姜黃色素3種主要成分的分離純化研究進(jìn)展

趙會娟，劉紅星，黃初升，黃可立

（廣西師范學(xué)院化學(xué)與生命科學(xué)學(xué)院, 廣西 南寧 530001）

姜黃色素3種主要成分的分離純化研究進(jìn)展

趙會娟，劉紅星，黃初升，黃可立

（廣西師范學(xué)院化學(xué)與生命科學(xué)學(xué)院, 廣西 南寧 530001）

近年來，針對從姜黃中提取分離得到姜黃素的研究綜述文章很多，但對分離得到3種單體姜黃色素的綜述還未見報(bào)道。本文就近年來文獻(xiàn)報(bào)道的對3種姜黃色素：姜黃素、脫甲氧基姜黃素、雙脫甲氧基姜黃素的分離純化研究作綜述。

姜黃素；脫甲氧基姜黃素；雙脫甲氧基姜黃素；分離研究

姜黃色素主要來源于中藥姜黃的根莖(curcuma longa L)，是姜黃中略帶酸性的黃色酚性物質(zhì)，是姜黃發(fā)揮藥理作用的主要成分，具有抑菌[1]、抗病毒、抗氧化、保肝、利膽、降血脂、抗癌、抗艾滋病毒等作用[2]，有較好的臨床應(yīng)用價(jià)值和研發(fā)潛力。姜黃色素主要包括了姜黃素(curcumin)、去甲氧基姜黃素(demethoxycurcumin)、去二甲氧基姜黃素(bidemethoxycurcumin)，其結(jié)構(gòu)式如圖1所示，其中姜黃素是最重要的活性成分。姜黃色素類的3種化合物雖然結(jié)構(gòu)相近，藥理作用也基本上相似，但苯環(huán)上甲氧基數(shù)目的不同又使得3種化合物在抗癌、抗氧化作用等方面存在較大差異，如去甲基姜黃素抑制 TPA引起的癌細(xì)胞增生的效果最佳，其次為姜黃素；去二甲基姜黃素防止細(xì)胞脂質(zhì)過氧化物形成的效果最佳，其次為去甲氧基姜黃素[3]。由于姜黃提取物—市售姜黃素通常為姜黃素、脫甲氧基姜黃素和雙脫甲氧基姜黃素的混合物[4]，3種化合物雖然結(jié)構(gòu)相近，但結(jié)構(gòu)上的微小差異又使它們在抗腫瘤、抗氧化作用等方面的能力有較大差異。為了得到姜黃色素類化合物的較純的單品，必須對姜黃色素類化合物進(jìn)行進(jìn)一步的分離純化。因此，分離3種姜黃素對于姜黃藥材的鑒別、姜黃制劑的質(zhì)量控制及對3種姜黃色素結(jié)果修飾改造等均具有重要意義。

近年來，對姜黃素的結(jié)構(gòu)修飾及對姜黃素主要成分構(gòu)效關(guān)系的研究是當(dāng)今有機(jī)合成和藥學(xué)研究的熱點(diǎn)課題[5~6]，而對姜黃色素主要成分的分離純化是對姜黃素進(jìn)行結(jié)果修飾和研究構(gòu)效關(guān)系的前提?，F(xiàn)代研究表明，脫甲氧基姜黃素和雙脫甲氧基姜黃素也有廣泛的藥理作用，在某些活性方面甚至明顯高于姜黃素，特別是雙脫甲氧基姜黃素，表現(xiàn)出了廣泛的藥用前景[7]。而對分離3種姜黃色素的研究進(jìn)展還未見報(bào)道，文獻(xiàn)多報(bào)道從姜黃中提取和分離純化姜黃素的方法研究進(jìn)展。本文就近年來文獻(xiàn)報(bào)道的分離和純化3種姜黃色素成果的研究進(jìn)展做一篇綜述，著重對姜黃素中3種主要成分的分離純化研究現(xiàn)狀做介紹。

圖1 姜黃色素的結(jié)構(gòu)式

1 姜黃色素3種主要成分分離和純化的方法

前人在對姜黃色素的3種主要成分的分離純化方面做了很多工作，但大多數(shù)使用薄層色譜分離法和柱色譜法，而薄層色譜分離量小，柱色譜分離效果不理想，且不能實(shí)現(xiàn)一次過柱同時(shí)將3種主要色素成分同時(shí)很好地分離[8~9]。本文綜述近些年來文獻(xiàn)報(bào)道的幾種不同的分離姜黃色素3種主要成分的方法，其中有通過分離得到3種化合物單體的，也有只對3種化合物含量進(jìn)行測定的。

1.1 柱層析法

柱層析法是一種實(shí)驗(yàn)室常用且比較傳統(tǒng)的分離方法，其分離效果的好壞取決于洗脫劑系統(tǒng)的選擇。由于姜黃色素屬于酚類物質(zhì)，極性較大，且姜黃色素的3種主要成分結(jié)構(gòu)極其相似，依次只相差1個(gè)甲氧基，從多種洗脫劑系統(tǒng)中很難選出優(yōu)化的洗脫劑系統(tǒng)，也使柱層析法不能通過一次柱層析很好地分離出3種單體物質(zhì)。柱色譜分離量大，但姜黃素在洗脫劑中溶解度小，會耗費(fèi)大量溶劑，成本很高。

農(nóng)克良，韋良興等[10]通過對4種洗脫劑計(jì)算比移值Rf對比選出了優(yōu)化洗脫劑系統(tǒng)，選擇氯仿-乙酸乙酯-甲醇的三元體系體積比為38∶1∶1對姜黃色素進(jìn)行梯度洗脫，得到3種純色素的收率分別為：姜黃素45%，脫甲氧基姜黃素13%，雙脫甲氧基姜黃素24%，純色素的總收率達(dá)82%。Hemanta Chowdhury等[11]用苯和甲醇作洗脫液，利用柱層析法分離10g姜黃素粉末，分別得到了4.75g姜黃素、1.85g脫甲氧基姜黃素和1.15g雙脫甲氧基姜黃素單體。李立，國大亮等[12]先利用干法柱層析分離得到雙脫甲氧基姜黃素粗品及姜黃素、脫甲氧基姜黃素混合物，再經(jīng)濕法柱層析洗脫而得到雙脫甲氧基姜黃素，通過制備薄層色譜法分離得到姜黃素和脫甲氧基姜黃素粗品，經(jīng)丙酮-水重結(jié)晶后分別得到姜黃素和脫甲氧基姜黃素。經(jīng)測定，分離出的3種姜黃色素的熔點(diǎn)值與文獻(xiàn)值一致且由高效液相色譜（HPLC）譜圖測得3種純度都超過96%。Hasse Bonde Rasmussen等[13]利用二氯甲烷∶乙酸乙酯依次從100∶0，98∶2，95∶5，90∶10進(jìn)行梯度洗脫，1g姜黃色素得到了姜黃素685mg、脫甲氧基姜黃素169mg和雙脫甲氧基姜黃素81mg。硅膠柱層析法雖然分離量大，但往往會需要大量的洗脫劑，造成浪費(fèi)。

1.2 薄層色譜法

薄層色譜分離法也是一種很重要的進(jìn)行快速分離和定性分析少量物質(zhì)的實(shí)驗(yàn)室常用的分離方法，它也可以用來跟蹤有機(jī)反應(yīng)及進(jìn)行柱層析分離之前的一種“預(yù)試”，為柱層析合適洗脫劑的選擇做指導(dǎo)。薄層色譜法可以有效分離3種姜黃色素類物質(zhì)，得到高純度的3種化合物的單體，但薄層色譜法只能用于少量姜黃色素的分離，不能滿足對大量姜黃色素分離的要求。

聶小安，馬自超等[14]利用20×20的制備型硅膠板，用氯仿∶乙醇(25∶1)作為展開劑，跑板后得3條明顯的桔黃色譜帶，分別用丙酮洗脫，并對3種濃縮后的洗脫液依次用甲醇、丙酮、甲醇進(jìn)行結(jié)晶，結(jié)晶后依次得到了姜黃素、脫甲氧基姜黃素和雙脫甲氧基姜黃素的單體，經(jīng)對3種單體紅外、紫外、氫譜數(shù)據(jù)的分析，確定為3種姜黃素類化合物。L.Peret-Almeida,A.P.F.Cherubino等[15]在60G的硅膠板上通過對多種溶劑進(jìn)行篩選。得出用二氯甲烷∶甲醇(99∶1)作為展開劑分離效果比較好，分離出的單體純度也很高。板層析法分離效果很好，但僅適用于少量樣品的分離，不能滿足大量分離的要求。

1.3 大孔吸附樹脂法

大孔吸附樹脂是一種不溶于酸、堿及各種有機(jī)溶劑的有機(jī)高分子聚合物，通常依其極性分為非極性、弱極性、極性，它是被廣泛應(yīng)用于天然產(chǎn)物分離的一種分離方法，工作過程中影響因素少，工序簡單，操作簡便；提取率高，去除雜質(zhì)能力強(qiáng)；適用于工業(yè)化生產(chǎn)[16]。大孔吸附樹脂在分離3種姜黃色素化合物的過程中化合物間的交叉較少，溶劑消耗也少，可以滿足大量工業(yè)化的對姜黃色素類化合物的分離。

陳敦國，羅瑾等[17]以靜態(tài)吸附、解吸附等參數(shù)對DA201、DS401、D101A、DM301、D101等大孔吸附樹脂吸附分離純化姜黃素進(jìn)行評價(jià)，從而篩選出了姜黃素的精制工藝中分離純化效果最好的大孔吸附樹脂，DM301型吸附樹脂具有吸附量大，易解吸等優(yōu)點(diǎn)，優(yōu)于其他幾種樹脂。中國專利CN 101585757A公開了一種姜黃素、脫甲氧基姜黃素和雙脫甲氧基姜黃素的制備方法，該發(fā)明采用吸附樹脂HZ-816、HZ-818或HZ-801作為層析分離介質(zhì)，醇水作為洗脫溶劑的工藝，得到了姜黃素、脫甲氧基姜黃素和雙脫甲氧基姜黃素3種單體化合物，各單體化合物純度達(dá)95%以上。該工藝流程簡短，分離過程中3種化合物間交叉較少[18]。美國專利US 6224877用水楊酸鈉溶液提取總姜黃素，得到了純度為90.11%的總姜黃素，但提取過程要求多級純化，使用的溶劑量大，損耗大，且得不到各單體化合物[19]。彭永芳等[20]研究了用大孔樹脂吸附和分離水溶性姜黃素，選用X-5樹脂作吸附劑，洗脫劑用80%的乙醇，產(chǎn)品質(zhì)量好，樹脂也很穩(wěn)定，使用十幾次后，吸附率僅降低了3.69%，認(rèn)為該工藝對水溶性姜黃色素的提取效果較好。大孔吸附樹脂法分離量很大，操作簡便，成本低，可用于工業(yè)生產(chǎn)。

1.4 HPLC高效液相色譜法

高效液相色譜簡便、快速、準(zhǔn)確度高、分離效能高、應(yīng)用范圍廣、靈敏度高，對姜黃色素3種主要成分進(jìn)行分離，得到的單體純度可以高達(dá)99%，但高效液相的分離量少，主要用于少量姜黃色素類化合物的分離或用于姜黃色素3種單體含量的測定。

王政等[21]應(yīng)用C30-HPLC-PDA色譜，在乙腈和水的線性梯度洗脫條件下，姜黃素、脫甲氧基姜黃素和雙脫甲氧基姜黃素3個(gè)組分得到了較好的分離，并根據(jù)各組分的色譜行為和光譜特征分析，鑒定確為該3種組分。S.J.Taylor等[22]和劉碩謙等[23]都提出了一種反相高效液相色譜法，該方法可以簡便、快速、準(zhǔn)確地同時(shí)完成對姜黃塊根中3組分含量的分離測定。Wisut Wichitnithad等[24]研究了一種HPLC-UV聯(lián)用的方法，可以同時(shí)、快速、簡便、定量地分析出3種姜黃色素的單體在姜黃提取物中的含量。但HPLC法不適合做大量物質(zhì)的分離，多用于化合物含量的測定和分析。

1.5 HSCCC高速逆流色譜

高速逆流色譜(high-speed countercurrent chromatography，HSCCC）是 20 世紀(jì) 80 年代發(fā)展起來的一種連續(xù)高效的液-液分配色譜分離技術(shù)，90年代以來，高速逆流色譜被廣泛應(yīng)用于天然藥物成分的分離制備和分析檢定中。它具有高效、快速、制備量大、費(fèi)用低的優(yōu)點(diǎn)，并且樣品可以全部回收。這種方法已經(jīng)被用于分離很多種天然產(chǎn)物，純度可以達(dá)到工業(yè)大規(guī)模生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)[25]。高速逆流色譜法在分離天然產(chǎn)物方面被認(rèn)為是簡單、高效、低成本的分離方法[26~27]，在天然產(chǎn)物分離方面有很大的應(yīng)用前景。姜黃作為一種天然產(chǎn)物，在利用高速逆流色譜法對姜黃色素進(jìn)行分離時(shí)，也顯示了高速逆流色譜的優(yōu)勢和前景。

Koichi Inoue等[28]以姜黃粉末為原料，應(yīng)用高速逆流色譜（HSCCC）技術(shù)，通過對制備分離方法和溶劑系統(tǒng)的篩選,采用溶劑系統(tǒng)正己烷-氯仿-甲醇-水，分離得到了3種姜黃素化合物單體，并且純度都大于98%。但HSCCC的進(jìn)樣量必須控制在一定的濃度范圍內(nèi)，進(jìn)樣量太大則峰型加寬，純度下降，進(jìn)樣量太小，則單次分離率太少，只能選擇20~50mg，而最大的優(yōu)點(diǎn)在于它是無載體的分離，所以不存在載體的吸附，對樣品的利用率非常高，對天然產(chǎn)物的分離具有很大的優(yōu)勢，具有非常廣闊的應(yīng)用前景[29]。

2 小結(jié)

近年來，姜黃素已成為國內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。姜黃素作為一種低毒、分子量小、毒副作用小、價(jià)廉易得的天然產(chǎn)物，曾被認(rèn)為是理想的抗癌藥物之一。隨著人們對姜黃素及其衍生物研究的逐步加深，姜黃素的藥理活性和生物活性也逐漸被人們發(fā)現(xiàn)和認(rèn)可,姜黃已被列為第三代癌化學(xué)預(yù)防藥，美國國立癌癥研究所已經(jīng)用姜黃進(jìn)行Ⅰ期臨床試驗(yàn)[30]。對姜黃素抗癌特性繼續(xù)全面而深入的研究，使其有望被開發(fā)成一種新型、高效、低毒的抗癌藥物[31]。近年來因其具有抗腫瘤、免疫調(diào)節(jié)、抗動(dòng)脈粥樣硬化、抗氧化作用[32~33]，更是引起國內(nèi)外學(xué)者的重視，姜黃素也表現(xiàn)出巨大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

綜述近些年來的姜黃色素中3種主要成分的分離純化方法，從中可以發(fā)現(xiàn)，國內(nèi)外學(xué)者對姜黃素的分離純化及其對它的結(jié)構(gòu)修飾研究頗多，而對脫甲氧基姜黃素和雙脫甲氧基姜黃素的分離純化研究不多，且柱層析法和薄層色譜作為傳統(tǒng)的分離方法，設(shè)備簡單、廉價(jià)、方便，從而被大眾接受和使用，更適合在實(shí)驗(yàn)室條件下使用。大孔吸附樹脂法比較適合工業(yè)化生產(chǎn)，現(xiàn)在大多數(shù)工廠為了實(shí)現(xiàn)對姜黃色素的分離主要采用該種方法。而對高效液相色譜和高速逆流色譜法用于姜黃色素的分離報(bào)道甚少。這主要與高效液相色譜和高速逆流色譜設(shè)備比其他3種分離方法的設(shè)備昂貴、使用壽命有一定的局限性有很大的關(guān)系?？偟膩碚f，以上提出的不同的分離姜黃色素的方法都比較通用，操作上也都很簡便，由于分離設(shè)備及方法的不同，各顯示出了一些優(yōu)缺點(diǎn)，因此，可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)的條件和目的來選擇所需要的合適的分離方法。在研究和評價(jià)姜黃色素的分離純化方法的同時(shí)，也為人們對脫甲氧基姜黃素和雙脫甲氧基姜黃素的研究奠定了基礎(chǔ)。

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Research Progress of Separation and Purification of Three Main Components in Turmeric Pigment

ZHAO Hui-juan, HUANG Chu-sheng, LIU Hong-xing, HAUNG Ke-li
（Institute of Chemistry and Life Science， Guangxi Teachers Education University， Nanning 530001， China）

In recent years， there were many research articles about the separation of curcumin from turmeric， but there was not a review to report the separation of three monomers from turmeric pigment. This paper reported a review for separation and purif i cation of the three turmeric pigment: curcumin， demethoxycurcumin and bisdemethoxycurcumin in the literature in recent years.

curcumin; demethoxycurcumin; bisdemethoxycurcumin; separation research

R 284.2

A

1671-9905(2012)07-0043-04

廣西教育廳科研資助項(xiàng)目[桂教科研(2010)14]

2012-04-13