2.2 结果与分析
2.2.1 鲜姜黄和干姜黄中姜黄油的化学成分分析
按2.1.2.1(3)中的水蒸气蒸馏法,测得干姜黄中姜黄油含量为5.01%,鲜姜黄中姜黄油含量为1.49%(以干物质计算为6.18%)。采用GC-MS技术对提取得到的两种姜黄油进行分析,其总离子流图分别见图2-2和图2-3,分析结果见表2-1。
图2-2 鲜姜黄中姜黄油的总离子流图
图2-3 干姜黄中姜黄油的总离子流图
表2-1 干姜黄和鲜姜黄中姜黄油的主要化学成分及含量
由GC-MS分析可知,干姜黄水蒸气蒸馏提取得到的姜黄油共分离出64个色谱峰,其中含量大于0.5%的峰共有21个,占总含量的91.05%;含量大于1%的峰共有15个,占总含量的86.81%;含量大于2%的峰共有9个,占总含量的78.18%。而鲜姜黄水蒸气蒸馏提取得到的姜黄油共分离出81个色谱峰,其中含量大于0.5%的峰共有19个,占总含量的90.77%;含量大于1%的峰共有11个,占总含量的84.72%;含量大于2%的峰共有10个,占总含量的83.24%。
由表2-1可知,干姜黄与鲜姜黄经水蒸气蒸馏后得到的姜黄油主要成分大致相同,分别是α-姜烯、α-姜黄烯、姜黄新酮、姜黄酮、未知成分1、芳姜黄酮等,但各成分的含量差别较大。干姜黄姜黄油中含量最高的3个组分分别为芳姜黄酮(28.95%)、α-姜黄烯(18.05%)、未知成分1(7.46%);而鲜姜黄姜黄油中含量最高的3个组分为姜黄酮(21.77%)、芳姜黄酮(11.91%)、α-姜烯(11.33%)。两者的显著差异在于:鲜姜黄姜黄油中的1,8-桉叶素(5.51%)、α-异松油烯(1.48%)在干姜黄中未检测出;干姜黄姜黄油中的香橙烯(1.96%)、莪术酮(5.67%)未在鲜姜黄中分离出。
两种姜黄油检测出的色谱峰数量和成分含量不同的原因可能是:鲜姜黄在干燥的过程中,造成了一些易挥发性化学成分的流失,而一些化学性质较活泼的物质在储存过程中转化成了干姜黄中另一些性质较稳定的物质。
2.2.2 姜黄渣中姜黄油的提取与成分分析
2.2.2.1 姜黄渣中姜黄油的不同提取方法比较
按2.1.2.1(4)中所述方法对姜黄渣中的姜黄油进行提取,并比较了超声辅助提取法和索氏提取法对姜黄油提取效果的影响,结果见表2-2、表2-3。
表2-2 不同方法提取的姜黄油的得率
表2-3 不同方法提取的姜黄油的感官性质
由表2-2、表2-3可知,超声辅助提取法和索氏提取法提取姜黄渣中姜黄油得率的相对标准偏差(RSD)值均小于2%,说明这两种提取方法的重复性较好。索式提取姜黄油的得率为4.59%,高于超声辅助提取姜黄油的得率(3.42%),但是从产品外观、提取时间及提取温度上看,索式提取需要较高的温度与较长的时间,所得姜黄油颜色较深,并含有少量可见杂质。
2.2.2.2 不同方法提取的姜黄油的GC-MS分析
采用GC-MS分析技术对超声辅助提取法与索氏提取法得到的姜黄油样品进行分析,姜黄油的总离子流图分别见图2-4与图2-5。
图2-4 超声辅助提取法提取的姜黄油总离子流图
图2-5 索氏提取法提取的姜黄油总离子流图
经GC-MS分析可知,超声辅助法提取法的姜黄油共分离出25个色谱峰,其中含量大于0.5%的峰共有19个,占总含量的98.11%;含量大于1%的峰共有13个,占总含量的94.92%;含量大于2%的峰共有9个,占总含量的88.6%。索氏提取法获得的姜黄油共分离出33个色谱峰,其中含量大于0.5%的峰共有19个,占总含量的95.33%;含量大于1%的峰共有15个,占总含量的91.59%;含量大于2%的峰共有11个,占总含量的85.15%。
两种姜黄油主要峰的分析结果见表2-4。
表2-4 不同方法提取的姜黄油的主要化学成分及含量
由表2-4可知,两种提取方法得到的姜黄油的主要成分基本相同,但各成分的含量差异较大。超声辅助法提取的姜黄油所分离出的25个色谱峰在索氏提取样品中都存在,而索氏提取样品中有8个成分是超声样品中所没有的。这可能是由于两种提取方法所用的提取溶剂相同,但是索氏提取的温度较高、时间较长,使得姜黄内部更多成分溶解在溶剂中而被提取出来。两种提取方法获得的主要成分包括芳姜黄酮、α-姜烯、α-姜黄烯、吉马酮、姜黄醇、莪术酮等,其中芳姜黄酮含量最高。超声辅助提取法得到的姜黄油中,α-姜烯和α-姜黄烯的相对含量分别是索氏提取法得到的姜黄油中的3.76倍和3.45倍。
2.2.3 干姜黄中姜黄油的提取工艺优化
2.2.3.1 微波辅助水蒸气蒸馏法提取姜黄油的工艺
以姜黄油的提取率为指标,单因素考察了姜黄的颗粒度、提取固液比和提取时间对姜黄油提取率的影响,并利用正交试验设计优化了微波辅助水蒸气蒸馏法提取姜黄油的工艺。
(1)颗粒度对姜黄油提取率的影响 按2.2.2.2中所述方法,姜黄与蒸馏水的比例为1∶8[质量(g)∶体积(mL)],设置微波发生器的温度使水保持沸腾,提取时间为2h,考察姜黄颗粒度对姜黄油提取率的影响,结果见图2-6。
图2-6 颗粒度对姜黄油提取率的影响
由图2-6可知,姜黄颗粒度越小,姜黄油的提取率越高,但是当颗粒度大于60目后,姜黄油的提取率反而下降。原料颗粒度较大的情况下,姜黄油提取率低主要因为大颗粒在水中的分散性较差;原料颗粒过细后,姜黄油提取率反而下降,这可能是由于细粉末易结块而增加了油的扩散距离、细粉具有更大的表面积而导致更多的油挥发损失等所致。因此,提取姜黄油过程中原料颗粒度宜控制在60目左右。
(2)固液比对姜黄油提取率的影响 按2.2.2.2中所述方法,称取一定量60目的姜黄粉,按不同的固液比加入蒸馏水进行微波辅助提取,提取时间为2h,考察不同固液比对姜黄油提取率的影响,结果见图2-7。
图2-7 固液比对姜黄油提取率的影响
由图2-7可知,随着固液比的增大,姜黄油的提取率呈现出先增大后减小的趋势,固液比为1∶8[质量(g)∶体积(mL)]时,姜黄油的提取率最高。适宜的固液比可以使原料得到充分浸润,达到较好的质壁分离效果,细胞更容易也更充分地破裂,从而使姜黄油的浸出速度快、得率高。但固液比过大时,需要更多的热量才能将水加热至沸腾,即在热量消耗相同的情况下蒸汽的产生量下降,姜黄油的提取率也随之降低。
(3)提取时间对姜黄油提取率的影响 按2.2.2.2中所述方法,以60目姜黄为原料,固液比为1∶8[质量(g)∶体积(mL)],置于微波发生器中提取,考察不同提取时间对姜黄油提取率的影响,结果见图2-8。
图2-8 提取时间对姜黄油提取率的影响
由图2-8可知,姜黄油的提取率随着提取时间的延长而增加,提取时间为2.5h的姜黄油提取率已达90.16%,此后姜黄油的提取率虽仍增加,但基本趋于平衡,兼顾能耗和效率,确定适宜的微波提取时间为2.5h。
(4)微波辅助水蒸气蒸馏法提取姜黄油的工艺优化 在单因素试验的基础上,选取原料颗粒度、固液比和提取时间为考察因素,通过L9(33)正交试验确定微波辅助水蒸气蒸馏法提取姜黄油的优化工艺。正交试验因素及水平见表2-5,其结果见表2-6。
表2-5 因素水平表
表2-6 正交试验结果
由表2-6可知,各因素的影响大小顺序是:颗粒度>时间>固液比,即颗粒度对提取率的影响最大,其次为提取时间,而固液比对姜黄油提取率的影响最小。最佳提取工艺条件为:A3B3C3,即最佳提取工艺条件为原料颗粒度为40~60目,固液比为1∶9[质量(g)∶体积(mL)],提取时间为2.5h。在此优化工艺下,姜黄油的平均提取率为91.06%。
2.2.3.2 超临界流体萃取姜黄油的工艺
按2.1.2.1(3)中所述方法,对超临界流体萃取姜黄油的工艺进行优化,结果如下。
(1)不同升压方式对姜黄油得率的影响 在萃取温度50℃,CO2流量40L·h-1的条件下,比较了梯度升压法与直接一阶30MPa萃取法对姜黄油的萃取效果,结果见图2-9。
图2-9 不同萃取方式对姜黄油得率的影响
由图2-9可知,梯度升压阶段,姜黄油得率在前120min内随时间的延长而急剧增大,120min后,萃取压力继续增大,姜黄油的得率缓慢升高,接近平衡。在直接一阶30MPa萃取试验中,前120min内姜黄油的得率随时间的延长而增大,且得率比阶梯升压法高。这是由于在梯度升压试验后期,因原料含水率过高而出现原料结块现象,严重影响后续升压对姜黄油的萃出。因此对于姜黄油的萃取,宜采用直接一阶升压法。
(2)原料含水率对姜黄油得率的影响 采取在空气中回潮、喷水或在干燥室中干燥的方式控制物料中的水分含量,在萃取压力30MPa,萃取温度45℃,CO2流量40L·h-1,萃取时间2h的条件下研究原料中水分含量对姜黄油得率的影响,结果见图2-10。
图2-10 不同原料含水率对姜黄油得率的影响
由图2-10可知,姜黄油的得率随着原料含水率的升高呈现出先升高后降低的趋势,当原料含水率在5.5%~6%之间时,姜黄油的得率最高。适当的水分含量有利于超临界CO2的扩散及传质,同时也有利于姜黄油在超临界CO2中的溶解,一定量的水分溶解在高压CO2中起到了携带剂的作用;当含水率较高时,物料中存在大量的游离水和表层结合水,易在物料表面形成水膜而不利于姜黄油的溶出与超临界CO2流体的进入,造成物料结块,不利于萃取过程的进行[11]。
(3)萃取釜中填料层数对姜黄油得率的影响 在萃取釜中放置填料使物料平均分成多层,设置萃取压力30MPa,萃取温度45℃,CO2流量40L·h-1,萃取2h,考察装填层数对姜黄油得率的影响,结果见图2-11。
图2-11 不同填料层数对姜黄油得率的影响
由图2-11可知,随着装填层数的增加,姜黄油的得率呈现出先增加后降低的趋势,当放置4~5层填料时,姜黄油的得率最高。采用分段装料方式,能使超临界CO2流体通过每层原料后重新分布,因而与原料之间的接触更均匀,大大强化传质效果,促进得率提高。但当填料层数过多的时候,超临界流体与原料接触的时间过短,反而使姜黄油的得率降低[12]。同时增加层数会提高操作复杂性,宜选择将物料分成4层。
(4)静态预置试验对姜黄油得率的影响 考虑到原料母体复杂的物理化学性质可能对待萃组分的提取起到某种阻碍作用[8],本试验对姜黄原料进行适当的静置预处理,以降低原料与姜黄油的作用力,促进萃取过程的进行。选取预置压力、温度和时间3个因素进行试验,用U6(64)均匀试验设计进行优化,结果见表2-7。
表2-7 静态预置试验对姜黄油得率的影响
①该得率为静态预置后在萃取压力30MPa,温度45℃,CO2流量40L·h-1条件下动态循环萃取2h后的结果。
根据表2-7,运用均匀设计分析软件4.0进行二次曲线模型的回归处理,去除对方程影响不显著的项,得到二次回归模型方程为:
复相关系数的平方R2=0.9998,检验值F=841.4,式中y表示姜黄油得率,x1、x2和x3分别表示预置压力、预置温度和预置时间。在显著性水平<0.05时,临界值F(0.05,4,1)=224.6<841.4,所以方程显著。利用单纯形法对此多元回归方程进行推导,得到各因素在试验范围内的理论最优得率为8.37%,其中预置压力10MPa,预置温度30℃,预置时间15min。
(5)萃取压力对姜黄油得率的影响 在萃取温度45℃,CO2流量35L·h-1,萃取时间2h的条件下,考察不同的萃取压力对姜黄油得率的影响,结果见图2-12。
图2-12 不同萃取压力对姜黄油得率的影响
由图2-12可知,姜黄油的得率随萃取压力的升高而增大,当压力达到30MPa后,姜黄油的得率增幅趋缓。这可能是由于气相密度影响了超临界流体溶解能力所致,压力进一步增大,高度压缩的气相密度趋于稳定,使姜黄油的得率增长变缓,因此萃取压力宜选择25~30MPa。
(6)萃取温度对姜黄油得率的影响 在萃取压力25MPa,CO2流量35L·h-1,萃取时间2h的条件下,考察不同萃取温度对姜黄油得率的影响,结果见图2-13。
图2-13 不同萃取温度对姜黄油得率的影响
由图2-13可知,当萃取温度低于50℃时,姜黄油的得率随着温度的升高而增大,随后萃取温度再升高姜黄油得率明显降低,这可能与超临界CO2流体本身的特性有关。一方面萃取温度增加,CO2流体分子的扩散系数增大,黏度下降而传质系数增加,有利于萃取过程的进行;另一方面随着萃取温度继续升高,超临界CO2流体的密度减小,被萃取成分的溶解度下降,不利于萃取过程的进行,因此萃取温度宜选择40~50℃。
(7)CO2流量对姜黄油得率的影响 在萃取压力25MPa,萃取温度40℃,萃取时间2h的条件下,考察不同的超临界CO2流量对姜黄油得率的影响,结果见图2-14。
图2-14 不同CO2流量对姜黄油得率的影响
由图2-14可知,随着流量的增大,姜黄油的得率呈现出先增后降的趋势,CO2流量在50L·h-1时,姜黄油的得率最大。CO2流量对姜黄油得率的影响主要包括两个方面:一方面流量的增大使其通过料层的速度加快,传质系数增大,从而提高传质速率;另一方面,流体流速的增大使萃取溶剂在萃取柱内的停留时间相应减小,而出口处流体不易达到饱和,因而不利于萃取效率的提高。因此CO2流量宜选择50L·h-1。
(8)正交试验设计与结果分析 在上述单因素试验的基础上,选取萃取压力、萃取温度、CO2流量、萃取时间四个因素进行正交试验,以优化超临界CO2萃取姜黄中姜黄油的工艺,结果见表2-8。
表2-8 L9(34)正交试验结果表
①该得率为在压力10MPa,温度30℃的条件下静态预置15min后进行动态循环萃取的结果。
由表2-8可知,四个因素对姜黄油得率的影响的大小顺序为A>B>C>D,即萃取压力>萃取温度>CO2流量>萃取时间,最佳工艺为A3B2C1D2,即萃取压力为30MPa,萃取温度为45℃,CO2流量为40L·h-1,萃取时间为120min。在上述最佳工艺条件下,进行三次验证试验,姜黄油的平均得率为8.95%。
2.2.4 利用不同方法提取的干姜黄中姜黄油的化学成分分析
利用GC-MS分析技术对微波辅助水蒸气蒸馏法(MSD)和超临界CO2流体萃取法(SCF)得到的姜黄油进行分析,这两种方法得到的姜黄油的总离子流图见图2-15和图2-16。
图2-15 MSD法提取的姜黄油总离子流图
图2-16 SCF法提取姜黄油的总离子流图
由图2-15可知,MSD法提取的姜黄油经GC-MS分析后共分离出81个色谱峰,其中含量大于0.05%的峰共有61个,占总含量的99.56%;含量大于1%的峰共有10个,占总含量的89.34%。由图2-16可知,SCF法提取的姜黄油经GC-MS分析后共分离出86个色谱峰,其中含量大于0.05%的峰共有54个,占总含量的99.42%;含量大于1%的峰共有10个,占总含量的89.71%。经计算机检索和人工解析及对照标准图谱索引,MSD法和SCF法提取的姜黄油分别鉴定出27种和28种化合物,结果见表2-9。
表2-9 姜黄油主要化学成分与含量
由表2-9可知,姜黄油(MSD法提取)中含量较高的化合物包括:α-姜黄烯(8.53%)、α-姜烯(5.61%)、β-没药烯(1.72%)、β-倍半水芹烯(8.83%)、芳姜黄酮(31.21%)、α-姜黄酮(17.57%)、β-姜黄酮(11.74%),大多为萜类化合物,其中芳姜黄酮、α-姜黄酮和β-姜黄酮三种姜黄特征性组分的总含量达到60.52%。
姜黄油中的组分大多为萜类化合物。萜类化合物是一类骨架庞大、种类繁多、结构千变万化又具有广泛生物活性的重要天然药物成分。单萜、倍半萜及其含氧衍生物是挥发油的主要成分,其中含氧衍生物大多生物活性较强,并具有一定的芳香性气味。
比较MSD法与SCF法得到的姜黄油总离子流图及成分表可知:①SCF法能更有效地保留姜黄的原始成分,MSD法提取物中单萜类组分含量较少,这主要是由于提取过程中温度较高导致成分损失较大;②两种方法提取的姜黄油中成分种类的差异不大,但部分组分的相对百分含量差异较大。MSD法提取的姜黄油中,倍半萜组分以β-倍半水芹烯含量最高,其次为α-姜黄烯,而在含氧倍半萜中,以芳姜黄酮的含量最高;SCF法提取的姜黄油中,倍半萜组分以α-姜烯含量最高,其次为β-倍半水芹烯,而在含氧倍半萜中,以α-姜黄酮的含量最高。导致这种结果的原因可能是:MSD法的提取温度较高,引起了部分组分的异构化或水解等反应SCF法可以将某些挥发性低的亲油性组分萃取出来,而MSD法则无法将其提取出来,同时也可能是姜黄酮与芳姜黄酮之间存在转化关系,这一点有待后续研究。
2.2.5 姜黄油的分离纯化与结构鉴定
2.2.5.1 姜黄油分子蒸馏工艺优化
分子蒸馏技术是利用混合物组分间不同分子运动的平均自由程的差异而对混合物进行分离的一种新型液-液分离技术。分子蒸馏技术具有大大降低高沸点物料的分离成本、保护热敏性物料的品质的特点,因而常用于天然活性物质的分离。
本部分以超临界CO2流体萃取得到的姜黄油为原料,探讨分子蒸馏纯化姜黄油的可行性,并优化分子蒸馏纯化姜黄油的工艺,利用气相色谱-质谱联用技术对纯化产物进行品质鉴定。
(1)分子蒸馏压力对姜黄油品质的影响 在姜黄油进料量40mL,进料速率3mL·min-1,进料温度45℃,蒸馏温度60℃,冷凝温度2℃,刮膜器转速250r·min-1的条件下,考察操作压力对姜黄油分子蒸馏纯化产物品质的影响,结果见图2-17。
由分子平均自由程的定义可知,蒸馏压力越低(即真空度越高),分子运动平均自由程越大,极高的真空度能保证分离物料在远低于沸点的蒸馏温度下逸出液面而得到分离,其分离效果也越好。由图2-17可知,当蒸馏压力大于10Pa后,姜黄油蒸出物的含量及其含氧倍半萜的含量都出现下降的趋势,同时考虑设备投资带来的成本问题,宜选择蒸馏压力为10Pa进行试验。
图2-17 蒸馏压力对姜黄油蒸出物含量及其含氧倍半萜含量的影响
蒸出物含量;含氧倍半萜含量
(2)分子蒸馏温度对姜黄油品质的影响 在姜黄油进料量40mL,进料速率3mL·min-1,进料温度45℃,蒸馏压力10Pa,冷凝温度2℃,刮膜器转速250r·min-1的条件下,考察蒸馏温度对姜黄油分子蒸馏纯化产物品质的影响,结果见图2-18。
图2-18 蒸馏温度对姜黄油蒸出物含量及其含氧倍半萜含量的影响
蒸出物含量;含氧倍半萜含量
由图2-18可知,随着蒸馏温度的升高,姜黄油蒸出物的含量及其含氧倍半萜的含量都持续升高。分子蒸馏过程中,蒸馏温度越高,分子运动平均自由程越大,轻组分和重组分的分离效果也越好。考虑到高温会使分离物料产生热分解或在蒸发面炭化,进而使品质受到一定影响,因此蒸馏温度宜选择80~90℃。
(3)刮膜转速对姜黄油品质的影响 在姜黄油进料量40mL,进料速率3mL·min-1,进料温度45℃,蒸馏压力10Pa,蒸馏温度80℃,冷凝温度2℃的条件下,考察刮膜器转速对姜黄油分子蒸馏纯化产物品质的影响,结果见图2-19。
图2-19 刮膜转速对姜黄油蒸出物含量及其含氧倍半萜含量的影响
蒸出物含量;含氧倍半萜含量
由图2-19可知,随着刮膜转速的增大,姜黄油蒸出物的含量及其含氧倍半萜的含量均升高。随着转速的增大,原料在蒸发表面逐渐形成均匀的液膜,传热传质越来越充分,蒸发效率逐渐提高。当转速大于200r·min-1时,姜黄油蒸出量曲线逐渐平缓。考虑到转速过快时,刮膜转子易产生偏心振动,使物料在加热面上分布的均匀性有所下降,同时对设备主体产生不利影响,因此转速宜选择300~350r·min-1。
(4)操作级数对姜黄油品质的影响 刮膜式分子蒸馏设备为单级分离装置,通常采用多级操作以满足产品纯度要求。当操作级数增加时,蒸余物中重组分的相对组成增大,黏度升高,导致在蒸馏器中用于预热原料的蒸发面积增加,有效蒸发面积减小,产品的纯度降低;此时应调节蒸发温度或蒸馏压力,该研究在姜黄油进料量40mL,进料速率3mL·min-1,进料温度45℃,蒸馏温度50℃,冷凝温度2℃,刮膜器转速250r·min-1的条件下,在增加操作级数的同时,调节蒸馏压力进行分子蒸馏试验,结果见图2-20。
图2-20 蒸馏压力对姜黄油蒸出物含量及其含氧倍半萜含量的影响
蒸出物含量;含氧倍半萜含量
由图2-20可知,二次蒸馏时,随着蒸馏压力的增大,姜黄油蒸出物的含量及其含氧倍半萜的含量反而下降,当压力至220Pa时,姜黄油蒸出物的含量已趋于稳定,继续增大压力,姜黄油蒸出物中含氧倍半萜的含量剧减,因此蒸馏压力宜选择220Pa。
不同操作级数得到的产品的性质见表2-10。
表2-10 不同操作级数得到的产品的性质
由表2-10可知,对姜黄油进行二级蒸馏,可以实现二级分子蒸馏条件下相对轻、重组分的分离富集,收集到的轻组分折射率相对降低,而重组分的折射率相对增大。
2.2.5.2 分子蒸馏产物品质
(1)分子蒸馏对姜黄油纯化效果的外观比较 由图2-21可知,分子蒸馏前后姜黄油产品的外观发生了明显的变化。超临界CO2流体萃取得到的姜黄油色泽棕红,常温下呈透明状,瓶壁及盖子有一定的姜黄素;一级分子蒸馏后的姜黄油蒸余物颜色深红,瓶壁及盖子仍有一定姜黄素;而二级分子蒸馏的蒸出物色泽淡黄,常温下呈清澈透明状,且瓶壁及盖子均无明显姜黄素。这说明二级分子蒸馏可以实现对姜黄油的分离纯化。
图2-21 分子蒸馏纯化效果外观比较图
(a)超临界CO2流体萃取物(原料);(b)一级分子蒸馏纯化产物;(c)二级分子蒸馏纯化产物
(2)分子蒸馏产物紫外扫描分析 对超临界CO2流体萃取得到的姜黄油原料和二级分子蒸馏得到的姜黄油进行紫外光谱扫描,结果见图2-22。
图2-22 分子蒸馏纯化效果比较图
(a)超临界CO2流体萃取物;(b)二级分子蒸馏纯化物
由图2-22可知,两者在236nm处均有一个明显的姜黄油的紫外特征吸收峰,姜黄油经二级分子蒸馏纯化后,在425nm处微弱的姜黄素特征峰已基本消失,说明二级分子蒸馏能进一步降低超临界CO2流体萃取物中姜黄素的含量。
2.2.5.3 姜黄油的成分分析
对经分子蒸馏分离得到的姜黄油进行GC-MS分析,经计算机谱库检索,并用峰面积归一化法定量,结果见图2-23~图2-25和表2-11。
由图2-23可知,姜黄油分子蒸馏一级轻组分中共检出含量大于0.05%的色谱峰69个,占总含量的98.54%;含量大于1%的峰10个,占总含量的84.07%。
图2-23 一级轻组分的总离子流色谱图
由图2-24可知,姜黄油经二级分子蒸馏得到的轻组分中共检出含量大于0.05%的色谱峰53个,占总含量的98.85%;含量大于1%的峰10个,占总含量的90.55%。
图2-24 二级轻组分的总离子流色谱图
由图2-25可知,姜黄油经二级分子蒸馏得到的重组分中共检出含量大于0.05%的色谱峰55个,占总含量的98.92%;含量大于1%的峰10个,占总含量的90.66%。
表2-11 分子蒸馏纯化产物主要成分比较
图2-25 二级重组分的总离子流色谱图
超临界CO2流体萃取得到的姜黄油成分复杂,经分子蒸馏分离纯化后,姜黄油的纯化效果明显。分子蒸馏前后的姜黄油各组分的相对含量变化较大,分子蒸馏可大大提高分子量较小的姜黄油组分的相对含量,并可以有效保留其原始成分。含氧倍半萜类化合物通常是形成植物芳香气味的主要成分,姜黄油经二级分子蒸馏纯化后,其含氧倍半萜与倍半萜的比例在蒸出物中显著降低,而在蒸余物中显著升高,其中原料中含氧倍半萜与倍半萜的比例为1.24,而二级蒸出物和二级蒸余物中分别为0.35和1.84。
2.2.6 姜黄油的抑菌活性分析
据报道,姜黄油对细菌、寄生虫、致病真菌等均具有抑制作用。Apisariyakul等[4]利用姜黄油实现了对动物皮肤真菌和致病真菌的有效抑制。Singh等[5]证实了姜黄油对念珠菌、刺孢盘等的生长具有抑制作用。
该研究采用滤纸片扩散法,以抑菌圈直径的大小为指标,研究姜黄油对金黄色葡萄球菌、枯草芽孢杆菌、大肠杆菌、黑曲霉以及青霉等的抑制效果。
2.2.6.1 抑菌圈直径测定
按2.1.2.3中所述方法,研究了姜黄油对金黄色葡萄球菌、枯草芽孢杆菌、大肠杆菌、黑曲霉以及青霉的抑菌圈直径,结果见表2-12。
表2-12 姜黄油的抑菌活性
注:-表示无抑菌效果。
由表2-12可知,姜黄油对5种供试菌种的抑制效果存在显著差异。其中姜黄油对金黄色葡萄球菌、枯草芽孢杆菌、大肠杆菌具有较好的抑菌效果,其抑制作用大小排序为金黄色葡萄球菌>枯草芽孢杆菌>大肠杆菌,而姜黄油对黑曲霉和青霉无抑菌效果。
2.2.6.2 最小抑菌浓度测定
按2.2.4中所述方法,研究了姜黄油对金黄色葡萄球菌、枯草芽孢杆菌、大肠杆菌的最小抑菌浓度,结果见表2-13。
表2-13 姜黄油对不同菌丝的最小抑菌浓度
注:+为有抑菌效果;-为无抑菌效果。
由表2-13可知,在三种菌丝中,姜黄油对金黄色葡萄球菌的抑制作用最强,其最小抑菌浓度为0.31%,其次为枯草芽孢杆菌,姜黄油对枯草芽孢杆菌的最小抑菌浓度为0.62%,姜黄油对大肠杆菌的抑制作用最小,最小抑菌浓度为1.25%。