不同溫度條件下分子蒸餾姜黃精油收率及其成分的GC－MS分析

黃惠芳，陳躍新，梁立娟，蘇文潘，呂 平，馮春梅

（1.廣西壯族自治區(qū)亞熱帶作物研究所，廣西南寧530001；2.南寧孵化園企業(yè)管理有限責(zé)任公司，廣西南寧530003）

不同溫度條件下分子蒸餾姜黃精油收率及其成分的GC－MS分析

黃惠芳1，陳躍新2，梁立娟1，蘇文潘1，呂 平1，馮春梅1

（1.廣西壯族自治區(qū)亞熱帶作物研究所，廣西南寧530001；2.南寧孵化園企業(yè)管理有限責(zé)任公司，廣西南寧530003）

超臨界萃取的姜黃油在分子蒸餾溫度為80、100、120、140℃的條件下進(jìn)行分離獲得姜黃精油，將姜黃精油分別進(jìn)行GC-MS成分及相對(duì)含量的分析，不同溫度條件下獲得的姜黃精油成分及其相對(duì)含量基本一致。隨著分子蒸餾溫度升高，姜黃精油收率也隨之升高，100℃以上時(shí)收率差異很小，溫度越高顏色也越深。綜合考慮姜黃精油的收率、外觀性狀、成分及其含量，分子蒸餾溫度選擇以100℃為佳。

分子蒸餾，姜黃精油，GC-MS，分子蒸餾溫度

姜黃油是由姜科植物姜黃的根莖經(jīng)水蒸汽或超臨界等方法萃取而得，姜黃油經(jīng)去水去雜得姜黃精油。姜黃油中含有姜黃酮、芳-姜黃酮、β-姜黃酮、α-姜烯、β-倍半水芹烯、α-姜黃烯、β-石竹烯、β-沒藥烯等[1]，這些成分極性較小，在非極性的超臨界CO2中具有較好的溶解性能，采用超臨界CO2萃取具有萃取時(shí)間短、無溶劑殘留的優(yōu)點(diǎn)。超臨界CO2萃取的姜黃油中含有水分、姜黃素、姜黃樹脂等雜質(zhì)，采用分子蒸餾法去除其中的水分、雜質(zhì)，得到高品質(zhì)的姜黃精油。分子蒸餾是一種在高真空度下進(jìn)行的液液分離技術(shù)。不同種類的分子，由于其分子有效直徑不同，其自由程也不相同，即不同種類的分子逸出液面后不與其他分子碰撞的飛行距離是不相同的。分子蒸餾技術(shù)正是利用不同種類分子逸出液面（蒸發(fā)液面）后的平均自由程不同的性質(zhì)而實(shí)現(xiàn)的。超臨界萃取―分子蒸餾工藝流程簡(jiǎn)單，操作時(shí)間短，避免了常規(guī)多種溶劑多級(jí)分離造成的溶劑回收困難、溶劑殘留及操作時(shí)間長(zhǎng)、有效成分易于損失等缺點(diǎn)，分子蒸餾技術(shù)是目前植物精油類精制最先進(jìn)的技術(shù)，工藝技術(shù)成熟穩(wěn)定，適合規(guī)模化生產(chǎn)要求。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

姜黃 收獲季節(jié)（當(dāng)年12月至次年3月）采收，采后清洗干凈砂土，切片，低溫風(fēng)干，粉碎，過40目篩，得姜黃干粉，用于超臨界CO2萃取姜黃油。

HA420-40-96超臨界CO2萃取設(shè)備 江蘇南通華安超臨界萃取設(shè)備有限公司；MD-S150分子蒸餾裝置 廣州漢維機(jī)電有限公司，物料處理量5kg/h；Trace DSQ氣質(zhì)聯(lián)用儀 美國(guó)Finnigan公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 超臨界萃取姜黃油條件 實(shí)驗(yàn)采用的超臨界CO2萃取設(shè)備設(shè)有4個(gè)容積為24L的萃取釜，萃取釜總?cè)莘e為96L，2個(gè)分離釜。稱取一定量的姜黃粉末于萃取釜中，物料與萃取釜過濾片的距離不小于5cm；設(shè)定溫度，然后加熱或制冷，當(dāng)達(dá)到設(shè)定溫度時(shí)，開啟CO2鋼瓶，通過常壓泵對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行加壓；當(dāng)萃取釜和分離釜達(dá)到所選定的壓力，同時(shí)調(diào)節(jié)CO2流量達(dá)到一定的值，保持恒溫、恒壓、恒流量的狀態(tài)萃取一定時(shí)間，放出姜黃油，再用分子蒸餾進(jìn)行進(jìn)一步精制。實(shí)驗(yàn)每次投料（姜黃干粉）10kg（只用1個(gè)萃取釜），萃取壓力20.0MPa，萃取溫度50℃，萃取時(shí)間80min；分離I分離壓力6.0MPa，分離溫度40℃；分離II分離壓力5MPa，分離溫度35℃。

1.2.2 分子蒸餾精制姜黃油 姜黃油分離精制采用分子蒸餾裝置，設(shè)備設(shè)兩級(jí)濃縮、分離物料，一級(jí)分離為薄膜蒸發(fā)器，去除物料中的水分及少量輕組分，起到將物料濃縮的作用；二級(jí)分離為分子蒸餾，將姜黃油中的重組分如樹脂等分離，得到高品質(zhì)的姜黃精油。實(shí)驗(yàn)一級(jí)分離溫度均選擇100℃，真空度100～200Pa，二級(jí)分子蒸餾溫度選擇80、100、120、140℃4個(gè)溫度進(jìn)行分離，真空度1～5Pa，所得姜黃精油用于氣相色譜/質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)（GC-MS）成分相對(duì)含量分析，分析不同分離溫度下所得產(chǎn)物的差異。

姜黃精油收率（%）＝分子蒸餾餾出物（g，姜黃精油重量）/投料量（g，超臨界萃取姜黃油重量）×100%

1.2.3 姜黃精油成分的GC-MS分析方法 儀器為Finnigan TraceDSQ氣質(zhì)聯(lián)用儀。GC條件：毛細(xì)柱DB-5MS，0.25mm× 30m×0.25μm；柱溫升溫程序：60℃，保持1min，隨后以5℃/min升溫至280℃，保持5min；進(jìn)樣口溫度250℃，傳輸線溫度280℃；載氣：高純氦（gt;99.999%），柱流量1.0mL/min（恒流模式）；MS參數(shù)：離子源溫度：230℃；電離方式：EI，電子能量70eV，其它參數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)自動(dòng)調(diào)諧參數(shù)；掃描范圍：30～600μm；進(jìn)樣：自動(dòng)進(jìn)樣0.1μL，分流比100∶1，溶劑延遲3min；檢索方式：儀器自動(dòng)檢索結(jié)合人工檢索，依據(jù)為NIST標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)譜圖庫[2]。

2 結(jié)果與討論

2.1 不同分子蒸餾溫度條件下姜黃精油收率及外觀性狀

表1 不同分子蒸餾溫度條件下姜黃精油收率及外觀性狀Table 1 The yield and appearance characters of the turmeric essential oil under different temperature of molecular distillation

從表1可以看出，分子蒸餾姜黃油的溫度越高，姜黃精油的收率越高，顏色也越深，但80℃以上的分子蒸餾溫度時(shí)姜黃精油收率均在80%以上，100～140℃的分子蒸餾溫度條件下姜黃精油收率相差很小。分子蒸餾溫度80、100℃時(shí)姜黃精油色澤較淺，兩者外觀基本一樣，分子蒸餾溫度140℃時(shí)顏色明顯偏黃、偏深，而120℃下所得產(chǎn)品也明顯比100℃所得產(chǎn)品要深。考慮實(shí)際產(chǎn)品外觀色澤及產(chǎn)品收率，選用100℃為姜黃油分子蒸餾溫度。

2.2 不同溫度條件下分子蒸餾姜黃油成分的GCMS分析離子流圖譜

見圖1～圖4。

圖1 80℃分子蒸餾姜黃精油總離子流色譜圖Fig.1 The total ion chromatogram for turmeric essential oil by molecular distillation at 80℃

圖2 100℃分子蒸餾姜黃油總離子流色譜圖Fig.2 The total ion chromatogram for turmeric essential oil by molecular distillation at 100℃

圖3 120℃分子蒸餾姜黃油總離子流色譜圖Fig.3 The total ion chromatogram for turmeric essential oil by molecular distillation at 120℃

圖4 140℃分子蒸餾姜黃油總離子流色譜圖Fig.4 The total ion chromatogram for turmeric essential oil by molecular distillation at 140℃

2.3 不同分子蒸餾溫度條件下姜黃精油成分GCMS分析及相對(duì)含量

經(jīng)計(jì)算機(jī)檢索、人工解析及與標(biāo)準(zhǔn)譜圖對(duì)照，共檢出31個(gè)成分，以面積歸一法測(cè)定其相對(duì)含量，結(jié)果見表2。

從表2可以看出，超臨界姜黃油采用80、100、120、140℃的分子蒸餾溫度分離時(shí)，80℃姜黃精油含有28個(gè)組分，100、120、140℃姜黃精油均含27個(gè)組分，其中共有成分25個(gè)，所得的姜黃精油主成分由大到小依次為：姜黃酮（含芳香-姜黃酮）、姜黃新酮、α-姜烯、β-倍半水芹烯、α-姜黃烯、β-石竹烯、β-沒藥烯等。表明蒸餾溫度在80℃以上其主成分均被蒸餾出來，在實(shí)驗(yàn)選取的不同分子蒸餾溫度條件下，不同溫度條件對(duì)其主成分的含量影響差異較小，其主要成分含量沒有隨溫度升高出現(xiàn)遞增或遞減的線性關(guān)系，其微小的差異屬實(shí)驗(yàn)正常誤差范圍。不同溫度樣品間的差異主要還是表現(xiàn)在外觀色澤上，影響色澤的成分主要是姜黃素，含量很少，在本實(shí)驗(yàn)采用的分析柱條件下沒有表現(xiàn)出來。因此從姜黃油成分分析來看，選擇100℃的分子蒸餾溫度對(duì)其成分組成及含量均無影響。

表2 不同分子蒸餾溫度條件下姜黃精油成分GC-MS分析及相對(duì)含量Table 2 GC-MS analysis and relative content of turmeric oil composition under different molecular distillation temperature

續(xù)表

3 結(jié)論

綜合以上分析研究，不同分子蒸餾溫度條件下所獲得的姜黃精油的成分及相對(duì)含量基本一致，但姜黃精油收率隨溫度升高而升高，色澤隨溫度升高而加深，從姜黃油的收率、外觀性狀、成分及其相對(duì)含量來看，分子蒸餾溫度選擇100℃為佳。

[1]劉紅星，陳福北，黃初升.廣西姜黃揮發(fā)油兩種提取方法的比較研究[J].廣西植物，2007，27（5）:796-800.

[2]叢浦珠，李筍玉.天然有機(jī)質(zhì)譜學(xué)[M].北京:中國(guó)醫(yī)藥科技出版社，2003:813-827.

Yield of molecular distillation turmeric oil under different temperature conditions and its components analysis by GC-MS

HUANG Hui-fang1，CHEN Yue-xin2，LIANG Li-juan1，SU Wen-pan1，LV Ping1，F(xiàn)ENG Chun-mei1
（1.Guangxi Zhuang Autonomous Region Research Institute for Subtropical Crops，Nanning 530001，China；2.Nanning Incubation Park Management Co.，Ltd.，Nanning 530003，China）

The turmeric oil by supercritical fluid extraction was purified by molecular distillation at the temperature of 80，100，120，140℃.Composition and relative content of the turmeric essential oil which was analyzed by GC-MS was consistent under different temperature.The turmeric essential oil's yield became higher and higher and color became deeper and deeper with the increase of molecular distillation temperature.Considering the yield，appearance，composition and relative content，the optimal molecular distillation temperature was 100℃. Key words：molecular distillation；turmeric essential oil；GC-MS；temperature of molecular distillation

TS225.1+9

B

1002-0306（2012）01-0265-03

2010－06－17

黃惠芳（1969－），女，本科，高級(jí)工程師，主要從事天然產(chǎn)物研究。

廣西科技廳科技攻關(guān)資助課題（桂科攻0718002-4-7）。