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1、姜黄素概述1引言 近年来，源于天然植物的药物备受重视，不但是来源广泛，对发现新药有极大潜力，还可根据其化学结构设计更理想的新药。姜黄(Curcuma longa L.)多年生的草本植物，为姜黄科(Zingib eraceae)姜黄属(Curcuma)，热带和亚热带地区广泛栽培，尤其是在亚洲地区，盛产于东南亚和澳大利亚北部，我国是主要的生产国之一，种植地主要分布在四川、云南、广西、广东、福建、台湾等地。姜黄素(Curcumin)是从姜黄干燥根茎中提取出的一种脂溶性酚类色素。是一种天然食品添加剂，为姜黄发挥作用的主要活性成分。姜黄素几乎不溶于水，在可见光紫外线条件影响下易发生光降解。姜黄素有多种药
2、理作用，如:抗炎、抗氧化、抗诱变、抗凝、降血脂、抗动脉硬化等。2姜黄中主要化学成分、结构和性质2.1姜黄的化学成分 现已证实的姜黄的化学成分主要为姜黄素类和挥发油，之外还有糖类、cm醇、脂肪酸等。分别表述如下:2.1.1姜黄素类化合物 姜黄素类化合物包括三种分子结构存在细微差异的三种酚性单体，即姜黄素( Curcumin )，脱甲氧基姜黄素(Demethoxycurcumin)和双脱氧基姜黄素(Bisdemethoxycurcumin )，分子式分别为C21H2006 C20HlsO5和C19H1604三者的结构式如图1-1所示。 姜黄素是一种橙黄色结晶粉末，略带酸性，熔点为179-182C，
3、易溶于冰醋酸、甲醇、乙醇、异丙醇、乙酸乙醋、四氢吠喃、碱、丙酮和氯仿等有机溶剂，几乎不溶于水和乙醚等溶剂。在食品和医疗领域被广泛应用。姜黄素对人体的毒副作用很小，即便在很高剂量下，也没有任何明显毒副作用。从本世纪80年代初，国际上对姜黄素的药理学作用己有概述，其中抗癌是其主要药理活性之一，具体的抗癌机制已成为近期研究热点。2.1.2挥发油类化合物 目前从姜黄根茎挥发油中分离鉴定出的成分主要有a,p一姜黄酮(a,(3-tumerone)、姜烯(Zingiberene)、芳姜黄烯(artumerene)、芳姜9-1(arz-ingberone),此外还包括一种没药烷骨架的倍半菇(Curtone);
4、从温郁金(C. wenyujin Y. H. Chenet C.Ling)根茎挥发油中分离鉴定出的成分主要有羲术醇(Curcunol)及羲二酮(Curdione)等。 2.1.3其他化学成分 姜黄中还包括有糖类(葡萄糖28%、果糖12%、阿拉伯糖1.1%);含豆幽醇、p-谷CC醇、脂肪酸及单烯酸等;微量元素(Cu, Mn, Mg, Zn, Fe等)303姜黄素提取与精制方法研究进展 3.1姜黄素的提取方法 姜黄素提取方法的报道较多，主要有醇提法、酶法、酸碱提取法、水杨酸钠法、超临界CO:萃取法等。 3.1.1醇提法 在室温或中高温的条件下，用不同浓度比例的乙醇(常用70%-80%)来提取姜黄素
5、4-6，选用常用的浸提法、渗媲法7,8等，并可使用超声波19-111、微波!12,13、表 面活性剂la等辅助萃取。醇提法获得的产率较高，工艺较为简单，反应条件容易控制，在生产中能实际应用。 3.1.2酶法 应用复合酶降解姜黄细胞壁及细胞间质中的存在的纤维素、半纤维素等物质，使得细胞壁及细胞间质的结构在局部位置变得疏松、膨胀甚至崩溃，从而极大的提高了姜黄素的提取率，然后升温，用碱水进行提取。但酶法的反应条件及碱提条件在生产中不易于控制，使得本法难以在实际生产中被应用!1510 3.1.3酸碱法 利用姜黄素结构式中酚轻基易溶于碱的原理16，用不同浓度比例的氢氧化钠溶液提取姜黄素，然后再选用稀HC
6、l调节pH，使的姜黄素析出，从而得到姜黄素的粗品。该方法得到的姜黄素粗品容易干燥，但姜黄素在碱性条件下容易分解，分解速度从pH值7.45开始迅速上升，到pH值10.2时最大【17，所得的姜黄素粗品性质不稳定，并且碱提法中会产生大量淀粉，影响下一步的分离过程，酸碱法所获取的姜黄素产率较低。 3.1.4水杨酸钠法 提取并纯化姜黄素采用水杨酸钠法的操作较为简单1s，所得姜黄素产品纯度高，可达到92.5%。并且水杨酸钠可以重复利用多次，但由于30%以下的总转移率，使得此法难以达到工业化生产的需求标准。 3.1.5超临界CO:萃取法19-21 从极性上看，姜黄素具有较高的极性，采用超临界CO:萃取时添加
7、适量夹带剂乙醇后，可以直接将姜黄素从原料中萃取出来，夹带剂用量为35%以上时，姜黄素提取率较高。但是采用超临界萃取这一设备成本昂贵，加上必须使用夹带剂的比例较大，因此采用超临界CO:萃取姜黄素的方法在生产中不经济，耗费较大。 3.2姜黄素的精制方法 姜黄素诸多提取方法所获取的姜黄素粗品中常含有姜黄脂肪油类化合物、姜黄树脂类化合物等，并且姜黄素自身的纯度较低，难于干燥，针对姜黄素纯度在食品、医药等方面的中的应用价值，姜黄素的精制方法也在诸多研究实验中慢慢积累成形。其中包括的方法介绍如下: 3.2.1混合溶剂分离纯化法 姜黄素在被混合剂萃取的过程中，根据其可溶性原理将溶剂A从混合剂的提取液相中蒸馏
8、出，从而使得不溶于溶剂B的姜黄素沉淀析出，这样粉状高纯晶体状态的姜黄素再被实行过滤分离即可得到221。此法所涉及的混合溶剂配制存在一定的难度，而且混合溶剂多为一次性使用而不能再次利用。 3.2.2正丙醇重结晶法 姜黄素:70%的乙醇溶液按照10:1的料液比配制后在20下浸提24h。然后浓缩提取液，得到姜黄素粗提物。配制2.5% NaOH溶液根据姜黄素溶于碱的特性将获得的粗提物溶解，再用冰醋酸调整pH至7即可得到黄色的絮状沉淀物，再将溶液过滤，得到干燥状态的姜黄素粗制品。用正丙醇将获得的姜黄素粗制品重结晶2次，得橙色粉末状的姜黄素纯品，纯度可以达到95%以上，得率在2.1 %2310 3.2.3
9、聚酞胺吸附法 聚酞胺树脂在对姜黄素的提取实验中也发现其极大的吸附能力，这是由于姜黄素自身具备一定的极性，所以极性相对大一些的树脂也就体现出更好的吸附效果。在诸多条件优化的结果中发现聚酞胺的吸附能力较好，并且其解吸性能力也有利于洗脱出姜黄素。85%的乙醇溶液作为洗脱液，聚酞胺树脂填色谱柱，可以使得洗脱效果达到最好2410 3.2.4大孔树脂吸附法 选用70%乙醇:姜黄按照料液比9:1提取姜黄素，通过渗滚得到姜黄素，然后利用大孔树脂(型号为D101)纯化，pH值最终调节为7，用80%乙醇洗脱上样的料液即可得到一定纯度的姜黄素251。采用大孔树脂吸附法获取姜黄素，具有经济、简易操作的优点，制备的产率
10、也较高，如需获得纯度更高的产品可选用重结晶法。此法在小规模生产姜黄素具备一定优势。 3.2.5甲醇一水重结晶法 将己经过醇提的姜黄素粗品用甲醇溶解，而后加热，再向热的甲醇溶液中滴加少许热的蒸馏水至有混浊现象发生，此时再向溶液中滴加甲醇直至混浊现象消失。按照此操作过程重复两次，即可得到姜黄素晶体一姜黄素的精制产物261。此法操作过程中需注意找到结晶点，能及时控制混浊现象的出现和消失，否则粗产品中脂类物质会先析出而干扰产品的纯化。4姜黄素的药理活性研究进展 作为天然的酚类物质，姜黄素常用作调料及食品色素添加剂，也是一种抗氧化剂，其药理作用的范围较广，如:抗炎、抗肿瘤、抗风湿、抗动脉粥样硬化、抗提取
11、液相中蒸馏出，从而使得不溶于溶剂B的姜黄素沉淀析出，这样粉状高纯晶体状态的姜黄素再被实行过滤分离即可得到221。此法所涉及的混合溶剂配制存在一定的难度，而且混合溶剂多为一次性使用而不能再次利用。 3.2.2正丙醇重结晶法 姜黄素:70%的乙醇溶液按照10:1的料液比配制后在20下浸提24h。然后浓缩提取液，得到姜黄素粗提物。配制2.5% NaOH溶液根据姜黄素溶于碱的特性将获得的粗提物溶解，再用冰醋酸调整pH至7即可得到黄色的絮状沉淀物，再将溶液过滤，得到干燥状态的姜黄素粗制品。用正丙醇将获得的姜黄素粗制品重结晶2次，得橙色粉末状的姜黄素纯品，纯度可以达到95%以上，得率在2.1 %2310
12、3.2.3聚酞胺吸附法 聚酞胺树脂在对姜黄素的提取实验中也发现其极大的吸附能力，这是由于姜黄素自身具备一定的极性，所以极性相对大一些的树脂也就体现出更好的吸附效果。在诸多条件优化的结果中发现聚酞胺的吸附能力较好，并且其解吸性能力也有利于洗脱出姜黄素。85%的乙醇溶液作为洗脱液，聚酞胺树脂填色谱柱，可以使得洗脱效果达到最好2410 3.2.4大孔树脂吸附法 选用70%乙醇:姜黄按照料液比9:1提取姜黄素，通过渗滚得到姜黄素，然后利用大孔树脂(型号为D101)纯化，pH值最终调节为7，用80%乙醇洗脱上样的料液即可得到一定纯度的姜黄素251。采用大孔树脂吸附法获取姜黄素，具有经济、简易操作的优点，制备的产率也较高，如需获得纯度更高的产品可选用重结晶法。此法在小规模生产姜黄素具备一定优势。 3.2.5甲醇一水重结晶法 将己经过醇提的姜黄素粗品用甲醇溶解，而后加热，再向热的甲醇溶液中滴加少许热的蒸馏水至有混浊现象发生，此时再向溶液中滴加甲醇直至混浊现象消失。按照此操作过程重复两次，即可得到姜黄素晶体一姜黄素的精制产物261。此法操作过程中需注意找到结晶点，能及时控制混浊现象的出现和消失，否则粗产品中脂类物质会先析出而干扰产品的纯化。