亞臨界流體萃取高良姜活性物質(zhì)的工藝研究

袁源++譚樹榮++李敏++付云飛++黃曉兵++林麗靜

摘 要 采用亞臨界流體萃取技術(shù)提取高良姜粗提物，所得粗提物再經(jīng)分子蒸餾技術(shù)獲得精油和活性物質(zhì)（以二苯基庚烷類物質(zhì)為主）。通過氣質(zhì)聯(lián)用技術(shù)及液質(zhì)聯(lián)用技術(shù)進(jìn)行質(zhì)量控制，結(jié)果表明：亞臨界流體萃取技術(shù)所得揮發(fā)油提取率（1.513 %）高于傳統(tǒng)水蒸氣蒸餾法（0.802 %），其中指標(biāo)成分1，8-桉葉素（0.170 6 %）約等于水蒸氣蒸餾法所得（0.172 5 %），高于藥典規(guī)定的0.15 %；亞臨界流體萃取技術(shù)所得二苯基庚烷類物質(zhì)約是常規(guī)工藝的4倍。該技術(shù)提取效率高，耗能少，開發(fā)前景廣闊。

關(guān)鍵詞 高良姜 ；揮發(fā)油 ；二苯基庚烷類 ；亞臨界萃取

中圖分類號 S632.5

Abstract The active substances from Alpinia officinarum Hance. were extracted by subcritical fluid extraction（SFE）. The volatile oil and active substances （diarylheptanoid） were obtained from the crude extracts by molecular distillation technology. The qualities of extracts were controlled by GC-MS and LC-MS. And the results were showed that the volatile oil extracted by SFE （1.513%） were higher than steam distillation （SD）（0.802%）. Among them， 1，8-cineole，the index composition was extracted by SFE（0.1706%） about equal to the SD（0.1725%）， higher than 0.15% of the Pharmacopoeia. And the diarylheptanoid which was extracted by SFE was about 4 times of the conventional process. The extraction efficiency of the technology was high. And the energy consumption was low. Meanwhile the development prospect was broad.

Key words Alpinia officinarum Hance. ； volatile oil ； diarylheptanoid ； subcritical fluid extraction

高良姜?jiǎng)e名高涼姜、良姜、蠻姜和佛手根等，為姜科山姜屬多年生草本植物高良姜（Alpinia officinarum Hance）的根莖。其藥用歷史悠久，歷代本草均有記載，始載于《名醫(yī)別錄》，列為中品；歷版《中國藥典》均有收載，為“十大廣藥”之一[1]?，F(xiàn)代藥理學(xué)等研究表明：高良姜有鎮(zhèn)痛、抗菌、抗炎、抗腫瘤、抗腹瀉等功效，其主要有效成分為黃酮類及揮發(fā)油成分[2]。

高良姜含揮發(fā)油0.5 %-1.5 %，揮發(fā)油中主要成分為1，8-桉葉素、法尼烯、松油醇、蒎烯、蓽澄茄烯等，作為辛溫類藥材，揮發(fā)油是判斷其質(zhì)量優(yōu)劣的指標(biāo)之一[3]。揮發(fā)油同時(shí)也是高良姜的主要活性成分之一，具有鎮(zhèn)痛止嘔雙重藥理作用。其應(yīng)用范圍廣泛，除藥用外，還常作為香料添加至香水、化妝品、洗漱品等日化用品中[4-5]。目前，高良姜精油的獲得方法常采用傳統(tǒng)水蒸氣蒸餾法、壓榨法和有機(jī)溶劑萃取法等。雖然水蒸氣蒸餾法是揮發(fā)油類成分提取的傳統(tǒng)方法，以往的高良姜揮發(fā)油研究主要采用該提取方法。然而該方法加熱時(shí)間長，溫度高，與水共煮或水上蒸餾都無法避免某些熱敏性成分熱分解與易水解成分水解的問題；壓榨法得油率極低，極易混進(jìn)雜質(zhì)，除雜成本高；有機(jī)溶劑萃取法易殘留有毒有機(jī)溶劑，萃取廢液易污染環(huán)境[6]。由于中國國內(nèi)缺乏高良姜精油制備等精深加工技術(shù)，因此僅能以原藥材出口，嚴(yán)重影響和制約高良姜產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

高良姜中除揮發(fā)油外，還含黃酮類高良姜素、山柰素、山柰酚、槲皮素和異鼠李素等，以及具抗癌活性的二苯基庚烷類等活性成分。近年來的研究發(fā)現(xiàn)，高良姜中的二苯基庚烷類物質(zhì)具有較強(qiáng)的鎮(zhèn)痛、抗炎、抗菌、抗癌和抗氧化等作用，使之成為研究的熱點(diǎn)[7-8]。二苯基庚烷類物質(zhì)是一類具有1，7-二取代芳基并以庚烷骨架為母體結(jié)構(gòu)的物質(zhì)，該類化合物主要存在于姜科的山姜屬、姜黃屬和姜屬植物的根莖、果實(shí)、種子和花蕊中。二苯基庚烷類物質(zhì)因?yàn)楦榈?位與6位容易被羥基取代，也可以雙鍵形式存在，對溫度較敏感。目前國內(nèi)外研究尚提留在成分分析和活性驗(yàn)證上，尚無高效提取的相關(guān)內(nèi)容[9-11]。

亞臨界萃取技術(shù)是以亞臨界狀態(tài)的流體為溶媒，低溫低壓狀態(tài)下從天然產(chǎn)物中提取目標(biāo)組分的一種新技術(shù)，具有效率高，活性成分不易破壞，無雜質(zhì)，無溶劑殘留，環(huán)保，成本低，易開展工業(yè)化生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)[12-13]。本技術(shù)采用具有自主知識產(chǎn)權(quán)的提取純化和品質(zhì)控制工藝，最大程度濃縮其中有效成分，并通過對原料、工藝的精確控制使批次間差異最小化，保證產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定，該技術(shù)制得產(chǎn)品活性物質(zhì)純度高、香味濃郁。

精制技術(shù)采用分子蒸餾技術(shù)。分子蒸餾是一種在高真空下操作的蒸餾方法，這時(shí)蒸氣分子的平均自由程大于蒸發(fā)表面與冷凝表面之間的距離，從而可利用料液中各組分蒸發(fā)速率的差異，對液體混合物進(jìn)行分離。

1 材料與設(shè)備

高良姜原材料，由廣東豐硒良姜有限公司（湛江徐聞）從徐聞原產(chǎn)地收集采購，經(jīng)除雜、洗凈、干燥、粉碎后備用。

亞臨界流體萃取設(shè)備（河南省亞臨界生物技術(shù)有限公司），SHIMADZU QP2010-Plus氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀（日本島津公司），5600+ Triple TOF MS超高壓液相串聯(lián)高分辨飛行時(shí)間質(zhì)譜（美國AB Sciex公司）。

2 工藝流程

高良姜洗凈后進(jìn)行初次干燥至水份含量30 %，粉碎至60目，進(jìn)行2次干燥至水份含量低于10 %，裝入200目網(wǎng)袋中，投入萃取釜。循環(huán)萃取3次，得粗提物。粗提物經(jīng)精制后得精油和活性物質(zhì)。見圖1。

3 操作要點(diǎn)

3.1 原料預(yù)處理

分級后的新鮮高良姜，洗凈刨去根皮，切片。

3.2 初次干燥

將經(jīng)過步驟3.1處理的高良姜在50 ℃熱風(fēng)干燥至水份含量約30 %，粉碎至60目，得高良姜初粉。

3.3 再次干燥

將3.2初次干燥的高良姜粉料在35 ℃熱風(fēng)干燥至水份含量≤10 %，得高良姜干粉。

3.4 投入物料

將3.3再次干燥的高良姜干粉裝入200目的網(wǎng)狀袋中，放入至亞臨界萃取釜內(nèi)，為使萃取充分，每次投料量約為1 kg。

3.5 亞臨界萃取

用真空泵使亞臨界的萃取釜和分離釜的壓力達(dá)到亞臨界狀態(tài)，在溫度45 ℃，壓力0.8 MPa下向萃取釜中注入亞臨界流體丁烷浸沒樣品，采用熱水循環(huán)系統(tǒng)加熱，逆流循環(huán)萃取3次，每次60 min。待亞臨界流體回收干凈后在分離釜中收集得高良姜粗提物。

3.6 粗提物精制

將3.5所得粗提物進(jìn)行精制，使用分子蒸餾儀進(jìn)行多次蒸餾分餾，最后收集清液為精油，紅棕色部分為活性提取物。

4 產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)《2005版中國藥典》一部中高良姜含量測定項(xiàng)下：精油檢測規(guī)定，按干燥品計(jì)算，指標(biāo)成分1，8-桉葉素（桉油精）不得少于0.15 %。

將精制后的精油與藥典中的水蒸氣提取工藝進(jìn)行比較，所得結(jié)果見表1，由此可見，該工藝所提取的精油符合藥典要求。

剩下的活性提取物經(jīng)2次精制，經(jīng)檢測主要為二苯基庚烷類物質(zhì)。以其中含量最高的二苯基庚烷A為指標(biāo)，該工藝所得的二苯基庚烷A含量（10.5 mg/g）大約是常規(guī)工藝（常規(guī)甲醇提取方式，2.7 mg/g）的4倍。

5 問題與討論

高良姜亞臨界流體萃取技術(shù)可以同時(shí)進(jìn)行精油和活性物質(zhì)的提取，簡化工序，減少能耗，在未來的高良姜深加工產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用中有廣闊前景。通過實(shí)驗(yàn)與傳統(tǒng)技術(shù)對比，該技術(shù)所得精油產(chǎn)率高，在藥典規(guī)定值之上；所得二苯基庚烷類遠(yuǎn)高于常規(guī)工藝，所得產(chǎn)品均可作為中間產(chǎn)物進(jìn)行下一步深加工。

與傳統(tǒng)工藝相比，精制技術(shù)的發(fā)展決定了該粗提物質(zhì)量高低。目前運(yùn)用分子蒸餾技術(shù)，具有設(shè)備較昂貴，步驟較多的局限因素。因此，亟需更簡化、效果更好的精制技術(shù)作為技術(shù)支撐。該關(guān)鍵技術(shù)研究與攻克是未來高良姜新型提取技術(shù)的發(fā)展方向。

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