姜黃素

姜黃素最早是在1870 年從姜黃Curcumalonga L.中首次分離出來一種低相對分子質量多酚類化合物，1910 年闡明了其雙阿魏酰甲烷的化學結構，隨后有關其生理、藥理作用的研究便取得了明顯的進展。隨著對姜黃素研究的日益深入，已發(fā)現(xiàn)其具有抗炎、抗氧化、調脂、抗病毒、抗感染、抗腫瘤、抗凝、抗肝纖維化、抗動脈粥樣硬化等廣泛的藥理活性，且毒性低、不良反應小。姜黃素目前是世界上銷量最大的天然食用色素之一，是世界衛(wèi)生組織和美國食品藥品管理局以及多國準許使用的食品添加劑。吸引研究人員的不僅是姜黃素作為一種非甾體類抗炎藥物，而因為其所具有的化學預防特性，姜黃素對疾病具有廣泛的預防特性。鑒于現(xiàn)代醫(yī)學研究發(fā)現(xiàn)人體眾多疾病的發(fā)生與自由基形成、炎癥反應的參與有關，姜黃素抗氧化活性和抗炎作用已引起國內外學者的廣泛關注。 

姜黃素的主要來源為姜科植物郁金（Curcuma aromatica Salisb.）塊根、姜黃（C.longa L.）根莖、莪術 （C.zedoaria(Berg.)Rosc.）根莖和天南星科植物菖蒲（Acorus calamus L.）根莖等。

姜黃素為橙黃色結晶粉末，味稍苦，不溶于水和乙醚，溶于乙醇、丙二醇，易溶于冰醋酸和堿溶液，在堿性時呈紅褐色，在中性、酸性時呈黃色。按OT-42方法測定。熔程179～182℃。

姜黃素對還原劑的穩(wěn)定性較強，著色性強，一經著色后就不易退色，但對光、熱、鐵離子敏感，耐光性、耐熱性、耐鐵離子性較差。

由于姜黃素分子兩端具有兩個羥基，在堿性條件下發(fā)生電子云偏離的共軛效應，所以當PH大于8時，姜黃素會由黃變紅。現(xiàn)代化學利用此性能將其作為酸堿指示劑。

姜黃素長期以來就作為一種常用的天然色素被廣泛地應用在食品工業(yè)中，主要用于罐頭、腸類制品、醬鹵制品的染色，其使用量按正常生產需要而定。以姜黃素為主要成分的功能性食品的產品形態(tài)可以是一般食品，也可以是一些非食品形態(tài)，如膠囊、藥丸或片劑等。對于一般食品形態(tài)，可以考慮一些黃色素的食品，如糕點，甜食、飲料等。

姜黃素是聯(lián)合國糧農組織食品法典委員會批準的食品添加劑（FAO/WHO-1995），是我國《食品添加劑使用衛(wèi)生標準》中最早頒布的，允許在食品中使用的九種天然色素之一。新頒布的《食品添加劑使用標準》（GB2760-2011）規(guī)定，冷凍飲品，可可制品、巧克力和巧克力制品以及糖果，膠基糖果，裝飾糖果、頂飾和甜汁，面糊、裹粉和煎炸粉，方便米面制品，調味糖漿，復合調味料，碳酸飲料和果凍中姜黃素的最大使用量分別為0.15、0.01、0.7、0.5、0.3、0.5、0.5、0.1、0.01、0.01 g/kg，人造黃油及其類似制品、熟制堅果與籽類、糧食制品餡料和膨化食品中可按生產需要適量使用。

姜黃素還具有防腐作用。目前，姜黃素在國內外作為調味品和色素廣泛應用于食品工業(yè)中。姜黃在中世紀的歐洲可代替名貴香料藏紅花，也是印度人生活中不可缺少的傳統(tǒng)咖喱食品、中東地區(qū)常見的烤肉卷、波斯和泰國菜肴的常用調味品，芥菜醬中的常用色素。用于食品著色的姜黃色素主要分為水分散性姜黃油脂、水分散性提純姜黃、油溶性提純姜黃素和提純姜黃粉4大類。我國于上世紀80年代中后期開始研究和應用姜黃色素，90年代初發(fā)展到最高峰，但由于產品質量原因，市場化程度不高。目前國內已開發(fā)出可與國外相媲美的水溶性和油溶性姜黃色素產品，通過復配生產出多種色調的姜黃素，已廣泛應用于面食、飲料、果酒、糖果、糕點、罐頭、果汁及烹飪菜肴，作為復合調味品應用于雞精復合調味料、膨化調味料、方便面及面膨化制品、方便食品調味料、火鍋調味醬、膏狀香精香料、調味醬菜、牛肉干制品等中。我國是國際上姜黃的主產地之一，資源豐富，目前年產量已達到數萬噸，已具有很好的市場優(yōu)勢。 

用作酸堿指示劑，pH 7.8（黃）-9.2（紅棕）。

姜黃為常用藥，其主要生物活性成分為姜黃素類和揮發(fā)油。前者具有降血脂、抗凝、抗氧化、利膽、抗癌等作用；而后者主要起抗炎、抗菌以及止咳作用。姜黃素類通過誘導惡性腫瘤細胞分化、誘導腫瘤細胞凋亡及對腫瘤生長各期的抑制效應來發(fā)揮其抗癌作用，臨床應用十分廣泛。

1、抗癌

姜黃素是姜黃中提取的一種植物多酚，也是姜黃發(fā)揮藥理作用最重要的活性成分。近年的研究不僅證明了姜黃的傳統(tǒng)作用，而且還揭示出一些新的藥理作用，如抗炎、抗氧化、清除氧自由基、抗人類免疫缺陷病毒、保護肝臟和腎臟、抗纖維化以及防癌抗癌等作用,可能與其抑制核因子-κB和激活蛋白-1等轉錄因子的激活及表達有關，而且無明顯的毒副作用。

2、老年癡呆

美國杜克大學的動物實驗顯示，咖喱中的姜黃素不僅能使實驗鼠大腦中的淀粉樣蛋白分解，還能預防這種蛋白的生成。研究人員指出，常吃咖喱也可能在人身上產生類似的效果，從而有助于預防老年癡呆。

許多研究已證明，大腦中淀粉樣蛋白大量積聚是老年癡呆發(fā)病的最主要原因之一。此前的研究曾顯示，咖喱中的關鍵成分姜黃素有防止腦神經細胞損傷、改善腦神經細胞功能的作用。

據美國媒體報道，美國杜克大學的研究人員對實驗鼠進行了基因改造，使其大腦中出現(xiàn)許多淀粉樣蛋白。研究人員隨后向這些實驗鼠提供富含姜黃素的食品，結果發(fā)現(xiàn)，實驗鼠大腦中的淀粉樣蛋白分解了，同樣的食譜還能防止實驗鼠在成年后腦中出現(xiàn)淀粉樣蛋白。

3、抗炎

炎癥是個復雜過程，是由細胞感染和/或組織損傷引發(fā)的，產生的一系列的連鎖反應最終導致某些慢性疾病快速發(fā)展。鑒于炎癥在大多數慢性疾病中起著重要的作用，所以需要抗炎藥物來預防。盡管一些不同的甾類和非甾體抗炎藥如塞米考昔、阿斯匹林、布洛芬、保泰松等可以用來治療炎癥性疾病，但它們大多數都具有副作用。研究發(fā)現(xiàn)，姜黃素的抗炎活性可比擬甾體藥物和非甾體類的藥物，如吲哚美辛和保泰松，且在大多數情況下是安全的。

1、常規(guī)方法

顯色反應A試樣的乙醇溶液應呈純黃色和有淺綠色熒光；如將此乙醇萃出液加入濃硫酸，則產生深紫紅色。顯色反應B用鹽酸處理試樣的水溶液或稀乙醇溶液，直至開始稍呈橙色。

將此混合液分為兩份，在一份中加少量硼酸粉末或晶體，與不加硼酸的那部分相比，其顏色顯著變紅。也可將數片濾紙在色素的乙醇溶液中浸漬后，于100℃下干燥，再用硼酸的稀溶液（加有幾滴鹽酸）濕潤。干燥后應呈櫻桃紅色.。

2、色譜法

取試液5 ml（0.01 g試樣溶于1mL95%乙醇）滴于薄層色譜（微晶纖維素，0.1 mm）上，放于盛有3-甲基-1-丁醇/乙醇/水/氨（4：4：2：1）混合液的展開槽中，使溶劑前沿上升10～15 cm。經一晝夜后在紫外光下觀察：有三個黃色斑點，其Rf在0.2～0.4之間；其他斑點的Rf為0.6～0.8；所有斑點在紫外光下均呈黃色熒光。6.95%乙醇液在425 nm處有最大吸收峰。

提取姜黃素的方法多種多樣，在工藝流程上各有特色，但總的來說分為提取和精制兩大步驟。近年來，不少新技術和工藝應用于姜黃素的提取及精制過程中。采用酶法提取姜黃中姜黃素，與傳統(tǒng)浸提工藝相比，收率提高了8.1%。提取工藝條件為，酶解溫度50℃，pH4.5，時間120 min，酶的濃度0.35 mg/ml。以HPLC法為測定方法，姜黃素提取量為考察指標，采用正交試驗法優(yōu)化提取工藝，得出超聲法提取姜黃素的最佳工藝為加入8倍量pH值為12的堿水，提取4次，每次提取40 min。

在實際應用中發(fā)現(xiàn)，姜黃素還存在一定缺陷，如溶解度不高、穩(wěn)定性差、吸收率低，在腸道中容易轉化為葡糖苷醛酸和磺酸等復合物，代謝快、半衰期短，這些問題的存在導致了其生物利用度較低，限制了其在食品和藥品領域中的應用。如在人體實驗中發(fā)現(xiàn)，只有當口服量達到10~12 g時才能檢測到，給大鼠靜脈注射10 mg/kg劑量的姜黃素，血清中的最大濃度只有0.36 μg/mL；口服1.0 g/kg姜黃素15 min后，大鼠血漿中的濃度只有0.13 μg/mL，1 h后達到最大濃度 0.22μg/mL，6 h后血漿中已檢不出了。給大鼠口服姜黃素，血液、肝臟和腎臟中只有微量檢出，90%存在于胃和小腸中，24 h后只剩1%，腹腔注射0.1 g/kg姜黃素1 h后檢測，發(fā)現(xiàn)姜黃素器官中分布差別很大，腸道中最多（117 μg /g），在腎臟、血液和肝臟中其次，而在大腦中很低（0.4 μg/g）。因此，提高姜黃素的生物利用率將是今后值得研究的重要方向。

目前提高姜黃素生物利用度的主要途徑有：

（1）與適當的藥用輔料配合使用

如將姜黃素與肝、腸內葡萄糖醛酸結合抑制劑胡椒堿合用，還可將姜黃素制成帶金屬離子的螯合物，如制備成銅合姜黃素以提高其清除活性氧族的能力和藥理活性，并降低金屬離子毒性。

（2）人工合成姜黃素類似物

姜黃素的生物活性在很大程度上取決于其化學結構，對其苯環(huán)、亞甲基和羰基進行修飾，衍生物和類似物篩選是提高其生物利用度的重要途徑。

（3）改變產品劑型

目前姜黃素的主要產品劑型有固體分散體、納米粒、脂質體、膠束等。如以聚乙烯吡咯烷酮（PVP）、聚乙二醇 （PEG）為載體制備成姜黃素固體分散體，結果與普通片劑相比，姜黃素-PVP固體分散體在大鼠體內的生物利用度提高了590%。

納米姜黃素在體內具有循環(huán)時間長、滲透性強、抗機體代謝等優(yōu)點，但存在滲漏問題。水凝膠磁性納米混合物（HGMNC）之間存在大量空隙，姜黃素分子可以連接在納米粒表面，使釋放能力持續(xù)而高效。利用HGMNC對外部磁場刺激敏感的特性，可以將姜黃素運載到癌細胞等靶位點，起到定向治療疾病的作用。脂質體能和細胞膜融合，可將姜黃素送入細胞內部，使藥物主要分布于肝、脾、肺和骨髓等組織器官中。但脂質體作為載體，存在穩(wěn)定性較差、容易滲漏等問題。