天然姜黄色素 提取工艺研究进展
河南工业大学 夏萍 石浩 李亚萍
来源于姜科姜黄属植物姜黄根茎的姜黄色素，其染色能力大于其他天然色素和合成柠檬黄等，尤其对蛋白
质等有很强的染色能力。由于它安全无毒、无副作用，所以是国内外允许使用的重要天然食用色素之一。按照
GB2760-81、86及89的规定，可用于果味水、果味粉、果子露、汽水、配制酒、糖果、糕点、罐头、浓缩果汁等
的着色，用量按“正常生产需要”而定。此外，姜黄色素还可用于医药、化妆品及烹饪菜肴等的着色。
近年来，研究发现姜黄活性成分姜黄素具有降血脂、抗动脉粥样硬化、抗氧化、清除自由基、抗肿瘤、抗诱变
功能，还具有诱导肿瘤细胞凋亡功能。据报道，姜黄色素产品中含有人体需要的18种氨基酸及多种微量元素成分，
具有降压、利胆、行气解郁、凉血破瘀之功，是天然色素中极具开发前景的黄色素之一。
理化性质及其稳定性
姜黄色素的结晶是橙黄色粉末，有特殊的芳香气味，熔点为179～182℃，具有亲脂性，易溶于冰醋酸、乙酸
乙酯和碱性溶液，并可溶于95%乙醇、丙二醇，但不溶于水。姜黄色素的95%乙醇溶液在425nm附近有最大吸收峰。
高纯度(>90%)的姜黄色素在偏酸性环境中呈纯黄色，在碱性环境中其溶液呈棕色或红棕色，在pH=7.0～8.0范围内
其溶液呈玫瑰红色，故可作为化学反应指示剂(测定硼离子)。由于姜黄色素分子中含有多个双键、酚羟基、羰基等，
因此化学反应性较强。低酸性溶液以及Al3+、Fe3+、Cu2+等离子易使姜黄素形成沉淀，光、热、氧能使色素氧化
而失去着色力。研究表明，姜黄色素在pH=9、7、4的条件下连续照射2.5h，色素的损失率在33%左右。色素从90
℃开始保持45min，分解较为明显；当升温至170℃时，色素在5min之内已分解成不溶于乙醇的黑色物质。柠檬酸、
Vc对姜黄色素稳定性有一定影响，随柠檬酸、Vc的浓度增加，姜黄色素的吸光度值减小，颜色变浅。防腐剂(苯甲
酸钠、山梨酸钾)对姜黄色素有较大影响，主要表现在最大吸收峰和色调上，吸收峰有所增加，色调加深。
姜黄色素提取方法
目前研究从姜黄中提取姜黄色素的报道很多，在工艺流程上各具特色，但都包含提取和精制两大步骤，其中提
取技术与提取工艺的研究较为深入。与传统的提取技术相比,微波、超声、超临界等现代提取技术有着不可比拟的
优越性。高效毛细管电泳法、差示脉冲伏安扫描法、极谱催化波法等技术的出现,拓宽了检测技术的选择性,提高了
检测的灵敏度。
1.传统提取方法
有机溶剂提取法 该法是提取姜黄色素最常用的方法，一般用乙醇、丙酮、乙酸乙酯等作提取剂，加入原料若
干倍用量的提取剂进行回流蒸馏或加热浸提，采用离心或过滤的方式分离得到姜黄色素粗提液。此法的主要优点是
提取率高，但有机溶剂消耗量大，并且分离获得的提取液中除姜黄色素外，还含有大量酯类等脂溶性杂质。湖南师
范大学王贤纯等用乙醇循环法提取姜黄色素，结果表明，用浓度稍低的乙醇反而比浓度高的乙醇获得更好的效果，
用70% 的乙醇提取效果最好，循环法能始终保持较好的浓度差，提取率是普通静止浸提法的2倍。
碱水提取法 姜黄色素易溶于碱水，故可用碱水对姜黄色素进行浸提。四川大学冉启良等用pH 值9.0～9.5
的碱水煮沸提取姜黄色素，提取率可达5%～6%。虽然其提取效率不如有机溶剂法，但从经济和安全性角度考虑仍
有应用价值。由于姜黄原料中淀粉含量高，色素实际上是与淀粉一起进入了碱性提取液。基于这一事实，西北大学
熊国华等直接用中性水加热提取姜黄色素并获得成功。尽管姜黄色素只微溶于水，但它与淀粉结合紧密，可随大量
可溶性淀粉一起进入水相，从而进一步降低了提取成本。
酶提取法 在药用植物活性成分提取过程中，选用适当的酶作用于植物材料，如水解纤维素的纤维素酶、水解
果胶质的果胶酶等，可以使细胞壁及细胞间质中的纤维素、半纤维素、果胶等物质降解，破坏细胞壁的致密构造，
减小细胞壁、细胞间质等传质屏障对有效成分从细胞内向提取介质扩散的传质阻力，从而有利于活性成分的溶出。
淮南联合大学董海丽等应用纤维素酶、果胶酶组成的复合酶对姜黄进行降解，在50℃、pH 值为4.5、酶浓度为
0.35mg·mL-1的条件下酶解120min,然后用碱水提取3次，提取率比传统碱水提取工艺提高了8.1%。张有林等采
用淀粉酶、果胶酶、纤维素酶复合提取姜黄色素，试验发现提取率几乎为单一组分酶的2倍，且比碱液提取率和乙
醇提取率高。
表面活性剂协同提取法 天然产物有效成分的提取过程，首先是溶剂对原料的润湿, 能否润湿, 与溶剂和原料
成分的表面张力有着密切的关系。表面活性剂具有双亲结构，加入表面活性剂能明显降低表面张力，使原料易被润
湿，有利于溶剂渗入细胞内部，从而提高有效成分的浸出效能和提取率。通常以溶有少量表面活性剂的水就可代替
高浓度的醇或其他有机溶剂进行天然产物的提取，大大降低了提取成本，提高了提取率，而且无环保问题。华北煤
炭医学院韩刚等研究了不同表面活性剂对姜黄色素提取效果的影响，发现加入0.5%的十二烷基硫酸钠可使姜黄中
姜黄色素的提取率增加16%。
2.现代提取方法
微波提取法 微波萃取的原理是在微波场中利用不同结构的物质吸收微波能力的差异，使得基体物质的某些区
域或萃取体系中的某些组分被选择性加热，从而使被萃取物质更易从基体或体系中分离。从细胞破碎的微观角度看，
微波加热导致细胞内的极性物质尤其是水分子吸收微波能产生大量的热量，使胞内温度迅速上升, 液态水气化产生
的压力将细胞膜和细胞壁冲破，从而使胞外溶剂容易进入细胞内溶解并释放出胞内物质。王平等利用微波萃取技术
提取姜黄色素，在溶剂比1∶50、温度60℃、萃取时间30min、微波功率200W的条件下，微波萃取工艺的姜黄色
素得率优于传统提取工艺。
超声提取法 超声提取是一种利用外场介入强化提取过程的技术。与常规溶剂提取法相比，超声提取不需加热，
耗时短，提出率高，不影响活性成分的生理活性，适于热敏性物质的提取。秦炜等考察了超声场对姜黄色素提取的
影响，研究发现超声场的介入显著缩短了浸提时间，加快了传质速率，提高了姜黄色素的浸出率，同时保证了姜黄
色素的稳定性。陕西科技大学刘树兴等用95%的食用乙醇作溶剂，超声场辅助提取姜黄色素，试验结果表明：超声
场介入的提取工艺的姜黄色素提取率比传统提取工艺提高35%。
超临界流体萃取法 超临界流体(SCF)萃取技术是一种新型的绿色分离技术。超临界流体的密度接近于液体，
而其粘度、扩散系数接近于气体，因此其不仅具有与液体溶剂相当的溶解能力，还有很好的流动性和优良的传质性
能,有利于被提取物质的扩散和传递。溶质在SCF中的溶解度大致可认为随SCF密度的增大而增大, 在临界点附近，
超临界CO2 流体的密度仅是温度和压力的函数，温度和压力的微小变化，就可引起密度的大幅度改变。利用SCF
的这些特殊性质，通过升压增大溶质在SCF中的溶解度，实现溶质的萃取，当溶质溶于SCF之后，通过降压或升温
的方法，减小溶质的溶解度，实现溶质和溶剂的分离。由于超临界CO2萃取温度不高，与氧气隔绝，因而特别适合
热敏性物质的提取。此种方法有可能发展成为提取姜黄色素的主要方法之一。江苏大学宿树兰等利用超临界CO2萃
取姜黄中的姜黄色素，确定最佳条件为萃取压力25MPa，萃取温度55℃，加入30%的无水乙醇作夹带剂(与超临界
CO2流体同步泵入萃取器中)，静态萃取4h，动态萃取5h，CO2流量3.5L·min-1。通过试验发现超临界CO2萃取
姜黄色素具有操作简便、无有机溶剂残留等优点。
对姜黄色素和姜黄挥发油抗肿瘤作用及其机制的深入研究和探索,必定会带动姜黄色素及姜黄系列产品在医
药、食品、保健、美容等领域的应用,姜黄深加工制品的开发在国内外市场前景看好。目前用于治疗肿瘤的药物对
正常细胞有毒性作用，还可引起肝毒、肾毒、骨髓抑制、消化道反应等不良反应，而天然姜黄素则无上述副作用，
具有广阔的开发前景。