姜黃色素

姜黃色素是一種天然色素，將襄荷科植物姜黃、郁金、莪術(shù)等的地下根莖經(jīng)洗凈、干燥、粉碎后，用乙醇等有機(jī)溶劑抽提、過濾、濃縮精制即可得到。

姜黃素主要包括三種活性成分:姜黃素(C21H20O6，分子量368，約占70%)、脫甲氧基姜黃素(C20H18O5，分子量338，約占15%)和雙脫甲氧基姜黃素(C19H16O4，分子量308，約占10%) 。

研究表明，姜黃素對(duì)人畜幾乎無毒，其著色力比所有合成色素、天然色素都強(qiáng)，是檸檬黃、日落黃的3~4倍 。

姜黃色素的結(jié)晶是橙黃色粉末，有特殊的芳香氣味，熔點(diǎn)為179~182℃，具有親脂性，易溶于冰醋酸、乙酸乙酯和堿性溶液，并可溶于95%乙醇、丙二醇，但不溶于水。

姜黃色素的95%乙醇溶液在425nm附近有最大吸收峰。高純度(>90%)的姜黃色素在偏酸性環(huán)境中呈純黃色，在堿性環(huán)境中其溶液呈棕色或紅棕色，在pH=7.0~8.0范圍內(nèi)其溶液呈玫瑰紅色，故可作為化學(xué)反應(yīng)指示劑(測(cè)定硼離子)。

由于姜黃色素分子中含有多個(gè)雙鍵、酚羥基、羰基等，因此化學(xué)反應(yīng)性較強(qiáng)。

姜黃色素穩(wěn)定性易受光照、溫度、酸度、金屬離子等多種因素的影響。光和熱可促使其氧化分解，失去顯色能力。日光直接照射5h，色素的損失率在33%左右。在酸性或中性條件下，姜黃色素溶解度較低，容易產(chǎn)生沉淀。

檸檬酸、Vc對(duì)姜黃色素穩(wěn)定性有一定影響，隨檸檬酸、Vc的濃度增加，姜黃色素的吸光度值減小，顏色變淺。

防腐劑(苯甲酸鈉、山梨酸鉀)對(duì)姜黃色素有較大影響，主要表現(xiàn)在最大吸收峰和色調(diào)上，苯甲酸鈉、碳酸鈉可使姜黃色素的吸收峰有一定程度的增加，色調(diào)加深，對(duì)其穩(wěn)定性具有保護(hù)作用。

有人對(duì)單體姜黃素的穩(wěn)定性進(jìn)行研究，結(jié)果表明:苯甲酸鈉、檸檬酸、酒石酸、Cu可使姜黃素褪色;蔗糖、麥芽糖、Zn、Fe、Fe對(duì)姜黃素有增色作用;維生素C、Na、K、Mg對(duì)姜黃素?zé)o明顯影響 。

利用姜黃提制姜黃色素的方法有多種，雖然這些方法在工藝流程上各有特色，但都不外乎色素的提取和精制兩大步驟。

1)有機(jī)溶劑提取法:用乙醇等有機(jī)溶劑浸提經(jīng)粉碎的姜黃原料，采用離心或過濾的方式分離提取液。用有機(jī)溶劑提取姜黃色素的主要優(yōu)點(diǎn)是提取率高;但有機(jī)溶劑消耗量大，產(chǎn)品成本高，生產(chǎn)安全性差。分離獲得的提取液中除姜黃色素外，還含有大量酯類等脂溶性雜質(zhì)。

2)水提取法:姜黃色素易溶于堿水，可用1%左右的NaOH加熱浸提姜黃中的姜黃色素。盡管其提取效率不如有機(jī)溶劑，但從經(jīng)濟(jì)和安全的角度考慮仍有很強(qiáng)的實(shí)用性。由于姜黃原料中淀粉含量高，所以色素實(shí)際上是與淀粉一起進(jìn)入了堿性提取液。基于這一事實(shí)，有人直接用中性水加熱提取姜黃色素獲得成功。盡管姜黃色素只微溶于水，但它與淀粉結(jié)合緊密，可隨大量可溶性淀粉一起進(jìn)入水相，從而進(jìn)一步降低了提取成本。

3)超臨界CO2流體萃取法:超臨界CO2流體萃取技術(shù)是一種新型的綠色分離技術(shù)，超臨界流體既具有氣體的低粘度、高擴(kuò)散性，也具有類似液體的高密度、大的溶解度。由于超臨界CO2萃取溫度不高，與氧氣隔絕，因而特別適合萃取熱敏性的物質(zhì)和不穩(wěn)定性的物質(zhì)。

無論采用那種方法提取,獲得的提取物都是姜黃色素的粗制品。盡管有些產(chǎn)家直接銷售這類液態(tài)或半固態(tài)粗制品，但畢竟給包裝、運(yùn)輸和使用等各方面帶來諸多的不便，需要進(jìn)一步精制提純。精制提純姜黃色素的方法主要有四種 :

①專一性溶劑法:利用對(duì)姜黃色素和其它雜質(zhì)的溶解能力差別大的單一型或混合型溶劑(如石油醚，乙醚等)多次處理粗制品，使色素與其他雜質(zhì)分開。用這種方法可以得到部分純度很高的色素產(chǎn)品。但工藝復(fù)雜，對(duì)設(shè)備的要求高，精品色素在全部產(chǎn)品中所占的比例較小，而且可供使用的專一性溶劑種類很少，其實(shí)用性受到了限制。

②酸堿法:用有機(jī)溶劑直接浸提姜黃原料時(shí)獲得的提取液蒸發(fā)濃縮后得到的產(chǎn)物都是半固態(tài)的姜黃浸膏，含有大量醋類，不僅色素含量低，而且難以干燥。用酸堿對(duì)其進(jìn)行恰當(dāng)處理,，使其中的醋類水解，可以達(dá)到易于干燥和提純目的。該方法的特點(diǎn)是不用過分復(fù)雜的設(shè)備就可生產(chǎn)出具有一定純度的粉末狀姜黃色素產(chǎn)品。但由于反應(yīng)條件較劇烈且難于有效控制，所以容易造成部分色素的破壞。

③酶水解法:用水作溶劑提取姜黃色素時(shí)，提取物中淀粉的存在降低了其色素的相對(duì)含量。可用淀粉酶進(jìn)行處理，從而達(dá)到純化色素的目的。用淀粉酶水解后，淀粉由與色素吸附緊密的大分子降解成麥芽糖和葡萄糖等色素吸附力較小的小分子物質(zhì)。這些小分子物質(zhì)能在一定pH的酸性溶液中保持溶解狀態(tài)而與此條件下沉淀的姜黃色素分離。該方法的主要特點(diǎn)是與水提取法結(jié)合后，可以少用或完全不用有機(jī)溶劑就可提制出高純度的姜黃色素，從而大大降低了產(chǎn)品成本，提高了生產(chǎn)過程中的安全性。但這種方法的專業(yè)性較強(qiáng)，技術(shù)難度較大。

④柱層析法:用有機(jī)溶劑提取姜黃色素時(shí)，大量脂溶性雜質(zhì)也進(jìn)入了提取液。利用姜黃色素組成結(jié)構(gòu)與其它脂溶性雜質(zhì)的有所不同，它們的吸附性質(zhì)也不同,因而可以用吸附柱層析的方法將它們分離。具體做法是:讓姜黃的乙醇提取液直接流經(jīng)吸附柱，色素及部分脂溶性雜質(zhì)被吸附劑吸附。然后選擇不同的洗脫劑(極性由強(qiáng)烈到弱或由弱到強(qiáng))分步洗脫，可順利獲得色素含量高且易于干燥的姜黃色素產(chǎn)品以及姜黃揮發(fā)油產(chǎn)品。這種方法的主要特點(diǎn)是可一次性地將提取液中的色素和揮發(fā)油完全分離開來，色素純度高，工藝簡(jiǎn)單。

對(duì)姜黃色素的定量測(cè)定主要有以下方法 :

(1)分光光度法:此種方法主要是利用姜黃色素溶于有機(jī)溶劑或與硼酸、冰醋酸等作用生成有色物質(zhì)，然后在一定的波長(zhǎng)下測(cè)其吸光度值來測(cè)定姜黃素的含量。該法操作簡(jiǎn)單，所需儀器造價(jià)不貴，但不足之處是過程煩瑣，且所測(cè)數(shù)據(jù)有較大波動(dòng)。

(2)HPLC法:此種方法不僅操作簡(jiǎn)單，而且數(shù)據(jù)精確，不受工藝條件影響。

除上述方法外，還可采用極譜分析法測(cè)定姜黃色素，該法靈敏度高，選擇性好，簡(jiǎn)單、快速。有人采用熒光分光光度法測(cè)定姜黃素的含量，激發(fā)波長(zhǎng)和發(fā)射波長(zhǎng)分別為442nm、475nm。還有研究者采用雙波長(zhǎng)掃描法測(cè)定姜黃素的含量，此法準(zhǔn)確、快速，但所需技術(shù)性強(qiáng)。

姜黃色素主要來源于傳統(tǒng)中藥姜黃，姜黃具有破血行氣，通經(jīng)止痛等功能，姜黃素是它的主要功效成分，現(xiàn)代科學(xué)研究表明，姜黃素具有抗癌、抗炎、抗氧化等功能，是一種多效的天然活性物質(zhì)，它的功能作用主要表現(xiàn)在 :

姜黃素對(duì)多種腫瘤有抑制作用，如肝癌、胃癌、大腸癌、食管癌、乳腺癌、前列腺癌、皮膚癌、淋巴瘤及白血病等。它能影響腫瘤發(fā)生發(fā)展的多個(gè)環(huán)節(jié)與步驟，如誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡、抑制癌基因表達(dá)、抗腫瘤侵襲和轉(zhuǎn)移、抑制腫瘤血管生成、以及增加腫瘤細(xì)胞對(duì)化療的敏感性等，從而發(fā)揮抗癌作用。

姜黃素能改善風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎、炎癥性腸道疾病、1型糖尿病、心肌炎、全身系統(tǒng)性紅斑狼瘡等疾病的癥狀。主要是通過抑制炎癥介質(zhì)如環(huán)氧合酶、脂肪氧化酶、腫瘤壞死因子α、干擾素γ、誘導(dǎo)型NO合酶，以及轉(zhuǎn)錄因子如核轉(zhuǎn)錄因子kB和激活蛋白-1而發(fā)揮效應(yīng)。

姜黃素是含有許多功能基團(tuán)的獨(dú)特的抗氧化劑，從化學(xué)結(jié)構(gòu)分析，姜黃素有2個(gè)如同肉桂醛的苯丙烯酰基骨架，兩個(gè)苯環(huán)上各有一個(gè)酚羥基和一個(gè)甲氧基，丙烯基與一個(gè)β-雙酮/烯醇式結(jié)構(gòu)連接。很多研究確認(rèn):具有1,2-二羥基基團(tuán)的酚類物質(zhì)有很強(qiáng)的抗氧化活性，因?yàn)榇祟惢衔镌诳寡趸^程中會(huì)產(chǎn)生穩(wěn)定性很好的醌類物質(zhì)。到底是酚基團(tuán)還是中心的甲基氫對(duì)姜黃素的抗氧化功能起作用，暫無定論。

黃素能通過抗氧化及清除自由基、抗炎性反應(yīng)、抗凝、調(diào)脂、抗脂質(zhì)過氧化、抑制斑塊形成、抑制血管平滑肌細(xì)胞增值、誘導(dǎo)血紅素氧合酶-1表達(dá)等途徑發(fā)揮防止動(dòng)脈粥樣硬化的作用。

研究發(fā)現(xiàn):姜黃素具有抗HIV的作用。HIV感染的演化及免疫缺陷的發(fā)展與潛伏前病毒的激活有關(guān)，前病毒的復(fù)制受病毒的長(zhǎng)末端重復(fù)序列(LTR)控制。LTR調(diào)節(jié)因子可能是HIV-1潛伏前病毒通過許多激活因素轉(zhuǎn)錄激活的基礎(chǔ)。姜黃素抑制HIV-1慢性感染的HIV-LTR活性和病毒復(fù)制，提示姜黃素對(duì)處于前病毒狀態(tài)的病毒有作用，姜黃素可能直接或間接地作用于影響HIV-1LTR活性調(diào)節(jié)因子.。推測(cè)姜黃素用于HIV感染患者的治療，可增加肌體的體液免疫功能，防止繼發(fā)性感染，但對(duì)細(xì)胞免疫功能無影響。

姜黃素對(duì)四氯化碳引起的肝脂質(zhì)過氧化及血清AST、ALT活性的升高有抑制作用，呈量效關(guān)系，并防止肝形態(tài)改變，也能明顯地抑制Co射線引起的肝脂質(zhì)過氧化水平。Reddy等報(bào)道了姜黃素用藥10 天，有保肝作用，有效地逆轉(zhuǎn)黃曲酶素誘導(dǎo)的肝損害。姜黃素作為一種有效的治療肝病及感染性發(fā)熱的藥物在印度醫(yī)學(xué)中被廣泛應(yīng)用，實(shí)驗(yàn)證明姜黃苷可以促進(jìn)大鼠膽汁流動(dòng)。姜黃素口服吸收后主要在肝臟中代謝，故不失為一種很好的肝臟毒性損害保護(hù)劑。

除上述作用外，姜黃素還有保肝、抗胃和十二指腸潰瘍、抗纖維化、促進(jìn)免疫活性、抑制由紫外光誘導(dǎo)的皮膚突變、降血糖、殺線蟲等多方面的藥理作用。

姜黃素著色力強(qiáng)、食用安全、毒性小以及具有多種藥理作用，被用于食品添加劑、醫(yī)藥、紡織染色等領(lǐng)域。同時(shí)，姜黃素作為天然、營(yíng)養(yǎng)、多功能的飼料添加劑已經(jīng)用于動(dòng)物飼料中，并取得了一定的效果。

姜黃色素的染色力大于其他天然色素和合成檸檬黃等，尤其是對(duì)蛋白質(zhì)等有很強(qiáng)的染色能力。姜黃色素安全無毒，無副作用，是國(guó)內(nèi)外允許使用的重要天然食用色素之一。

根據(jù)我國(guó)《食品添加劑使用衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(GB2760-1996)中規(guī)定:姜黃色素可用于糖果、冰淇淋、碳酸飲料、果凍，最大使用量為0.01g/kg。也可用于蘿卜干和咖喱粉中。使用時(shí)要先將姜黃色素用少量95%酒精溶解，再加水稀釋成所需濃度使用。用于透明飲料時(shí)，要先乳化再使用。因姜黃素及其溶液耐光性差，需避光保存 。

除了顯色作用外，姜黃色素還有一定的營(yíng)養(yǎng)和藥理功能。據(jù)報(bào)道，姜黃色素產(chǎn)品中含有人體需要的18種氨基酸及多種微量元素成份，具有降壓，利膽，行氣解郁，涼血破瘀之功，是天然色素中極具開發(fā)前景的黃色素之一。

姜黃色素微溶于油脂，不溶于水。將姜黃色素或浸膏經(jīng)乳化，制成易溶于油或水的姜黃色素，不但市場(chǎng)需求量較大，而且附加值高。將水溶和油溶姜黃色素與其它天然色素進(jìn)行復(fù)配，使產(chǎn)品由單一的純黃色素成為橙色、棕色等多種色調(diào)的色素。根據(jù)用途不同，研發(fā)出面條、方面便、酸奶、冰淇淋、威化膨化食品、餅干、人造奶油、煙草等專用型色素。其中，煙草專用色素，不但可以提高煙絲的質(zhì)量檔次，增強(qiáng)煙草特殊的辛香味，延長(zhǎng)煙草的保存期，而且姜黃具有較強(qiáng)的抗氧化功能，可以大大降低煙草的有毒成分。此外，姜黃油可用于食品，改善食品的色、香、味，還可用作煙用香精，具有增香、定香、防霉等效果;提取后的姜黃渣可用作腌菜專用姜黃粉，也可添加到咖喱、芥末及其他調(diào)料中。

姜黃具有抗氧化、抗誘變、抗缺血、降血脂等生理功能，數(shù)十年來，姜黃色素在治療炎癥介導(dǎo)的疾病，如腫瘤、動(dòng)脈粥樣硬化、糖尿病、類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎等中扮演著重要的角色，有關(guān)姜黃素各種藥理作用的研究已越來越受到醫(yī)藥工作者的重視。有報(bào)道稱，姜黃素可作為防腐劑、美容品、健胃劑、止痛劑、利尿劑、利膽劑等。此外，姜黃素還能減輕藥物毒性，研究表明:姜黃素可顯著減輕阿霉素所致的腎損害。

為解決姜黃色素水溶性差，口服吸收差的問題。研究者對(duì)姜黃素的劑型進(jìn)行了廣泛研究，研制出微乳、微球、固體分散體、脂質(zhì)體、磷脂復(fù)合物、膠束、納米粒、環(huán)糊精包合物等劑型，提高了藥物的溶解度、吸收率和穩(wěn)定性。

經(jīng)動(dòng)物試驗(yàn)證明，姜黃素可提高肉雞的生產(chǎn)性能和免疫機(jī)能，增強(qiáng)機(jī)體抗氧化作用，同時(shí)可以起到改善脂類代謝、提高雞肉品質(zhì)等作用;姜黃素在促進(jìn)魚類生長(zhǎng)、提高魚類消化酶活性和抗氧化力、增強(qiáng)免疫功能及改善魚體色澤等方面也具有一定活性。

用姜黃染色得到的生態(tài)紡織品，對(duì)環(huán)境無污染、對(duì)人體無害、具有一定抗菌性、對(duì)皮膚無過敏性和致癌性、具有較好的生物可降解性和環(huán)境相容性、并有一定的保健功效。

已有研究表明，姜黃色素可用于絲綢、皮革、纖維、棉以及羊毛織物等的染色。由于它的水溶性差，上染率低，一般采用媒染法及載體染色法提高其對(duì)織物的染色性，染色后的織物具有自然的色澤和香味。