姜黄素类化合物在姜黄属植物中的分布、药理作用及提取

姜黄素类化合物在姜黄属植物中的分布、药理作用及提取

江科植物是东南亚国家（中国、日本、印度等）传统药物、添加剂和香料的过渡剂。以庚烷为母，二甲基化合物（curcumin）主要从姜科江黄素等药物中分离出来。以庚烷为母，二甲基化合物（见图1和表1）被取代。例如，姜黄素（图2中的b-3）、脱甲基姜黄素（图2中的b-5）和双脱甲基姜黄素（图2中的b-2）。对于类黄酮类化合物具有良好的抗癌、抗癫痫、抗艾滋病毒等生物活性，颜色稳定，毒性低，因此被广泛应用于食品添加剂、食品色素和医药领域。根据公开出版的文献，没有对类黄酮类化合物在姜黄科植物中的分布情况的全面报道。因此，在这项工作中，我们描述了江黄素类化合物在生姜中的分布、药理作用和提取方法。1姜黄素类化合物的分布姜黄属植物隶属被子植物门、单子叶植物纲、姜科.在国内,姜黄属植物已确证的共有12种.姜黄属植物用于中药已经有数千年历史,常用中药郁金、莪术和姜黄均来源于该属植物.姜黄属植物的根茎和块根中主要包含挥发油和姜黄素类化合物成分.此外,还有树脂类、糖类、甾醇类、多肽类、脂肪酸、生物碱及微量元素.自1815年Vogel和Pelletier首次报道从姜黄属植物.姜黄(CurcumaLonga)中分离到姜黄素以来,迄今已从姜黄属植物中分离、鉴定出的姜黄素类化合物有19个(见图2中的A-1至G-1).姜黄素类化合物在植物中的分布见表2.按庚烷母体结构中的取代基种类和数目,可把姜黄素类化合物分为7大类,分别为庚(烯)酮类、庚(烯)二酮类、庚烯醇二酮类、庚醇酮类和庚(烯)醇类、庚二醇类和环醚型庚烷类.从表2可知,姜黄素类化合物主要分布在姜黄属植物的10个种中,其中我国有9个种.在这些植物中印尼莪术(C.xanthorrhiza)及姜黄(C.longa)含姜黄素类化合物品种最多,分别为11种和8种.姜黄素类化合物主要存在于姜黄属植物的色素中,在挥发油中罕见,存在的部位以根茎最多,现在研究最多且含量较为丰富的姜黄素类化合物主要有:姜黄素、脱甲氧基姜黄素以及双脱甲氧基姜黄素三种,俗称总姜黄素.据夏文娟等人对采自四川、浙江、广东、广西、重庆等地分属9个品种的30多个姜黄属植物样本的研究表明:不同种类植物或同一品种植物不同部位的总姜黄素和姜黄素含量差异悬殊,有时可达上百倍,但同一种类的不同产地之间差异较小.在姜黄属植物中总姜黄素含量最高者为姜黄的根茎,其含量多数超过2%;其次为印尼莪术、川郁金(C.sichuanensis)和广西莪术(C.kwangsiensis),其含量为0.2%～0.5%;其余种类均低于0.1%.同一种类不同部位的总姜黄素含量差异十分显著,如姜黄的根茎总姜黄素含量多数在2%以上,须根为0.488%,块根仅0.023%.张浩分别对姜黄、温郁金(C.wenyujin)、莪术(C.phaeocaulis)、广西莪术四个品种生药中的姜黄素含量进行研究,发现其含量均低于0.1%.此外,由于姜黄素遇光易分解,贮存期对姜黄素含量有较大的影响,药材贮存期长则导致姜黄素含量明显下降.2其它抗抑郁药的作用自1985年Kuttan等首次提出姜黄与姜黄素可能具有抗肿瘤活性以来,有关这方面的研究已成为国内外医学界研究的热点.其中姜黄素已被美国NCI列为第三代防癌药进行研究.已有将含姜黄素成分的组方制成抗癌药剂申请专利的报道.关于姜黄素化合物药理活性近年来国内外有不少综述,从这些综述可知姜黄素类物质具有改善肠胃、心脏血管、神经系统保肝护肝等多种功能;促进脂肪的新陈代谢和广谱的抗炎、抗氧化、抗癌防癌、抗菌、抗凝血、抗早孕、抗糖尿病毒、抗真菌、抗滤过性病原体、抗蛇毒素、抗溃疡、降血压、防心肌梗塞、抗HIV病毒、抗原生虫(Antiprotozoanactivity)、护肺抗纤维化(Antifibroticeffect,如姜黄素能抑制博来霉素诱变的肺纤维化)等系列药理活性.近期的相关研究表明姜黄素类化合物还具有明显的抗抑郁作用.徐中文以锦州市中医院2003年1月至2004年1月收治的150例抑郁症患者作为研究对象,比较姜黄素与阿米替林治疗抑郁症的疗效和副反应,其中姜黄素组80例,平均剂量(75±5)mg/d,阿米替林组70例,平均剂量(198±39)mg/d,疗程均为6周,结果显示姜黄素的疗效与阿米替林相当,但无副作用与不良反应,可作为治疗抑郁症的有效药物.XuYing以240只雄性ICR小鼠为对象,采用行为实验和神经化学方法探讨姜黄素抗抑郁作用及可能的作用途径,结果显示:5.00mg/kg姜黄素可以逆转利血平诱导的小鼠体温下降;5.00～10.00mg/kg姜黄素可以显著增加5-羟色胺酸诱导的小鼠甩头次数;5.00～10.00mg/kg姜黄素可以明显拮抗高剂量的阿扑吗啉引致的小鼠体温下降;2.50,5.00,10.00mg/kg剂量的姜黄素可以显著增加小鼠脑内的5-羟色胺含量,10.00mg/kg剂量可以显著增加小鼠脑内去甲肾上腺素、多巴胺的含量;表明姜黄素具有抗抑郁作用.3姜黄素类化合物的制备目前,从姜黄属植物中提取姜黄素类化合物的方法主要有以下4种:(1)有机溶剂提取法以常用的有机溶剂如甲醇、乙醇、丙酮、乙酸乙酯等为浸提液(一般用量为原料的几倍),以加热回流或直接浸提的方式提取,减压回收溶剂以获得浸膏,然后进一步精制得高纯度的姜黄素类化合物.(2)超临界CO2流体萃取宿树兰对比了甲醇、丙酮、乙醇作为夹带剂的超临界CO2流体萃取效率,采用正交实验优化萃取姜黄素的条件,萃取得率为2.89%～3.36%,姜黄素占萃取物的5.74%～8.91%.杨承鸿用超临界CO2法同时提取姜黄油与姜黄素,在所得的姜黄素类化合物中总姜黄素含量约为90%.(3)酸碱法冉启良以pH为9.0～9.5的NaOH溶液对姜黄煮沸浸提,然后用HCl(1:1)调节pH值为3～4,沉淀、分离得到姜黄素成品,提取率可达5%～6%.胡忠泽用碳酸钠溶液结合超声波法从姜黄中提取姜黄素,提取量可达3.483mg/g.宋长生通过正交试验筛选出用碱液从姜黄中提取姜黄素的最佳条件,然后将粗产物姜黄素用甲醇-水重结晶2次,得到橙黄色针状晶体,所得的精制总姜黄素的提取率达3.13%,总姜黄素纯度约为95.44%(其中姜黄素含量为32.50%,脱甲氧基姜黄素含量为16.84%,双脱甲氧基姜黄素的含量为46.10%).(4)水提法王贤纯探索出一种只用中性水提取姜黄素的办法,色素产品率可达6%.熊国华在水中添加少量(浓度为1%)萃取助剂,成功地从姜黄块茎中提取出食用姜黄素,其中对姜黄块茎的重量收率可稳定在10%以上,所得产品中的姜黄素含量稳定在40%以上.DeepakV.等人利用0.5～2mol/dm3异丙苯磺酸钠作为助溶剂使姜黄粉中的姜黄素类化合物溶解于水(料液比为3%～5%w/v),提取4h后,在30℃条件下,加水稀释或者调整提取液pH值到3使姜黄素类化合物析出,从而获得纯度为90%的姜黄素类化合物,姜黄素类化合物的转移率约为47%.4总色素含量低姜黄素类化合物具有改善肠胃、心脏血管、神经系统功能、促进脂肪新陈代谢、保肝护肝等多种功效和广谱的抗炎、抗氧化、抗癌防癌、抗HIV病毒、抗抑郁等系列药理活性.因此,姜黄素类化合物具有很大的开发潜力.纵观已有的诸多研究成果,有机溶剂法是目前国内外普遍使用的提取办法,但此法所获产品是姜黄素类化合物及脂类等杂质的混合物,总姜黄素含量低,难以达到FAO/WHO标准要求的总色素含量≥90%的质量指标,且难以干燥,不利于包装、运输和使用;相对而言超临界CO2萃取法提取率高、环保,但色素与挥发油同时被高效地提取出来,这使后阶段的处理增加了不少麻烦.此外,由于设备的昂贵与高压操作,生产条件要求较高,一般的工厂或实验室难于承受;用酸碱法提取姜黄素类化合物尽管其提取效率不如有机溶剂法,但从经济和安全的角度考虑仍有一定的实用性.但姜黄原料中淀粉含量高,提取过程中色素与淀粉一起进入了碱性提取液,给后处理带来了很大的困难.此外,姜黄素类化合物在碱水中发生比较激烈的反应,容易造成色素的破坏,所以在生产上总姜黄素的质量难以保证.此外,这些已报道的工艺大多数只侧重于提取率,而忽视了生产工艺对色素含量高低及进一步处理精制的影响的研