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(zhì)量多酚類化合物，1910 年闡明了其雙阿魏酰甲烷的化學(xué)結(jié)構(gòu)，隨后有關(guān)其生理、藥理作用的研究便取得了明顯的進(jìn)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(diào)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(yīng)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(zhǔn)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?yàn)槠渌哂械幕瘜W(xué)預(yù)防特性，姜黃素對疾病具有廣泛的預(yù)防特性。鑒于現(xiàn)代醫(yī)學(xué)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(yīng)的參與有關(guān)，姜黃素抗氧化活性和抗炎作用已引起國內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)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(shù) （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(jié)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(qiáng)，著色性強(qiáng)，一經(jīng)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(yīng)，所以當(dāng)PH大于8時，姜黃素會由黃變紅。現(xiàn)代化學(xué)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(yīng)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(chǎn)需要而定。以姜黃素為主要成分的功能性食品的產(chǎn)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(diǎn)，甜食、飲料等。

姜黃素是聯(lián)合國糧農(nóng)組織食品法典委員會批準(zhǔn)的食品添加劑（FAO/WHO-1995），是我國《食品添加劑使用衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》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(biāo)準(zhǔn)》（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(diào)味糖漿，復(fù)合調(diào)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(chǎn)需要適量使用。

姜黃素還具有防腐作用。目前，姜黃素在國內(nèi)外作為調(diào)味品和色素廣泛應(yīng)用于食品工業(yè)中。姜黃在中世紀(jì)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(diào)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(jì)80年代中后期開始研究和應(yīng)用姜黃色素，90年代初發(fā)展到最高峰，但由于產(chǎn)品質(zhì)量原因，市場化程度不高。目前國內(nèi)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(chǎn)品，通過復(fù)配生產(chǎn)出多種色調(diào)的姜黃素，已廣泛應(yīng)用于面食、飲料、果酒、糖果、糕點(diǎn)、罐頭、果汁及烹飪菜肴，作為復(fù)合調(diào)味品應(yīng)用于雞精復(fù)合調(diào)味料、膨化調(diào)味料、方便面及面膨化制品、方便食品調(diào)味料、火鍋調(diào)味醬、膏狀香精香料、調(diào)味醬菜、牛肉干制品等中。我國是國際上姜黃的主產(chǎn)地之一，資源豐富，目前年產(chǎn)量已達(dá)到數(shù)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(dǎo)惡性腫瘤細(xì)胞分化、誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡及對腫瘤生長各期的抑制效應(yīng)來發(fā)揮其抗癌作用，臨床應(yīng)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(hù)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(zhuǎn)錄因子的激活及表達(dá)有關(guān)，而且無明顯的毒副作用。

2、老年癡呆

美國杜克大學(xué)的動物實(shí)驗(yàn)顯示，咖喱中的姜黃素不僅能使實(shí)驗(yàn)鼠大腦中的淀粉樣蛋白分解，還能預(yù)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(chǎn)生類似的效果，從而有助于預(yù)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(guān)鍵成分姜黃素有防止腦神經(jīng)細(xì)胞損傷、改善腦神經(jīng)細(xì)胞功能的作用。

據(jù)美國媒體報道，美國杜克大學(xué)的研究人員對實(shí)驗(yàn)鼠進(jìn)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(shí)驗(yàn)鼠提供富含姜黃素的食品，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，實(shí)驗(yàn)鼠大腦中的淀粉樣蛋白分解了，同樣的食譜還能防止實(shí)驗(yàn)鼠在成年后腦中出現(xiàn)淀粉樣蛋白。

3、抗炎

炎癥是個復(fù)雜過程，是由細(xì)胞感染和/或組織損傷引發(fā)的，產(chǎn)生的一系列的連鎖反應(yīng)最終導(dǎo)致某些慢性疾病快速發(fā)展。鑒于炎癥在大多數(shù)慢性疾病中起著重要的作用，所以需要抗炎藥物來預(yù)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(shù)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(shù)情況下是安全的。

1、常規(guī)方法

顯色反應(yīng)A試樣的乙醇溶液應(yīng)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(chǎn)生深紫紅色。顯色反應(yīng)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(shù)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(yīng)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(jīng)一晝夜后在紫外光下觀察：有三個黃色斑點(diǎn)，其Rf在0.2～0.4之間；其他斑點(diǎn)的Rf為0.6～0.8；所有斑點(diǎn)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(shù)和工藝應(yīng)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(biāo)，采用正交試驗(yàn)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(shí)際應(yīng)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(zhuǎn)化為葡糖苷醛酸和磺酸等復(fù)合物，代謝快、半衰期短，這些問題的存在導(dǎo)致了其生物利用度較低，限制了其在食品和藥品領(lǐng)域中的應(yīng)用。如在人體實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，只有當(dāng)口服量達(dá)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(dá)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(dāng)?shù)乃幱幂o料配合使用

如將姜黃素與肝、腸內(nèi)葡萄糖醛酸結(jié)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(xué)結(jié)構(gòu)，對其苯環(huán)、亞甲基和羰基進(jìn)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(chǎn)品劑型

目前姜黃素的主要產(chǎn)品劑型有固體分散體、納米粒、脂質(zhì)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(jié)果與普通片劑相比，姜黃素-PVP固體分散體在大鼠體內(nèi)的生物利用度提高了590%。

納米姜黃素在體內(nèi)具有循環(huán)時間長、滲透性強(qiáng)、抗機(jī)體代謝等優(yōu)點(diǎn)，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(yùn)載到癌細(xì)胞等靶位點(diǎn)，起到定向治療疾病的作用。脂質(zhì)體能和細(xì)胞膜融合，可將姜黃素送入細(xì)胞內(nèi)部，使藥物主要分布于肝、脾、肺和骨髓等組織器官中。但脂質(zhì)體作為載體，存在穩(wěn)定性較差、容易滲漏等問題。