亚临界流体萃取高良姜活性物质的工艺研究

袁源++谭树荣++李敏++付云飞++黄晓兵++林丽静

摘 要 采用亚临界流体萃取技术提取高良姜粗提物，所得粗提物再经分子蒸馏技术获得精油和活性物质（以二苯基庚烷类物质为主）。通过气质联用技术及液质联用技术进行质量控制，结果表明：亚临界流体萃取技术所得挥发油提取率（1.513 %）高于传统水蒸气蒸馏法（0.802 %），其中指标成分1，8-桉叶素（0.170 6 %）约等于水蒸气蒸馏法所得（0.172 5 %），高于药典规定的0.15 %；亚临界流体萃取技术所得二苯基庚烷类物质约是常规工艺的4倍。该技术提取效率高，耗能少，开发前景广阔。

关键词 高良姜 ；挥发油 ；二苯基庚烷类 ；亚临界萃取

中图分类号 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

高良姜別名高凉姜、良姜、蛮姜和佛手根等，为姜科山姜属多年生草本植物高良姜（Alpinia officinarum Hance）的根茎。其药用历史悠久，历代本草均有记载，始载于《名医别录》，列为中品；历版《中国药典》均有收载，为“十大广药”之一[1]。现代药理学等研究表明：高良姜有镇痛、抗菌、抗炎、抗肿瘤、抗腹泻等功效，其主要有效成分为黄酮类及挥发油成分[2]。

高良姜含挥发油0.5 %-1.5 %，挥发油中主要成分为1，8-桉叶素、法尼烯、松油醇、蒎烯、荜澄茄烯等，作为辛温类药材，挥发油是判断其质量优劣的指标之一[3]。挥发油同时也是高良姜的主要活性成分之一，具有镇痛止呕双重药理作用。其应用范围广泛，除药用外，还常作为香料添加至香水、化妆品、洗漱品等日化用品中[4-5]。目前，高良姜精油的获得方法常采用传统水蒸气蒸馏法、压榨法和有机溶剂萃取法等。虽然水蒸气蒸馏法是挥发油类成分提取的传统方法，以往的高良姜挥发油研究主要采用该提取方法。然而该方法加热时间长，温度高，与水共煮或水上蒸馏都无法避免某些热敏性成分热分解与易水解成分水解的问题；压榨法得油率极低，极易混进杂质，除杂成本高；有机溶剂萃取法易残留有毒有机溶剂，萃取废液易污染环境[6]。由于中国国内缺乏高良姜精油制备等精深加工技术，因此仅能以原药材出口，严重影响和制约高良姜产业的发展。

高良姜中除挥发油外，还含黄酮类高良姜素、山柰素、山柰酚、槲皮素和异鼠李素等，以及具抗癌活性的二苯基庚烷类等活性成分。近年来的研究发现，高良姜中的二苯基庚烷类物质具有较强的镇痛、抗炎、抗菌、抗癌和抗氧化等作用，使之成为研究的热点[7-8]。二苯基庚烷类物质是一类具有1，7-二取代芳基并以庚烷骨架为母体结构的物质，该类化合物主要存在于姜科的山姜属、姜黄属和姜属植物的根茎、果实、种子和花蕊中。二苯基庚烷类物质因为庚烷的5位与6位容易被羟基取代，也可以双键形式存在，对温度较敏感。目前国内外研究尚提留在成分分析和活性验证上，尚无高效提取的相关内容[9-11]。

亚临界萃取技术是以亚临界状态的流体为溶媒，低温低压状态下从天然产物中提取目标组分的一种新技术，具有效率高，活性成分不易破坏，无杂质，无溶剂残留，环保，成本低，易开展工业化生产等优点[12-13]。本技术采用具有自主知识产权的提取纯化和品质控制工艺，最大程度浓缩其中有效成分，并通过对原料、工艺的精确控制使批次间差异最小化，保证产品质量的稳定，该技术制得产品活性物质纯度高、香味浓郁。

精制技术采用分子蒸馏技术。分子蒸馏是一种在高真空下操作的蒸馏方法，这时蒸气分子的平均自由程大于蒸发表面与冷凝表面之间的距离，从而可利用料液中各组分蒸发速率的差异，对液体混合物进行分离。

1 材料与设备

高良姜原材料，由广东丰硒良姜有限公司（湛江徐闻）从徐闻原产地收集采购，经除杂、洗净、干燥、粉碎后备用。

亞临界流体萃取设备（河南省亚临界生物技术有限公司），SHIMADZU QP2010-Plus气相色谱-质谱联用仪（日本岛津公司），5600+ Triple TOF MS超高压液相串联高分辨飞行时间质谱（美国AB Sciex公司）。

2 工艺流程

高良姜洗净后进行初次干燥至水份含量30 %，粉碎至60目，进行2次干燥至水份含量低于10 %，装入200目网袋中，投入萃取釜。循环萃取3次，得粗提物。粗提物经精制后得精油和活性物质。见图1。

3 操作要点

3.1 原料预处理

分级后的新鲜高良姜，洗净刨去根皮，切片。

3.2 初次干燥

将经过步骤3.1处理的高良姜在50 ℃热风干燥至水份含量约30 %，粉碎至60目，得高良姜初粉。

3.3 再次干燥

将3.2初次干燥的高良姜粉料在35 ℃热风干燥至水份含量≤10 %，得高良姜干粉。

3.4 投入物料

将3.3再次干燥的高良姜干粉装入200目的网状袋中，放入至亚临界萃取釜内，为使萃取充分，每次投料量约为1 kg。

3.5 亚临界萃取

用真空泵使亚临界的萃取釜和分离釜的压力达到亚临界状态，在温度45 ℃，压力0.8 MPa下向萃取釜中注入亚临界流体丁烷浸没样品，采用热水循环系统加热，逆流循环萃取3次，每次60 min。待亚临界流体回收干净后在分离釜中收集得高良姜粗提物。

3.6 粗提物精制

将3.5所得粗提物进行精制，使用分子蒸馏仪进行多次蒸馏分馏，最后收集清液为精油，红棕色部分为活性提取物。

4 产品质量标准

根据《2005版中国药典》一部中高良姜含量测定项下：精油检测规定，按干燥品计算，指标成分1，8-桉叶素（桉油精）不得少于0.15 %。

将精制后的精油与药典中的水蒸气提取工艺进行比较，所得结果见表1，由此可见，该工艺所提取的精油符合药典要求。

剩下的活性提取物经2次精制，经检测主要为二苯基庚烷类物质。以其中含量最高的二苯基庚烷A为指标，该工艺所得的二苯基庚烷A含量（10.5 mg/g）大约是常规工艺（常规甲醇提取方式，2.7 mg/g）的4倍。

5 问题与讨论

高良姜亚临界流体萃取技术可以同时进行精油和活性物质的提取，简化工序，减少能耗，在未来的高良姜深加工产业化应用中有广阔前景。通过实验与传统技术对比，该技术所得精油产率高，在药典规定值之上；所得二苯基庚烷类远高于常规工艺，所得产品均可作为中间产物进行下一步深加工。

与传统工艺相比，精制技术的发展决定了该粗提物质量高低。目前运用分子蒸馏技术，具有设备较昂贵，步骤较多的局限因素。因此，亟需更简化、效果更好的精制技术作为技术支撑。该关键技术研究与攻克是未来高良姜新型提取技术的发展方向。

参考文献

[1] 朱家校，何 伟，马建春.高良姜的研究进展[J].食品与药品，2009，11（9）：68-70.

[2] 高则睿，阴耕云，芦燕玲，等.高良姜的挥发性成分研究[J].安徽农业科学，2012，40（24）：12 247-12 249.

[3] Tram L N，Yamauchi R，Kato K. Volatile Components of the Essential Oils in Galanga （Alpinia officinarum Hance） from Vietnam[J]. Food Sci. Technol. Res， 2011，7（4）：303-306.

[4] 赖展鹏，程轩轩，杨 全，等.不同种源高良姜1，8-桉油精含量及挥发油成分分析[J].亚太传统医药，2010，6（9）：6-8.

[5] 周 漩，郭晓玲，冯毅凡.不同产地高良姜挥发油化学成分的研究[J].中草药，2006，37（1）：33-34.

[6] 王 平，陈锡林，李 丽，等. 川芎、高良姜等挥发油的水蒸气蒸馏法和超临界流体萃取法比较研究[J].中成药，2004，26（6）：440-443.

[7] 杨 全，严寒静，庞玉新，等.南药高良姜药用植物资源调查研究[J].广东药学院学报，2012，28（4）：382-386.

[8] Barton A F，Dell B，Knight A R. Herbicidal activity of cineole derivatives[J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry，2010，58（18）：10 147-10 155.

[9] 马勤川，贾 凯，卢 杰，等.亚临界R134a萃取金银花挥发油[J].食品工业科技，2012，33（13）：197-200.

[10] 万楚筠，黄凤洪，张 明，等.亚临界流体萃取胡麻籽低温压榨饼中油脂[J].农业工程学报，2014，30（21）：324-331.

[11] Sun Y，Matsubara H，Kitanaka S，et al. New cytotoxic diarylheptanoids from the rhizomes of Alpinia officinarum[J]. Planta Med，2008，74（4）：427-431.

[12] An N，ZOU Z M，TIAN Z，et al. Diarylheptanoids from the rhizomes of Alpinia officinarum and their anticancer activity[J]. Fitoterapia，2008（79）：27-31.

[13] Li J，SUN J X，YU H Y，et al. Diarylheptanoids from the root bark of Juglans cathayensis[J]. Chinese Chemical Letters，2013，14（6）：521-523.