生姜超临界提取物的化学成分研究
关健1,4，张岩1,2，赵余庆2,3*
(1.辽宁新中现代医药有限公司，辽宁 沈阳 110041；2.沈阳药科大学 中药学院，辽宁 沈阳 110016；3.沈阳药科大学 基于靶点的药物设计与研究教育部重点实验室，辽宁 沈阳 110016；4.辽宁省药物研究院，辽宁 沈阳 110015)
[摘要] 目的：研究生姜超临界CO2萃取物(SFE)中具有活性的化学成分。方法：利用制备型高效液相色谱(HPLC)分离纯化，选择并优化了液相条件，并根据化合物的理化性质和光谱数据进行结构鉴定。结果：从生姜SFE提取物中分离得到8个化合物，分别鉴定为[6]-姜酚(I)、[10]-姜酚(Ⅱ)、[6]-姜烯酚(Ⅲ)、[8]-姜酚(Ⅳ)、雪松烯(Ⅴ)、三十烷酸(Ⅵ)、邻苯二甲酸二异丁酯(Ⅶ)和β-谷甾醇(Ⅷ)。结论：化合物I～Ⅷ为首次从生姜SFE提取物中分得的化学成分。
[关键词] 生姜超临界萃取物；高效液相分离；化学成分；鉴定
生姜为姜科植物姜Zingiber officinale Rosc.的新鲜根茎，主要产于全国二十多个省市，其中山东、安徽种植面积最广[1]。生姜既是食品，又是临床应用广泛的传统中药，其性味辛，微温，具有解表散寒，温中止呕，化痰止咳，解鱼蟹毒之功能。现代医学研究表明，生姜能刺激唾液、胃液和肠消化液分泌，增加胃肠蠕动及食欲，醒脾胃；能驱散风寒，对慢性支气管炎、肺虚咳嗽、头痛鼻塞、腹痛腹泻都有很好的治疗作用；具有抗溃疡、抗菌、抗炎、生物抗氧化性、抗衰老、降血脂、治疗心脏血管疾病等药用保健功能，是一类具有广泛开发前景的天然抗炎、降脂类药物[2-6]。
国内外学者对生姜的化学成分研究较多，其中主要呈味成分和药用成分为姜精油(Essential oil)和姜辣素(Gingerols)。姜精油化学成分复杂，存在多种具有抗菌、抗炎、抗溃疡、杀虫等生物活性的挥发性成分[7]。姜精油中含有大量单萜类、倍半萜类及其含氧衍生物，这些成分多数具有较强的香气和生物活性，是医药、食品、香料和化妆品工业的重要原料。姜辣素包含姜酚(Gingerol)、姜烯酚(Shogaols)和姜酮(Zingerone)等一系列物质[2]。其中姜酚主要包含[6]-姜酚[1-(3-甲氧基-羟基苯)-3酮-5-羟基癸烷]、[8]-姜酚[1-(3-甲氧基-4羟基苯)-3-酮-5-羟基十二烷]、[10]-姜酚[1-(3-甲氧基-4-羟基苯)-3-酮-5-羟基十四烷]以及[4]-姜酚和[12]-姜酚等，但活性最强、含量最高的是[6]-姜酚。研究表明[8-9]，[6]-姜酚具有抗癌、抗胃溃疡、保肝利胆、抑制中枢神经兴奋等多项药理活性。姜烯酚[10]主要包含[6]-姜烯酚、[8]-姜烯酚和[10]-姜烯酚等，是生姜中重要的药效成分，其中[6]-姜烯酚有降脂、抗炎、抗微生物等药理作用。
近年来，利用无毒、廉价的超临界流体萃取技术，从天然产物中萃取其有效成分已得到人们的广泛重视。该操作具有温度低、提取率高、有效成分不易被分解破坏、无溶剂残余等优点。本实验结果表明，SFE萃取的姜油与水汽蒸馏法获取的姜油在组分上有明显区别，前者不仅含有挥发油组分，还含有较高的姜辣素类成分，而后者几乎不含姜辣素组分。SFE提取法既保留了姜的呈味成分，同时提高了生姜中特有的活性成分的得率[1，11]。本实验采用制备型高效液相色谱法(HPLC)，从生姜SFE提取物中分离得到8个化合物，通过理化性质及光谱数据分析，鉴定其化学结构分别为[6]-姜酚(I)、[10]-姜酚(Ⅱ)、[6]-姜烯酚(Ⅲ)、8-姜酚(Ⅳ)、雪松烯(Ⅴ)、三十烷酸(Ⅵ)、邻苯二甲酸二异丁酯(Ⅶ)和β-谷甾醇(Ⅷ)。这些成分均为首次从生姜SFE提取物中分得的化学成分。
1 材料和方法
1.1 仪器和材料
制备型高效液相色谱用UV-3000；分析型高效液相色谱用UV-2501；核磁共振波谱用Bruker ARX-300；核磁共振仪(TMS内标)；EI-MS用DX-300质谱仪；熔点用Yanaco MP-S3显微熔点测定仪；TLC用薄层色谱硅胶(青岛海洋化工厂)；生姜SFE提取物(江西省吉水县华宝天然药用油厂)；6-姜酚对照品(广州和博生物科技有限公司，含量>99%)。
1.2 提取与分离
取生姜SFE提取物40 mL溶解于200 mL石油醚及无水乙醚的混合液中(V石油醚∶V无水乙醚为1∶9)，用0.5%氢氧化钠(NaOH)按体积比4∶4∶3进行分步萃取，萃取后的碱水层用稀盐酸酸化至pH值为4～5时，用石油醚萃取，水洗1～2次，回收石油醚并用无水硫酸钠(Na2SO4)干燥后得到总酚酸性成分6.6 mL。
液相色谱柱为C18(300 mm×20.0 mm，15 μm)；流速为6.0 mL·min-1；流动相为甲醇-水-冰醋酸(65∶33.5∶1.5)；检测波长为280 nm；进样量为0.6 mL。以酚酸性成分为样品，通过调节流动相的不同配比及流速进行分离条件筛选，然后固定分离条件，改变进样体积，考察进样体积对分离的影响，最后在所选最优条件下对化合物进行分离，分别得到化合物I～Ⅷ。
2 结果与讨论
化合物Ⅰ：黄色油状物，三氯化铁-铁氰化钾反应阳性，表明可能有酚羟基存在。EI-MSm/z：294 [M]+，1H-NMR(300 MHz，CDCl3)谱中给出δ：0.88(3H，t，CH3)，1.25[8H，m，(CH2)4]，2.73～2.83(2H，m，CH2CO)，3.87(3H，s，OCH3)，4.08(1H，s，OH)，5.7(1H，s，Ar-OH)，6.65～6.83(1H，m，Ar)质子信号。13C-NMR(75MHz，CDCl3)信号谱中给出δ：14.00(C-10)，55.9(C-OCH3)，67.7(C-5)，111.0(C′-2)，114.4(C′-5)，120.7(C′-6)，132.6(C′-1)，55.9(C′-4)，146.4(C′-3)，211.5(C-3)碳信号，其中55.9(C′-4)和67.7(C-5)为连氧碳信号，14.00(C-10)为端甲基碳信号。与相关文献报道[12，15]的[6]-姜酚的碳谱及质谱数据对照，二者基本一致；与6-姜酚对照品共薄层色谱比较，二者Rf值相同，故鉴定化合物Ⅰ为[6]-姜酚。
化合物Ⅱ：黄色油状物，三氯化铁-铁氰化钾反应阳性，表明可能有酚羟基存在。EI-MSm/z：350[M]+，332，194，205，179，150，137，122，107，91，69，77，55，43。与化合物Ⅰ比较，分子量相差56，推测化合物Ⅱ比化合物Ⅰ的结构多了两个乙基，属于姜酚的同系物。1H-NMR(CDCl3，300 MHz)谱中给出δ：6.66～6.84(3H，m，Ar)，5.62(1H，s，ArOH)，4.04(1H，m，CH)，3.8(3H，s，Ar-OCH3)，3.03(1H，d，ROH)，2.85(2H，t，ArCH2)，2.75(2H，t，CH2CO)，2.48～2.60(2H，m，COCH2)，1.28～1.42 [12H，m，(CH2)6]，0.89(3H，t，RCH3)；13C-NMR(75 MHz，CDCl3)增中给出21个碳信号，其中δ111.0(C′-2)，114.3(C′-5)，120.7(C′-1)，132.7(C′-6)，144.0(C′-3)和147.9(C′-4)为苯环上的碳信号；δ55.9(C-4′)和67.7(C-5)为连氧碳信号；δ211.5(C-3)为羰基碳信号；δ14.1(C-14)为端甲基碳信号。其碳谱数据与相关文献报道[13]的[10]-姜酚对照，二者基本一致，故鉴定化合物Ⅱ为[10]-姜酚。
化合物Ⅲ：黄色油状物，三氯化铁-铁氰化钾反应阳性，表明可能有酚羟基存在，EI-MSm/z：276[M]+，205，179，151，137，122，119，107，91，77，55。与化合物Ⅰ比较，具有相同的碎片离子：m/z205，179，150，137，107，91，77，55，推测化合物Ⅲ与化合物Ⅰ的结构相似。13C-NMR(75 MHz，CDCl3)谱中给出21个碳信号，δ111.0(C′-2)、114.3(C′-5)、120.7(C′-1)、132.7(C′-6)、144.0(C′-3)和147.9(C′-4)为苯环上的碳信号；δ55.9(C-4′)和67.7(C-5)为连氧碳信号；δ211.5(C-3)为羰基碳信号；δ14.1(C-14)为端甲基碳信号。其碳谱数据与相关文献报道[13-14]的[6]-姜烯酚对照，二者基本一致，故鉴定化合物Ⅱ为[6]-姜烯酚。
化合物Ⅳ：黄色油状物，三氯化铁-铁氰化钾反应阳性，表明可能有酚羟基存在。EI-MSm/z：332[M]+，277，205，179，137，107，91，69，77，55，43。与化合物Ⅰ比较，分子量相差28，推测化合物Ⅳ比化合物Ⅰ的结构多了1个乙基，属于姜酚的同系物。其质谱数据与相关文献报道[15]的[8]-姜酚对照，二者基本一致，故鉴定化合物Ⅳ为[8]-姜酚。
化合物Ⅴ：无色针状结晶(石油醚-乙酸乙酯)。主要IR吸收峰νmax/cm-1为：2956，3337，1129，1058，1368。EI-MSm/z：206 [M]+。由1H-NMR(300MHz，CDCl3)氢谱给出δ：0.83(3H，d，H-10)，1.00(3H，s，H-13)，1.26(3H，s，H-11)，1.32(3H，s，H-12)，1.10～2.20(14H，m)，13C-NMR(CDCl3，300 MHz)给出的15个碳信号，δ：15.6(q，C-10)，16.4(t，C-13)，25.3(t，C-1)，27.7(q，C-12)，30.2(q，C-11)，31.6(t，C-4)，35.3(t，C-5)，37.0(t，C-2)，41.5(t，C-3)，42.0(t，C-9)，43.4(s，C-8)，54.1(s，C-3a)，56.5(d，C-8a)，61.0(d，C-7)，75.1(s，C-6)。13推测分子式为C15H24，属于具有挥发性的倍半萜类化合物，计算不饱和度为4。C-NMR在δ80以上的低场部分没有出现共振峰，表明分子中没有不饱和基团，由此可推知化合物Ⅴ是三环倍半萜。由δH3.49(1H，可氘代)和δC75.1(s)可知Ⅴ分子中含有1个叔羟基；由δH1.00、0.86、0.83可以确定Ⅴ中有端甲基的存在。根据化合物Ⅴ的碳谱数据与相关文献报道[16]的雪松烯的数据对照，二者基本一致，故鉴定化合物Ⅴ为雪松烯。
化合物Ⅵ：白色粉末(三氯甲烷)，mp：68 ℃，EI-MSm/z：452 [M]+，396，382，111，97，83，69，57，43，29。质谱数据符合长链脂肪酸的裂解规律。1H-NMR(CDCl3，300 MHz)谱给出δ：0.88(3H，t，2CH3)，1.25(多个H)，1.59，3.64(2H，t，-CH3)。以上波谱数据与相关文献[17]报道的三十烷酸的质谱和波谱数据对照，二者基本一致，故化合物Ⅵ确定为三十烷酸。
化合物Ⅶ：白色无定形粉末(石油醚-乙酸乙酯)，EI-MSm/z：278，223，205，149，104，93，76，57，41，29。1H-NMR(CDCl3，300MHz)谱给出：δ：7.64(2H，dd，J=3.6，6Hz，H-2，5)，7.53(2H，q，J=3.6，6Hz，H=3，4)，3.98(2H，d，J=6.5Hz，H-1′，1″)，1.92(2H，m，H-2′，2″)，0.81(12H，m，J=6.8Hz，H-3′，3″，4′，4″)；13C-NMR(CDCl3，150 MHz)谱给出：δ132.0(C-1，6)，128.5(C-2，5)，130.6(C-3，4)，71.5(C-1′，1″)，29.0(C-2′，2″)，19.5(C-3′，3″，4′，4″)，169.3(C=O)。从以上波谱数据推断该化合物为邻苯二甲酸二异丁酯。
化合物Ⅷ：无色针状结晶(甲醇)，Liebermanm-Burchard反应阳性，Molish反应呈阴性。与β-谷甾醇标准品共薄层色谱比较，二者Rf值相同。波谱数据与β-谷甾醇对照品一致，确定化合物Ⅵ为β-谷甾醇。
3 结论
作者从生姜超临界CO2萃取物(SFE)中分离得到8个化合物，分别鉴定为[6]-姜酚(I)、[10]-姜酚(Ⅱ)、[6]-姜烯酚(Ⅲ)、8-姜酚(Ⅳ)、雪松烯(Ⅴ)、三十烷酸(Ⅵ)、邻苯二甲酸二异丁酯(Ⅶ)和β-谷甾醇(Ⅷ)。它们均为首次从生姜SFE提取物中分得的化学成分。
参考文献（略）
声明
来源：《中国现代中药》
关健，张岩，赵余庆，2015,17（2）：114-117.
http://www.zgxdzy.net/ch/reader/view_abstract.aspx?file_no=20150206&flag=1
新媒体编辑：周鹭
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