高压辅助法提取姜黄中姜黄素的研究

毕晓丹，萨如拉，高 宇，赵雪梅

（赤峰学院 生命科学学院，内蒙古 赤峰 024000）

姜黄属于姜科姜黄属多年生草本植物，为常用的传统中药.一般的，干燥的姜黄根茎被作为药用部位，其有效成分之一姜黄素是最主要的发挥生理和药理作用的活性成分[1-2].近年来，大量研究发现姜黄素具有利胆、降血脂、抗病毒、抗肿瘤、抗氧化、抗炎及免疫调节、抗动脉粥样硬化、防止衰老等诸多药理作用，越来越成为药物行业的研究热点.除药用价值外，姜黄素还是安全性很高的的天然食用色素，被广泛作为食品添加剂来应用[3-6].在家庭范围内，作为药品和调味品的姜黄，具有一定的应用价值，提高使用过程中姜黄素的提取率具有一定的现实意义.一般的，家庭中常采用煮沸法来提取姜黄中的姜黄素.本实验采用家用高压锅模拟家庭煮沸法提取姜黄素，探索压强等因素对姜黄素提取率的影响；确定最优高压辅助提取条件，探索家用的姜黄素提取方法，为姜黄的家庭利用提供科学依据，也为姜黄素的工业化提取奠定基础.

1 材料、试剂和仪器

材料：均匀块状姜黄，购于赤峰市药店，姜黄素对照样品(含量≥99.8%，中国科学院成都生物研究所与成都曼斯特生物科技有限公司共同研制).试剂：蒸馏水、95%无水乙醇、乙酸乙酯、甲苯，以上试剂均为国产分析纯.设备：电子天平（梅特勒—托利多有限公司）、DZKW—4电子恒温水浴锅（南昌市恒顺化验设备制造有限公司）、DD—5M离心机(湘仪离心机仪器有限公司)、SHZ-D(Ⅲ)循环水式真空泵（郑州汇成科工贸有限公司）、旋转蒸发仪（上海亚荣生化仪器厂）、CS101—AB型电热鼓风干燥箱（重庆试验设备厂）、Midea智能高压锅（美的集团）、UV—9600紫外可见分光光度计（北京瑞利分析仪器有限公司）.

2 实验方法

2.1 姜黄素标准曲线的制备

20mg姜黄素标准对照样品置于200ml容量瓶中，加95%乙醇溶解并定容，摇匀，作为标准储备溶液.配置取6个大小均一的试管，分别标记①②③④⑤⑥.试管按次序分别用移液枪加 0ml，1ml，2ml，3ml，4ml，5ml配置好的溶液，之后用乙醇都定容到20ml，将其分别摇匀，用紫外分光光度计在其最大吸光值波长处测定吸光值.以姜黄素浓度（g/ml）为横坐标，吸光值（OD）为纵坐标，用Excel制作姜黄素标准曲线，即可求出直线方程及相关系数.

2.2 传统煮沸法提取姜黄素的试验

首先，称取均匀大小的块状姜黄5g，料液比1:60（姜黄：蒸馏水），进行煮沸，沸腾后开始计时30min，然后3000r/min离心5min，保留上清液，弃去残渣，接着使用乙酸乙酯对上清液分液，分液三次，取有机层，再用旋转蒸发仪蒸发浓缩，最后稀释测定吸光值.每个实验设置三个重复组.

计算提取率的公式：E(%)=C/M×100%

E——提取率（%），C——姜黄素浓度（g/ml），M——姜黄质量（g）.

2.3 高压辅助法提取姜黄中姜黄素的单因素试验

2.3.1 不同压强对姜黄素提取的影响

在料液比1:60，时间为15min条件下，采用高压锅分别在压强为 3KPa、4KPa、5KPa、6KPa、7KPa时煮沸姜黄（5g）.余下步骤同2.2.

2.3.2 不同时间对姜黄素提取的影响

在料液比1:60，压强(KPa)为5条件下，采用高压锅在时间分别为 10min、15min、20min、25min、30min时煮沸姜黄，余下步骤同2.2.

2.3.3 不同料液比对姜黄素提取的影响

在时间为15min，压强(KPa)为5条件下，使用高压锅对料液比分别为 1:40、1:50、1：60、1:70、1:80时煮沸姜黄，余下步骤同2.2.

2.4 高压辅助提取姜黄中姜黄素的正交试验

为得到高压辅助提取姜黄素的最佳条件，在单因素试验的基础上，进行了正交试验.以提取率（%）为考察指标，从压强、时间、料液比三个因素中分别选取最好的三个水平进行正交试验.采用L9（33）正交表提取姜黄素，计算提取率，每个实验组重复三次，各因素水平见表1.

表1 正交实验单因素水平表

3 实验结果与分析

3.1 姜黄素标准曲线

图1 吸光值与浓度的标准曲线

3.2 传统煮沸法提取姜黄素

在5g姜黄中，姜黄素平均提取量为0.010g，提取率为0.200%.

3.3 高压辅助法提取姜黄素的单因素实验

3.3.1 不同压强对姜黄素提取率的影响

表2 不同压强下姜黄素提取率

图2 不同压强对姜黄素提取率的影响

在料液比1:60，煮沸15min条件下，从表2和图2均可表明，在压强为5时提取率达到了0.403%，其次是压强为6KPa，提取率为0.326%,接下来是压强为7KPa，提取率为0.314%，最低提取率是压强3KPa，提取率只有0.240%.压强对姜黄中姜黄素提取率影响为总体趋势呈现先上升，在压强5KPa达到最大，之后下降.

3.3.2 不同时间对姜黄素提取率的影响

表3 不同时间姜黄素提取率

图3 不同时间姜黄素提取率

在压强为5KPa，料液比为1:60的条件下，从表3和图3可以看出，在煮沸30min时，姜黄素提取率最高达到了0.500%，煮沸10min时，姜黄素提取率最低为0.380%；在10min到30min范围内，随时间增加，提取率也相应增加，总体呈现上升趋势.

3.3.3 不同料液比对姜黄素提取率的影响

表4 不同料液比姜黄素提取率

图4 不同料液比姜黄素提取率

以压强为5KPa，煮沸30min条件下，如表4和图4显示，在料液比为1:60的情况下提取率最高，为0.500%，在料液比为1:40时，姜黄素提取率最低，只有0.260%；随着料液比增加提取率也增加，之后下降，总的来看料液比对姜黄素提取率总体呈先上升后下降趋势.

3.4 高压辅助法提取姜黄素的正交试验

表5 高压辅助提取姜黄素正交试验结果

正交试验结果显示（表5）:四个因素的影响程度由大到小依次为B＞A＞D＞C，时间的极差值最大，其次是压强的极差，说明这两个因素是高压提取的关键，料液比极差值最小，说明料液比对姜黄素提取率影响最小.压强为5KPa时，相对提取率最高；在煮沸30min情况下，提取率最大；料液比为1:60时，提取率最高1.428%，所以最佳提取方案为A1B3C2，即最佳条件组合为：压强5KPa；时间30min；料液比1:60.

4 结论与讨论

传统煮沸法提取5g姜黄中姜黄素的平均提取率0.200%.以高压作为辅助条件提取姜黄中的姜黄素的结果显示：5g姜黄，压强为5KPa时提取率最大，达到了0.403%；从压强对姜黄素提取率影响趋势上可以看出在一定范围内（3～5KPa）提取率随压强增大而上升，压强5KPa时提取率最大，随后下降；出现这种结果的原因可能是姜黄素在压强过大时发生降解或转化.时间对姜黄素提取率影响的结果中可以看出在煮沸30min时，姜黄素提取率最高达到了0.500%，随提取时间增加，提取率也相应增加，总体呈现上升趋势.料液比对提取率的影响实验中显示出料液比为1:60时提取率最高，达到0.500%，从趋势图4中可以看出随着料液比增加提取率也增加，之后下降.对比传统煮沸法和高压辅助法姜黄素的提取率发现，高压辅助法提取率高于传统煮沸法.从正交试验结果可以看出，三个因素对提取率影响的次序为压强、时间、料液比，最佳条件组合为：压强5KPa、时间30min、料液比1:60.高压辅助煮沸法提取姜黄中的姜黄素，操作简单，提取率提高，是适合家用的一种提取方法.

〔1〕陈雁虹,秦波,张媛媛,等．姜黄素不同提取方法比较研究[J]．中国中医药信息杂志,2008,15(7)：55-56(7)．

〔2〕牛生洋,郝峰鸽,许秋亚．姜黄素的提取及应用研究进展 [J]．河南科技学院学报 (自然科学版),2008,36(4)：58-61．

〔3〕张保军,李春林．天然姜黄素及其在果蔬饮料中的应用[J]．中国食品添加剂,2002,5(5)：38-40．

〔4〕袁鹏,陈莹,肖发,等．姜黄素的生物活性及在食品中的应用 [J]．食品工业科技,2012,33(14)：371-375．

〔5〕卢新军,蒋和体．姜黄素生理功能及其在食品工业中的应用前景 [J]．中国食物与营养,2006(4)：31-32．

〔6〕张丽,刘怀金,黄柞青,等．微波辅助提取姜黄中姜黄素的研究 [J]．湖南理工学院学报 (自科版),2009,22(4)：71-74．