中藥色素的研究進展

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1. 廣西中醫(yī)藥大學(xué)藥學(xué)院，廣西 南寧 530200；2. 廣西藥用植物園，廣西 南寧 1530023

色素是賦予物品一定顏色的原料，有天然色素和合成色素兩種?！对娊?jīng)》和《齊民要術(shù)》中記載艾青、茜草等植物可以用來給食品或者釀酒著色。1856年英國人W.H.Perkin[1]從煤焦油中提取了第一種合成色素苯胺紫，從此合成色素在過去的幾百年里有著很廣泛的應(yīng)用，這類色素大部分屬偶氮類型化合物，在人體內(nèi)可代謝生成β-萘胺和α-氨基-1-萘酚，對人體有慢性毒性和致畸致癌性[2]，人們對合成色素的安全性越來越持懷疑態(tài)度[3]，隨著目前國內(nèi)外對食品色素安全問題的日益重視，合成色素相繼被限制使用。天然色素是來源于天然資源獲得的色素。天然資源來源廣泛，對人體的危害較低，尤其我國中藥材的原植物也是天然色素的來源之一。本文綜述了中藥色素種類、提取分離方法和應(yīng)用前景，以期為中藥色素的研究開發(fā)提供理論基礎(chǔ)。

1 中藥色素的種類及理化性質(zhì)

中藥來源有植物類、動物類、礦物類等，其中植物類為中藥色素為主要來源。常見的天然色素有類胡蘿卜素、黃酮素、花青素、醌類色素、姜黃色素、焦糖色素等[4]，按化合物結(jié)構(gòu)進行分類。見表1。

表1 中藥色素的結(jié)構(gòu)分類

醌類化合物隨著母核酚羥基等助色團的引入具有一定的顏色；黃酮類化合物的顏色主要與交叉共軛體系、助色團的種類、數(shù)目以及取代基的位置有關(guān)；異戊二烯因為有共軛雙鍵的存在而顯色。

1.1 紫草色素 紫草色素來源于紫草科紫草(LithospermumerythrorhizonSieb. et Zucc)，藥用紫草有新疆紫草(ArnebiaeuchromaJohnst)和內(nèi)蒙紫草(A.guttataBunge)。新疆紫草根部的石油醚提取物中含有萘醌色素類化合物，萘醌類(naphthoquinones)化合物分為α(1，4)、β(1，2)及amphi(3，6)三種類型，天然存在的多為α-萘醌類衍生物，多為有色結(jié)晶[5]，少數(shù)顯紫色，如紫草素。紫草色素在酸性溶液中穩(wěn)定，熱穩(wěn)定性好，強烈的日光照射會使紫草色素溶解，個別金屬離子會使其變色[6]，其結(jié)構(gòu)式如圖1所示。

1.2 茜草色素 茜草素來源于茜草科茜草(Rubiacordifolia L.)，為蒽醌類化合物，此類化合物顏色較深，多為橙黃色至橙紅色，易溶于熱甲醇、乙醇等有機溶劑；茜草素分子上有兩個酚羥基分布在一側(cè)的苯環(huán)上，可溶于碳酸鹽、氫氧化胺的水溶液；茜草色素在100℃沸水中至少可以穩(wěn)定2h，熱穩(wěn)定好[7]，圖2為茜草素的結(jié)構(gòu)式。

1.3 紅花黃色素 紅花黃色素是查爾酮類化合物，來源于菊科植物紅花(CarthamustinctoriusL.)的干燥花。Takahashi Y等[8]在紅花中提取到活性物質(zhì)紅花黃色素A(SY-A)，研究表明，紅花黃色素A是紅花的主要有效成分，紅花黃色素為我國批準使用的天然色素之一；呈黃色或棕黃色粉末狀，易溶于水、稀乙醇、稀丙二醇，不溶于石油醚，氯仿等有機溶劑；其顏色受pH的影響較大，在pH2-7范圍內(nèi)顏色穩(wěn)定。其結(jié)構(gòu)式如圖3所示。

1.4 姜黃色素 姜黃色素來源于姜科植物姜黃(CurcumalongaL.)的地下根莖，是一類天然的二酮類天然色素，為橙黃色結(jié)晶性粉末，具有特殊的芳香味，不溶于水，可溶于乙醇、丙二醇，易溶于堿性溶液和冰醋酸。其顏色受pH影響較大，可以作為化學(xué)指示劑使用[9-10]，姜黃色素分子主要由兩個阿魏酸構(gòu)成，如圖4所示[11]。

1.5 梔子黃色素 梔子黃色素來源于茜草科植物梔子(GardeniajasminoidesEllis)，其色素成分主要是萜類的藏紅花素和藏紅花酸，它能直接法將織物染成黃色。梔子黃色素呈液態(tài)或者糊狀甚至黃色至橙黃色結(jié)晶性粉末，易溶于水、乙醇和丙二醇等極性溶劑，不溶于油脂，難溶于苯，汽油等非極性溶劑；是較少見的水溶性類胡蘿卜色素，其色澤幾乎不受pH的影響，pH3-10范圍內(nèi)顏色穩(wěn)定，當(dāng)pH小于4時熱穩(wěn)定性較差[12]；其結(jié)構(gòu)式如圖5.1～5.3。

1.6 其他 除上述介紹的幾類中藥色素外，近年來也開發(fā)了一些新的中藥色素。如蘭科石斛中提取石斛色素[13]，菊科植物艾草中提取艾葉色素[14]，毛茛科植物黃連中提取黃連色素[15]，馬錢科植物密蒙花中提取密蒙花黃色素[16]，銀杏科銀杏中銀杏葉色素的提取等[17]。

2 幾類中藥色素的提取分離方法

中藥色素主要來源于植物類中藥，其提取分離方法可以根據(jù)相似相溶的原理，采用傳統(tǒng)的提取方法，如溶劑提取法、浸漬法、回流法等；可也采用現(xiàn)代常用的提取方法，如超臨界CO2流體萃取法等。

2.1 紫草色素 紫草色素為萘醌類化合物，脂溶性強，徐萍等[5]采用微波輔助醇提法，提取溶劑為70%乙醇，微波加熱5 min、微波功率540 W、回流提取60 min；在此條件下提取效率最高。羅華鋒等[18]研究表明，95%乙醇為溶劑采用微波法可以得到最多數(shù)量的提取物。

2.2 茜草色素 茜草色素是一類天然、安全無毒的植物染料，陳小全等[19]在用超聲波提取法提取茜草中的茜草色素，以料液比1∶50，40℃，超聲40 min，超聲波功率70 W的條件下，提取效率最佳。袁小紅[20]采用氫氧化鈉提取法，90℃時，提取1 h，固液比1∶20，氫氧化鈉0.2g，提取2次效果最佳。

2.3 紅花黃色素 紅花黃色素是從紅花的花瓣中提取出的天然黃色素，為水溶性查耳酮類化合物，楊艷紅等[21]研究表明：70℃，料液比為1∶100，浸取30 min，提取次數(shù)為兩次時，提取效率最高，紅是花黃色素的最佳提取工藝組合。牛麗紅等[22]以水溶性黃色素的分光吸收度為評價指標(biāo)，在單因素的基礎(chǔ)上用正交實驗法，經(jīng)實驗得出最佳的提取方法：水提取3次，每次加16倍水，提取時間1 h。

2.4 姜黃色素 姜黃色素易溶于有機溶劑的性質(zhì)，馮甜華等[23]從姜黃中分別采用水浴攪拌提取法提取姜黃素：70%乙醇于50℃條件下，提取10 min，料液比1∶6(g/mL)，提取率87.69%。朱盡順等[24]以姜黃濃度、pH值、提取溫度為因素，設(shè)計正交試驗，得到提取姜黃的最佳工藝為：溫度60℃、姜黃濃度80 g/L、pH值6。

2.5 梔子黃色素 游劍等[25]以梔子花為原材料，采用超聲提取法，在60℃時，以70%乙醇水溶液、料液比1∶5(g/mL)，超聲提取功率50 kHz，提取50 min為最佳超聲提取條件。陳潤強等[26]以梔子果實為原材料，采用乙醇回流動態(tài)浸提提取梔子黃色素；最佳工藝條件為：60℃溫度下，60%乙醇溶液為浸提溶劑，溶液ph7.0，每次提取1 h、固液比1∶10 mg/mL、提取2次，提取得到梔子黃色素的提取率達到94.32%。Zhu X等[27]研究表明，勻漿萃取技術(shù)從梔子果實中提取梔子黃色素，采用響應(yīng)面法確定最佳工藝參數(shù)為：提取時間41 s，乙醇濃度50%，料液比15∶1(ML∶G)，藥材粉末1.7 mm。

3 中藥色素的應(yīng)用

3.1 在醫(yī)藥行業(yè)中的開發(fā)應(yīng)用 隨著對中藥色素的進一步研究，其潛在的藥理作用開始受到重視；經(jīng)過現(xiàn)代藥理學(xué)研究，中藥色素的藥理作用也是研究熱點。

孔祥東等[28]通過紅花黃色素對乳腺癌細胞增殖、凋亡、遷移和侵襲的影響以及相關(guān)的分子機制，觀察紅花黃色素對乳腺癌細胞的影響；實驗結(jié)果表明紅花黃色素能在體外通過激活凋亡通路而促進凋亡，并能通過抑制MMP2來抑制乳腺癌細胞的轉(zhuǎn)移，紅花黃色素是一種潛在的治療乳腺癌的藥物。B Ye等[29]通過臨床對60例急性腦梗死患者的臨床研究發(fā)現(xiàn)，注射用紅花黃色素能有效改善急性期腦梗死指標(biāo)，包括與兩項指標(biāo)相關(guān)的血液流變學(xué)和血流動力學(xué)指標(biāo)，對腦梗死的臨床治療具有積極意義。唐立明等[30]將患者隨機分為治療組100例，對照組100例，兩組均予西醫(yī)常規(guī)療法，治療組給予注射用紅花黃色素加西醫(yī)常規(guī)治療；治療組的有效率達到了99%，實驗結(jié)果表明注射用紅花黃色素治療冠心病心絞痛有顯著療效，而且無明顯不良反應(yīng)。吳畏等[31]以30例2型糖尿病(T2DM)患者為研究對象，給予紅花黃色素治療，觀察其治療前后紅花黃色素對血脂的影響，探討對T2DM患者的降血脂作用。研究顯示治療組的總膽固醇及甘油三酯顯著降低，紅花黃色素能顯著改善T2DM患者血脂，從而改善臨床癥狀。

李雄[32]以清除自由基的值作為考察指標(biāo)，結(jié)果表明：梔子黃色素有明顯的抗氧化作用，可以用于抗氧化劑、抗衰老保健品、藥品領(lǐng)域的開發(fā)。李茂星等[33]模擬高原低壓低氧環(huán)境建立缺氧小鼠模型，研究結(jié)果表明梔子黃色素具有抗運動疲勞的作用機制，是一類具有抗氧化、抗疲勞保健食品開發(fā)的天然原料。

紫草在我國有著悠久的藥用歷史，《神農(nóng)本草經(jīng)》中列為中品，紫草素的抗炎、抗腫瘤作用和免疫調(diào)節(jié)作用一直是研究的重點[34]。有抗癌、抗炎、抗艾滋病等藥理作用抑制都是研究的熱點，SY Yin等[35]研究發(fā)現(xiàn)，紫草素可以極大地影響人類單核細胞、樹突狀細胞涉及抗炎和促炎癥組細胞因子、趨化因子在“分裂”和“繁殖”方式，這些發(fā)現(xiàn)表明紫草素可能是一個有前途的分子試劑用于治療各種炎癥或上皮組織損傷。

姜黃素是一種天然的多酚植物成分，具有抗癌、抗氧化、抗炎、高脂血癥、抗菌，傷口愈合，和肝臟保護活動。姜黃素的治療效果有限它的口服生物利用度很差，這被歸因于水溶性差，一級代謝量大[36]。李劍明[37]用HP-β-CD為包合劑，制備姜黃色素水溶性制劑，采用小鼠肺腺癌移植瘤伴自發(fā)性轉(zhuǎn)移模型等實驗研究了水溶性姜黃色素對腫瘤轉(zhuǎn)移的抑制作用及其可能的作用機制。研究結(jié)果表明姜黃色素采用環(huán)糊精包合后無明顯的毒副作用，可顯著抑制小鼠肺腺癌移植瘤模型伴發(fā)的自發(fā)性血行轉(zhuǎn)移及淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移。可完全用于實驗研究和臨床應(yīng)用。

根據(jù)中藥色素的藥理作用，對一些具有代表的中藥色素在醫(yī)藥行業(yè)的應(yīng)用歸納總結(jié)。見表2。

表2 中藥色素在醫(yī)藥行業(yè)的應(yīng)用

3.2 在輕工業(yè)中的應(yīng)用 合成色素給使用者帶來的副作用使人民慢慢意識到，開發(fā)安全無毒的天然色素有很大的應(yīng)用前景，有著特殊功效的中藥色素在食品行業(yè)中的應(yīng)用也成為了開發(fā)的熱點。中藥色素來源于天然資源，可以廣泛應(yīng)用于印染、紡織、食品等行業(yè)中。據(jù)文獻清代《武緣縣圖經(jīng)》記載：“三月三日，取楓葉泡汁染飯為黑色，即青精飯也”，清朝人民早已經(jīng)將植物色素應(yīng)用于食品之中，用于祭祀、食用、饋贈親友等[37]；在《神農(nóng)本草》、《本草圖經(jīng)》都有梔子作為傳統(tǒng)中藥使用，并記載其可以作為黃色染料使用，當(dāng)代民間亦有將梔子浸出液為紡織品、面食等染色；姜黃色素作為植物源活性物質(zhì)，可以清除自由基，提高機體抗氧化能力。目前我國已開發(fā)出水溶性和脂溶性姜黃色素產(chǎn)品，通過多種復(fù)配調(diào)配出不同顏色的姜黃色素，已廣泛應(yīng)用于副食品、復(fù)合調(diào)味品等；我國已批準姜黃素為天然色素用途的食品添加劑。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對天然植物色素的進一步研究利用，天然色素已經(jīng)涉及食品加工行業(yè)，如飲料、色拉調(diào)味料、復(fù)合調(diào)味品等。根據(jù)中藥色素色素在工業(yè)中的應(yīng)用領(lǐng)域，對其進行歸納總結(jié)。見表3。從表格可以看出，色素的使用涉及生活中的各個方面，與人體的健康息息相關(guān)，隨著國內(nèi)外對食品安全的關(guān)注度越來越高，中藥色素具有廣闊的開發(fā)前景。

表3 中藥色素的應(yīng)用

4 展望

我國植物類中藥資源豐富，藥用理論體系成熟，中藥色素來源于植物，安全性高，全面、系統(tǒng)開發(fā)中藥色素資源具有廣闊應(yīng)用前景。但是中藥色素穩(wěn)定性差，容易受光、熱、酸堿度、金屬離子等因素的影響，制約了中藥色素的應(yīng)用。目前亟待加大技術(shù)力度開展中藥色素穩(wěn)定性和先進提制技術(shù)的研究，使主要技術(shù)指標(biāo)符合國際標(biāo)準要求。所以，進一步優(yōu)化色素的提取工藝，提高現(xiàn)有中藥色素的產(chǎn)率和品質(zhì)，并充分挖掘和發(fā)現(xiàn)新的中藥色素，開發(fā)新的安全性色素產(chǎn)品，滿足市場需求，是研究中藥色素的關(guān)鍵點。相信在天然色素的開發(fā)應(yīng)用中，中藥色素憑借其天然的優(yōu)勢逐步代替合成色素，將會在食品、化妝品、醫(yī)藥保健等領(lǐng)域得到更加廣泛的應(yīng)用。