高壓輔助法提取姜黃中姜黃素的研究

畢曉丹，薩如拉，高 宇，趙雪梅

（赤峰學(xué)院 生命科學(xué)學(xué)院，內(nèi)蒙古 赤峰 024000）

姜黃屬于姜科姜黃屬多年生草本植物，為常用的傳統(tǒng)中藥.一般的，干燥的姜黃根莖被作為藥用部位，其有效成分之一姜黃素是最主要的發(fā)揮生理和藥理作用的活性成分[1-2].近年來，大量研究發(fā)現(xiàn)姜黃素具有利膽、降血脂、抗病毒、抗腫瘤、抗氧化、抗炎及免疫調(diào)節(jié)、抗動(dòng)脈粥樣硬化、防止衰老等諸多藥理作用，越來越成為藥物行業(yè)的研究熱點(diǎn).除藥用價(jià)值外，姜黃素還是安全性很高的的天然食用色素，被廣泛作為食品添加劑來應(yīng)用[3-6].在家庭范圍內(nèi)，作為藥品和調(diào)味品的姜黃，具有一定的應(yīng)用價(jià)值，提高使用過程中姜黃素的提取率具有一定的現(xiàn)實(shí)意義.一般的，家庭中常采用煮沸法來提取姜黃中的姜黃素.本實(shí)驗(yàn)采用家用高壓鍋模擬家庭煮沸法提取姜黃素，探索壓強(qiáng)等因素對姜黃素提取率的影響；確定最優(yōu)高壓輔助提取條件，探索家用的姜黃素提取方法，為姜黃的家庭利用提供科學(xué)依據(jù)，也為姜黃素的工業(yè)化提取奠定基礎(chǔ).

1 材料、試劑和儀器

材料：均勻塊狀姜黃，購于赤峰市藥店，姜黃素對照樣品(含量≥99.8%，中國科學(xué)院成都生物研究所與成都曼斯特生物科技有限公司共同研制).試劑：蒸餾水、95%無水乙醇、乙酸乙酯、甲苯，以上試劑均為國產(chǎn)分析純.設(shè)備：電子天平（梅特勒—托利多有限公司）、DZKW—4電子恒溫水浴鍋（南昌市恒順化驗(yàn)設(shè)備制造有限公司）、DD—5M離心機(jī)(湘儀離心機(jī)儀器有限公司)、SHZ-D(Ⅲ)循環(huán)水式真空泵（鄭州匯成科工貿(mào)有限公司）、旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀（上海亞榮生化儀器廠）、CS101—AB型電熱鼓風(fēng)干燥箱（重慶試驗(yàn)設(shè)備廠）、Midea智能高壓鍋（美的集團(tuán)）、UV—9600紫外可見分光光度計(jì)（北京瑞利分析儀器有限公司）.

2 實(shí)驗(yàn)方法

2.1 姜黃素標(biāo)準(zhǔn)曲線的制備

20mg姜黃素標(biāo)準(zhǔn)對照樣品置于200ml容量瓶中，加95%乙醇溶解并定容，搖勻，作為標(biāo)準(zhǔn)儲備溶液.配置取6個(gè)大小均一的試管，分別標(biāo)記①②③④⑤⑥.試管按次序分別用移液槍加 0ml，1ml，2ml，3ml，4ml，5ml配置好的溶液，之后用乙醇都定容到20ml，將其分別搖勻，用紫外分光光度計(jì)在其最大吸光值波長處測定吸光值.以姜黃素濃度（g/ml）為橫坐標(biāo)，吸光值（OD）為縱坐標(biāo)，用Excel制作姜黃素標(biāo)準(zhǔn)曲線，即可求出直線方程及相關(guān)系數(shù).

2.2 傳統(tǒng)煮沸法提取姜黃素的試驗(yàn)

首先，稱取均勻大小的塊狀姜黃5g，料液比1:60（姜黃：蒸餾水），進(jìn)行煮沸，沸騰后開始計(jì)時(shí)30min，然后3000r/min離心5min，保留上清液，棄去殘?jiān)又褂靡宜嵋阴ι锨逡悍忠?，分液三次，取有機(jī)層，再用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀蒸發(fā)濃縮，最后稀釋測定吸光值.每個(gè)實(shí)驗(yàn)設(shè)置三個(gè)重復(fù)組.

計(jì)算提取率的公式：E(%)=C/M×100%

E——提取率（%），C——姜黃素濃度（g/ml），M——姜黃質(zhì)量（g）.

2.3 高壓輔助法提取姜黃中姜黃素的單因素試驗(yàn)

2.3.1 不同壓強(qiáng)對姜黃素提取的影響

在料液比1:60，時(shí)間為15min條件下，采用高壓鍋分別在壓強(qiáng)為 3KPa、4KPa、5KPa、6KPa、7KPa時(shí)煮沸姜黃（5g）.余下步驟同2.2.

2.3.2 不同時(shí)間對姜黃素提取的影響

在料液比1:60，壓強(qiáng)(KPa)為5條件下，采用高壓鍋在時(shí)間分別為 10min、15min、20min、25min、30min時(shí)煮沸姜黃，余下步驟同2.2.

2.3.3 不同料液比對姜黃素提取的影響

在時(shí)間為15min，壓強(qiáng)(KPa)為5條件下，使用高壓鍋對料液比分別為 1:40、1:50、1：60、1:70、1:80時(shí)煮沸姜黃，余下步驟同2.2.

2.4 高壓輔助提取姜黃中姜黃素的正交試驗(yàn)

為得到高壓輔助提取姜黃素的最佳條件，在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了正交試驗(yàn).以提取率（%）為考察指標(biāo)，從壓強(qiáng)、時(shí)間、料液比三個(gè)因素中分別選取最好的三個(gè)水平進(jìn)行正交試驗(yàn).采用L9（33）正交表提取姜黃素，計(jì)算提取率，每個(gè)實(shí)驗(yàn)組重復(fù)三次，各因素水平見表1.

表1 正交實(shí)驗(yàn)單因素水平表

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

3.1 姜黃素標(biāo)準(zhǔn)曲線

圖1 吸光值與濃度的標(biāo)準(zhǔn)曲線

3.2 傳統(tǒng)煮沸法提取姜黃素

在5g姜黃中，姜黃素平均提取量為0.010g，提取率為0.200%.

3.3 高壓輔助法提取姜黃素的單因素實(shí)驗(yàn)

3.3.1 不同壓強(qiáng)對姜黃素提取率的影響

表2 不同壓強(qiáng)下姜黃素提取率

圖2 不同壓強(qiáng)對姜黃素提取率的影響

在料液比1:60，煮沸15min條件下，從表2和圖2均可表明，在壓強(qiáng)為5時(shí)提取率達(dá)到了0.403%，其次是壓強(qiáng)為6KPa，提取率為0.326%,接下來是壓強(qiáng)為7KPa，提取率為0.314%，最低提取率是壓強(qiáng)3KPa，提取率只有0.240%.壓強(qiáng)對姜黃中姜黃素提取率影響為總體趨勢呈現(xiàn)先上升，在壓強(qiáng)5KPa達(dá)到最大，之后下降.

3.3.2 不同時(shí)間對姜黃素提取率的影響

表3 不同時(shí)間姜黃素提取率

圖3 不同時(shí)間姜黃素提取率

在壓強(qiáng)為5KPa，料液比為1:60的條件下，從表3和圖3可以看出，在煮沸30min時(shí)，姜黃素提取率最高達(dá)到了0.500%，煮沸10min時(shí)，姜黃素提取率最低為0.380%；在10min到30min范圍內(nèi)，隨時(shí)間增加，提取率也相應(yīng)增加，總體呈現(xiàn)上升趨勢.

3.3.3 不同料液比對姜黃素提取率的影響

表4 不同料液比姜黃素提取率

圖4 不同料液比姜黃素提取率

以壓強(qiáng)為5KPa，煮沸30min條件下，如表4和圖4顯示，在料液比為1:60的情況下提取率最高，為0.500%，在料液比為1:40時(shí)，姜黃素提取率最低，只有0.260%；隨著料液比增加提取率也增加，之后下降，總的來看料液比對姜黃素提取率總體呈先上升后下降趨勢.

3.4 高壓輔助法提取姜黃素的正交試驗(yàn)

表5 高壓輔助提取姜黃素正交試驗(yàn)結(jié)果

正交試驗(yàn)結(jié)果顯示（表5）:四個(gè)因素的影響程度由大到小依次為B＞A＞D＞C，時(shí)間的極差值最大，其次是壓強(qiáng)的極差，說明這兩個(gè)因素是高壓提取的關(guān)鍵，料液比極差值最小，說明料液比對姜黃素提取率影響最小.壓強(qiáng)為5KPa時(shí)，相對提取率最高；在煮沸30min情況下，提取率最大；料液比為1:60時(shí)，提取率最高1.428%，所以最佳提取方案為A1B3C2，即最佳條件組合為：壓強(qiáng)5KPa；時(shí)間30min；料液比1:60.

4 結(jié)論與討論

傳統(tǒng)煮沸法提取5g姜黃中姜黃素的平均提取率0.200%.以高壓作為輔助條件提取姜黃中的姜黃素的結(jié)果顯示：5g姜黃，壓強(qiáng)為5KPa時(shí)提取率最大，達(dá)到了0.403%；從壓強(qiáng)對姜黃素提取率影響趨勢上可以看出在一定范圍內(nèi)（3～5KPa）提取率隨壓強(qiáng)增大而上升，壓強(qiáng)5KPa時(shí)提取率最大，隨后下降；出現(xiàn)這種結(jié)果的原因可能是姜黃素在壓強(qiáng)過大時(shí)發(fā)生降解或轉(zhuǎn)化.時(shí)間對姜黃素提取率影響的結(jié)果中可以看出在煮沸30min時(shí)，姜黃素提取率最高達(dá)到了0.500%，隨提取時(shí)間增加，提取率也相應(yīng)增加，總體呈現(xiàn)上升趨勢.料液比對提取率的影響實(shí)驗(yàn)中顯示出料液比為1:60時(shí)提取率最高，達(dá)到0.500%，從趨勢圖4中可以看出隨著料液比增加提取率也增加，之后下降.對比傳統(tǒng)煮沸法和高壓輔助法姜黃素的提取率發(fā)現(xiàn)，高壓輔助法提取率高于傳統(tǒng)煮沸法.從正交試驗(yàn)結(jié)果可以看出，三個(gè)因素對提取率影響的次序?yàn)閴簭?qiáng)、時(shí)間、料液比，最佳條件組合為：壓強(qiáng)5KPa、時(shí)間30min、料液比1:60.高壓輔助煮沸法提取姜黃中的姜黃素，操作簡單，提取率提高，是適合家用的一種提取方法.

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