姜黄素提取与精制工艺研究进展_黄惠芳

姜黄素提取与精制工艺研究进展

黄惠芳　吕　平　俞奔驰

收稿日期:2009-07-12(广西壮族自治区亚热带作物研究所,南宁　530001)

摘　要:姜黄素属于药食同源并且为国内外允许使用的食品添加剂。本文综合论述并比较分析了姜黄素的提取工艺,常见的提取工艺有醇提法、酸碱提取法、酶法、水杨酸钠法、超临界CO2萃取法等,以醇提法最为常用。姜黄素精制纯化工艺有聚酰胺吸附法、大孔树脂吸附法、活性碳层析法、硅胶柱层析法、乙酸沉淀法、甲醇-水结晶法、正丙醇重结晶法、混合溶剂分离纯化法等。

关键词:姜黄素　提取　精制　研究进展

姜黄(Curcuma longa L.)是姜科姜属植物,是药食同源的植物,是国内外都允许使用的食品添加剂。姜黄中含有多种成分,其中树脂、胶质、淀粉和纤维素等约占80%,水分约占10%,其主要有效成分为姜黄素与姜黄挥发油,前者占3%～5%,后者占4%～8%。姜黄的黄色物质姜黄素为略带酸性的酚性物质,是姜黄素、去甲氧基姜黄素、双去甲氧基姜黄素的混合体,称之为姜黄素,是姜黄发挥药理作用的主要成分,而姜黄素是其中最重要的活性成分。姜黄素溶于甲醇、乙醇、异丙醇、乙酸乙酯、四氢呋喃、碱、醋酸、丙酮和氯仿等有机溶剂,不溶于水,其分子式为C21H20O。咖喱粉中的主要色素成分为姜黄粉,据《科学养生》2008年第4期报道,流感很难在印度流行,就是因为人们天天吃咖喱,把流感消灭在了萌芽状态。印度老人痴呆症的发病率很低,仅有百分之一的印度人患有这种病,这与印度的饮食习惯有关。食用调味品中的黄色咖喱粉具有抗乳腺癌和前列腺癌、预防老年痴呆病等功效,姜黄素能促进名为巨噬细胞的免疫细胞的形成,这种免疫细胞能清除淀粉体(一种能形成与老人痴呆症相联系的大脑斑块的蛋白质)。姜黄素有利胆保肝、降血脂、活血通经、抗生育、抗氧化、抗炎及免疫调节、抗肿瘤、抗艾滋病毒、抗动脉粥样硬化、预防老年痴呆等生理和药理作用。1　姜黄素提取工艺

姜黄素的提取工艺报道较多,主要有醇提法、酸碱提取法、酶法、水杨酸钠法、超临界CO2萃取法等。

1.1　醇提法

在常温或中高温的条件下,用不同浓度的乙醇(常用70%～80%)提取姜黄素[1～3],即采用浸提法、渗漉法[4,5]等,并可使用超声波[6～8]、微波[9,10]、表面活性剂[11]等辅助萃取。醇提法提取率较高,工艺简单,反应条件易于控制,容易在生产中推广应用。

1.2　酸碱法

宋长生[12](2006)利用姜黄素中含有酚羟基易溶于碱的原理,用一定浓度的氢氧化钠溶液提取姜黄素,然后用稀盐酸调节pH,使姜黄素析出,得姜黄素粗品。这种方法得到的姜黄素粗品易于干燥,但姜黄素易于在碱性条件下分解,分解速度从pH值7.45开始随着碱性的增强急剧上升,到pH值10.2时达到最大[15],所得的姜黄素产品性质不稳定,并且碱提取过程中会溶出大量淀粉,影响下一步的精制过程,酸碱法姜黄素收率较低。

1.3　酶法

董海丽[13](2000)应用纤维素酶、果胶酶组成的复合酶对姜黄细胞壁及细胞间质中的纤维素、半纤

维素等物质降解,引起细胞壁及细胞间质结构发生局部疏松、膨胀、崩溃等变化,从而提高姜黄素提取率,然后升温,用碱水提取。但酶的反应条件及碱提取条件控制都使得本法难以在生产中推广应用。

1.4　水杨酸钠法

刘新桥[14](2004)考察了酸碱法、活性碳吸附法、水杨酸钠法,优选水杨酸钠法提取纯化姜黄素。水杨酸钠法操作简单,所得产品纯度高,达92.5%。水杨酸钠可以重复利用,但总转移率在30%以下,难以达到工业化生产的要求。

1.5　超临界CO2萃取法[16～18]

姜黄素具有一定的极性,采用超临界CO2萃取时必须加入夹带剂,添加适量夹带剂乙醇后,可以将姜黄素萃取出来,当夹带剂用量为35%以下时,姜黄素提取率很低,在20%以下。姚煜东[18] (2007)在1L的萃取釜中使用了3000ml的夹带剂,即夹带剂量为原料7～10倍时,获得了98%的提取率。由于超临界萃取设备昂贵,加上使用夹带剂量较大,因此采用超临界CO2萃取姜黄素的方法在生产中推广应用还应综合考虑其经济性。

2　姜黄素精制工艺

以上方法所得姜黄素粗品中常含有姜黄脂肪油、姜黄树脂等,使得姜黄素纯度较低,不易于干燥,姜黄素纯度也影响其在食品、医药中的应用。姜黄素的精制方法有聚酰胺吸附法、大孔树脂吸附法、活性碳层析法、硅胶柱层析法、乙酸沉淀法、醇-水结晶法、正丙醇重结晶法、混合溶剂分离纯化等。

2.1　聚酰胺吸附法

刘硕谦[19](2004)用聚酰胺树脂及NKA-Ⅱ、NKA-9、S-8、AB-8、D4020等对姜黄素提取液进行吸附,极性强的树脂对姜黄素的吸附能力强。聚酰胺的吸附及解吸性能力均较好,选用聚酰胺树脂为柱色谱填料较好,选用85%的乙醇溶液获得较好的洗脱效果。

2.2　大孔树脂吸附法

彭永芳[20](2001)比较ZTC-4、X-5、AB-8、D101-A、D101-C5种树脂对水溶性姜黄色素的吸附,在这几种树脂中X-5树脂较好,用80%的乙醇洗脱效果最佳。唐课文[21](2004)S-8大孔树脂层析柱精制姜黄粗提物,S-8在60%的乙醇水溶液中对姜黄素和脂类物质及其他一些水溶性杂质的吸附能力存在较大的差异,它可以有效地吸附姜黄素,而且对脂类物质及其他一些水溶性杂质几乎没有吸附能力。姜黄粗提物被S-8大孔树脂层析柱吸附后,用乙醇洗脱、浓缩干燥得高纯度姜黄素。尤本明[22](2006)用9倍体积的70%乙醇渗漉提取姜黄素,利用D101大孔树脂纯化姜黄素,调节上样料液pH值为7,用80%乙醇洗脱。大孔树脂分离获得姜黄素的工艺简便、实用、经济,适用于小量生产,经过大孔树脂分离后的姜黄素还须进行重结晶等才能获得高纯度姜黄素。

2.3　硅胶柱色谱法

王平[23](2005)用醇提法从姜黄中提取姜黄素,利用硅胶的极性吸附原理,用硅胶柱色谱法把姜黄素从醇提物中与其它杂质分离,用二氯甲烷∶丙酮=95∶5的洗脱,得到了纯度为79.4%的姜黄素样品,再进一步重结晶可得高纯度姜黄素。硅胶柱色谱法较适于实验室少量样品的分离提纯。

2.4　活性碳柱层析法

王贤纯[24](2000)利用75%的乙醇从姜黄原料中提取姜黄素,提取液直接流经活性炭层析柱后,活性炭的对姜黄素的吸附容量约为8%,分别利用碱性水、碱性乙醇和碱性丙酮洗脱被吸附的姜黄色素,发现碱性丙酮的洗脱效果明显优于其余两种洗脱剂,色素的产品为2.36%,产品纯度92.33%,色素总收率79.62%。

2.5　乙酸沉淀法

唐课文[21](2004)将乙醇浸提得到的姜黄粗提物用NaOH溶液溶解,然后用乙酸调节pH值,使姜黄素沉淀,达到了纯化的目的。随着pH值的降低,沉淀量逐渐增加,当pH值为7.0时,沉淀量达到最大值,而后,随着pH值的继续下降,沉淀量反而减少,因为在酸性条件下,姜黄素易与冰乙酸形成水溶性的络合物。

2.6　甲醇-水重结晶法

刘保启[25](2003)用乙醇提取姜黄素,薄层色谱分离后,采用甲醇-水混合溶剂对姜黄素进行重结晶,与一般重结晶的方法有所不同,其不同之处在于热的姜黄素甲醇浓溶液冷却后并没有姜黄素的结晶析出。只有向热的姜黄素甲醇溶液中滴加热蒸馏水到刚出现混浊时,再滴加甲醇使混浊液变清,溶液冷却后才逐渐析出橙黄的细小针状晶体,这种晶体晾干后变为橙色的晶体,此橙色的晶体即是精

制的姜黄素。袁利佳[26](2007)采用超声乙醇提取姜黄素并浓缩提取液得膏体,干燥后得到粗提姜黄素,粗提产物直接用甲醇-水重结晶2次,得到姜黄素的精制产物。甲醇-水重结晶法关键是要找准结晶点,即滴至刚好浑浊以及浑浊刚好消失,否则粗产品中树脂类物质容易先行析出而干扰纯化操作。

2.7　正丙醇重结晶

戴汉松[27](2008)按液料比10∶1加70%乙醇在室温下浸提24h。将提取液浓缩,得粗提物。将粗提物用2.5%NaOH溶液溶解,再用冰醋酸将溶液调到pH=7,得黄色絮状沉淀,过滤,得到干燥的姜黄素粗品。将姜黄素粗品用正丙醇重结晶2次,得橙色针状的姜黄素纯品,纯度在95%以上,收率在2.1%左右。

2.8　混合溶剂分离纯化

黄小泳[28](1994)用醇提取法得到姜黄素浸膏,然后选择混合溶剂在特定条件下萃取姜黄树脂,实验结果表明,溶剂用量为浸膏(已分离姜黄油)的5倍时,姜黄树脂萃取完全,姜黄色素损失不超过1%。孙乃有[29](2003)用混合剂萃取姜黄素,根据化工精馏操作的原理将溶剂A从混合提取液相中蒸出,姜黄素因不溶于溶剂B而沉淀析出,再实行过滤分离得到粉状高纯晶体姜黄素产品;蒸馏余相为溶剂B和饱含姜黄油的混合液,对其进行蒸馏,即得到另一产品———姜黄油。实验中找到混合溶剂较为困难,而且混合溶剂不容易回收利用。

3　结束语

姜黄素的提取工艺技术相对比较简单、成熟,容易在工业生产上应用;其精制工艺技术虽然有许多研究报道,但在工业化生产应用时还要深入试验研究。应考虑其工艺操作的稳定可靠、易于操作控制,使用溶剂的安全性及成本控制,以保证工艺路线的经济性和可行性。

参考文献

[1]王爱丽,袁东梅.姜黄色素的提取和稳定性的研究

[J].陕西化工,2000,29(2):18-19.

[2]盛蓉,谈静,宋英.姜黄提取工艺研究[J].天津

药学,2005,17(5):1-2.

[3]高秀强,刘敏彦,董超,等.中药姜黄的姜黄素提取

工艺研究[J].制剂技术,2008,17(12):56-57.[4]宿树兰,王永珍.不同方法提取姜黄中姜黄素的

工艺筛选[J].中成药,2002,24(1):67-68.

[5]赵远.姜黄渗漉提取工艺研究[J].云南中医中

药杂志,2005,26(6):39-40.

[6]胡忠泽,谭志静,杨久峰,等.超声法提取姜黄素

最佳工艺研究[J].中国实验方剂学杂志,2005,

11(2):6-7.

[7]秦炜,郑涛,原永辉,等.超声场对姜黄素提取过

程的强化[J].清华大学学报(自然科学版),

1998,38(6):46-48.

[8]唐课文,易健民,李立.微波萃取-吸附分离法

提取姜黄素的研究[J].化工进展,2005,24(6): 647-651.

[9]李文杰,郑燕玉.微波法提取姜黄素的强化作用

[J].泉州师范学院学报(自然科学),2003,21

(6):36-38.

[10]王平,刘川生,章银军,等.微波辅助萃取姜黄素的

研究[J].中国天然药物,2004,2(5):319-320. [11]韩刚,韩学成,张卫国.表面活性剂提高姜黄素

提取率的研究[J].中成药,2004,26(4):269-

271.

[12]宋长生,武宝萍,王慧彦,等.用碱溶液法从姜黄中

提取姜黄素的研究[J].精细石油化工进展,2006,7

(4):39-41.

[13]董海丽,纵伟.酶法提取姜黄素的研究[J].纯

碱化工,2000(6):55-56.

[14]刘新桥,袁桥玉,陈科力.姜黄中总姜黄素纯化

方法比较[J].中南药学,2004,2(4):209-211. [15]Price Lisa C,Buescher.Kinetics of alkaline deg ra-

dation of the food pig rnents curcumin and cur-

cuminoids[J].Journal of food science,1997,62

(2):267.

[16]张丽,刘怀金,阎建辉,等.植物姜黄中姜黄素

的超临界CO2流体萃取工艺研究[J].湖南理工

学院学报(自然科学版),2007,20(4):70-71. [17]宿树兰,吴启南,欧阳臻,等.超临界CO2萃取

测定姜黄中姜黄素的实验研究[J].中国中药杂

志,2004,29(9):857-860.

[18]姚煜东,林英光,杨承鸿.超临界二氧化碳萃取姜

黄素的工艺研究[J].牙膏工业,2007(1):17-19. [19]刘硕谦,刘仲华,田娜,等.柱色谱法分离制备

姜黄素的研究[J].色谱,2004,22(4):457-458.

浅谈如何提高微生物项目出厂检验的准确性

谢　鸿

(广东省潮州市质量计量监督检测所,521011)

摘　要:在食品安全市场准入制度之下,食品企业的产品都要进行出厂检验,在各类食品中,一般都要求检测菌落总数和大肠菌群两个微生物指标。笔者根据自己的工作经验,结合质量管理中4M1E法(人、机、料、法、环),谈谈如何提高食品企业微生物项目出厂检验的准确性。

关键词:食品　微生物　检验

俗话说,开门七件事———柴米油盐酱醋茶,食品是日常生活离不开的,但是从国家有关部门对产品的质量监督结果看,食品质量存在的安全问题却是相当严重的。在QS制度下,食品企业的产品都要进行出厂检验,但在实际中,食品批批检验制度在操作中存在着部分企业自检形同虚设,部分企业操作不规范,出厂检验的有效性和监督得不到应有的发挥。因此,笔者认为出厂检验可从以下几方面着手来提高效率。1　人员因素

人,是生产管理中最大的难点,也是目前所有管理理论中讨论的重点,如何提高生产效率,就首先要从人员因素着手。微生物实验室应由具有一定资质的微生物学或相近专业的人员来操作或指导微生物检测[1],特别强调有高度的主观判断力。实验室检验人员是影响数据可靠性和检验结论正确性的最关键因素[2],微生物检验室最好有相应技术能力

作者简介:谢鸿,男,大学本科,助理工程师,主要从事食品微生物检验。收稿日期:2009-11-05

[20]彭永芳,马银海,王俊杰,等.水溶性姜黄色素提

取工艺的优化[J].食品科学,2001,22(9):40-

42.

[21]唐课文,周丹.从姜黄中提取姜黄素的研究[J].

天然产物研究与开发,2004,16(3):231-234. [22]尤本明,王忠壮,胡晋红.姜黄中姜黄素的提取

及分离工艺研究[J].药学服务与研究,2006,6

(4):277-279.

[23]王平,陈小龙,陈斌,等.一种分离姜黄素的柱

色谱方法(Ⅰ)[J].中国现代应用药学杂志,

2005,22(4):328-330.

[24]王贤纯.活性炭柱层析法分离姜黄素[J].生物

学杂志,2000,17(5):8-10.[25]刘保启,胡孝忠,王玉春,等.姜黄素的提取、分

离和测定[J].中华国际医学杂志,2003,3(2):

183-184.

[26]袁利佳.姜黄素静脉注射乳剂的制备[D].长

春:吉林大学,2007.

[27]戴汉松,单堂云,高艳,等.姜黄素的提取及其

甲基化研究[J].天然产物研究与开发,2008

(20):254-256.

[28]黄小泳.食用天然色素姜黄素的提取工艺初探[J].

广东化工,1994(2):37-39.

[29]孙乃有,张卫.植物姜黄有效成分提取与油溶

姜黄素的制备[J].江西食品科技,2003(1):22-

24.