姜及其油树脂主要刺激成分检测:聚焦姜辣素及其同系物
姜(Zingiber officinale Roscoe)因其独特的风味和广泛的生理活性(如抗炎、抗氧化、止吐、促消化等)而被广泛应用于食品、饮料、调味品、保健品及医药领域。无论是鲜姜、干姜粉还是其深加工产品——姜油树脂(Ginger Oleoresin),其辛辣刺激感和诸多生物活性的核心贡献者是一类被称为姜辣素(Gingerols)的酚类化合物及其衍生物,主要包括[6]-姜辣素([6]-Gingerol)、[8]-姜辣素([8]-Gingerol)、[10]-姜辣素([10]-Gingerol)以及它们在加热或储存过程中脱水形成的姜烯酚(Shogaols,如[6]-姜烯酚)等。准确检测和分析姜及其油树脂中这些主要刺激成分的含量与组成,对于评估原料质量、监控生产过程、保证产品功效与一致性、进行产品开发及合规性(如标签宣称)具有至关重要的意义。因此,建立科学、精准、高效的检测方法是质量控制的核心环节。
检测项目
针对姜及其油树脂中主要的刺激成分,核心检测项目通常包括:
- 总姜辣素含量 (Total Gingerols Content)
- 特定单体姜辣素含量:重点检测[6]-姜辣素、[8]-姜辣素、[10]-姜辣素等主要活性单体。
- 姜烯酚含量:特别是[6]-姜烯酚,它是姜辣素的重要转化产物,具有更强的刺激性和抗氧化活性。
- 姜酚(Zingerone)含量:另一种风味和活性相关的化合物,尤其在烘焙姜制品中含量较高。
- (对于油树脂) 溶剂残留:如乙醇、丙酮、异丙醇、己烷等(视提取工艺而定)。
- (可选) 相关风味物质或指标性成分。
[6]-姜辣素通常被视为最重要的标志性成分和活性指标。
检测仪器
姜辣素及相关化合物的检测主要依赖高分辨、高灵敏度的色谱分离与检测技术,常用仪器包括:
- 高效液相色谱仪 (HPLC): 这是目前最主流和标准的检测设备。配备紫外-可见光检测器(UV/VIS DAD)是最常见的配置,二极管阵列检测器(DAD)可提供光谱信息用于辅助定性。
- 超高效液相色谱仪 (UPLC/UHPLC): 使用更小粒径的色谱柱,显著提高分离效率、分析速度和灵敏度,是HPLC的升级选择。
- 色谱柱: 反相C18色谱柱(如250 mm x 4.6 mm, 5 μm 或更小粒径规格)是最常用的选择,适用于分离姜辣素、姜烯酚等同系物。
- 质谱检测器 (MS):
- 液相色谱-质谱联用仪 (LC-MS): 尤其是配备三重四极杆(LC-MS/MS)的仪器,提供更高的选择性和灵敏度,适用于复杂基质(如油树脂)中痕量成分的确证性定性和定量分析,或当紫外检测遇到干扰时。
- 液相色谱-高分辨质谱联用仪 (LC-HRMS): 如Q-TOF或Orbitrap,可提供精确分子量信息,用于未知物鉴定或非靶向筛查。
- 样品前处理设备: 超声波提取仪、涡旋混合器、离心机、旋转蒸发仪、氮吹仪、固相萃取装置(SPE,用于净化)、分析天平(万分之一)、精密移液器等。
检测方法
检测流程通常包括以下几个关键步骤:
- 样品制备:
- 鲜姜/干姜粉: 代表性取样,粉碎/研磨成均匀细粉。准确称取一定量样品,用有机溶剂(常用甲醇、乙醇或乙腈,有时含少量酸如水乙酸)进行超声辅助提取。提取液过滤或离心后,通常需要适当稀释或浓缩,必要时进行固相萃取(SPE)净化去除干扰物(如色素、油脂)。
- 姜油树脂: 通常粘度高、浓度大、基质复杂。需精确称取少量样品,用合适的有机溶剂(如甲醇、乙醇)稀释定容至适当浓度。对于高油脂含量的油树脂,可能需要在稀释后进行液液分配或SPE净化以去除油脂干扰,尤其在LC-MS分析时尤为重要。
- 色谱分离:
- 将处理好的样品溶液注入HPLC或UPLC系统。
- 使用反相C18色谱柱。
- 流动相通常为水相(常含0.1%甲酸或乙酸以抑制峰拖尾)和有机相(乙腈或甲醇)组成的梯度洗脱程序。通过优化梯度条件,使目标化合物(如[6]-, [8]-, [10]-Gingerol, [6]-Shogaol)达到基线分离。
- 柱温一般控制在25-40°C。
- 检测与定量:
- UV/DAD检测: 姜辣素和姜烯酚在~230 nm 和 ~280 nm 附近有较强吸收,通常选择280 nm作为定量检测波长(特异性相对更高)。利用标准品绘制各目标化合物的标准曲线,进行外标法定量。
- MS/MS检测: 选择目标化合物的特征母离子和产物离子进行多反应监测(MRM),利用标准曲线进行定量。此法选择性极佳,抗基质干扰能力强,灵敏度高。常作为确证方法或复杂样品(如油树脂)的首选定量方法。
- 计算与报告: 根据峰面积和标准曲线计算出样品中各目标化合物的含量,通常以毫克/千克(mg/kg,干基或鲜基)或微克/克(μg/g)表示。对于油树脂,常以百分比(%)或毫克/克(mg/g)表示。报告需注明检测方法、仪器条件和定量结果(总姜辣素和/或各单体含量)。
检测标准
姜及其制品中姜辣素等成分的检测已有一些国际、国家或行业标准可供参考,确保方法的规范性和结果的可比性:
- 中国国家标准 (GB/T):
- GB/T 30387-2013 《生姜及生姜制品中姜辣素含量的测定 高效液相色谱法》: 这是我国专门针对姜辣素检测的推荐性国家标准。详细规定了适用于生姜、干姜、姜粉、姜油树脂等样品中[6]-姜辣素、[8]-姜辣素、[10]-姜辣素及[6]-姜烯酚含量的HPLC-UV测定方法。是国内的权威参考方法。
- 国际标准/协会标准:
- AOAC Official Method 2018.05: Gingerols and Shogaols in Ginger Dietary Supplements and Ginger-Containing Foods: 这是一个较新的AOAC国际官方方法,采用HPLC-UV/DAD技术测定姜膳食补充剂和含姜食品中的6-, 8-, 10-Gingerol和6-Shogaol。提供了详细的前处理(如溶剂提取)和色谱条件。
- ISO (国际标准化组织): 目前尚无专门的ISO标准针对姜辣素检测,但相关食品分析通则(如ISO 5725 精密度测试)可作为方法验证的参考。
- 美国药典 (USP)、欧洲药典 (EP): 在关于姜(Ginger)或姜干浸膏(Ginger Dry Extract)的专论中,可能规定使用HPLC法测定姜辣素/姜烯酚含量作为质量控制指标。方法细节通常在相应专论中给出。
- 行业/企业内部标准: 许多大型食品、香料、制药企业会基于通用标准(如GB/T 30387, AOAC 2018.05)或文献方法,结合自身产品特性和实验室条件,开发并验证更具体、
CMA认证
检验检测机构资质认定证书
证书编号:241520345370
有效期至:2030年4月15日
CNAS认可
实验室认可证书
证书编号:CNAS L22006
有效期至:2030年12月1日
ISO认证
质量管理体系认证证书
证书编号:ISO9001-2024001
有效期至:2027年12月31日