大蒜提取液用作缓蚀剂的研究
大蒜是一种药食两用的百合科葱属植物,具有强力杀菌、排毒清肠、降低血糖,预防糖尿病等作用。大蒜的主要成分为含硫化合物与皂苷类化合物,其中含硫化合物为其主要的活性成分。众所周知,含硫化合物大多是较好的缓蚀剂,比如二氧化碳缓蚀剂往往采用咪唑啉中间体与硫脲复配,硫脲能有效地增强咪唑啉缓蚀剂的缓蚀效果;在含有硫化氢的体系中,使用的集输缓蚀剂多为含有硫元素的咪唑啉;酸洗缓蚀剂,也常常采用硫脲、乌洛托品等进行复配;传统的酸化缓蚀剂成份中较少含有硫元素,但是对于超高温的环境,有研究表明引入硫元素会是一个非常明智的做法。为什么含有硫元素的化合物具有如此神奇的缓蚀性能?这主要由于S原子的电负性较大,而大蒜中的含硫化合物能有效在金属表面吸附,使金属表面双电层结构出现变化,进而导致金属阳极溶解过程的活化能升高。同时,缓蚀剂中非极性基团远离金属表面作定向排布,形成一层疏水膜。这层疏水膜能阻止腐蚀介质接触金属基质,从而对金属的腐蚀起到缓蚀作用。
大蒜中有机硫化物在乙醇中的溶解度大于其在水中的溶解度,但蒜浆中含有的蛋白质与大蒜多糖会与乙醇反应产生沉淀。当乙醇浓度大于一定范围时,乙醇会与蒜浆中蛋白质等物发生反应,由此生成的沉淀会包裹住大蒜中有机硫化物缓蚀剂,致使其提取效率降低。因此,随着乙醇浓度的升高,大蒜中有机硫化物缓蚀剂的提取效率是先上升后下降的。当乙醇浓度为70%,提取效率达到最优。同理,随着提取时间的延长,大蒜中含硫化物缓蚀剂的提取效率也呈先上升后下降的趋势。综合上述,提取剂选用70%乙醇溶液,超声提取1h后过滤,即得大蒜提取液。
采用静态顶空气质联用法(HS-GC-MS)鉴定在50°C下大蒜提取液中挥发性物质与其组成含量,进一步推断大蒜提取液中有效的缓蚀成分。如图1为HS-GC-MS的总离子流图。
实验结果表明大蒜提取液中可挥发性物质有七种,均为含硫有机物,其在实验条件下得到了较好的分离,各组分鉴定通过气质联用数据库检索,组分含量由面积归一化处理,结果总结到表1。
图1 大蒜提取液的HS-GC-MS总离子流图
表1 大蒜提取液HS-GC-MS成分分析