不同温度条件下分子蒸馏姜黄精油收率及其成分的GC－MS分析

黄惠芳，陈跃新，梁立娟，苏文潘，吕 平，冯春梅

（1.广西壮族自治区亚热带作物研究所，广西南宁530001；2.南宁孵化园企业管理有限责任公司，广西南宁530003）

不同温度条件下分子蒸馏姜黄精油收率及其成分的GC－MS分析

黄惠芳1，陈跃新2，梁立娟1，苏文潘1，吕 平1，冯春梅1

（1.广西壮族自治区亚热带作物研究所，广西南宁530001；2.南宁孵化园企业管理有限责任公司，广西南宁530003）

超临界萃取的姜黄油在分子蒸馏温度为80、100、120、140℃的条件下进行分离获得姜黄精油，将姜黄精油分别进行GC-MS成分及相对含量的分析，不同温度条件下获得的姜黄精油成分及其相对含量基本一致。随着分子蒸馏温度升高，姜黄精油收率也随之升高，100℃以上时收率差异很小，温度越高颜色也越深。综合考虑姜黄精油的收率、外观性状、成分及其含量，分子蒸馏温度选择以100℃为佳。

分子蒸馏，姜黄精油，GC-MS，分子蒸馏温度

姜黄油是由姜科植物姜黄的根茎经水蒸汽或超临界等方法萃取而得，姜黄油经去水去杂得姜黄精油。姜黄油中含有姜黄酮、芳-姜黄酮、β-姜黄酮、α-姜烯、β-倍半水芹烯、α-姜黄烯、β-石竹烯、β-没药烯等[1]，这些成分极性较小，在非极性的超临界CO2中具有较好的溶解性能，采用超临界CO2萃取具有萃取时间短、无溶剂残留的优点。超临界CO2萃取的姜黄油中含有水分、姜黄素、姜黄树脂等杂质，采用分子蒸馏法去除其中的水分、杂质，得到高品质的姜黄精油。分子蒸馏是一种在高真空度下进行的液液分离技术。不同种类的分子，由于其分子有效直径不同，其自由程也不相同，即不同种类的分子逸出液面后不与其他分子碰撞的飞行距离是不相同的。分子蒸馏技术正是利用不同种类分子逸出液面（蒸发液面）后的平均自由程不同的性质而实现的。超临界萃取―分子蒸馏工艺流程简单，操作时间短，避免了常规多种溶剂多级分离造成的溶剂回收困难、溶剂残留及操作时间长、有效成分易于损失等缺点，分子蒸馏技术是目前植物精油类精制最先进的技术，工艺技术成熟稳定，适合规模化生产要求。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

姜黄 收获季节（当年12月至次年3月）采收，采后清洗干净砂土，切片，低温风干，粉碎，过40目筛，得姜黄干粉，用于超临界CO2萃取姜黄油。

HA420-40-96超临界CO2萃取设备 江苏南通华安超临界萃取设备有限公司；MD-S150分子蒸馏装置 广州汉维机电有限公司，物料处理量5kg/h；Trace DSQ气质联用仪 美国Finnigan公司。

1.2 实验方法

1.2.1 超临界萃取姜黄油条件 实验采用的超临界CO2萃取设备设有4个容积为24L的萃取釜，萃取釜总容积为96L，2个分离釜。称取一定量的姜黄粉末于萃取釜中，物料与萃取釜过滤片的距离不小于5cm；设定温度，然后加热或制冷，当达到设定温度时，开启CO2钢瓶，通过常压泵对系统进行加压；当萃取釜和分离釜达到所选定的压力，同时调节CO2流量达到一定的值，保持恒温、恒压、恒流量的状态萃取一定时间，放出姜黄油，再用分子蒸馏进行进一步精制。实验每次投料（姜黄干粉）10kg（只用1个萃取釜），萃取压力20.0MPa，萃取温度50℃，萃取时间80min；分离I分离压力6.0MPa，分离温度40℃；分离II分离压力5MPa，分离温度35℃。

1.2.2 分子蒸馏精制姜黄油 姜黄油分离精制采用分子蒸馏装置，设备设两级浓缩、分离物料，一级分离为薄膜蒸发器，去除物料中的水分及少量轻组分，起到将物料浓缩的作用；二级分离为分子蒸馏，将姜黄油中的重组分如树脂等分离，得到高品质的姜黄精油。实验一级分离温度均选择100℃，真空度100～200Pa，二级分子蒸馏温度选择80、100、120、140℃4个温度进行分离，真空度1～5Pa，所得姜黄精油用于气相色谱/质谱联用技术（GC-MS）成分相对含量分析，分析不同分离温度下所得产物的差异。

姜黄精油收率（%）＝分子蒸馏馏出物（g，姜黄精油重量）/投料量（g，超临界萃取姜黄油重量）×100%

1.2.3 姜黄精油成分的GC-MS分析方法 仪器为Finnigan TraceDSQ气质联用仪。GC条件：毛细柱DB-5MS，0.25mm× 30m×0.25μm；柱温升温程序：60℃，保持1min，随后以5℃/min升温至280℃，保持5min；进样口温度250℃，传输线温度280℃；载气：高纯氦（gt;99.999%），柱流量1.0mL/min（恒流模式）；MS参数：离子源温度：230℃；电离方式：EI，电子能量70eV，其它参数为标准自动调谐参数；扫描范围：30～600μm；进样：自动进样0.1μL，分流比100∶1，溶剂延迟3min；检索方式：仪器自动检索结合人工检索，依据为NIST标准质谱图库[2]。

2 结果与讨论

2.1 不同分子蒸馏温度条件下姜黄精油收率及外观性状

表1 不同分子蒸馏温度条件下姜黄精油收率及外观性状Table 1 The yield and appearance characters of the turmeric essential oil under different temperature of molecular distillation

从表1可以看出，分子蒸馏姜黄油的温度越高，姜黄精油的收率越高，颜色也越深，但80℃以上的分子蒸馏温度时姜黄精油收率均在80%以上，100～140℃的分子蒸馏温度条件下姜黄精油收率相差很小。分子蒸馏温度80、100℃时姜黄精油色泽较浅，两者外观基本一样，分子蒸馏温度140℃时颜色明显偏黄、偏深，而120℃下所得产品也明显比100℃所得产品要深。考虑实际产品外观色泽及产品收率，选用100℃为姜黄油分子蒸馏温度。

2.2 不同温度条件下分子蒸馏姜黄油成分的GCMS分析离子流图谱

见图1～图4。

图1 80℃分子蒸馏姜黄精油总离子流色谱图Fig.1 The total ion chromatogram for turmeric essential oil by molecular distillation at 80℃

图2 100℃分子蒸馏姜黄油总离子流色谱图Fig.2 The total ion chromatogram for turmeric essential oil by molecular distillation at 100℃

图3 120℃分子蒸馏姜黄油总离子流色谱图Fig.3 The total ion chromatogram for turmeric essential oil by molecular distillation at 120℃

图4 140℃分子蒸馏姜黄油总离子流色谱图Fig.4 The total ion chromatogram for turmeric essential oil by molecular distillation at 140℃

2.3 不同分子蒸馏温度条件下姜黄精油成分GCMS分析及相对含量

经计算机检索、人工解析及与标准谱图对照，共检出31个成分，以面积归一法测定其相对含量，结果见表2。

从表2可以看出，超临界姜黄油采用80、100、120、140℃的分子蒸馏温度分离时，80℃姜黄精油含有28个组分，100、120、140℃姜黄精油均含27个组分，其中共有成分25个，所得的姜黄精油主成分由大到小依次为：姜黄酮（含芳香-姜黄酮）、姜黄新酮、α-姜烯、β-倍半水芹烯、α-姜黄烯、β-石竹烯、β-没药烯等。表明蒸馏温度在80℃以上其主成分均被蒸馏出来，在实验选取的不同分子蒸馏温度条件下，不同温度条件对其主成分的含量影响差异较小，其主要成分含量没有随温度升高出现递增或递减的线性关系，其微小的差异属实验正常误差范围。不同温度样品间的差异主要还是表现在外观色泽上，影响色泽的成分主要是姜黄素，含量很少，在本实验采用的分析柱条件下没有表现出来。因此从姜黄油成分分析来看，选择100℃的分子蒸馏温度对其成分组成及含量均无影响。

表2 不同分子蒸馏温度条件下姜黄精油成分GC-MS分析及相对含量Table 2 GC-MS analysis and relative content of turmeric oil composition under different molecular distillation temperature

续表

3 结论

综合以上分析研究，不同分子蒸馏温度条件下所获得的姜黄精油的成分及相对含量基本一致，但姜黄精油收率随温度升高而升高，色泽随温度升高而加深，从姜黄油的收率、外观性状、成分及其相对含量来看，分子蒸馏温度选择100℃为佳。

[1]刘红星，陈福北，黄初升.广西姜黄挥发油两种提取方法的比较研究[J].广西植物，2007，27（5）:796-800.

[2]丛浦珠，李笋玉.天然有机质谱学[M].北京:中国医药科技出版社，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，FENG 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

黄惠芳（1969－），女，本科，高级工程师，主要从事天然产物研究。

广西科技厅科技攻关资助课题（桂科攻0718002-4-7）。