Estudio sobre el aceite esencial de jengibre extraído con Co2

Ginger is the fresh rhizome of the perennial herb Zingiber officinale Roscoe (family Zingiberaceae), which is widely cultivated in central, southeastern, and southwestern China. As one of 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

Ginger essential oil and ginger oleoresin are currently the main flavor extracts studied at home and abroad, and they contain the main active substances in ginger. Ginger essential oil is a general term for a class of ginger that contains almost no high-boiling volatile substances. It is a yellow, transparent, oily liquid with a strong, characteristic, aromatic ginger smell, and it is the basic source of the aroma and flavor of ginger. The traditional extraction method has always been based on steam distillation, which is easy to operate and requires low investment. However, the disadvantages are long distillation times and low oil yields. Liu Jiangwei et al. [2] determined that the factors affecting the ginger essential oil extraction process are the distillation time, ginger powder soaking time, ginger powder drying temperature, and liquid-to-material ratio, and orthogonal optimization was used to obtain the optimal process conditions, with a ginger essential oil yield of 1.6%. Other technical aids can improve the efficiency of ginger essential oil extraction. Liu Hongxia et al. [3] optimized the conditions for extracting ginger essential oil by distillation, and the essential oil extraction rate could reach 1.44%. After that, microwave-assisted water distillation was used to extract ginger essential oil, which improved the extraction efficiency to a certain extent. Under the same extraction rate, the extraction time was shortened by nearly 1 times.

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, elextraction rate of ginger essential oil has basically stabilized at 2%, but the extraction efficiency has been greatly improved, which is of certain reference value for reducing production costs in industrial production.

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] used gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS) to compare and analyze the volatile components of Shandong rhubarb ginger essential oil extracted by supercritical CO2 extraction (SFE) and water steam distillation (SD). supercritical CO2 extraction of rhubarb ginger essential oil detected 126 volatile components; while water vapor distillation extracted rhubarb ginger essential oil, 107 volatile components were detected. The two essential oils contain the same 80 ingredients, but in different proportions.

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 elExtracción de oleorresina de jengibreUtilizando un sistema de disolvente bifásico. 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].

Based on traditional organic solvent extraction, the use of ultrasonic-assisted ethanol extraction can significantly improve the extraction rate of ginger oleoresin, which can reach 5.29% [10]. Some experiments have also pretreated ginger powder with enzymes to make the physiologically active substances in ginger oleoresin more easily released. Supercritical CO2 technology can also be used for the extraction of ginger oleoresin [11]. Compared with the reflux method with ethanol, it was found that supercritical CO2 technology is significantly superior to ethanol extraction, but there are certain differences in the extracted components.

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

Ginger protease is considered to be another member of the papd family, and has certain homology in structure and properties with plant proteases such as papain and bromelain. The main methods of extracting ginger protease are the organic solvent method, the salt method combined with an organic solvent, the tannin method, and the ultrafiltration method. The tannin method is not commonly used because the tannin is toxic. The precipitation method is mostly used to prepare ginger protease as an acetone powder by acetone precipitation, and this is used as the enzyme source for further separation and purification. Fresh ginger is cut into pieces, a phosphate buffer solution with a pH of 6.5 is added, the mixture is homogenized, the buffer solution is diluted, sodium chloride is added and stirred, the mixture is filtered, the residue is extracted with the buffer solution, the filtrate is collected, filtered through a microporous filter membrane, and then ultrafiltered [14].

3 polisacáridos de jengibre

Ginger polysaccharides mainly refer to the dietary fiber that can be extracted from ginger and polysaccharides with certain physiological functions.

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

Studies have reported that the main extraction methods for ginger polysaccharides are hot water extraction, microwave-assisted extraction, ultrasound-assisted extraction, and synergistic extraction using multiple extraction techniques. Liao Dengwei et al. [16] determined the optimal process conditions for hot water extraction of ginger polysaccharides, with an extraction yield of (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.