簡介
薑黃素薑黃素最早是在1870年從薑黃CurcumalongaL.中首次分離出來一種低相對分子質量多酚類化合物，1910年闡明了其雙阿魏醯甲烷的化學結構，隨後有關其生理、藥理作用的研究便取得了明顯的進展。隨著對薑黃素研究的日益深入，已發現其具有抗炎、抗氧化、調脂、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、不良反應小。
薑黃素目前是世界上銷量最大的天然食用色素之一，是世界衛生組織和美國食品藥品管理局以及多國準許使用的食品添加劑。吸引研究人員的不僅是薑黃素作為一種非甾體類抗炎藥物，而因為其所具有的化學預防特性，
薑黃素對疾病具有廣泛的預防特性。鑒於現代醫學研究發現人體眾多疾病的發生與自由基形成、炎症反應的參與有關，薑黃素抗氧化活性和抗炎作用已引起國內外學者的廣泛關注。
理化性質
薑黃素分子結構圖 薑黃素的主要來源為姜科植物鬱金（CurcumaaromaticaSalisb.）塊根、薑黃（C.longaL.）根莖、莪術（C.zedoaria(Berg.)Rosc.）根莖和天南星科植物菖蒲（AcoruscalamusL.）根莖等。
薑黃素為橙黃色結晶粉末，味稍苦，不溶於水和乙醚，溶於乙醇、丙二醇，易溶於冰醋酸和鹼溶液，在鹼性時呈紅褐色，在中性、酸性時呈黃色。按OT-42方法測定。熔程179～182℃。
薑黃素對還原劑的穩定性較強，著色性強，一經著色後就不易退色，但對光、熱、鐵離子敏感，耐光性、耐熱性、耐鐵離子性較差。
由於薑黃素分子兩端具有兩個羥基，在鹼性條件下發生電子云偏離的共軛效應，所以當PH大於8時，薑黃素會由黃變紅。現代化學利用此性能將其作為酸鹼指示劑。
鑑別
薑黃素1、常規方法
顯色反應A試樣的乙醇溶液應呈純黃色和有淺綠色螢光；如將此乙醇萃出液加入濃硫酸，則產生深紫紅色。顯色反應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。也可將數片濾紙在色素的乙醇溶液中浸漬後，於100℃下乾燥，再用硼酸的稀溶液（加有幾滴鹽酸）濕潤。乾燥後應呈櫻桃紅色.。
2、色譜法
取試液5ml（0.01g試樣溶於1mL95%乙醇）滴於薄層色譜（微晶纖維素，0.1mm）上，放於盛有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10～15cm。經一晝夜後在紫外光下觀察：有三個黃色斑點，其Rf在0.2～0.4之間；其他斑點的Rf為0.6～0.8；所有斑點在紫外光下均呈黃色螢光。6.95%乙醇液在425nm處有最大吸收峰。
提取工藝
提取薑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製兩大步驟。近年來，不少新技術和工藝套用於薑黃素的提取及精製過程中。採用酶法提取薑黃中薑黃素，與傳統浸提工藝相比，收率提高了8.1%。提取工藝條件為，酶解溫度50℃，pH4.5，時間120min，酶的濃度0.35mg/ml。以HPLC法為測定方法，薑黃素提取量為考察指標，採用正交試驗法最佳化提取工藝，得出超聲法提取薑黃素的最佳工藝為加入8倍量pH值為12的鹼水，提取4次，每次提取40min。
用途
食品添加劑
薑黃素薑黃素長期以來就作為一種常用的天然色素被廣泛地套用在食品工業中，主要用於罐頭、腸類製品、醬滷製品的染色，其使用量按正常生產需要而定。以薑黃素為主要成分的功能性食品的產品形態可以是一般食品，也可以是一些非食品形態，如膠囊、藥丸或片劑等。對於一般食品形態，可以考慮一些黃色素的食品，如糕點，甜食、飲料等。
薑黃素是聯合國糧農組織食品法典委員會批准的食品添加劑（FAO/WHO-1995），是我國《食品添加劑使用衛生標準》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《食品添加劑使用標準》（GB2760-2011）規定，冷凍飲品，可可製品、朱古力和朱古力製品以及糖果，膠基糖果，裝飾糖果、頂飾和甜汁，麵糊、裹粉和煎炸粉，方便米麵製品，調味糖漿，複合調味料，碳酸飲料和果凍中薑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、0.01g/kg，人造黃油及其類似製品、熟制堅果與籽類、糧食製品餡料和膨化食品中可按生產需要適量使用。
薑黃素還具有防腐作用。目前，薑黃素在國內外作為調味品和色素廣泛套用於食品工業中。薑黃在中世紀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咖喱食品、中東地區常見的烤肉卷、波斯和泰國菜餚的常用調味品，芥菜醬中的常用色素。用於食品著色的薑黃色素主要分為水分散性薑黃油脂、水分散性提純薑黃、油溶性提純薑黃素和提純薑黃粉4大類。我國於上世紀80年代中後期開始研究和套用薑黃色素，90年代初發展到最高峰，但由於產品質量原因，市場化程度不高。目前國內已開發出可與國外相媲美的水溶性和油溶性薑黃色素產品，通過復配生產出多種色調的薑黃素，已廣泛套用於麵食、飲料、果酒、糖果、糕點、罐頭、果汁及烹飪菜餚，作為複合調味品套用於雞精複合調味料、膨化調味料、速食麵及面膨化製品、方便食品調味料、火鍋調味醬、膏狀香精香料、調味醬菜、牛肉干製品等中。我國是國際上薑黃的主產地之一，資源豐富，目前年產量已達到數萬噸，已具有很好的市場優勢。
化學指示劑
用作酸鹼指示劑，pH7.8（黃）-9.2（紅棕）。
醫學
薑黃為常用藥，其主要生物活性成分為薑黃素類和揮髮油。前者具有降血脂、抗凝、抗氧化、利膽、抗癌等作用；而後者主要起抗炎、抗菌以及止咳作用。薑黃素類通過誘導惡性腫瘤細胞分化、誘導腫瘤細胞凋亡及對腫瘤生長各期的抑制效應來發揮其抗癌作用，臨床套用十分廣泛。
1、抗癌
薑黃素是薑黃中提取的一種植物多酚，也是薑黃發揮藥理作用最重要的活性成分。近年的研究不僅證明了薑黃的傳統作用，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等轉錄因子的激活及表達有關，而且無明顯的毒副作用。
2、老年痴呆
美國杜克大學的動物實驗顯示，咖喱中的薑黃素不僅能使實驗鼠大腦中的澱粉樣蛋白分解，還能預防這種蛋白的生成。研究人員指出，常吃咖喱也可能在人身上產生類似的效果，從而有助於預防老年痴呆。
許多研究已證明，大腦中澱粉樣蛋白大量積聚是老年痴呆發病的最主要原因之一。此前的研究曾顯示，咖喱中的關鍵成分薑黃素有防止腦神經細胞損傷、改善腦神經細胞功能的作用。
據美國媒體報導，美國杜克大學的研究人員對實驗鼠進行了基因改造，使其大腦中出現許多澱粉樣蛋白。研究人員隨後向這些實驗鼠提供富含薑黃素的食品，結果發現，實驗鼠大腦中的澱粉樣蛋白分解了，同樣的食譜還能防止實驗鼠在成年後腦中出現澱粉樣蛋白。
3、抗炎
炎症是個複雜過程，是由細胞感染和/或組織損傷引發的，產生的一系列的連鎖反應最終導致某些慢性疾病快速發展。鑒於炎症在大多數慢性疾病中起著重要的作用，所以需要抗炎藥物來預防。儘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症性疾病，但它們大多數都具有副作用。研究發現，薑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，且在大多數情況下是安全的。
作用
1.抗炎作用
炎症反應是機體針對損傷因子所產生的防禦反應並伴隨著紅、熱、腫、痛的局部臨床特徵，他是由多種細胞和細胞因子共同參與的複雜過程。近來研究表明薑黃素能減少IL-17誘導的N0的產生，並且能減少iNOS在蛋白甚至mRNA水平的表達，從而抑制炎症反應，同時薑黃素能抑制IkB的降解而阻斷細胞因子誘導的NF-kB的激活及致炎因子的表達。
2.抗氧化作用
活性氧和活性氮是引起蛋白質氧化損傷的重要因素。活性氧和活性氮可以通過多種代謝途徑產生，如化學毒物與藥物代謝、細胞呼吸、輻射、光照等。活性氧和活性氮具有較高的反應活性，很容易快速與細胞內的大分子物質反應，引起與許多病理過程有關的細胞結構的廣泛損傷，如膜脂質過氧化、蛋白質及核酸等的氧化損傷。越來越多的研究顯示抗氧化是預防衰老的重要步驟，因為自由基或氧化劑會將組織分解，影響代謝功能，並會引起不同的健康問題。薑黃素消除過多的氧化自由基，對於許多自由基引起的老化相關的疾病都能夠預防。
3.抗腫瘤作用
薑黃素的抗腫瘤作用已引起全世界的廣泛關注。臨床I、Ⅱ期試驗已經證明，薑黃素套用於人類十分安全，能發揮抗腫瘤治療效果，美國國立腫瘤研究所已將其列為第3代癌化學預防藥，它對多種腫瘤細胞的產生、增殖、轉移均有抑制活性，如結腸癌、胃癌、肝癌、乳腺癌、前列腺癌、皮膚癌、白血病等。但薑黃素抗腫瘤作用機制目前尚不清楚。
4.神經保護作用
薑黃素不僅具有周圍神經系統的修復和保護作用，而且對中樞神經系統的保護也有作用。有研究者對印度老齡人群進行跟蹤調查發現，常攝食咖喱的老年人要比從不接觸咖喱的老人認知和記憶功能好的多，並且患帕金森病的發病率對比美國人群也明顯下降，提示薑黃素可能為治療和預防帕金森病提供很好的臨床套用證據。特別值得注意的是，流行病學顯示，阿爾茲海默症（AD）的發病率因地域不同而不同。印度AD發病率較低，僅為美國1/4。調查發現印度人喜食咖喱，從中分離出有效成分薑黃素。因其在神經系統具有的抗澱粉樣蛋白形成和聚集、抗炎、抗氧化、抗金屬螯合性能、抑制神經細胞凋亡與免疫相關作用等，起到神經保護的效應，對AD預防與治療起一定作用。
5.保護肝腎作用
薑黃素對黃麴黴毒素誘導的肝損傷具有保護作用，指出薑黃能通過多條作用途徑，誘導細胞調亡，抑制纖維化因子活化及細胞外基質增殖，有助於逆轉纖維化，從而達到對肝硬化的抑制作用。另有研究發現薑黃素能夠明顯改善糖尿病大鼠的腎功能與腎臟病理變化，指出薑黃素對於糖尿病腎臟纖維化的改善作用機制可能與其抑制腎臟SphK1-S1P信號通路密切相關。
缺點
在實際套用中發現，薑黃素還存在一定缺陷，如溶解度不高、穩定性差、吸收率低，在腸道中容易轉化為葡糖苷醛酸和磺酸等複合物，代謝快、半衰期短，這些問題的存在導致了其生物利用度較低，限制了其在食品和藥品領域中的套用。如在人體實驗中發現，只有當口服量達到10~12g時才能檢測到，給大鼠靜脈注射10mg/kg劑量的薑黃素，血清中的最大濃度只有0.36μg/mL；口服1.0g/kg薑黃素15min後，大鼠血漿中的濃度只有0.13μg/mL，1h後達到最大濃度0.22μg/mL，6h後血漿中已檢不出了。給大鼠口服薑黃素，血液、肝臟和腎臟中只有微量檢出，90%存在於胃和小腸中，24h後只剩1%，腹腔注射0.1g/kg薑黃素1h後檢測，發現薑黃素器官中分布差別很大，腸道中最多（117μg/g），在腎臟、血液和肝臟中其次，而在大腦中很低（0.4μg/g）。因此，提高薑黃素的生物利用率將是今後值得研究的重要方向。
目前提高薑黃素生物利用度的主要途徑有：
（1）與適當的藥用輔料配合使用，如將薑黃素與肝、腸內葡萄糖醛酸結合抑制劑胡椒鹼合用，還可將薑黃素製成帶金屬離子的螯合物，如製備成銅合薑黃素以提高其清除活性氧族的能力和藥理活性，並降低金屬離子毒性。
（2）人工合成薑黃素類似物。薑黃素的生物活性在很大程度上取決於其化學結構，對其苯環、亞甲基和羰基進行修飾，衍生物和類似物篩選是提高其生物利用度的重要途徑。
（3）改變產品劑型。目前薑黃素的主要產品劑型有固體分散體、納米粒、脂質體、膠束等。如以聚乙烯吡咯烷酮（PVP）、聚乙二醇（PEG）為載體製備成薑黃素固體分散體，結果與普通片劑相比，薑黃素-PVP固體分散體在大鼠體內的生物利用度提高了590%。納米薑黃素在體內具有循環時間長、滲透性強、抗機體代謝等優點，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，薑黃素分子可以連線在納米粒表面，使釋放能力持續而高效。利用HGMNC對外部磁場刺激敏感的特性，可以將薑黃素運載到癌細胞等靶位點，起到定向治療疾病的作用。脂質體能和細胞膜融合，可將薑黃素送入細胞內部，使藥物主要分布於肝、脾、肺和骨髓等組織器官中。但脂質體作為載體，存在穩定性較差、容易滲漏等問題。此外，採用NOSC製備薑黃素膠束，可增加藥物溶解度，提高生物利用度。
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