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

（赤峰學院 生命科學學院，內蒙古 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揮生理和藥理作用的活性成分[1-2].近年來，大量研究發現姜黃素具有利膽、降血脂、抗病毒、抗腫瘤、抗氧化、抗炎及免疫調節、抗動脈粥樣硬化、防止衰老等諸多藥理作用，越來越成為藥物行業的研究熱點.除藥用價值外，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用[3-6].在家庭范圍內，作為藥品和調味品的姜黃，具有一定的應用價值，提高使用過程中姜黃素的提取率具有一定的現實意義.一般的，家庭中常采用煮沸法來提取姜黃中的姜黃素.本實驗采用家用高壓鍋模擬家庭煮沸法提取姜黃素，探索壓強等因素對姜黃素提取率的影響；確定最優高壓輔助提取條件，探索家用的姜黃素提取方法，為姜黃的家庭利用提供科學依據，也為姜黃素的工業化提取奠定基礎.

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，以上試劑均為國產分析純.設備：電子天平（梅特勒—托利多有限公司）、DZKW—4電子恒溫水浴鍋（南昌市恒順化驗設備制造有限公司）、DD—5M離心機(湘儀離心機儀器有限公司)、SHZ-D(Ⅲ)循環水式真空泵（鄭州匯成科工貿有限公司）、旋轉蒸發儀（上海亞榮生化儀器廠）、CS101—AB型電熱鼓風干燥箱（重慶試驗設備廠）、Midea智能高壓鍋（美的集團）、UV—9600紫外可見分光光度計（北京瑞利分析儀器有限公司）.

2 實驗方法

2.1 姜黃素標準曲線的制備

20mg姜黃素標準對照樣品置于200ml容量瓶中，加95%乙醇溶解并定容，搖勻，作為標準儲備溶液.配置取6個大小均一的試管，分別標記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，吸光值（OD）為縱坐標，用Excel制作姜黃素標準曲線，即可求出直線方程及相關系數.

2.2 傳統煮沸法提取姜黃素的試驗

首先，稱取均勻大小的塊狀姜黃5g，料液比1:60（姜黃：蒸餾水），進行煮沸，沸騰后開始計時30min，然后3000r/min離心5min，保留上清液，棄去殘渣，接著使用乙酸乙酯對上清液分液，分液三次，取有機層，再用旋轉蒸發儀蒸發濃縮，最后稀釋測定吸光值.每個實驗設置三個重復組.

計算提取率的公式：E(%)=C/M×100%

E——提取率（%），C——姜黃素濃度（g/ml），M——姜黃質量（g）.

2.3 高壓輔助法提取姜黃中姜黃素的單因素試驗

2.3.1 不同壓強對姜黃素提取的影響

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

2.3.2 不同時間對姜黃素提取的影響

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

2.3.3 不同料液比對姜黃素提取的影響

在時間為15min，壓強(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

為得到高壓輔助提取姜黃素的最佳條件，在單因素試驗的基礎上，進行了正交試驗.以提取率（%）為考察指標，從壓強、時間、料液比三個因素中分別選取最好的三個水平進行正交試驗.采用L9（33）正交表提取姜黃素，計算提取率，每個實驗組重復三次，各因素水平見表1.

表1 正交實驗單因素水平表

3 實驗結果與分析

3.1 姜黃素標準曲線

圖1 吸光值與濃度的標準曲線

3.2 傳統煮沸法提取姜黃素

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驗

3.3.1 不同壓強對姜黃素提取率的影響

表2 不同壓強下姜黃素提取率

圖2 不同壓強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，在壓強為5時提取率達到了0.403%，其次是壓強為6KPa，提取率為0.326%,接下來是壓強為7KPa，提取率為0.314%，最低提取率是壓強3KPa，提取率只有0.240%.壓強對姜黃中姜黃素提取率影響為總體趨勢呈現先上升，在壓強5KPa達到最大，之后下降.

3.3.2 不同時間對姜黃素提取率的影響

表3 不同時間姜黃素提取率

圖3 不同時間姜黃素提取率

在壓強為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，姜黃素提取率最高達到了0.500%，煮沸10min時，姜黃素提取率最低為0.380%；在10min到30min范圍內，隨時間增加，提取率也相應增加，總體呈現上升趨勢.

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，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

表5 高壓輔助提取姜黃素正交試驗結果

正交試驗結果顯示（表5）:四個因素的影響程度由大到小依次為B＞A＞D＞C，時間的極差值最大，其次是壓強的極差，說明這兩個因素是高壓提取的關鍵，料液比極差值最小，說明料液比對姜黃素提取率影響最小.壓強為5KPa時，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，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5KPa；時間30min；料液比1:60.

4 結論與討論

傳統煮沸法提取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果顯示：5g姜黃，壓強為5KPa時提取率最大，達到了0.403%；從壓強對姜黃素提取率影響趨勢上可以看出在一定范圍內（3～5KPa）提取率隨壓強增大而上升，壓強5KPa時提取率最大，隨后下降；出現這種結果的原因可能是姜黃素在壓強過大時發生降解或轉化.時間對姜黃素提取率影響的結果中可以看出在煮沸30min時，姜黃素提取率最高達到了0.500%，隨提取時間增加，提取率也相應增加，總體呈現上升趨勢.料液比對提取率的影響實驗中顯示出料液比為1:60時提取率最高，達到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.對比傳統煮沸法和高壓輔助法姜黃素的提取率發現，高壓輔助法提取率高于傳統煮沸法.從正交試驗結果可以看出，三個因素對提取率影響的次序為壓強、時間、料液比，最佳條件組合為：壓強5KPa、時間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.

〔1〕陳雁虹,秦波,張媛媛,等．姜黃素不同提取方法比較研究[J]．中國中醫藥信息雜志,2008,15(7)：55-56(7)．

〔2〕牛生洋,郝峰鴿,許秋亞．姜黃素的提取及應用研究進展 [J]．河南科技學院學報 (自然科學版),2008,36(4)：58-61．

〔3〕張保軍,李春林．天然姜黃素及其在果蔬飲料中的應用[J]．中國食品添加劑,2002,5(5)：38-40．

〔4〕袁鵬,陳瑩,肖發,等．姜黃素的生物活性及在食品中的應用 [J]．食品工業科技,2012,33(14)：371-375．

〔5〕盧新軍,蔣和體．姜黃素生理功能及其在食品工業中的應用前景 [J]．中國食物與營養,2006(4)：31-32．

〔6〕張麗,劉懷金,黃柞青,等．微波輔助提取姜黃中姜黃素的研究 [J]．湖南理工學院學報 (自科版),2009,22(4)：71-74．