超声萃取陕西黄姜中姜酚的工艺研究

2014-12-23黄四平

应用化工 2014年2期

黄四平

(咸阳师范学院化学与化工学院，陕西咸阳 712000)

姜酚是生姜主要活性成分之一，其中包括6-姜酚、8-姜酚、10-姜酚、12-姜酚等多种分子结构相似成分，呈现生姜的典型辣味。姜酚具有多方面的生物活性，是生姜药效作用的主要成分之一，现代医学研究证明，姜酚具有抗氧化、降血脂、抗炎、抗肿瘤、强心、抗溃疡、防腐杀虫等功用，可作为抗老、抗肿瘤、抗疲劳、美容提神等功能食品的原料［1］。

国内外非常重视姜酚的提取、分离与鉴定、化学合成与结构改造。黄雪松等［2-3］采用渗漉法对山东产的莱芜生姜中的姜酚进行了提取、分离鉴定，特别对6-姜酚质谱结构、萃取工艺进行了研究。于宁等［4］采用有机溶剂萃取、超声萃取和微波萃取3 种方法对购自湘潭大学农贸市场生姜中的姜酚进行了定量化的提取研究，并进行了抗氧化性研究。熊华［5］对四川成都市售生姜中的各种成分采用超临界CO2萃取法进行了提取。钮翠然［6］利用乙醇回流提取和柱层析分离等手段从吉林干姜中对姜酚成分进行了分离和鉴定。1972 年Nenokichi 等［7］首先合成出了6-姜酚，国内外姜酚合成逐年增多，主要采用逆羟醛缩合法、仿生合成法和其它合成法3 类，其产率低，副产物多，产物易氧化、易聚合，合成方法不够理想。国内朱志成［8］提供了一种由姜酮制备姜酚的工艺方法，收率较高。

黄姜，又名盾叶薯蓣，主要在陕西、湖北、云南种植，是薯蓣皂素含量最高的物种，拥有药用“黄金”之美誉［9］。对陕西黄姜的研究主要集中在黄姜色素、薯蓣皂素、鼠李糖等［10-12］的提取工艺研究，而对其姜酚提取相对较少。本文采用乙醚为溶剂，采用提取姜酚效率较高的超声萃取法，用正交实验法探索了料剂比、辐射功率、提取时间、超声温度等因素对提取效率的影响。

1 实验部分

1.1 材料与仪器

乙醚、甲醇、正己烷均为分析纯;硅胶G;安康产小黄姜。

KQC-5B 超声提取器;DW-25L92 海尔冰箱;Specord 50 紫外分光光度计;IR PRISTIGE-21 型红外光谱仪;BT125D 电子天平;RE-32 型旋转蒸发仪。

1.2 生姜样品及预处理

选无腐烂、无霉变、无损伤小黄姜，洗净，削去表皮，切成薄片，剁成末。

1.3 实验方法

生姜→洗净→切片→剁末→超声提取→冷却→过滤→滤液减压蒸馏(35 ℃)浓缩→冷冻用Na2SO4干燥→柱层析分离→解吸与浓缩→冷冻结晶→称量→计算产率。

2 结果与讨论

2.1 正交实验

以乙醚为溶剂，选择了料剂比、提取温度、提取时间、辐射功率4 个因素，每个因素选取3 个水平，见表1，按照正交表L9(34)安排实验，结果见表2。

表1 正交实验因素水平Table 1 The factors and levels of orthogonal experiment

表2 正交实验结果Table 2 The results of orthogonal experiment

由表2 可知，姜酚提取最佳条件为A3B3C3D2，由于姜和溶剂的比、萃取温度和提取功率对提取率的影响较小，采取A3B1C3D2，即超声提取时间为2 h，超声功率为400 W，提取温度为70 ℃，姜和溶剂的比为1∶2(g/mL)。

在此最佳提取条件下追加3 次验证实验，相应最佳提取率分别为2.03%，2.09%，2.14%，平均为2.08%，经柱层析分离，其姜酚的质量分数为71.8%。

2.2 姜酚柱层析分离

将约700 g 110 ℃活化2 h 的硅胶GF 装于适当大小玻璃管中，将适量姜油树脂用乙醚溶解，湿法上样，用乙醚∶正己烷(7∶3)为展开剂进行层析。层析结束后自原点逐段(每段约5 cm)取出硅胶。将第一辣味段(含姜酚的硅胶粉)用5 倍量的甲醇解吸，重复4 次。甲醇溶液在35 ℃减压浓缩至干。用热正己烷溶解，在－18 ℃冰箱中冷却，结晶后用滴管吸出溶剂正己烷，可除净溶于冷正己烷的组分［2］。

2.3 姜酚的紫外光谱(UV)和红外光谱(IR)鉴定

紫外光谱以正己烷作空白试剂，用UV-240 紫外分光光度计测定λmax值(见图1)。红外光谱以溴化钾作压片(见图3)。

图1 姜酚的紫外光谱图Fig.1 UV spectrum of gingerols

由图1 可知，超声波提取物姜酚有2 个吸收峰。223 nm 左右的强吸收峰为苯环的E2带吸收峰，280 nm左右的弱吸收峰为苯环的B 带特征吸收峰，与姜酚分子结构一致。由图2 可知，姜酚中含有苯环，苯环上有助色基团OH 和OCH3，同为邻对位定位基，苯环的E2带发生红移，λmax红移值近似为两者单取代时λmax红移值较大者，且苯环B 带精细结构消失［13］。

由图3 可知，3 600 ～3 350 cm－1吸收峰为酚或醇的OH 伸缩振动吸收峰，由于氢键和分子缔合作用，表现为强峰和宽峰;3 000 ～2 930 cm－1吸收峰为C—CH3、C—CH2—C 的伸缩振动，2 890 ～2 800 cm－1吸收峰为—OCH3芳醚的伸缩振动峰;1 750 ～1 690 cm－1吸收峰为伸缩羰基吸收峰，由于羰基的不对称性及C、O 之间较强极性，导致其为强峰;1 600 ～1 450 cm－1出现的峰为苯环的骨架振动峰，1 450 cm－1和1 380 cm－1为甲基的弯曲振动，1 050 cm－1左右的吸收峰为C—O—C 的伸缩振动峰，860 ～600 cm－1吸收峰为邻亚甲基的振动峰［13］。图谱与姜酚分子结构很好吻合。