第二节　姜黄素

一、姜黄素的理化性质

姜黄素（curcumin）是由姜科、天南星科等一些植物的根、茎中提取的一种化学物质，其分子式为C21 H20O6，分子量为368.39，分子结构式如图1-2所示。

姜黄素的熔点为180～183℃，很难溶于水，易溶于甲醇、乙醇、丙酮、醋酸乙酯和碱性溶液中，微溶于苯和乙醚。姜黄素在碱性条件下呈红褐色，在酸性条件下呈浅黄色，着色力较强，对蛋白质着色较好，对光的敏感性特别强，须避光存储，其最大吸收峰在425nm波长的附近。姜黄素在强酸、强碱或高温下很不稳定。姜黄素易与铁离子形成螯合物。Zn2+、Fe2+、Fe3+、蔗糖、麦芽糖对姜黄素有增色作用，Cu2+、酒石酸、柠檬酸、苯甲酸钠对姜黄素有褪色作用，K+、Mg2+、Na+、维生素C对姜黄素无明显影响。

二、姜黄素的提取技术

提取姜黄素的传统方法有碱水提取法、有机溶剂提取法、酶提取法和表面活性剂协同提取法；其现代提取方法有微波提取法、超声波提取法和超临界流体萃取法。

胡伟等（2012）研究用乙醇法提取姜黄中姜黄素。结果表明：在30℃时，乙醇浓度70%、料、液比1∶28、浸提时间2h，姜黄素的提取率达到最高。胡忠泽等（2005）认为用超声波法提取姜黄素的最佳工艺为：加入8倍量pH值为12的碱水，提取4次，每次提取40min。高苏亚等（2011）研究用乙醇加热回流和超声波两种方法提取与分离姜黄素。结果表明：乙醇加热回流提取法较佳，提取条件为65% 乙醇，提取2次，固、液比为1∶10，提取时间2h。韩刚等（2007）试验用十二烷基硫酸钠（SDS）提取中药姜黄中姜黄素。结果表明：加入0.3% SDS，乙醇浓度为65%，两次回流提取时间为0.75h是最佳工艺条件。宿树兰等（2002）通过试验认为，渗漉法提取姜黄素的效果最好。具体方法为：将姜黄药材粉碎成粗粉（细度过30目筛），称取适量粉末，用0.7倍85% 乙醇浸润粉末0.5h后，将其均匀地装入渗漉器中，边装边压，以防有空隙或气泡，装完后在顶端压一重物，注入足量乙醇，浸泡6h后，打开下面出口，以3ml/min的流速渗漉，收集渗漉液，直至流出液接近无色时为止。李文杰等（2007）试验探讨了微波辅助提取姜黄素的最佳工艺条件，并用薄层色谱法筛选了最佳淋洗剂。最佳工艺条件为：辐射功率400W ，辐射时间3min ，溶剂为75% 乙醇，剂、料比为1∶20 ；最佳淋洗剂的组成为氯仿∶甲醇∶冰乙酸（125∶5∶2）。蔡曹盛等（2007）用正交试验法对超声波提取法提取姜黄素的工艺条件进行了优选，认为最佳的提取工艺条件为：姜黄粉细度40目，75% 的乙醇超声波提取，提取时间为60min ，姜黄素的提取得率为4.96% 。刘新桥（2004）通过研究发现，大孔树脂法是纯化总姜黄素的较好方法，其所得产品性状良好，纯度可达65%以上，总转移率不低于60%。

三、姜黄素的保健作用

1.抑菌作用

姜黄素不仅能增强吞噬细胞的活性，还可抑制细菌、真菌、病毒。姜黄素有很强的广谱抗菌作用，对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、红色毛癣菌等有很强的抑制作用。胡忠泽等（2004）在肉鸡饲粮中添加姜黄素，发现姜黄素能增强肉鸡的免疫功能。据报道，姜黄素可增强动物B细胞和C T细胞的活性，从而来提高动物自身的免疫功能。

姜黄活性成分包括姜黄素类化合物和挥发性油类（姜黄酮等）成分，前者可溶于强极性溶剂，后者能溶于弱极性溶剂，它们都有较强的抑菌作用，可有效地改善肠道菌群组成。

2.免疫调节作用

姜黄素不仅能增强巨噬细胞的吞噬功能，还可提高动物体的特异性免疫功能。用含姜黄素（40mg/kg）的饲粮饲喂大鼠5周，能提高其IgG 水平。李新建等（2005）报道，姜黄素能增强小鼠腹腔巨噬细胞的吞噬功能。

3.抗氧化作用

Toda 等（1985）从姜黄根茎中分离纯化得到了姜黄素等天然抗氧化组分。试验证明，它们都有降低自由基活性的功能。研究发现，可利用姜黄素来减少高脂模型大鼠的血液和肝脏中过氧化脂质化合物的含量；姜黄素还能增强谷胱甘肽过氧化物酶、超氧化物歧化酶的活性，从而减小脂质过氧化物对心血管系统的健康威胁。姜黄素能降低大鼠血清中丙二醛水平。姜黄素的抗氧化性可能与其所含的邻-二羟基基团有很大关系。许多学者发现，含有邻-二羟基基团的酚类抗氧化剂在抗氧化的过程中，会产生醌类物质，此物质的稳定性好，抗氧化性强，而姜黄素恰好有邻-二羟基基团，所以能很好地发挥其抗氧化作用。姜黄素由口腔进入，通过肠上皮细胞被吸收后转化为无色无臭的具有更强生物活性的四氢姜黄素 。四氢姜黄素捕捉自由基后，就会降解为2-甲氧基苯丙酸，该化合物的抗氧化性很强，所以四氢姜黄素具有较强的二重抗氧化防御能力 。因此，可利用姜黄素作为抗氧化剂来阻止脂质过氧化，起到保护动物体组织、延缓器官衰老的作用。

4.抗炎作用

姜黄素具有抑制多种炎症因子的作用。细胞核因子ΚB（NF-ΚB）可激活多种与炎症有关联的基因转录。哮喘病患者的气管中存在加快炎症反应的刺激因子，如过敏原等，可激活NF-ΚB，加重气管炎症。姜黄素可通过抑制NF-ΚB活性的作用，来发挥其抗炎作用，从而缓解哮喘病情。姜黄素可通过减少动物结肠黏膜Th1细胞因子（IFN-γ、TNF-α、IL-12、IL-1）的表达，来增强Th2细胞因子（IL-4、IL-10）的表达，降低脾细胞中IFN-Y/IL-4的比值，从而治疗由三硝基苯磺酸诱发的结肠炎。由微生物引起的全身性脓毒反应症状可利用姜黄素的抗炎作用来减轻。静脉注射姜黄素，能减轻组织损伤，降低病死率和致炎基因的表达，还能减少由脂多糖诱导的肿瘤坏死因子的表达。因此，姜黄素制剂有望成为治疗炎症的有效药物。麦国丰等（2005）报道，姜黄素可抑制NF-ΚB的激活，下调金属蛋白酶（MMP-9）的表达，并降低MMP-9对大鼠肠组织细胞外基质的降解和破坏作用，减轻炎性细胞浸润。

5.对心血管系统的保健作用

姜黄素在保护心肌与抗动脉粥样硬化方面有一定的效果。试验证明，用姜黄素处理的家兔左心室功能有明显的改善。对照组兔心肌TNF-α和MMPs可表达，但处理组兔的表达被显著地抑制了。心血管疾病发病机制主要是血管平滑肌细胞的迁移、增殖以及胶原的合成。姜黄素可通过对血小板源生长因子（PDGF）信号传导的抑制，从而阻滞PDGF诱导的血管平滑肌细胞的再生。小剂量的姜黄素可通过非脂类代谢途径治疗动脉粥样硬化。

6.对肾的保健作用

许多研究显示，姜黄素可减轻肾功能障碍，减小环胞霉素A（CsA）对肾脏的毒害作用，提高经CsA处理的大鼠体内抗氧化物酶的水平，恢复肾脏的正常形态。以移植后的肾功能为研究对象，结果显示：含有姜黄素的试验组移植后的肾功能得到改善。姜黄素高剂量组与低剂量组比较，由肾移植而产生的急性细胞排斥和神经毒性也最低，其原因是可能与诱导血红素加氧酶-1的作用有关。

7.对肝的保健作用

慢性肝病，多是由肝纤维化引起的。许多试验显示，姜黄素可通过多种途径，发挥肝抗纤维化的作用。已研究证实，姜黄素有抗脂质过氧化作用，并能增强动物体清除氧自由基的能力。姜黄素可有效预防乙醇和多不饱和脂肪酸氧化生成氧自由基，以避免肝毒性损伤，并能有效阻止肝损伤后向纤维化方向发展。Rukkumani等（2004）认为，肝纤维化是引起肝细胞损伤的直接因素。Shen等（2007）试验证明，姜黄素对肝缺血再灌注损伤有保护作用，其原因是与热休克蛋白70的表达增加以及抗氧化酶活性的增强有关。

8.对肺的保健作用

体外研究显示，姜黄素可抑制肺泡炎性细胞的前炎症细胞因子TNF-a、IL-1B和IL-8 的产生。近些年来，Punithavathi等（2000）和Lian等（2006）分别报道，姜黄素对博莱霉素或脂多糖引起的大鼠肺损伤有保护作用。朱瑞芳等（2008）报道，姜黄素对油酸型大鼠急性肺损伤有保护作用，其可能原因是姜黄素能调节抗炎因子和致炎因子，从而使炎症介质不能大量释放。雷素英等（2007）在姜黄素对博莱霉素诱导肺纤维化大鼠结缔组织生长因子表达的影响的研究中证实，姜黄素有抗肺纤维化的作用，这可能与姜黄素抑制结缔组织生长因子在肺组织中的表达有关。李薇等（2009）发现，姜黄素可能抑制TGF-β1的表达，进而抑制高氧引起新生大鼠的肺纤维化。

9.抗肿瘤作用

多项研究表明，姜黄素不仅能抑制超氧阴离子、过氧化氢等多种自由基的产生，而且对它们还有很强的清除作用，可对过氧化氢等自由基损伤多种组织和细胞进行抑制，从而降低肿瘤的发生率。Ligeret等（2004）报道，可利用姜黄素增强线粒体膜通透性的作用，诱导肿瘤细胞的凋亡。其分子机制为：姜黄素还原线粒体膜上的F为Fe2+，诱导羟基（HO-） 的产生与氧化硫醇基，促进通透性转换孔的开放，从而增强线粒体膜的通透性。

四、姜黄素在动物中的应用效果

1.姜黄素在鸡中的应用效果

已有研究表明，姜黄素对肉鸡的生产性能和免疫机能有增强作用，也对鸡体有抗氧化的作用，还能改善脂质代谢、提高鸡肉品质等。胡忠泽等（2004）在肉鸡饲粮中添加姜黄素（250mg/kg），可显著地（P＜0.05）提高肉鸡日增重、增加采食量、降低饲料增重比；同时还能显著提高肉鸡胸腺指数和新城疫抗体效价。这些结果证明，姜黄素有促进肉鸡生长和提高肉鸡免疫功能的作用。胡忠泽等（2006）进一步试验证明：姜黄素可增加鸡血清中IgG的含量（P＜0.05），对淋巴细胞数量和淋巴细胞转化率有增高作用（P＜0.05），对白细胞吞噬功能也有增强作用（P＜0.05），但对肉鸡法氏囊生长发育无明显影响。祝国强等（2007）对姜黄素在肉鸡日增重、脂质代谢与肉品质等方面的作用进行了研究，其结果与胡忠泽等（2006）报道的试验结果基本一致。另外，姜黄素还有增强鸡肉色泽、提高鸡肉品质与降低腹脂沉积等功能。胡忠泽等（2008）报道，姜黄素通过改变皖江黄鸡体内脂肪代谢相关酶的活性，可调节脂肪代谢，降低体脂肪的沉积。

刘兆金等（2007）报道，姜黄素能显著地提高蛋鸡产蛋率，在饲粮中添加150mg/kg姜黄素时能获得较好的经济效益。

2.姜黄素在鱼中的应用效果

姜黄素有促进鱼类生长、提高其消化酶活性与改善鱼体色泽等功能。胡忠泽等（2003）报导，姜黄素能显著地促进草鱼生长，增强其肠道蛋白酶和淀粉酶的活性，提高营养物质消化率和饲料利用率。在基础饵料中分别添加0.02%、0.04%、0.06% 的姜黄素，大黄鱼的平均增重、平均增重率、成活率都显著地高于对照组；姜黄素对大黄鱼的体色能明显改善，有较强的着色作用。姜黄素在饵料中的适宜添加量为0.04%。郑清梅等（2008）用罗非鱼进行试验，也得到了相似的结果。将重量为49.71g±1.58g的240尾奥尼罗非鱼均分成四组，饲喂结果如下：姜黄素添加量500mg/kg组的鱼体重增长率最高（69.76%），SOD活性显著增强，肠道中脂肪酶活性显著提高；姜黄素添加量800mg/kg组的鱼胰脂肪酶、肝谷胱甘肽过氧化物酶和SOD活性都显著提高，肝、胰中丙二醛含量显著下降。

3. 姜黄素在猪中的应用效果

周明等（2014）试验研究了姜黄素在育肥猪中的应用效果，并探讨了姜黄素在猪饲粮中的适宜添加量。试验结果如下：与对照组比较，补饲姜黄素的试验组猪平均日增重提高12.32%（P＜0.01），饲料转化率提高12.69%（P＜0.05），血清谷草转氨酶活性降低21.75%（P＜0.05），血清总蛋白质提高6.10%（P＜0.05），血糖提高12.28%（P＜0.05），血清丙二醛含量降低，猪肌肉pH值随姜黄素在饲粮中添加量的增加而有下降的趋势，猪瘟血清抗体提高7.74%（P＜0.05）；猪O型口蹄疫血清抗体显著提高（P＜0.05）；猪蓝耳病血清抗体提高8.46%。根据生产性能，育肥猪饲粮中姜黄素的适宜添加量是300mg/kg；而根据血清生化指标，则为400mg/kg。