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正交法优化姜黄中姜黄素提取工艺研究
李 扬，张 丽，黄 力，刘怀金，阎建辉
(湖南理工学院，化学化工系，湖南 岳阳414006）
摘 要：经过单原因试验和正交试验相结合方法对乙醇提取姜黄中姜黄素工艺条件进行了研究，以提取物中姜黄素含量为考察指标，筛选出乙醇提取姜黄素优化工艺条件为：加10倍量75%乙醇，提取2次，每次提取3 ｈ，该工艺条件提取姜黄素含量最高达4.91%。
关键词：姜黄素；正交试验；提取
中图分类号： 文件标识码：A 文章编号：
Study on the Process for Extraction of Curcuma Longa L．by Orthogonal Designed Method
LI 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 studied by single factor level test and orthogonal tests．With 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 high by 4.91%．
Key words: curcumin；orthogonal design；extraction

1 前 言
姜黄( Curcumin)为姜科植物姜黄( Curcuma longa L.)根茎， 姜黄关键化学成份为姜黄素类和挥发油，另外尚含有糖类、甾醇类及微量元素等。其中姜黄素类是以醇溶性二苯基庚烃类化合物姜黄素、脱甲氧基姜黄素和双脱甲氧基姜黄素等三种组分混合物（其结构式图1），是一个较理想天然色素[1]，也是姜黄发挥药理作用关键成份。有研究表明，姜黄素含有利胆、降血脂、抗癌、抗病毒、抗炎、抗氧化、抗肿瘤、预防衰老和延年益寿等多方面药理作用[2,3]。美国科学家最新发觉，姜黄素还对预防老年痴呆症含有显著药理作用。所以，研究姜黄中有效成份提取技术含相关键现实意义。现在姜黄素提取常见方法有碱水提取法、酶法等[4]，这些提取工艺中存在着操作过程复杂、pH值对有效成份影响大，不易控制，不宜工业化大生产等缺点。笔者研究以提取时间、乙醇用量、乙醇浓度、提取次数为原因，确定正交试验考查范围筛，选出优化工艺条件；并采取高效液相法，测定优化工艺条件下提取物中姜黄素含量。该工艺含有高收率、低成本、操作简单，从而避免了碱水提取法因为反应条件猛烈而造成色素破坏和酶提取法复杂工艺，适合工业化大生产。

1．姜黄素：R1=R2=OMe
2．脱甲氧基姜黄素：R1=H，R2=OMe
3．双脱甲氧基姜黄素：R1=R2=H
图1 姜黄素类化合物结构式
Fig.1 structure form of Curcumin
2 试验部分
2.1仪器和试剂
仪器：R201C旋转蒸发器(郑州长城科贸)、HP1100高效液相色谱仪(美国)、FW-100型万能粉碎机（天津泰斯特仪器）、723型分光光度计(上海)、TD5A 低速台式离心机(长沙)。
试剂：姜黄（湖南振兴中药饮片并经判定）、姜黄素对照品(上海楚柏试验室)、乙腈（色谱纯），其它所用试剂均为AR。
2.2试验步骤
2.2.1姜黄素最大吸收波长测定
称取2.00 g姜黄粉末，加50 mL无水乙醇浸提12 h，抽滤取0.1 mL滤液稀释400倍。用无水乙醇做参比，调整波长测定在不一样波长下姜黄素吸光值，发觉在425 nm处姜黄素吸光值最大。
2.2.2姜黄素提取
依据文件[5]及预试验可知姜黄素不溶于水及乙醚，易溶于乙醇及冰醋酸，确定用乙醇提取法提取。将姜黄药材粉碎后过40目筛，称取9份样品各100 g，以表29 种工艺条件组合进行乙醇提取，提取液减压回收乙醇后浓缩成稠膏备用。
3 结果和讨论
3.1原因水平
影响试验结果关键原因有：A每次提取时间、B提取次数、C乙醇浓度、D乙醇用量4个原因，每个原因确定了3个水平，选择L9(34)原因水平表安排正交试验。各原因水平见表1，正交试验安排见表2。

表1 原因水平表
Table 1 The list of factor level
原因
A/ h
B
C/%
D/倍
1
3
1
65
5
2
4
3
75
10
3
5
2
70
15

表2 正交试验表及结果
Table 2 Orthogonal design list and result
试验号
A
B
C
D
姜黄素含量/%
1
1
1
1
1
3.13
2
1
3
2
2
3.47
3
1
2
3
3
3.69
4
2
1
2
3
3.58
5
2
3
3
1
3.02
6
2
2
1
2
3.47
7
3
1
3
2
3.44
8
3
3
1
3
2.47
9
3
2
2
1
3.84
K1
10.29
10.14
9.07
9.99

K2
10.06
9.93
10.88
10.38

K3
9.75
11.01
10.15
9.74

κ1
3.43
3.28
6.02
3.33

κ2
3.35
3.31
3.62
3.46

κ3
3.25
3.67
3.38
3.25

R
0.18
0.36
0.60
0.21

试验以姜黄素提取量作为考察指标，由表2直观分析，各原因极差数据C>B>D>A，优先次序为C>B>D>A，分析结果表明，原因C对姜黄素提取量有显著性影响，原因B及原因D次之，原因A影响较小。说明影响最大是乙醇浓度，其次是提取次数、固液比，影响原因最小是提取时间。所以确定较佳提取工艺条件为A1B3C2D2,即药材加10倍量75%乙醇，提取2次，每次3ｈ。
3.2 工艺验证试验
为深入验证优化工艺条件，进行反复试验，精密称定姜黄药材3份，根据优化提取条件进行提取，结果见表3.
表3 优化工艺条件验证结果
Table 3 Test result of best extraction conditions
试验号
姜黄素含量/%
平均/%
1
4.46
4.41
2
4.37
3
4.40
由表3可知，优化工艺条件下，3次结果均处于较高水平，平均含量为4.41%。
3.3筛选指标确实定
姜黄有效成份关键为姜黄素，为使其有效成份得以充足提取，选择姜黄素提取量为提取工艺考察指标，其具体计算公式以下：提取物中姜黄素含量%=(姜黄色素色素总浓度×稀释倍数×提取液用量)/姜黄粉量。
3.4姜黄素含量测定
1)色谱条件：色谱柱LichrospherC18(406×250ｍｍ，5μｍ)；流动相为5%冰醋酸-乙腈(v:v,50∶50)；流速为1.0ｍL/min；检测波长为425 nm；柱温20℃。
2)标准曲线制备
精密称取无水硫酸铜密封干燥48 h姜黄素对照品2.4 mg，置25 mL棕色容量瓶中，加75%乙醇溶解，稀释至刻度配成贮备液。精密移取对照品贮备液0.50 mL、1.0 mL、1.50 mL、2.00 mL、2.50 mL、3.00 mL、3.50 mL分别置于25 mL棕色容量瓶中，用75%乙醇稀释至刻度，摇匀，在上述色谱条件下取20 μL进样，测定峰面积积分值，以峰面积积分平均值和浓度进行线性回归，得回归方程为:Y=2.420 73+88.703 69X，r=0.999 8，对照品进样量在1.92～13.44 μg/mL范围内和峰面积呈良好线性关系。
3)样品含量测定
精密称定姜黄药材3份，按正交试验优化工艺条件进行提取，在上述色谱条件下进样20 μL，测定峰面积，按峰面积计算姜黄素含量平均为4.91%，两次验证结果一致，说明该提取工艺稳定可行。
4 结 论
试验对姜黄提取工艺进行优选，以姜黄素为考察指标，采取正交试验法优化工艺条件，有效处理了试验原因相互影响性并大大简化了试验次数，提升了试验正确性。姜黄中姜黄素类成份含量较低，在乙醇中有很好溶解，试验中选择提取次数、提取时间、乙醇浓度及用量等影响提取关键原因为考察指标，并考虑到实际生产操作，最终确定姜黄提取优化工艺为：加10倍量75%乙醇，提取2次，每次提取3ｈ，试验同时采取高效液相色谱法测定姜黄中姜黄素含量，笔者方法能达成有效分离各组分目标，含有灵敏度高、操作简单、分离效果好等优点。

参考文件：

[1] 李 侠，陈炳卿，宋其林.姜黄素对大鼠肝系统及谷胱甘肽-S-转移酶活性影响[J].卫生毒理学杂志，1997，11(4):293-295.
[2] 刘立民, 常 喜, 王伟华, 等. 姜黄素对前列腺癌PC- 3M细胞抗侵袭作用研究[ J] . 中国试验诊疗学, , 10 ( 9) :1 085-1 087.
[3] 姚运红, 余健华, 熊 晖, 等. 姜黄素抑制鼻咽癌细胞增殖及血管内皮生长因子基因表示研究[ J] . 四川大学学报( 医学版) , , 37 ( 4) : 647-649.
[4] 黄灵芝, 李丽峰, 董君英.大孔树脂提取纯化姜黄素研究[J]. 精细化工中间体, ,37(5):24-26.
[5]Bragame M E, Leal P F, Carvalhoj E，et al. Comparison of yield, composition, and antioxidant activity of turmeric extaacts obtained using various techniques[J] .Agric Food Chem，，51(22):6 604-6 611.