用勻漿法提取鮮姜黃中姜黃素

張 勝，李湘洲，楊艷紅，李瑞敏

（中南林業(yè)科技大學，湖南 長沙 410004）

用勻漿法提取鮮姜黃中姜黃素

張 勝，李湘洲，楊艷紅，李瑞敏

（中南林業(yè)科技大學，湖南 長沙 410004）

以鮮姜黃為原料， 對姜黃素的勻漿提取進行了研究，確定采用75%乙醇為溶劑，勻漿3 min，轉速8 000 r/min，料液比為1∶9（g/mL）為最佳提取條件。姜黃素的提取率可達63.45%。相對回流提取法，勻漿提取具有操作簡便，提取率高的優(yōu)點。

鮮姜黃；姜黃素；勻漿提取

姜黃素（curcumin）是一種黃色略帶酸性的二苯基庚烴物質[1]，主要從姜黃科屬植物如姜黃Curcuma longaL.的塊根里提取。 由于姜黃素具有抗氧化[2]、抗腫瘤[3]、抗艾滋病毒[4]等活性，是近些年來天然產物研究領域的熱點化合物之一。

關于姜黃素的提取工藝報道較多，主要可分為溶劑提取法，酶法輔助提取，超聲或微波輔助提取，超臨界CO2萃取法等[1]。溶劑提取法設備簡單、操作方便，為大生產常用方法，常用溶液提取方法包括乙醇水溶液回流提取、堿水加熱浸提、表面活性劑水溶液（如水楊酸鈉、異丙基苯磺酸鈉等）浸提。但姜黃素在光照下和堿液中不穩(wěn)定[5]；超臨界萃取法則成本較高[6]。勻漿法是指將適當溶媒加入到新鮮的生物組織中，在勻漿攪拌刀的強力作用下，細胞液中的活性成分迅速溶出到溶媒中的過程。具有成分提取率高，能耗低，提取不加溫，提取速度快等優(yōu)點[7]。 該法過去主要應用于分子生物學試樣中的遺傳物質的提取。近年來祖元剛等學者將其改進后應用應用于植物活性成分的提取，例如茄尼醇[7]，長春堿[8]，苦楝素[9]，原花青素[10]，花色苷[11]等活性成分的提取，但將此法應用于姜黃素的提取還未見文獻報道。

1 材料與方法

1.1 試驗材料及試劑

鮮姜黃2011年采于廣西南寧；經中南林業(yè)科技大學喻勛林教授鑒定為姜科植物姜黃的塊狀根莖。將姜黃表面的附著泥土除去，切成小塊混合，以保證樣本的均勻性。干姜黃購于長沙益豐藥店，粉碎過40目后備用。

姜黃素對照品（批號：110823-201004），購于天津一方科技有限公司，純度為98.8%；乙腈與甲醇為色譜純，購于天津大茂試劑有限公司；其它試劑為分析純。

1.2 主要儀器、設備

JJ-2B型組織搗碎勻漿機（金壇市友聯儀器研究所）； LC-20A高效液相色譜儀（日本島津公司）。

1.3 實驗方法

1.3.1 姜黃素的測定

高效液相測定方法參考文獻[12]： C18反相色譜柱（5 μm，4.6 mm×250 mm）； 流動相梯度洗脫程序為：A相：乙腈；B相：0.01 mol·L-1的磷酸二氫鉀溶液（用磷酸調整pH至2.5）；流動相按表1 程序進行。流速：1.0 mL·min-1；檢測波長：425 nm，柱溫：30 ℃。精密稱定姜黃素對照品適量甲醇溶解后配制成對照品溶液。

表1 流動相梯度洗脫程序Table 1 Mobile-phase gradient elution process

鮮姜黃中姜黃素的含量測定：精密稱取鮮姜黃約10 g，置具塞錐形瓶中加入體積分數為75%乙醇70 mL后回流120 min，放冷，再稱定重量，用75%乙醇補足因蒸發(fā)減失的重量，搖勻，離心，取上清液進行測定。含量計算公式為：

式（1）中Y為鮮姜黃中姜黃素含量(%)；c為上清液中姜黃素的濃度（mg/mL）；V為提取液體積（mL）；m為鮮姜黃質量（mg）。

勻漿法提取鮮姜黃中姜黃素的提取率：精密稱取鮮姜黃約10 g，加定量提取溶劑后勻漿′提取，勻漿液離心，取上清液進行含量測定，并根據鮮姜黃中姜黃素的含量計算提取率。提取率計算公式為：

式(2)中X為姜黃素提取率(%)；c為姜黃素的濃度(mg/mL)；V為提取液體積(mL)；m為鮮姜黃質量(mg)；Y為鮮姜黃原料中姜黃素的含量(%)。

1.3.2 乙醇體積分數的選擇

稱取5份鮮姜黃，按照料液比為1∶7（g/mL），分別加入95%，85%，75%，65%，55%濃度的乙醇水溶液，勻漿提取3 min，保持轉速為10 000 r/min。每個實驗重復測定3次，取平均值。計算姜黃素的提取率。

1.3.3 勻漿時間對姜黃素提取率的影響

稱取5份鮮姜黃，按照料液比為1∶7（g/mL），將75%的乙醇溶液加入鮮姜黃原料中，勻漿轉速設置為10 000 r/min，勻漿時間為1，2，3，4和5 min，每個實驗重復測定3次，取平均值。計算姜黃素的提取率。

1.3.4 勻漿轉數對姜黃素提取率的影響

稱取5份鮮姜黃，按照料液比為1∶7（g/mL），將75%的乙醇溶液加入鮮姜黃原料中，勻漿轉速設置為14 000 r/min，12 000 r/min，10 000 r/min，8 000 r/min，6 000 r/min，勻漿提取時間為3 min，每個實驗重復測定3次，取平均值。計算姜黃素的提取率。

1.3.5 料液比對姜黃素提取率的影響

稱取5份鮮姜黃，料液比分別設置為1∶3，1∶ 5，1∶ 7，1∶ 9，1∶ 11（g/mL）， 將75%的乙醇溶液加入鮮姜黃原料中，勻漿轉速設置10 000 r/min，勻漿提取時間為3 min，每個實驗重復測定3次，取平均值。計算姜黃素的提取率。

1.3.6 勻漿提取方法的參數優(yōu)化

采用正交設計助手軟件，設計正交實驗，以姜黃素提取率作為考察指標，對料液比、勻漿時間及勻漿轉速進行優(yōu)化 ，從中篩選姜黃素勻漿提取的最優(yōu)條件。

2 結果與分析

2.1 乙醇體積分數的確定和鮮姜黃中姜黃素的含量

經測定，鮮姜黃中姜黃素含量為0.55%。姜黃素提取率受乙醇濃度的影響如圖1 所示。根據圖1，可以發(fā)現姜黃素的提取率隨著乙醇濃度的增加而逐漸增加, 當乙醇濃度高于75%時, 提取率逐漸趨于穩(wěn)定?？紤]到生產過程中節(jié)約成本的因素，選擇乙醇濃度為75%。

圖1 姜黃素提取率與乙醇濃度的關系Fig.1 Relations of ethanol concentration and extraction yield of curcumin

2.2 勻漿時間的影響

由圖2可知，在一定的時間內，姜黃素提取率在1～3 min時升高，峰值在3 min時出現，之后開始下降。鮮姜黃塊在高速運轉的勻漿機絞刀的作用下，迅速破碎，細胞壁破碎后，游離在細胞液中的姜黃素溶出，并迅速向溶媒中擴散。而勻漿時間延長，物料粉碎過細，勻漿液黏度較大，成糊狀，反而影響了姜黃素的傳質速度。

圖2 姜黃素得率-勻漿時間的關系Fig.2 Relations of homogenized extraction time and extraction yield of curcumin

2.3 勻漿轉數的影響

由圖3可知，姜黃素的提取率在勻漿轉速為6 000～10 000 r/min范圍內升高，峰值在10 000 r/min時達到峰值，提取率隨之下降。原因是提取溶劑隨著轉速增大而與物料接觸幾率增加，從而提取率增加；但轉速過高時，物料過度粉碎，細胞中的粘液質使勻漿液濃度增大，姜黃素擴散速率降低。

圖3 姜黃素得率-勻漿轉數的關系Fig.3 Relations of extraction yield of curcumin and homogenate revolution

2.4 料液比的影響

由圖4可知，姜黃素的提取率受料液比影響較大。姜黃素的提取率在料液比為1∶9以下時呈逐漸提高的趨勢，料液比高于1∶9以后，提取率增加的趨勢變緩。結果說明當料液比在一定范圍內增加可以促使姜黃素從植物細胞內擴散到溶媒中，但是料液比太大時，反而使姜黃素的絕對濃度降低。

圖4 姜黃素得率-料液比的關系Fig.4 Relations of extraction yield of curcumin and ratio of solid to liquid

2.5 提取參數的優(yōu)化

根據勻漿時間、轉速以及料液比單因素對姜黃素提取率的影響，設計正交因素水平表（見表2），并進行實驗，實驗結果見表3。

表2 正交因素水平表Table 2 Factors and levels of orthogonal test

表3 正交實驗結果Table 3 Results of orthogonal test

表4 方差分析結果?Table 4 Results of variance analysis

由表2直觀分析可知, 在對姜黃素的提取率的影響因素中，勻漿時間影響最顯著，料液比其次，勻漿轉數影響最小。最佳提取工藝參是勻漿提取時間3 min，料液比1∶9，勻漿轉數10 000 r/min。按著最優(yōu)方案進行3次重復實驗，姜黃素的平均提取率為63.45%。根據方差分析結果，發(fā)現勻漿時間與料液比對姜黃素提取率具有顯著性影響。

2.6 勻漿法提取干姜黃中的姜黃素

按1.3.1項下對干姜黃中的姜黃素含量進行測定。另稱取干姜黃粉末3份，各約10 g，2.5所獲得的最佳條件下進行勻漿提取，離心提取液，取上清液進行檢測，取平均值。 分別按式（1）與式（2）計算姜黃素的含量與提取率。

表5 勻漿提取作用下鮮姜黃與干姜黃的比較 n=3Table 5 Comparisons of homogenate extraction yield between fresh and dry Curcuma longa

由表5可知，如果采用勻漿提取法，鮮姜黃中姜黃素的提取率為63.56%，而干姜黃為52.66%，所以，勻漿法更適用于鮮姜黃中姜黃素的提取。

3 討 論

本研究將勻漿法首次應用到鮮姜黃中姜黃素的的提取， 優(yōu)化了提取條件為：提取溶劑為體積分數75%的乙醇，勻漿時間為3 min，勻漿轉數8 000 r/min，料液比為1∶9（g/m L）。同時發(fā)現勻漿提取法的對鮮姜黃中姜黃素的提取率優(yōu)于干姜黃，原因是鮮姜黃中細胞液豐富，在勻漿過程中姜黃素較易擴散到提取溶媒中。

姜黃素對光照敏感，在姜黃炮制與儲存過程中極易降解流失?；亓魈崛『哪艽?，提取時間長。如能在姜黃產地就近應用勻漿法提取鮮姜黃中的姜黃素，既有效避免了姜黃素的降解，同時節(jié)約成本。本研究優(yōu)選得到的勻漿提取工藝條件，可以推廣用于姜黃素的工業(yè)提取，同時也對其它植物中有效成分的提取具有參考作用。

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Technique of homogenized extraction of curcumin from fresh Curcuma longa

ZHANG Sheng, LI Xiang-zhou, YANG Yan-hong, LI Rui-min
(Central South University of Forestry & Technology, Changsha 410004, Hunan, China)

By taking freshCurcuma longaL. as the row materials, the extraction process of homogenzed extraction of curcumin from freshCurcuma longawas studied. The results show that the optimum technology parameters were found as follows: extraction time 3 min，ethanol concentration 75%，homogenization velocity 10 000 r/min，ratio of material to liquid 1∶ 9; the extraction rate of curcumin was more than 63.45% under the optimized conditions; the method had many advantages such as simplicity of operation,rapidly and high eff i ciency compared with ref l uxing extraction process.

freshCurcuma longaL.; curcumin; homogenized extraction

S759.82

A

1673-923X(2014)10-0123-04

2013-10-11

國家林業(yè)公益性行業(yè)科研專項資助（20120460103）

張 勝（1975- ），男，河北南宮人，高級工程師，主要從事天然產物化學與利用研究；E-mail：gingshen123@126.com

李湘洲（1965-），女，湖南郴州人，教授，博士研究生導師，主要從事天然產物化學與利用研究；E-mail：rlxz@163.com

[本文編校：文鳳鳴]