Estudio sobre el aceite esencial de jengibre extraído con Co2

El jengibre es el rizoma fresco de la hierba perenne Zingiber officinale Roscoe (familia Zingiberaceae), que es ampliamente cultivada en el centro, sureste y suroeste de China. Como uno de China's condimentos tradicionales, el jengibre se utiliza en la cocina por su aroma único y sabor acre para mejorar la frag, eliminar los olores a pescado, y enriquecer el sabor de los alimentos. El jengibre también tiene un lugar en la historia de la medicina tradicional China, y se ha utilizado en muchas recetas para activar la circulación sanguínea y la eliminación de la estasis de sangre para tratar enfermedades ginecológicas, de medicina interna y ortopédicas en dinastpasadas. Estudios farmacológicos modernos y ensayos clínicos han demostrado que el jengibre y sus ingredientes activos pueden reducir los triglicériy el colesterol, reducir la síntesis de grasa corporal; También pueden inhibir la agregación plaquetaria, anticoagul, prevenir trombo, y prevenir la formación y desarrollo de aterosclerosis [1]. Ginger's fragúnica y su valor medicinal como alimento y medicina están jugando un papel cada vez más importante en aplicaciones industriales como alimentos, medicina y cosméticos.

Actualmente reportadoExtractos de jengibreIncluyen principalmente sustancias de sabor (aceite esencial de jengibre, oleoresina de jengibre), fibra dietde jengibre, polisacáridos de jengibre y proteasa de jengibre. Este artículo presenta principalmente el estado actual de la investigación de los extractos de jengibre, proporcionando una base teórica para la utilización integral de jengibre y la mejora del valor agregado económico.

1 sustancias aromatizantes

1.1 extracción de aceite esencial de jengibre

El aceite esencial de jengibre y la oleorresina de jengibre son actualmente los principales extractos de sabor estudiados en el país y en el extranjero, y contienen las principales sustancias activas del jengibre. El aceite esencial de jengibre es un término general para una clase de jengibre que casi no contiene sustancias volátiles de alto punto de ebulli. Es un líquido amarillo, transparente, oleoso con un olor fuerte, característico y aromático de jengibre, y es la fuente básica del aroma y sabor del jengibre. El método tradicional de extracción siempre se ha basado en la destilación por arrastre de vapor, que es fácil de operar y requiere bajas inversiones. Sin embargo, las desventajas son los largos tiempos de destilación y bajos rendimientos de aceite. Liu Jiangwei et al. [2] determinaron que los factores que afectan el proceso de extracción de aceite esencial de jengibre son el tiempo de destilación, el tiempo de remojo de jengibre en polvo, la temperatura de secado de jengibre en polvo, y la relación líquimaterial, y la optimización ortogonal se utilizó para obtener las condiciones óptimas del proceso, con un rendimiento de aceite esencial de jengibre de 1,6%. Otras ayudas técnicas pueden mejorar la eficiencia de la extracción de aceite esencial de jengibre. Liu Hongxia et al. [3] optimizaron las condiciones para extraer el aceite esencial de jengibre por destilación, y la tasa de extracción de aceite esencial podría alcanzar 1,44%. Después de eso, se utilizó la destilación de agua asistida por microondas para extraer el aceite esencial de jengibre, lo que mejoró la eficiencia de extracción hasta cierto punto. Bajo la misma tasa de extracción, el tiempo de extracción se acortó casi 1 veces.

Con el desarrollo de la tecnología de extracción, Lin Lijing [4] y otros utilizaron la tecnología de CO2 supercrítico para obtener aceite esencial de jengibre de alta calidad, con una tasa de extracción de 1,7%. Lei Hong et al. [5] optimizaron las condiciones del proceso de extracción de CO2 supercrítico mediante la metodología de superficie de respuesta, utilizando como índice de investigación el 6-gingerol, una sustancia activa presente en el aceite esencial de jengibre. Las condiciones óptimas de extracción del aceite esencial de jengibre se obtuvieron: una tasa de flujo de dióxido de carbono de 25 L· H-1, tamide de jengibre en polvo a 80 malla, la adición de 92.46 mL de etanol anhidro, y un rendimiento óptimo de 6-gingerol de 3.21%.

Con el desarrollo de la tecnología de extracción, la tasa de extracción de aceite esencial de jengibre se ha estabilizado básicamente en el 2%, pero la eficiencia de extracción se ha mejorado mucho, lo que es de cierto valor de referencia para reducir los costes de producción en la producción industrial.

1.2 análisis de la composición del aceite esencial de jengibre

La composición del aceite esencial de jengibre obtenido por diferentes métodos de extracción y de diferentes orígenes también será diferente en cierta medida. Esto tiene una cierta importancia guía para la producción industrial, y los efectos específicos de los diferentes productos de aceite esencial de jengibre deben tener en cuenta el método de extracción y el origen.

Pei Yaping [6] utilizó cromatode gases y espectrode masas (GC-MS) para comparar y analizar los componentes volátiles del aceite esencial de jengibre de ruibarde de Shandong extraído por extracción supercrítica de CO2 (SFE) y destilación de vapor de agua (SD). Extracción supercrítica de CO2 del aceite esencial de jengibre de ruibarb detectado 126 componentes volátiles; Mientras que la destilación de vapor de agua extraextraía aceite esencial de jengibre de ruibarbo, se detectaron 107 componentes volátiles. Los dos aceites esenciales contienen los mismos 80 ingredientes, pero en diferentes proporciones.

Gao Liang Jiang es una hierba medicinal que se utiliza tanto para la alimentación y la medicina, y tiene un alto contenido de aceite volátil. Su principal área de crecimiento es Xuwen, Guangdong. Con el fin de ampliar su área de plantación, Hainan, con condiciones climáticas similares, fue seleccionada para la expansión. Zhai Hongli et al. [7] estudiaron las diferencias en la composición del aceite volátil de dos bases de crecimiento. El aceite volátil de Gao Liang Jiang contiene 8.23% α-terpineol, mientras que el contenido de -pineno y alcanfeno puede alcanzar más del 10%. El contenido de − -terpineol en el aceite volátil de galangal producido en Xuwen es de sólo 1,67%, y el contenido de − -pineno y alcanes es de sólo 0,13%, pero el contenido de − -juniperol es mayor, en 6,83%.

Los principales componentes del aceite volátil del galangal producido por Hainan son muy diferentes de los del galangal producido por xuwen, que puede proporcionar una referencia para su uso como medicina y como especia.

1.3 extracción de oleorresina de jengibre

La oleorresina de jengibre contiene componentes grasos no volque que no se encuentran en el aceite esencial de jengibre, y retiene el característico olor picante y amargo del jengibre. Se extrae principalmente del rizoma de jengibre usando un solvente orgánico para obtener un líquido relativamente viscoque es de color ámbar oscuro a marrón oscuro. Después de estar de pie, habrá un precipitgranular. La zingerona es el compuesto picante principal en ella. Es el término general para las sustancias picantes relacionadas con jengibre de gingerol, shogaol y zingerona. El método tradicional de extracción de oleorresina de jengibre involucra principalmente la extracción con disolventes orgánicos tales como etanol, acety éter de petróleo. Con el desarrollo de la tecnología de extracción, hay nuevas tecnologías y métodos como la extracción de CO2 supercrítico y la extracción en doble fase de agua. Debido a los diferentes orígenes de las materias primas y métodos de extracción, la composición y contenido de oleorresina de jengibre puede variar significativamente.

Zhou Lingguo[8] y otros llevaron a cabo experimentos sobre la extracción de oleorresina de jengibre utilizando un sistema de disolvente de dos fases. Usando − -ciclodextrina, o − -ciclodextrina en combinación con carbonsódico o sal de mesa, mezclado con jugo de jengibre y agua, se puede formar un sistema de disolvente de dos fases con fases claras. El componente objetivo en la oleorresina de jengibre, shogaol, se distribuye en la fase inferior, y la tasa de extracción puede alcanzar más del 70%.

Las condiciones óptimas de proceso para la extracción de etanol son: temperatura de extracción de 60 °C, tiempo de extracción de 5 h, relación de masa de 1:10, tamaño de partícula de 40 malla, y grado de vacío de -0,07 MPa. La composición química de la oleorresina de jengibre extraída con etanol a diferentes temperaturas es básicamente la misma. A medida que la temperatura de extracción aumenta, se detectan más componentes químicos en la oleorresina de jengibre [9].

Basado en la extracción tradicional de disolventes orgánicos, el uso de la extracción de etanol asistido por ultrasonido puede mejorar significativamente la tasa de extracción de oleorresina de jengibre, que puede llegar a 5,29% [10]. Algunos experimentos también han pretratado el polvo de jengibre con enzimas para hacer que las sustancias fisiológicamente activas en la oleorresina de jengibre se liberen más fácilmente. La tecnología de CO2 supercrítico también se puede utilizar para la extracción de oleorresina de jengibre [11]. En comparación con el método de reflujo con etanol, se encontró que la tecnología de CO2 supercrítico es significativamente superior a la extracción con etanol, pero hay ciertas diferencias en los componentes extraídos.

A través de la investigación y el desarrollo tecnológico y la integración tecnológica, las tecnologías principales para la extracción y conversión de oleorresina de jengibre han sido maduradas e integradas para formar una especificación técnica altamente eficiente y estandaripara la extracción de oleorresina de jengibre. Usando el jengibre de Laiwu como materia prima y a través de un proceso de extracción integrado, el rendimiento de jengibre seco puede alcanzar el 20%, la tasa de extracción de oleorresina de jengibre puede alcanzar más del 97%, y el residuo de disolvente puede alcanzar un nivel indetectable [12].

1.4 análisis de la composición de oleorresina de jengibre

La huella digital es una técnica que nació con el desarrollo de la tecnología analítica moderna para estudiar sistemas de materiales complejos en su conjunto. Este modelo se basa en varias técnicas espectroscópicas, espectrométricas, cromatográficas y otras, y tiene las características de análisis de características de huella digital y análisis de inferencia macroscópica.

En la actualidad, el análisis de composición de la oleorresina de jengibre se centra principalmente en establecer las bases del análisis de espectrometría de masas. La composición de la oleorresina de jengibre se analiza utilizando la tecnología de microextracción en fase sólida (SPME) combinada con cromatode gases y espectrode masas. El establecimiento de un mapa de huellas dactilares de la oleoresina de jengibre puede proporcionar un método más simple, más rápido y más eficaz para la evaluación de la calidad, proporcionar nuevas ideas para la calidad intrínseca de la oleoresina de jengibre, proporcionar una base para el control de calidad y la identificación de las materias primas, y proporcionar una garantía sólida para la calidad y la aplicación de la oleoresina de jengibre [13].

2. Proteasa de jengibre

La proteasa de jengibre es considerada como otro miembro de la familia de la papaína, y tiene cierta homología en estructura y propiedades con las proteasas vegetales como la papaína y la bromelaína. Los principales métodos de extracción de proteasa de jengibre son el método del solvente orgánico, el método de la sal combinado con un solvente orgánico, el método del tanino, y el método de ultrafiltración. El método del tanino no se utiliza comúnmente porque el tanino es tóxico. El método de precipitación se utiliza principalmente para preparar la proteasa de jengibre como un polvo de acetona por la precipitación de acetona, y esto se utiliza como la fuente de la enzima para una mayor separación y purificación. El jengibre fresco se corta en trozos, se agrega una solución tampón de fosfato con un pH de 6,5, se homogeneila mezcla, se diluye la solución tampón, se agrega clorde sodio y se agita, se filtra la mezcla, se extrae el residuo con la solución tampón, se recoge el filtrado, se filtra a través de una membrana de filtro micropor, y luego se ultrafiltra [14].

3 polisacáridos de jengibre

Polisacáridos de jengibrePrincipalmente se refieren a la fibra dietque se puede extraer de jengibre y polisacáridos con ciertas funciones fisiológicas.

3.1 extracción de fibra dietética

La fibra dietes uno de los siete nutrientes esenciales para el cuerpo humano. No puede ser absorbido o digeripor los intestinos y no produce energía, pero está estrechamente relacionado con la salud nutricional humana. La fibra dietse puede dividir en dos categorías principales: fibra dietsoluble (SDF) y fibra dietinsoluble (IDF). Los principales métodos de extracción de la fibra dietson enzim, alcal, asistida por ultrasonido, separación de membrana, fermentación e hidrólienzimasistida por emulsión. El método enzimes fácil de operar, ahorra energía y es respetuoso con el medio ambiente. Song Rongzhen [15] et al. usaron el método enzimpara extraer fibra dietsoluble de jengibre, y optimizaron las condiciones del proceso para la extracción de fibra dietsoluble de jengibre por proteasa vegetal: la cantidad de proteasa vegetal fue del 6%, la temperatura enzimfue de 55 °C, y el tiempo enzimfue de 5 h. En este momento, la tasa de extracción de fibra dietsoluble fue de 13,24%.

3.2 extracción de polisacáridos de jengibre

Los estudios han reportado que los principales métodos de extracción para los polisacáridos de jengibre son la extracción con agua caliente, la extracción asistida por microondas, la extracción asistida por ultrasonido, y la extracción sinérgica utilizando múltiples técnicas de extracción. Liao Dengwei et al. [16] determinaron las condiciones óptimas de proceso para la extracción con agua caliente de polisacáridos de jengibre, con un rendimiento de extracción de (11,74 ± 0,23)%.

Wang Yun et al. [17] usaron una enzima compleja (celulasa, pectinasa, papaína y − -amilasa) para extraer polisacáridos de jengibre. La relación determinada de la enzima compleja fue de 1,5%, 1,0%, 2,0% y 2,5% para celulasa, pectinasa, papaína y − -amilasa, respectivamente, yla tasa de extracción del polisacárido puede alcanzar 22. 18%. Wang Ying et al. [18] estudiaron la extracción asistida por microondas de polisacáridos de jengibre y optimilas condiciones óptimas del proceso utilizando la metodología de superficie de respuesta, con una tasa de extracción de 18,93%. En la actualidad, hay relativamente más investigación sobre la extracción asistida por ultrasonidos de polisacáridos de jengibre en China. Xia Shulin et al. [19] utilizaron polvo de jengibre como materia prima para estudiar la extracción asistida por ultrasonido de los polisacáridos de jengibre, y utilizaron métodos de prueba ortogonpara optimizar el mejor proceso de extracción, con una tasa de extracción de 11,32%. Los diferentes métodos de extracción tienen ciertas ventajas. Métodos técnicos innovadores basados en métodos de optimización experimentales pueden sentar las bases para la futura producción industrial de polisacáridos de jengibre.

4 conclusión

Ginger's efecto saborizante único, alto valor nutricional, potenciales beneficios para la salud y no ser ignorado valor medicinal lo convierten en un cultivo económico con gran desarrollo y valor de utilización. Este documento resume el progreso actual de la investigación sobre el extracto de jengibre, con el fin de proporcionar una referencia para la utilización integral del jengibre.

referencias

[1] Zhang Chuanwen, Li Yunlun. Análisis del efecto del jengibre en la promoción de la circulación sanguínea y la resolución de la estasis de la sangre [J]. Journal of Changchun University of Traditional Chinese Medicine, 2020, 36(1): 58-61.

[2] Liu Jiangwei, Ye Fei. Estudio del proceso de extracción del aceite esencial de jengibre por destilación por arrastre de vapor [J]. Modern Agricultural Research, 2018(4): 15-18.

[3] Liu Hongxia, Ding Rongliang, Tong Jinhao, et al. Optimización del proceso de extracción de aceite esencial de jengibre y análisis comparativo de componentes [J]. Chinese Condiments, 2021, 46(8): 101-104.

[4] Lin Lijing, Huang Xiaobing, Liu Mengjie, et al. Estudio de la composición del aceite esencial y del hidrosol extraído de galangal por extracción supercrítica y vapor de agua [J]. Journal of Tropical Zoology, 2019, 40(12): 2498-2504.

[5] Lei Hong, Zhou Renjie, Wei Qiaonian, et al. Optimización del proceso de extracción del aceite esencial de jengibre mediante extracción supercrítica de dióxido de carbono utilizando la metodología de superficie de respuesta [J]. Ciencia y tecnología agrícola (edición en inglés), 2016, 17(9): 2178-2182.

[6] Pei Yaping. SFE/SD-GC-MS análisis de los componentes del aroma del aceite esencial de jengibre de Shandong da (Huang) [J]. Food Research and Development, 2020, 41(3): 188-195.

[7] Zhai Hongli, Wang Hui, Zeng Yanbo, et al. Análisis GC-MS de los componentes volátiles del petróleo de dos orígenes diferentes de galangal [J]. Journal of Tropical Crops, 2013, 34(12): 2475-2478.

[8] Zhou Lingguo, Xiao Lin, Zhu Yiwei, et al. Estudio sobre la extracción de oleorresina de jengibre a partir de jengibre mediante extracción en doble fase acuosa [J]. Condimentos chinos, 2011, 36(2): 40-42.

[9] Wang Z B. estudio sobre el método de extracción y los parámetros del proceso del aceite de jengibre [D]. Jinan: universidad agrícola de Shandong, 2012.

[10] Xia S L, Pan Y L. estudio sobre la extracción ultrasónica Y las propiedades antioxidantes de la oleorresina de jengibre [J]. Jiangsu Agricultural Sciences, 2013, 41(3): 235-237.

[11] Wang D B, Zou Z, Chen W C, et al. Estudio sobre el proceso de extracción e inclusión de ciclodextrina en oleorresina de jengibre [J]. Chinese Journal of Pharmacy, 2015, 50(23): 2064-2067.

[12] Sun Jing, Zhang Xiuyun, Fang Tao, et al. Investigación integrada sobre un nuevo proceso para la extracción de oleorresina de jengibre [J]. Chinese Condiments, 2019, 44(4): 172-176.

[13] Liu Na, Hao Xuezhai. Estudio de los componentes aromáticos y las huellas dactilares de la oleorresina de jengibre de diferentes orígenes [J]. Jiangsu Condiments and Non-staple Food, 2015(4): 4-10.

[14] Fan Jinbo, Hou Yu, Huang Xunwen, et al. Aislamiento, purificación y propiedades enzimáticas de la proteasa de jengibre [J]. Food and fermentación Industry, 2014, 40 (5): 65-69.

[15] Song Rongzhen, Wei Siqing, Sun Jingwen, et al. Determinación de las condiciones de proteasa vegetal en el proceso de extracción enzimde fibra dietsoluble de jengibre [J]. Chinese Condiments, 2017, 42(10): 20-22.

[16] Liao Dengwei, Huang Dechun, Cheng Shujie, et al. Optimización y análisis del método de extracción y proceso de los polisacáridos de jengibre [J]. Food and Machinery, 2018, 34(9): 152-156.

[17] Wang Yun, Wei Xuelian, Li Shoupeng, et al. Una tecnología combinada de extracción enzimpara polisacáridos de jengibre [J]. Food Research and Development, 2017, 38(15): 45-49.

[18] Wang Ying, Zeng Xia, Zhou Tian, et al. Metodología de superficie de respuesta para optimizar el proceso de extracción por microondas de polisacáridos de jengibre [J]. Food Research and Development, 2015, 36(13): 58-61.

[19] Xia Shulin, Wu Qingsong. Extracción de polisacáride de jengibre y su efecto antifatiga [J]. Jiangsu Agricultural Sciences, 2014, 42(4): 240-242.