正交法優(yōu)化姜黃中姜黃素提取工藝研究

1、正交法優(yōu)化姜黃中姜黃素提取工藝研究李 揚，張 麗，黃 力，劉懷金，閻建輝(湖南理工學院，化學化工系，湖南 岳陽414006）摘 要：通過單因素實驗和正交實驗相結(jié)合的方法對乙醇提取姜黃中姜黃素的工藝條件進行了研究，以提取物中姜黃素的含量為考察指標，篩選出乙醇提取姜黃素的優(yōu)化工藝條件為：加10倍量75%乙醇，提取2次，每次提取3 ，該工藝條件提取姜黃素含量最高達4.91%。關(guān)鍵詞：姜黃素；正交實驗；提取中圖分類號： 文獻標識碼：A 文章編號：Study on the Process for Extraction of Curcuma Longa Lby Orthogonal Designed Me

2、thodLI Yang，ZHANG Li*，HUANG Li，YAN Jian-hui（Department of Chemistry and Chemical Engineering， Hunan Institute of Science and Technology，Yueyang 414006，China)Abstract：To optimize t the extraction process of ethanol for curcumin in Curcuma longa L.,the preparation process of curcuma longa L. was studi

3、ed by single factor level test and orthogonal testsWith the yield of curcumins as the optimum index,the optimal best extraction conditions for curcumin was to be in a state with ten times of 75% ethanol extracting for 3h and two times in all. The extractive content of curcumin in this process is hig

4、h by 4.91%Key words: curcumin；orthogonal design；extraction 1 前 言姜黃( Curcumin)為姜科植物姜黃( Curcuma longa L.)的根莖， 姜黃的主要化學成分為姜黃素類和揮發(fā)油，此外尚含有糖類、甾醇類及微量元素等。其中姜黃素類是以醇溶性二苯基庚烴類化合物姜黃素、脫甲氧基姜黃素和雙脫甲氧基姜黃素等三種組分的混合物（其結(jié)構(gòu)式如圖1），是一種較理想的天然色素1，也是姜黃發(fā)揮藥理作用的主要成分。有研究表明，姜黃素具有利膽、降血脂、抗癌、抗病毒、抗炎、抗氧化、抗腫瘤、防止衰老和延年益壽等多方面藥理作用2,3。美國科學家最新發(fā)現(xiàn)，

5、姜黃素還對預(yù)防老年癡呆癥具有顯著的藥理作用。因此，研究姜黃中有效成分提取技術(shù)具有重要的現(xiàn)實意義。目前姜黃素提取常見的方法有堿水提取法、酶法等4，這些提取工藝中存在著操作過程復(fù)雜、pH值對有效成份的影響大，不易控制，不宜工業(yè)化大生產(chǎn)等缺點。筆者研究以提取時間、乙醇用量、乙醇濃度、提取次數(shù)為因素，確定正交試驗考查范圍篩，選出優(yōu)化工藝條件；并采用高效液相法，測定優(yōu)化工藝條件下的提取物中姜黃素含量。該工藝具有高收率、低成本、操作簡單，從而避免了堿水提取法由于反應(yīng)條件劇烈而造成色素的破壞以及酶提取法的復(fù)雜工藝，適合工業(yè)化大生產(chǎn)。1姜黃素：R1=R2=OMe2脫甲氧基姜黃素：R1=H，R2=OMe3雙脫甲

6、氧基姜黃素：R1=R2=H圖1 姜黃素類化合物的結(jié)構(gòu)式Fig.1 structure form of Curcumin2 實驗部分2.1儀器與試劑儀器：R201C旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器(鄭州長城科貿(mào)有限公司)、HP1100高效液相色譜儀(美國)、FW-100型萬能粉碎機（天津泰斯特儀器有限公司）、723型分光光度計(上海)、TD5A 低速臺式離心機(長沙)。試劑：姜黃（湖南振興中藥飲片有限公司并經(jīng)鑒定）、姜黃素對照品(上海楚柏實驗室有限公司)、乙腈（色譜純），其余所用試劑均為AR。2.2實驗步驟2.2.1姜黃素最大吸收波長的測定稱取2.00 g姜黃粉末，加50 mL無水乙醇浸提12 h，抽濾取0.1 mL

7、濾液稀釋400倍。用無水乙醇做參比，調(diào)節(jié)波長測定在不同的波長下姜黃素的吸光值，發(fā)現(xiàn)在425 nm處姜黃素的吸光值最大。2.2.2姜黃素的提取根據(jù)文獻5及預(yù)實驗可知姜黃素不溶于水及乙醚，易溶于乙醇及冰醋酸，確定用乙醇提取法提取。將姜黃藥材粉碎后過40目篩，稱取9份樣品各100 g，以表2的9 種工藝條件組合進行乙醇提取，提取液減壓回收乙醇后濃縮成稠膏備用。3 結(jié)果與討論3.1因素水平影響實驗結(jié)果的主要因素有：A每次提取時間、B提取次數(shù)、C乙醇濃度、D乙醇用量4個因素，每個因素確定了3個水平，選用L9(34)因素水平表安排正交實驗。各因素水平見表1，正交實驗安排見表2。表1 因素水平表Table

8、1 The list of factor level 因素A/ hBC/%D/倍13165524375103527015表2 正交試驗表及結(jié)果Table 2 Orthogonal design list and result實驗號ABCD姜黃素含量/%111113.13213223.47312333.69421233.58523313.02622123.47731323.44833132.47932213.84K110.2910.149.079.99K210.069.9310.8810.38K39.7511.0110.159.7413.433.286.023.3323.353.313.623.

9、4633.253.673.383.25R0.180.360.600.21實驗以姜黃素提取量作為考察指標，由表2直觀分析，各因素的極差數(shù)據(jù)C>B>D>A，優(yōu)先順序為C>B>D>A，分析結(jié)果表明，因素C對姜黃素提取量有顯著性影響，因素B及因素D次之，因素A影響較小。說明影響最大是乙醇的濃度，其次是提取的次數(shù)、固液比，影響因素最小的是提取的時間。因此確定較佳提取工藝條件為A1B3C2D2,即藥材加10倍量75%乙醇，提取2次，每次3。3.2 工藝驗證試驗為進一步驗證優(yōu)化工藝條件，進行重復(fù)實驗，精密稱定姜黃藥材3份，按照優(yōu)化提取條件進行提取，結(jié)果見表3.表3 優(yōu)化工

10、藝條件驗證結(jié)果 Table 3 Test result of best extraction conditions試驗號姜黃素含量/%平均/%14.464.4124.3734.40由表3可知，優(yōu)化工藝條件下，3次結(jié)果均處于較高水平，平均含量為4.41%。3.3篩選指標的確定姜黃的有效成分主要為姜黃素，為使其有效成分得以充分提取，選擇姜黃素提取量為提取工藝的考察指標，其具體的計算公式如下：提取物中姜黃素含量%=(姜黃色素色素的總濃度×稀釋倍數(shù)×提取液的用量)/姜黃粉的量。3.4姜黃素含量測定1)色譜條件：色譜柱LichrospherC18(406×250，5)；流動

11、相為5%冰醋酸-乙腈(v:v,5050)；流速為1.0L/min；檢測波長為425 nm；柱溫20。2)標準曲線的制備精密稱取無水硫酸銅密封干燥48 h的姜黃素對照品2.4 mg，置25 mL棕色容量瓶中，加75%乙醇溶解，稀釋至刻度配成儲備液。精密移取對照品儲備液0.50 mL、1.0 mL、1.50 mL、2.00 mL、2.50 mL、3.00 mL、3.50 mL分別置于25 mL棕色容量瓶中，用75%乙醇稀釋至刻度，搖勻，在上述色譜條件下取20 L進樣，測定峰面積積分值，以峰面積積分平均值和濃度進行線性回歸，得回歸方程為:Y=2.420 73+88.703 69X，r=0.999 8

12、，對照品進樣量在1.9213.44 g/mL范圍內(nèi)與峰面積呈良好的線性關(guān)系。3)樣品含量測定精密稱定姜黃藥材3份，按正交試驗優(yōu)化工藝條件進行提取，在上述色譜條件下進樣20 L，測定峰面積，按峰面積計算姜黃素含量平均為4.91%，兩次驗證結(jié)果一致，說明該提取工藝穩(wěn)定可行。4 結(jié) 論實驗對姜黃的提取工藝進行優(yōu)選，以姜黃素為考察指標，采用正交試驗法優(yōu)化工藝條件，有效解決了實驗因素的相互影響性并大大的簡化了實驗次數(shù)，提高了實驗的精確性。姜黃中姜黃素類成分含量較低，在乙醇中有較好的溶解，實驗中選擇提取次數(shù)、提取時間、乙醇濃度及用量等影響提取的關(guān)鍵因素為考察指標，并考慮到實際生產(chǎn)操作，最終確定姜黃提取的優(yōu)

13、化工藝為：加10倍量75%乙醇，提取2次，每次提取3，實驗同時采用高效液相色譜法測定姜黃中姜黃素的含量，筆者方法能達到有效分離各組分的目的，具有靈敏度高、操作簡單、分離效果好等優(yōu)點。參考文獻：1 李 俠，陳炳卿，宋其林.姜黃素對大鼠肝系統(tǒng)及谷胱甘肽-S-轉(zhuǎn)移酶活性的影響J.衛(wèi)生毒理學雜志，1997，11(4):293-295.2 劉立民, 常 喜, 王偉華, 等. 姜黃素對前列腺癌PC- 3M細胞抗侵襲作用的研究 J . 中國實驗診斷學, 2006, 10 ( 9) :1 085-1 087.3 姚運紅, 余健華, 熊 暉, 等. 姜黃素抑制鼻咽癌細胞增殖及血管內(nèi)皮生長因子基因表達的研究 J . 四川大學學報( 醫(yī)學版) , 2006, 37 ( 4) : 647-649.4 黃靈芝, 李麗峰, 董君英.大孔樹脂提取純化姜黃素的研究J. 精細化工中間體, 2007,37