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2.2 結果與分析

2.2.1 鮮姜黃和干姜黃中姜黃油的化學成分分析

按2.1.2.1(3)中的水蒸氣蒸餾法,測得干姜黃中姜黃油含量為5.01%,鮮姜黃中姜黃油含量為1.49%(以干物質計算為6.18%)。采用GC-MS技術對提取得到的兩種姜黃油進行分析,其總離子流圖分別見圖2-2和圖2-3,分析結果見表2-1。

圖2-2 鮮姜黃中姜黃油的總離子流圖

圖2-3 干姜黃中姜黃油的總離子流圖

表2-1 干姜黃和鮮姜黃中姜黃油的主要化學成分及含量

由GC-MS分析可知,干姜黃水蒸氣蒸餾提取得到的姜黃油共分離出64個色譜峰,其中含量大于0.5%的峰共有21個,占總含量的91.05%;含量大于1%的峰共有15個,占總含量的86.81%;含量大于2%的峰共有9個,占總含量的78.18%。而鮮姜黃水蒸氣蒸餾提取得到的姜黃油共分離出81個色譜峰,其中含量大于0.5%的峰共有19個,占總含量的90.77%;含量大于1%的峰共有11個,占總含量的84.72%;含量大于2%的峰共有10個,占總含量的83.24%。

由表2-1可知,干姜黃與鮮姜黃經水蒸氣蒸餾后得到的姜黃油主要成分大致相同,分別是α-姜烯、α-姜黃烯、姜黃新酮、姜黃酮、未知成分1、芳姜黃酮等,但各成分的含量差別較大。干姜黃姜黃油中含量最高的3個組分分別為芳姜黃酮(28.95%)、α-姜黃烯(18.05%)、未知成分1(7.46%);而鮮姜黃姜黃油中含量最高的3個組分為姜黃酮(21.77%)、芳姜黃酮(11.91%)、α-姜烯(11.33%)。兩者的顯著差異在于:鮮姜黃姜黃油中的1,8-桉葉素(5.51%)、α-異松油烯(1.48%)在干姜黃中未檢測出;干姜黃姜黃油中的香橙烯(1.96%)、莪術酮(5.67%)未在鮮姜黃中分離出。

兩種姜黃油檢測出的色譜峰數量和成分含量不同的原因可能是:鮮姜黃在干燥的過程中,造成了一些易揮發性化學成分的流失,而一些化學性質較活潑的物質在儲存過程中轉化成了干姜黃中另一些性質較穩定的物質。

2.2.2 姜黃渣中姜黃油的提取與成分分析

2.2.2.1 姜黃渣中姜黃油的不同提取方法比較

按2.1.2.1(4)中所述方法對姜黃渣中的姜黃油進行提取,并比較了超聲輔助提取法和索氏提取法對姜黃油提取效果的影響,結果見表2-2、表2-3。

表2-2 不同方法提取的姜黃油的得率

表2-3 不同方法提取的姜黃油的感官性質

由表2-2、表2-3可知,超聲輔助提取法和索氏提取法提取姜黃渣中姜黃油得率的相對標準偏差(RSD)值均小于2%,說明這兩種提取方法的重復性較好。索式提取姜黃油的得率為4.59%,高于超聲輔助提取姜黃油的得率(3.42%),但是從產品外觀、提取時間及提取溫度上看,索式提取需要較高的溫度與較長的時間,所得姜黃油顏色較深,并含有少量可見雜質。

2.2.2.2 不同方法提取的姜黃油的GC-MS分析

采用GC-MS分析技術對超聲輔助提取法與索氏提取法得到的姜黃油樣品進行分析,姜黃油的總離子流圖分別見圖2-4與圖2-5。

圖2-4 超聲輔助提取法提取的姜黃油總離子流圖

圖2-5 索氏提取法提取的姜黃油總離子流圖

經GC-MS分析可知,超聲輔助法提取法的姜黃油共分離出25個色譜峰,其中含量大于0.5%的峰共有19個,占總含量的98.11%;含量大于1%的峰共有13個,占總含量的94.92%;含量大于2%的峰共有9個,占總含量的88.6%。索氏提取法獲得的姜黃油共分離出33個色譜峰,其中含量大于0.5%的峰共有19個,占總含量的95.33%;含量大于1%的峰共有15個,占總含量的91.59%;含量大于2%的峰共有11個,占總含量的85.15%。

兩種姜黃油主要峰的分析結果見表2-4。

表2-4 不同方法提取的姜黃油的主要化學成分及含量

由表2-4可知,兩種提取方法得到的姜黃油的主要成分基本相同,但各成分的含量差異較大。超聲輔助法提取的姜黃油所分離出的25個色譜峰在索氏提取樣品中都存在,而索氏提取樣品中有8個成分是超聲樣品中所沒有的。這可能是由于兩種提取方法所用的提取溶劑相同,但是索氏提取的溫度較高、時間較長,使得姜黃內部更多成分溶解在溶劑中而被提取出來。兩種提取方法獲得的主要成分包括芳姜黃酮、α-姜烯、α-姜黃烯、吉馬酮、姜黃醇、莪術酮等,其中芳姜黃酮含量最高。超聲輔助提取法得到的姜黃油中,α-姜烯和α-姜黃烯的相對含量分別是索氏提取法得到的姜黃油中的3.76倍和3.45倍。

2.2.3 干姜黃中姜黃油的提取工藝優化

2.2.3.1 微波輔助水蒸氣蒸餾法提取姜黃油的工藝

以姜黃油的提取率為指標,單因素考察了姜黃的顆粒度、提取固液比和提取時間對姜黃油提取率的影響,并利用正交試驗設計優化了微波輔助水蒸氣蒸餾法提取姜黃油的工藝。

(1)顆粒度對姜黃油提取率的影響 按2.2.2.2中所述方法,姜黃與蒸餾水的比例為1∶8[質量(g)∶體積(mL)],設置微波發生器的溫度使水保持沸騰,提取時間為2h,考察姜黃顆粒度對姜黃油提取率的影響,結果見圖2-6。

圖2-6 顆粒度對姜黃油提取率的影響

由圖2-6可知,姜黃顆粒度越小,姜黃油的提取率越高,但是當顆粒度大于60目后,姜黃油的提取率反而下降。原料顆粒度較大的情況下,姜黃油提取率低主要因為大顆粒在水中的分散性較差;原料顆粒過細后,姜黃油提取率反而下降,這可能是由于細粉末易結塊而增加了油的擴散距離、細粉具有更大的表面積而導致更多的油揮發損失等所致。因此,提取姜黃油過程中原料顆粒度宜控制在60目左右。

(2)固液比對姜黃油提取率的影響 按2.2.2.2中所述方法,稱取一定量60目的姜黃粉,按不同的固液比加入蒸餾水進行微波輔助提取,提取時間為2h,考察不同固液比對姜黃油提取率的影響,結果見圖2-7。

圖2-7 固液比對姜黃油提取率的影響

由圖2-7可知,隨著固液比的增大,姜黃油的提取率呈現出先增大后減小的趨勢,固液比為1∶8[質量(g)∶體積(mL)]時,姜黃油的提取率最高。適宜的固液比可以使原料得到充分浸潤,達到較好的質壁分離效果,細胞更容易也更充分地破裂,從而使姜黃油的浸出速度快、得率高。但固液比過大時,需要更多的熱量才能將水加熱至沸騰,即在熱量消耗相同的情況下蒸汽的產生量下降,姜黃油的提取率也隨之降低。

(3)提取時間對姜黃油提取率的影響 按2.2.2.2中所述方法,以60目姜黃為原料,固液比為1∶8[質量(g)∶體積(mL)],置于微波發生器中提取,考察不同提取時間對姜黃油提取率的影響,結果見圖2-8。

圖2-8 提取時間對姜黃油提取率的影響 

由圖2-8可知,姜黃油的提取率隨著提取時間的延長而增加,提取時間為2.5h的姜黃油提取率已達90.16%,此后姜黃油的提取率雖仍增加,但基本趨于平衡,兼顧能耗和效率,確定適宜的微波提取時間為2.5h。

(4)微波輔助水蒸氣蒸餾法提取姜黃油的工藝優化 在單因素試驗的基礎上,選取原料顆粒度、固液比和提取時間為考察因素,通過L9(33)正交試驗確定微波輔助水蒸氣蒸餾法提取姜黃油的優化工藝。正交試驗因素及水平見表2-5,其結果見表2-6。

表2-5 因素水平表

表2-6 正交試驗結果

由表2-6可知,各因素的影響大小順序是:顆粒度>時間>固液比,即顆粒度對提取率的影響最大,其次為提取時間,而固液比對姜黃油提取率的影響最小。最佳提取工藝條件為:A3B3C3,即最佳提取工藝條件為原料顆粒度為40~60目,固液比為1∶9[質量(g)∶體積(mL)],提取時間為2.5h。在此優化工藝下,姜黃油的平均提取率為91.06%。

2.2.3.2 超臨界流體萃取姜黃油的工藝

按2.1.2.1(3)中所述方法,對超臨界流體萃取姜黃油的工藝進行優化,結果如下。

(1)不同升壓方式對姜黃油得率的影響 在萃取溫度50℃,CO2流量40L·h-1的條件下,比較了梯度升壓法與直接一階30MPa萃取法對姜黃油的萃取效果,結果見圖2-9。

圖2-9 不同萃取方式對姜黃油得率的影響

由圖2-9可知,梯度升壓階段,姜黃油得率在前120min內隨時間的延長而急劇增大,120min后,萃取壓力繼續增大,姜黃油的得率緩慢升高,接近平衡。在直接一階30MPa萃取試驗中,前120min內姜黃油的得率隨時間的延長而增大,且得率比階梯升壓法高。這是由于在梯度升壓試驗后期,因原料含水率過高而出現原料結塊現象,嚴重影響后續升壓對姜黃油的萃出。因此對于姜黃油的萃取,宜采用直接一階升壓法。

(2)原料含水率對姜黃油得率的影響 采取在空氣中回潮、噴水或在干燥室中干燥的方式控制物料中的水分含量,在萃取壓力30MPa,萃取溫度45℃,CO2流量40L·h-1,萃取時間2h的條件下研究原料中水分含量對姜黃油得率的影響,結果見圖2-10。

圖2-10 不同原料含水率對姜黃油得率的影響

由圖2-10可知,姜黃油的得率隨著原料含水率的升高呈現出先升高后降低的趨勢,當原料含水率在5.5%~6%之間時,姜黃油的得率最高。適當的水分含量有利于超臨界CO2的擴散及傳質,同時也有利于姜黃油在超臨界CO2中的溶解,一定量的水分溶解在高壓CO2中起到了攜帶劑的作用;當含水率較高時,物料中存在大量的游離水和表層結合水,易在物料表面形成水膜而不利于姜黃油的溶出與超臨界CO2流體的進入,造成物料結塊,不利于萃取過程的進行[11]

(3)萃取釜中填料層數對姜黃油得率的影響 在萃取釜中放置填料使物料平均分成多層,設置萃取壓力30MPa,萃取溫度45℃,CO2流量40L·h-1,萃取2h,考察裝填層數對姜黃油得率的影響,結果見圖2-11。

圖2-11 不同填料層數對姜黃油得率的影響 

由圖2-11可知,隨著裝填層數的增加,姜黃油的得率呈現出先增加后降低的趨勢,當放置4~5層填料時,姜黃油的得率最高。采用分段裝料方式,能使超臨界CO2流體通過每層原料后重新分布,因而與原料之間的接觸更均勻,大大強化傳質效果,促進得率提高。但當填料層數過多的時候,超臨界流體與原料接觸的時間過短,反而使姜黃油的得率降低[12]。同時增加層數會提高操作復雜性,宜選擇將物料分成4層。

(4)靜態預置試驗對姜黃油得率的影響 考慮到原料母體復雜的物理化學性質可能對待萃組分的提取起到某種阻礙作用[8],本試驗對姜黃原料進行適當的靜置預處理,以降低原料與姜黃油的作用力,促進萃取過程的進行。選取預置壓力、溫度和時間3個因素進行試驗,用U6(64)均勻試驗設計進行優化,結果見表2-7。

表2-7 靜態預置試驗對姜黃油得率的影響

①該得率為靜態預置后在萃取壓力30MPa,溫度45℃,CO2流量40L·h-1條件下動態循環萃取2h后的結果。

根據表2-7,運用均勻設計分析軟件4.0進行二次曲線模型的回歸處理,去除對方程影響不顯著的項,得到二次回歸模型方程為:

復相關系數的平方R2=0.9998,檢驗值F=841.4,式中y表示姜黃油得率,x1x2x3分別表示預置壓力、預置溫度和預置時間。在顯著性水平<0.05時,臨界值F(0.05,4,1)=224.6<841.4,所以方程顯著。利用單純形法對此多元回歸方程進行推導,得到各因素在試驗范圍內的理論最優得率為8.37%,其中預置壓力10MPa,預置溫度30℃,預置時間15min。

(5)萃取壓力對姜黃油得率的影響 在萃取溫度45℃,CO2流量35L·h-1,萃取時間2h的條件下,考察不同的萃取壓力對姜黃油得率的影響,結果見圖2-12。

圖2-12 不同萃取壓力對姜黃油得率的影響

由圖2-12可知,姜黃油的得率隨萃取壓力的升高而增大,當壓力達到30MPa后,姜黃油的得率增幅趨緩。這可能是由于氣相密度影響了超臨界流體溶解能力所致,壓力進一步增大,高度壓縮的氣相密度趨于穩定,使姜黃油的得率增長變緩,因此萃取壓力宜選擇25~30MPa。

(6)萃取溫度對姜黃油得率的影響 在萃取壓力25MPa,CO2流量35L·h-1,萃取時間2h的條件下,考察不同萃取溫度對姜黃油得率的影響,結果見圖2-13。

圖2-13 不同萃取溫度對姜黃油得率的影響

由圖2-13可知,當萃取溫度低于50℃時,姜黃油的得率隨著溫度的升高而增大,隨后萃取溫度再升高姜黃油得率明顯降低,這可能與超臨界CO2流體本身的特性有關。一方面萃取溫度增加,CO2流體分子的擴散系數增大,黏度下降而傳質系數增加,有利于萃取過程的進行;另一方面隨著萃取溫度繼續升高,超臨界CO2流體的密度減小,被萃取成分的溶解度下降,不利于萃取過程的進行,因此萃取溫度宜選擇40~50℃。

(7)CO2流量對姜黃油得率的影響 在萃取壓力25MPa,萃取溫度40℃,萃取時間2h的條件下,考察不同的超臨界CO2流量對姜黃油得率的影響,結果見圖2-14。

圖2-14 不同CO2流量對姜黃油得率的影響 

由圖2-14可知,隨著流量的增大,姜黃油的得率呈現出先增后降的趨勢,CO2流量在50L·h-1時,姜黃油的得率最大。CO2流量對姜黃油得率的影響主要包括兩個方面:一方面流量的增大使其通過料層的速度加快,傳質系數增大,從而提高傳質速率;另一方面,流體流速的增大使萃取溶劑在萃取柱內的停留時間相應減小,而出口處流體不易達到飽和,因而不利于萃取效率的提高。因此CO2流量宜選擇50L·h-1

(8)正交試驗設計與結果分析 在上述單因素試驗的基礎上,選取萃取壓力、萃取溫度、CO2流量、萃取時間四個因素進行正交試驗,以優化超臨界CO2萃取姜黃中姜黃油的工藝,結果見表2-8。

表2-8 L9(34)正交試驗結果表

①該得率為在壓力10MPa,溫度30℃的條件下靜態預置15min后進行動態循環萃取的結果。

由表2-8可知,四個因素對姜黃油得率的影響的大小順序為A>B>C>D,即萃取壓力>萃取溫度>CO2流量>萃取時間,最佳工藝為A3B2C1D2,即萃取壓力為30MPa,萃取溫度為45℃,CO2流量為40L·h-1,萃取時間為120min。在上述最佳工藝條件下,進行三次驗證試驗,姜黃油的平均得率為8.95%。

2.2.4 利用不同方法提取的干姜黃中姜黃油的化學成分分析

利用GC-MS分析技術對微波輔助水蒸氣蒸餾法(MSD)和超臨界CO2流體萃取法(SCF)得到的姜黃油進行分析,這兩種方法得到的姜黃油的總離子流圖見圖2-15和圖2-16。

圖2-15 MSD法提取的姜黃油總離子流圖

圖2-16 SCF法提取姜黃油的總離子流圖

由圖2-15可知,MSD法提取的姜黃油經GC-MS分析后共分離出81個色譜峰,其中含量大于0.05%的峰共有61個,占總含量的99.56%;含量大于1%的峰共有10個,占總含量的89.34%。由圖2-16可知,SCF法提取的姜黃油經GC-MS分析后共分離出86個色譜峰,其中含量大于0.05%的峰共有54個,占總含量的99.42%;含量大于1%的峰共有10個,占總含量的89.71%。經計算機檢索和人工解析及對照標準圖譜索引,MSD法和SCF法提取的姜黃油分別鑒定出27種和28種化合物,結果見表2-9。

表2-9 姜黃油主要化學成分與含量

由表2-9可知,姜黃油(MSD法提取)中含量較高的化合物包括:α-姜黃烯(8.53%)、α-姜烯(5.61%)、β-沒藥烯(1.72%)、β-倍半水芹烯(8.83%)、芳姜黃酮(31.21%)、α-姜黃酮(17.57%)、β-姜黃酮(11.74%),大多為萜類化合物,其中芳姜黃酮、α-姜黃酮和β-姜黃酮三種姜黃特征性組分的總含量達到60.52%。

姜黃油中的組分大多為萜類化合物。萜類化合物是一類骨架龐大、種類繁多、結構千變萬化又具有廣泛生物活性的重要天然藥物成分。單萜、倍半萜及其含氧衍生物是揮發油的主要成分,其中含氧衍生物大多生物活性較強,并具有一定的芳香性氣味。

比較MSD法與SCF法得到的姜黃油總離子流圖及成分表可知:①SCF法能更有效地保留姜黃的原始成分,MSD法提取物中單萜類組分含量較少,這主要是由于提取過程中溫度較高導致成分損失較大;②兩種方法提取的姜黃油中成分種類的差異不大,但部分組分的相對百分含量差異較大。MSD法提取的姜黃油中,倍半萜組分以β-倍半水芹烯含量最高,其次為α-姜黃烯,而在含氧倍半萜中,以芳姜黃酮的含量最高;SCF法提取的姜黃油中,倍半萜組分以α-姜烯含量最高,其次為β-倍半水芹烯,而在含氧倍半萜中,以α-姜黃酮的含量最高。導致這種結果的原因可能是:MSD法的提取溫度較高,引起了部分組分的異構化或水解等反應SCF法可以將某些揮發性低的親油性組分萃取出來,而MSD法則無法將其提取出來,同時也可能是姜黃酮與芳姜黃酮之間存在轉化關系,這一點有待后續研究。

2.2.5 姜黃油的分離純化與結構鑒定

2.2.5.1 姜黃油分子蒸餾工藝優化

分子蒸餾技術是利用混合物組分間不同分子運動的平均自由程的差異而對混合物進行分離的一種新型液-液分離技術。分子蒸餾技術具有大大降低高沸點物料的分離成本、保護熱敏性物料的品質的特點,因而常用于天然活性物質的分離。

本部分以超臨界CO2流體萃取得到的姜黃油為原料,探討分子蒸餾純化姜黃油的可行性,并優化分子蒸餾純化姜黃油的工藝,利用氣相色譜-質譜聯用技術對純化產物進行品質鑒定。

(1)分子蒸餾壓力對姜黃油品質的影響 在姜黃油進料量40mL,進料速率3mL·min-1,進料溫度45℃,蒸餾溫度60℃,冷凝溫度2℃,刮膜器轉速250r·min-1的條件下,考察操作壓力對姜黃油分子蒸餾純化產物品質的影響,結果見圖2-17。

由分子平均自由程的定義可知,蒸餾壓力越低(即真空度越高),分子運動平均自由程越大,極高的真空度能保證分離物料在遠低于沸點的蒸餾溫度下逸出液面而得到分離,其分離效果也越好。由圖2-17可知,當蒸餾壓力大于10Pa后,姜黃油蒸出物的含量及其含氧倍半萜的含量都出現下降的趨勢,同時考慮設備投資帶來的成本問題,宜選擇蒸餾壓力為10Pa進行試驗。

圖2-17 蒸餾壓力對姜黃油蒸出物含量及其含氧倍半萜含量的影響

蒸出物含量;含氧倍半萜含量

(2)分子蒸餾溫度對姜黃油品質的影響 在姜黃油進料量40mL,進料速率3mL·min-1,進料溫度45℃,蒸餾壓力10Pa,冷凝溫度2℃,刮膜器轉速250r·min-1的條件下,考察蒸餾溫度對姜黃油分子蒸餾純化產物品質的影響,結果見圖2-18。

圖2-18 蒸餾溫度對姜黃油蒸出物含量及其含氧倍半萜含量的影響

蒸出物含量;含氧倍半萜含量

由圖2-18可知,隨著蒸餾溫度的升高,姜黃油蒸出物的含量及其含氧倍半萜的含量都持續升高。分子蒸餾過程中,蒸餾溫度越高,分子運動平均自由程越大,輕組分和重組分的分離效果也越好。考慮到高溫會使分離物料產生熱分解或在蒸發面炭化,進而使品質受到一定影響,因此蒸餾溫度宜選擇80~90℃。

(3)刮膜轉速對姜黃油品質的影響 在姜黃油進料量40mL,進料速率3mL·min-1,進料溫度45℃,蒸餾壓力10Pa,蒸餾溫度80℃,冷凝溫度2℃的條件下,考察刮膜器轉速對姜黃油分子蒸餾純化產物品質的影響,結果見圖2-19。

圖2-19 刮膜轉速對姜黃油蒸出物含量及其含氧倍半萜含量的影響

蒸出物含量;含氧倍半萜含量

由圖2-19可知,隨著刮膜轉速的增大,姜黃油蒸出物的含量及其含氧倍半萜的含量均升高。隨著轉速的增大,原料在蒸發表面逐漸形成均勻的液膜,傳熱傳質越來越充分,蒸發效率逐漸提高。當轉速大于200r·min-1時,姜黃油蒸出量曲線逐漸平緩。考慮到轉速過快時,刮膜轉子易產生偏心振動,使物料在加熱面上分布的均勻性有所下降,同時對設備主體產生不利影響,因此轉速宜選擇300~350r·min-1

(4)操作級數對姜黃油品質的影響 刮膜式分子蒸餾設備為單級分離裝置,通常采用多級操作以滿足產品純度要求。當操作級數增加時,蒸余物中重組分的相對組成增大,黏度升高,導致在蒸餾器中用于預熱原料的蒸發面積增加,有效蒸發面積減小,產品的純度降低;此時應調節蒸發溫度或蒸餾壓力,該研究在姜黃油進料量40mL,進料速率3mL·min-1,進料溫度45℃,蒸餾溫度50℃,冷凝溫度2℃,刮膜器轉速250r·min-1的條件下,在增加操作級數的同時,調節蒸餾壓力進行分子蒸餾試驗,結果見圖2-20。

圖2-20 蒸餾壓力對姜黃油蒸出物含量及其含氧倍半萜含量的影響

蒸出物含量;含氧倍半萜含量

由圖2-20可知,二次蒸餾時,隨著蒸餾壓力的增大,姜黃油蒸出物的含量及其含氧倍半萜的含量反而下降,當壓力至220Pa時,姜黃油蒸出物的含量已趨于穩定,繼續增大壓力,姜黃油蒸出物中含氧倍半萜的含量劇減,因此蒸餾壓力宜選擇220Pa。

不同操作級數得到的產品的性質見表2-10。

表2-10 不同操作級數得到的產品的性質

由表2-10可知,對姜黃油進行二級蒸餾,可以實現二級分子蒸餾條件下相對輕、重組分的分離富集,收集到的輕組分折射率相對降低,而重組分的折射率相對增大。

2.2.5.2 分子蒸餾產物品質

(1)分子蒸餾對姜黃油純化效果的外觀比較 由圖2-21可知,分子蒸餾前后姜黃油產品的外觀發生了明顯的變化。超臨界CO2流體萃取得到的姜黃油色澤棕紅,常溫下呈透明狀,瓶壁及蓋子有一定的姜黃素;一級分子蒸餾后的姜黃油蒸余物顏色深紅,瓶壁及蓋子仍有一定姜黃素;而二級分子蒸餾的蒸出物色澤淡黃,常溫下呈清澈透明狀,且瓶壁及蓋子均無明顯姜黃素。這說明二級分子蒸餾可以實現對姜黃油的分離純化。

圖2-21 分子蒸餾純化效果外觀比較圖

(a)超臨界CO2流體萃取物(原料);(b)一級分子蒸餾純化產物;(c)二級分子蒸餾純化產物

(2)分子蒸餾產物紫外掃描分析 對超臨界CO2流體萃取得到的姜黃油原料和二級分子蒸餾得到的姜黃油進行紫外光譜掃描,結果見圖2-22。

圖2-22 分子蒸餾純化效果比較圖

(a)超臨界CO2流體萃取物;(b)二級分子蒸餾純化物

由圖2-22可知,兩者在236nm處均有一個明顯的姜黃油的紫外特征吸收峰,姜黃油經二級分子蒸餾純化后,在425nm處微弱的姜黃素特征峰已基本消失,說明二級分子蒸餾能進一步降低超臨界CO2流體萃取物中姜黃素的含量。

2.2.5.3 姜黃油的成分分析

對經分子蒸餾分離得到的姜黃油進行GC-MS分析,經計算機譜庫檢索,并用峰面積歸一化法定量,結果見圖2-23~圖2-25和表2-11。

由圖2-23可知,姜黃油分子蒸餾一級輕組分中共檢出含量大于0.05%的色譜峰69個,占總含量的98.54%;含量大于1%的峰10個,占總含量的84.07%。

圖2-23 一級輕組分的總離子流色譜圖

由圖2-24可知,姜黃油經二級分子蒸餾得到的輕組分中共檢出含量大于0.05%的色譜峰53個,占總含量的98.85%;含量大于1%的峰10個,占總含量的90.55%。

圖2-24 二級輕組分的總離子流色譜圖

由圖2-25可知,姜黃油經二級分子蒸餾得到的重組分中共檢出含量大于0.05%的色譜峰55個,占總含量的98.92%;含量大于1%的峰10個,占總含量的90.66%。

表2-11 分子蒸餾純化產物主要成分比較

圖2-25 二級重組分的總離子流色譜圖

超臨界CO2流體萃取得到的姜黃油成分復雜,經分子蒸餾分離純化后,姜黃油的純化效果明顯。分子蒸餾前后的姜黃油各組分的相對含量變化較大,分子蒸餾可大大提高分子量較小的姜黃油組分的相對含量,并可以有效保留其原始成分。含氧倍半萜類化合物通常是形成植物芳香氣味的主要成分,姜黃油經二級分子蒸餾純化后,其含氧倍半萜與倍半萜的比例在蒸出物中顯著降低,而在蒸余物中顯著升高,其中原料中含氧倍半萜與倍半萜的比例為1.24,而二級蒸出物和二級蒸余物中分別為0.35和1.84。

2.2.6 姜黃油的抑菌活性分析

據報道,姜黃油對細菌、寄生蟲、致病真菌等均具有抑制作用。Apisariyakul等[4]利用姜黃油實現了對動物皮膚真菌和致病真菌的有效抑制。Singh等[5]證實了姜黃油對念珠菌、刺孢盤等的生長具有抑制作用。

該研究采用濾紙片擴散法,以抑菌圈直徑的大小為指標,研究姜黃油對金黃色葡萄球菌、枯草芽孢桿菌、大腸桿菌、黑曲霉以及青霉等的抑制效果。

2.2.6.1 抑菌圈直徑測定

按2.1.2.3中所述方法,研究了姜黃油對金黃色葡萄球菌、枯草芽孢桿菌、大腸桿菌、黑曲霉以及青霉的抑菌圈直徑,結果見表2-12。

表2-12 姜黃油的抑菌活性

注:-表示無抑菌效果。

由表2-12可知,姜黃油對5種供試菌種的抑制效果存在顯著差異。其中姜黃油對金黃色葡萄球菌、枯草芽孢桿菌、大腸桿菌具有較好的抑菌效果,其抑制作用大小排序為金黃色葡萄球菌>枯草芽孢桿菌>大腸桿菌,而姜黃油對黑曲霉和青霉無抑菌效果。

2.2.6.2 最小抑菌濃度測定

按2.2.4中所述方法,研究了姜黃油對金黃色葡萄球菌、枯草芽孢桿菌、大腸桿菌的最小抑菌濃度,結果見表2-13。

表2-13 姜黃油對不同菌絲的最小抑菌濃度

注:+為有抑菌效果;-為無抑菌效果。

由表2-13可知,在三種菌絲中,姜黃油對金黃色葡萄球菌的抑制作用最強,其最小抑菌濃度為0.31%,其次為枯草芽孢桿菌,姜黃油對枯草芽孢桿菌的最小抑菌濃度為0.62%,姜黃油對大腸桿菌的抑制作用最小,最小抑菌濃度為1.25%。

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