姜黃素類化合物在姜黃屬植物中的分布、藥理作用及提取

姜黃素類化合物在姜黃屬植物中的分布、藥理作用及提取

江科植物是東南亞國家（中國、日本、印度等）傳統(tǒng)藥物、添加劑和香料的過渡劑。以庚烷為母，二甲基化合物（curcumin）主要從姜科江黃素等藥物中分離出來。以庚烷為母，二甲基化合物（見圖1和表1）被取代。例如，姜黃素（圖2中的b-3）、脫甲基姜黃素（圖2中的b-5）和雙脫甲基姜黃素（圖2中的b-2）。對于類黃酮類化合物具有良好的抗癌、抗癲癇、抗艾滋病毒等生物活性，顏色穩(wěn)定，毒性低，因此被廣泛應(yīng)用于食品添加劑、食品色素和醫(yī)藥領(lǐng)域。根據(jù)公開出版的文獻，沒有對類黃酮類化合物在姜黃科植物中的分布情況的全面報道。因此，在這項工作中，我們描述了江黃素類化合物在生姜中的分布、藥理作用和提取方法。1姜黃素類化合物的分布姜黃屬植物隸屬被子植物門、單子葉植物綱、姜科.在國內(nèi),姜黃屬植物已確證的共有12種.姜黃屬植物用于中藥已經(jīng)有數(shù)千年歷史,常用中藥郁金、莪術(shù)和姜黃均來源于該屬植物.姜黃屬植物的根莖和塊根中主要包含揮發(fā)油和姜黃素類化合物成分.此外,還有樹脂類、糖類、甾醇類、多肽類、脂肪酸、生物堿及微量元素.自1815年Vogel和Pelletier首次報道從姜黃屬植物.姜黃(CurcumaLonga)中分離到姜黃素以來,迄今已從姜黃屬植物中分離、鑒定出的姜黃素類化合物有19個(見圖2中的A-1至G-1).姜黃素類化合物在植物中的分布見表2.按庚烷母體結(jié)構(gòu)中的取代基種類和數(shù)目,可把姜黃素類化合物分為7大類,分別為庚(烯)酮類、庚(烯)二酮類、庚烯醇二酮類、庚醇酮類和庚(烯)醇類、庚二醇類和環(huán)醚型庚烷類.從表2可知,姜黃素類化合物主要分布在姜黃屬植物的10個種中,其中我國有9個種.在這些植物中印尼莪術(shù)(C.xanthorrhiza)及姜黃(C.longa)含姜黃素類化合物品種最多,分別為11種和8種.姜黃素類化合物主要存在于姜黃屬植物的色素中,在揮發(fā)油中罕見,存在的部位以根莖最多,現(xiàn)在研究最多且含量較為豐富的姜黃素類化合物主要有:姜黃素、脫甲氧基姜黃素以及雙脫甲氧基姜黃素三種,俗稱總姜黃素.據(jù)夏文娟等人對采自四川、浙江、廣東、廣西、重慶等地分屬9個品種的30多個姜黃屬植物樣本的研究表明:不同種類植物或同一品種植物不同部位的總姜黃素和姜黃素含量差異懸殊,有時可達上百倍,但同一種類的不同產(chǎn)地之間差異較小.在姜黃屬植物中總姜黃素含量最高者為姜黃的根莖,其含量多數(shù)超過2%;其次為印尼莪術(shù)、川郁金(C.sichuanensis)和廣西莪術(shù)(C.kwangsiensis),其含量為0.2%～0.5%;其余種類均低于0.1%.同一種類不同部位的總姜黃素含量差異十分顯著,如姜黃的根莖總姜黃素含量多數(shù)在2%以上,須根為0.488%,塊根僅0.023%.張浩分別對姜黃、溫郁金(C.wenyujin)、莪術(shù)(C.phaeocaulis)、廣西莪術(shù)四個品種生藥中的姜黃素含量進行研究,發(fā)現(xiàn)其含量均低于0.1%.此外,由于姜黃素遇光易分解,貯存期對姜黃素含量有較大的影響,藥材貯存期長則導(dǎo)致姜黃素含量明顯下降.2其它抗抑郁藥的作用自1985年Kuttan等首次提出姜黃與姜黃素可能具有抗腫瘤活性以來,有關(guān)這方面的研究已成為國內(nèi)外醫(yī)學(xué)界研究的熱點.其中姜黃素已被美國NCI列為第三代防癌藥進行研究.已有將含姜黃素成分的組方制成抗癌藥劑申請專利的報道.關(guān)于姜黃素化合物藥理活性近年來國內(nèi)外有不少綜述,從這些綜述可知姜黃素類物質(zhì)具有改善腸胃、心臟血管、神經(jīng)系統(tǒng)保肝護肝等多種功能;促進脂肪的新陳代謝和廣譜的抗炎、抗氧化、抗癌防癌、抗菌、抗凝血、抗早孕、抗糖尿病毒、抗真菌、抗濾過性病原體、抗蛇毒素、抗?jié)儭⒔笛獕?、防心肌梗塞、抗HIV病毒、抗原生蟲(Antiprotozoanactivity)、護肺抗纖維化(Antifibroticeffect,如姜黃素能抑制博來霉素誘變的肺纖維化)等系列藥理活性.近期的相關(guān)研究表明姜黃素類化合物還具有明顯的抗抑郁作用.徐中文以錦州市中醫(yī)院2003年1月至2004年1月收治的150例抑郁癥患者作為研究對象,比較姜黃素與阿米替林治療抑郁癥的療效和副反應(yīng),其中姜黃素組80例,平均劑量(75±5)mg/d,阿米替林組70例,平均劑量(198±39)mg/d,療程均為6周,結(jié)果顯示姜黃素的療效與阿米替林相當(dāng),但無副作用與不良反應(yīng),可作為治療抑郁癥的有效藥物.XuYing以240只雄性ICR小鼠為對象,采用行為實驗和神經(jīng)化學(xué)方法探討姜黃素抗抑郁作用及可能的作用途徑,結(jié)果顯示:5.00mg/kg姜黃素可以逆轉(zhuǎn)利血平誘導(dǎo)的小鼠體溫下降;5.00～10.00mg/kg姜黃素可以顯著增加5-羥色胺酸誘導(dǎo)的小鼠甩頭次數(shù);5.00～10.00mg/kg姜黃素可以明顯拮抗高劑量的阿撲嗎啉引致的小鼠體溫下降;2.50,5.00,10.00mg/kg劑量的姜黃素可以顯著增加小鼠腦內(nèi)的5-羥色胺含量,10.00mg/kg劑量可以顯著增加小鼠腦內(nèi)去甲腎上腺素、多巴胺的含量;表明姜黃素具有抗抑郁作用.3姜黃素類化合物的制備目前,從姜黃屬植物中提取姜黃素類化合物的方法主要有以下4種:(1)有機溶劑提取法以常用的有機溶劑如甲醇、乙醇、丙酮、乙酸乙酯等為浸提液(一般用量為原料的幾倍),以加熱回流或直接浸提的方式提取,減壓回收溶劑以獲得浸膏,然后進一步精制得高純度的姜黃素類化合物.(2)超臨界CO2流體萃取宿樹蘭對比了甲醇、丙酮、乙醇作為夾帶劑的超臨界CO2流體萃取效率,采用正交實驗優(yōu)化萃取姜黃素的條件,萃取得率為2.89%～3.36%,姜黃素占萃取物的5.74%～8.91%.楊承鴻用超臨界CO2法同時提取姜黃油與姜黃素,在所得的姜黃素類化合物中總姜黃素含量約為90%.(3)酸堿法冉啟良以pH為9.0～9.5的NaOH溶液對姜黃煮沸浸提,然后用HCl(1:1)調(diào)節(jié)pH值為3～4,沉淀、分離得到姜黃素成品,提取率可達5%～6%.胡忠澤用碳酸鈉溶液結(jié)合超聲波法從姜黃中提取姜黃素,提取量可達3.483mg/g.宋長生通過正交試驗篩選出用堿液從姜黃中提取姜黃素的最佳條件,然后將粗產(chǎn)物姜黃素用甲醇-水重結(jié)晶2次,得到橙黃色針狀晶體,所得的精制總姜黃素的提取率達3.13%,總姜黃素純度約為95.44%(其中姜黃素含量為32.50%,脫甲氧基姜黃素含量為16.84%,雙脫甲氧基姜黃素的含量為46.10%).(4)水提法王賢純探索出一種只用中性水提取姜黃素的辦法,色素產(chǎn)品率可達6%.熊國華在水中添加少量(濃度為1%)萃取助劑,成功地從姜黃塊莖中提取出食用姜黃素,其中對姜黃塊莖的重量收率可穩(wěn)定在10%以上,所得產(chǎn)品中的姜黃素含量穩(wěn)定在40%以上.DeepakV.等人利用0.5～2mol/dm3異丙苯磺酸鈉作為助溶劑使姜黃粉中的姜黃素類化合物溶解于水(料液比為3%～5%w/v),提取4h后,在30℃條件下,加水稀釋或者調(diào)整提取液pH值到3使姜黃素類化合物析出,從而獲得純度為90%的姜黃素類化合物,姜黃素類化合物的轉(zhuǎn)移率約為47%.4總色素含量低姜黃素類化合物具有改善腸胃、心臟血管、神經(jīng)系統(tǒng)功能、促進脂肪新陳代謝、保肝護肝等多種功效和廣譜的抗炎、抗氧化、抗癌防癌、抗HIV病毒、抗抑郁等系列藥理活性.因此,姜黃素類化合物具有很大的開發(fā)潛力.縱觀已有的諸多研究成果,有機溶劑法是目前國內(nèi)外普遍使用的提取辦法,但此法所獲產(chǎn)品是姜黃素類化合物及脂類等雜質(zhì)的混合物,總姜黃素含量低,難以達到FAO/WHO標(biāo)準(zhǔn)要求的總色素含量≥90%的質(zhì)量指標(biāo),且難以干燥,不利于包裝、運輸和使用;相對而言超臨界CO2萃取法提取率高、環(huán)保,但色素與揮發(fā)油同時被高效地提取出來,這使后階段的處理增加了不少麻煩.此外,由于設(shè)備的昂貴與高壓操作,生產(chǎn)條件要求較高,一般的工廠或?qū)嶒炇译y于承受;用酸堿法提取姜黃素類化合物盡管其提取效率不如有機溶劑法,但從經(jīng)濟和安全的角度考慮仍有一定的實用性.但姜黃原料中淀粉含量高,提取過程中色素與淀粉一起進入了堿性提取液,給后處理帶來了很大的困難.此外,姜黃素類化合物在堿水中發(fā)生比較激烈的反應(yīng),容易造成色素的破壞,所以在生產(chǎn)上總姜黃素的質(zhì)量難以保證.此外,這些已報道的工藝大多數(shù)只側(cè)重于提取率,而忽視了生產(chǎn)工藝對色素含量高低及進一步處理精制的影響的研