耗用 大量有机溶剂及相应的设备投资。提取大蒜精油后 的蒜渣，富含氨基酸、碳水化合物等多种营养成分， 且未受到有机溶剂等物质的污染 ，可作进一步加 工。该法的缺点是大蒜油提取率相比前几种方法较 低。胡秀沂[91等人利用植物油常温浸提大蒜精油，得 维普资讯 http://www.cqvip.com 第 43卷(总第 139期) 梁丽军 等 大蒜油的提取和测定方法研究进展 l7 出最佳的工艺条件为：切碎度为细颗粒、搅拌时间为 24h、大蒜与植物油质量比为 1：1、搅拌速度为低速 (168r／min)。 3 大蒜油的定量检测方法 大蒜油的主要成分为大蒜素及多种烯丙基、丙 基、甲基组成的硫醚化合物。目前，大蒜油的定量检 测主要测定大蒜油中总含硫化合物或大蒜素含量。 3．1 气相 色谱 fGC)及气相 色谱一质谱联用分析 (GC—MS)~X-- 利用气相色谱(GC)测定大蒜油中大蒜素含量， 国内外已经有很多报道。大蒜素遇热易分解，GC分 析采用过程升温且温度较高，其检测出的成分主要 是一些大蒜素的热分解产物。大量实验表明Ilnn，l2l：21 在 GC分析条件中，当程序升温较快、柱温较高 、范 围较宽、进样温度较高时，检测得到的降解产物主 要是二硫杂环己烯衍生物，其次是对称或非对称的 各种硫醚和硫代亚磺酸酯；当程序升温较慢、柱温 较低、进样温度较低时 ，检测到的降解产物主要是 二烯丙基三硫醚、二烯丙基二硫醚、二烯丙基硫醚、 烯丙基甲基三硫醚、烯丙基甲基二硫醚、烯丙基甲 基硫醚等。 采用 GC—MS法可以测出大蒜油中各种组分及其 含量。GC-MS法有助于大蒜油组成及其生理活性的分 析研究。目前国内外多采用 Finnigan--45 1 0GC／MS／DS， 并参考 NBS谱库和质谱数据资料。 3．2 高效液相色谱(HPLC)~ 气相色谱(GC)法因其测定温度过高而不适宜测 定大蒜油中大蒜素含量，高效液相色谱(HPLC)法测 定温度低，是近年来常用于测定大蒜油中大蒜素含 量的的分析方法之一。测定大蒜油中大蒜素含量的 高效液相色谱(HPLC)法 ，有正相 HPLC法和反相 HPLC法，正相 HPLC法又有柱前衍生化、紫外吸收 检测法和柱后光化学衍生、荧光检测。柱前衍生化 紫外吸收检测法 ，所用仪器简单，成本低，不会引起 谱峰扩展 ，衍生化产物较稳定 ，大多数在室温下即 可分离，是目前常用的方法。该法的缺点是需要有 内标物，而大蒜素易分解 、不稳定，大蒜素标准品不 易获得且难以保藏。 P．Bocchinit”】等人利用柱后光化学衍生、荧光检 测高效液相色谱法测定了大蒜素的含量。实验结果 表明，紫外检测器和电化学检测器的最低检测限度 分别为0．1 m 和O．Olmg／1，工作曲线的线性范围 为 lmg／l一8mg／l。 反相 HPLC法与正相 HPLC法一样 ，分离度、灵 敏度与定量结果均很高。针对这种情况，近几年来反 相 HPLC法得到了很大发展，与 Si—HPLC结合起来， 可直接检测大蒜中所有的硫代亚磺酸酯的含量。 Larry D指出：利用反相 HPLC可分离和定量研究大 蒜中烷(烯)基硫代亚磺酸酯，包括其构型异构体。 3．3 定硫 法 该方法的原理是蒜氨酸的亚砜基和大蒜素的 硫代亚砜基被浓硝酸氧化成为硫酸根离子，再与氯 化钡反应生成硫酸钡沉淀，根据硫酸钡的重量换算 成大蒜素的含量。定硫法测定大蒜油中大蒜素含量 具有简便、快捷、试剂消耗量少等优点。马往校Il4J等 人采用了定硫法测定了苍山大蒜中的大蒜素含量 ， 并研究了氧化剂用量 、酸度及称样量等因素对测定 结果的影响，优选出定硫法测定大蒜素含量的最佳 条件。黄志伟1151等人研究了用定硫法测定玉林大蒜 中大蒜素的含量，并对氧化剂用量、沉淀剂用量和 溶液酸度等影响因素进行了研究 ，确定了最佳测定 条件。但是该法操作复杂、检验结果是以总含硫化 合物为表征，较为粗糙。 3．4 硝 酸 汞沉 淀法 大蒜提取液经三氯乙酸除去蛋白质等杂质后 ， 离心取上清液与过量的硝酸汞反应，生成乳白色沉 淀，以硫酸高铁铵做指示剂，用 KSCN溶液滴定剩余 的硝酸汞溶液，根据消耗 KSCN的量换算出大蒜素 含量_l61。该法可直接测定大蒜素含量，但是滴定终点 不易判断，偶然误差大，并且所用药品有剧毒。胡秀 沂19]等人采用硝酸汞沉淀法测定大蒜的植物油提取 液中的大蒜素，并研究了大蒜切碎度、搅拌时间、大 蒜与植物油质量比、搅拌速度等因素对大蒜油中大 蒜素含量的影响。 3．5 分光光度法 Lawson E-7l于 1995年提出利用分光光度法定量 测定大蒜素及大蒜中总的硫代亚磺酸酯。该法将纯 品大蒜素作为 目标测定物进行测定并与高效液相 色谱法(HPLC)的测定结果进行了比较。两种方法的 测定结果相关性很好，灵敏度很高，可达到微摩尔 级。该法克服了 GC法和 HPLC法需要外标物的不 足，检测结果准确，操作简单、快速，灵敏度高。 该法的原理为一分子半胱氨酸可以和一分子 5,5一二硫代双(2一硝基苯甲酸)(DTNB)反应生成一 分子 2一硝基一5一硫代苯甲酸 fNTB)．NTB在 412 nm 处有最大吸收，摩尔消光系数为 14150 flcm的光 维普资讯 http://www.cqvip.com l8 ，．】食 品与崖磅 2007年第5期 径)。大蒜素也可以和半胱氨酸的自由疏基反应，一 分子大蒜素可以很快与两分子半胱氨酸反应生成 两分子的S-AMC。采用过量的半胱氨酸先与硫代亚 磺酸酯反应．反应剩余的半胱氨酸再与过量的巯基 试剂一 5，5一二硫代gY．(2一硝基苯甲酸)反应生成呈色 的2一硝基一5一硫代苯甲酸(NTB)，然后在 41 2nm处测 定反应前后半胱氨酸浓度的变化，硫代亚磺酸酯的 浓度即为半胱氨酸在 DTNB／NTB体系中浓度减少 的一半，从而得到硫代亚磺酸酯含量。李瑜【 81等人利 用分光光度法测定大蒜油中硫代亚磺酸酯的含量， 并对 Lawson法进行了改良，提高了测定结果的准确 性和重现性。Talia Miron~ 91等人利用大蒜素和5，5一 二硫代双 (2一硝基苯甲酸)(DTNB)反应生成的2一硝 基一5～硫代苯甲酸(NTB)在412nm处有最大吸收，测 定大蒜素的含量。 3．6 生物检测法 大蒜油中含有大量的抗菌物质，是一种天然的 抗生素，对一些常见的致病菌，如伤寒沙门氏菌、痢 疾志贺氏菌、金黄色葡萄球菌都有比较好的杀灭效 果[2O,2“。利用大蒜油的这一性质，以微生物为对象，通 过测定大蒜油对微生物的的抑菌效果，定量测定大 蒜油中大蒜素的含量。该法可避免使用高级仪器， 或较昂贵的分析试剂，比较适合某些小企业的分析 需要。周重阳阎等人对菌种相同且培养基相同的大 肠杆菌培养皿定时滴加大蒜油和不同浓度梯度的 对照品，培养 l8个小时后，测量抑菌圈的直径大 小，比较抑菌的效果，换算成为大蒜素的含量。实验 结果表明，用生物方法和气相色谱法测定，两者得 到的结果基本一致。 3．7 其它方法 除了以上几种方法之外，也有人利用薄层色谱 分析法(TLC)来测定大蒜油中大蒜素含量。薄层色谱 分析法(TLC)比较简单 、定性较好，但其分离度、灵敏 度和定量却均不及高效夜相色谱法(HPLC)。刘保启 等∞谜用二元展开剂，使挥发大蒜油中各组分在硅 胶薄层板上得到较好的分离，被分离出的最大斑点 用红外光谱法定性，用薄层扫描法定量。 4 总结 大蒜油的各种提取方法都有其优缺点。水蒸汽 蒸馏法提取大蒜油得率极低，且其大蒜油中多为挥 发性的小分子含硫化合物；有机溶剂提取法大蒜油 得率较高，但是其提取的大蒜油中可溶性杂质较 多，需要进一步处理才能得到高品质的大蒜精油； 超临界 CO 萃取法得率高、品质好 ，但是设备投资 大、生产效率低、工业化还有一定难度；植物油提取 法提取大蒜油得率也较低。因此，为了最大得率提 取大蒜素，可以考虑将以上几种方法结合起来，比 如先用有机溶剂浸提大蒜籽得到粗提液，再经超临 界 CO 萃取。通过此法，既可避免有机溶剂提取大 蒜油中杂质含量多的问题，又可以最大提取率提取 大蒜油。 对大蒜油的测定方法，虽有气相色谱(Gc)及气 相色谱一质谱联用分析(GC—MS)法和高效液相色谱 (HPLC)法等比较先进的方法，但其设备昂贵，导致该 法不能被广泛采用；而定硫法与硝酸汞沉淀法测定 的结果比较粗糙 ，达不到精确分析的水平；分光光 度比色法灵敏度很高，可达到微摩尔级，不需要标 样就能定量 ，但此法对取样操作非常严格，且重现 性不高。因此找出一种能快速、准确、简单的测定大 蒜油含量方法，是现在亟需解决的问题。 参考文献： 【1]徐霞，马海乐．大蒜及蒜渣的主要成分 、功效与开发利用【J】．食品工 业科技．2004，25(5)：141—143 【2]Block E．The chemistry ofgarlic and onions ．Sci Am 1985；252：1 l4-9 [3]孙丽芹，姜爱莉．大蒜油的提取及其抗氧化性能的研究lJ]．中国食 品添加剂，2002．(02：)29—32 【4]孟宪锋，张志宏．大蒜油的提取研究【JI．昌吉学院学报，2001，1：97-98 【5]曾哲灵，熊伟，熊涛．大蒜素的提取工艺研究【JJ．食品与发酵工业， 2006，32(2)：121-123 【6]郑志，姜绍通，潘丽军．乙醇萃取分离大蒜素的工艺研究．合肥工业 大学学报：自然科学版，2003，26(4)：542—545 『7]罗兰，刘佳佳，黄仁杰．超临界 CO2萃取大蒜油_T艺及成分研究 『J1_海峡药学，2007，19(03)：21—23 【8]焦静，许克勇，李元瑞．大蒜油的醇提与超临界 CO2萃取结合工艺 研究．食品工业，2007，(02)：39—41 【9]胡秀沂，邱树毅，张难．植物油萃提大蒜精油工艺研究【Jl_现代食品 科技，2006，22(2)：144—146 【lO]李雪，李英峰，刘必前．大蒜中大蒜素等含硫化合物的GC／MS法测 定『J]．现代仪器，2005，(6)：16—17 【l1]OCalvo—G6mez，J Morales-L6pez，Mercedes GL6pezSolid呻hase microextraction—·gas chromatographic—·mass spectrometric analysis ofgarlic oil obtained by hydrodistillation[J]．Journal ofChromatography A,2004．103691--93 I l2]李凤林，张丽丽，齐俊生．GC—Ms法分析测定超临界萃取法提取 大蒜油的成分【J1-粮油加工，2006，12：53—54 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