阅读说明：本技术 一种姜黄素提取纯化方法 (Curcumin extraction and purification method ) 是由 郑秋芳 方丽金 颜才健 于 2020-08-11 设计创作，主要内容包括：一种姜黄素提取纯化方法,包括以下步骤：S1将姜黄粉碎后加入第一有机溶剂,过滤后得到提取液；S2取得到的提取液通过第二提取树脂进行提取吸附；S3采用第三洗脱剂对所述第二提取树脂进行洗脱,收集洗脱液；S4取得到的洗脱液进行旋蒸、干燥得到姜黄素产品；所述第二提取柱由多孔树脂负载磺酸型金属螯合离子液体组成,其中,所述磺酸型金属螯合离子液体包含以下结构：<Image he="64" wi="276" file="100004_DEST_PATH_IMAGE001.GIF" imgContent="drawing" imgFormat="GIF" orientation="portrait" inline="no"></Image>(1)式(1)中,<Image he="16" wi="18" file="100004_DEST_PATH_IMAGE003.GIF" imgContent="drawing" imgFormat="GIF" orientation="portrait" inline="no"></Image>为金属螯合型阴离子。本发明利用多孔树脂负载磺酸型金属螯合离子液体制备得到提取树脂,可有效提高姜黄素的提取效率和纯度,且提取纯化步骤简单,利于实现姜黄素的工业化生产。(A curcumin extraction and purification method comprises the following steps: s1, crushing turmeric, adding a first organic solvent, and filtering to obtain an extracting solution; s2, extracting and adsorbing the obtained extracting solution through second extraction resin; s3, eluting the second extraction resin by using a third eluent, and collecting the eluent; s4 rotary evaporating the obtained eluent, and drying to obtain curcumin product; the second extraction column is composed of porous resin-loaded sulfonic acid type metal chelating ionic liquid, wherein the sulfonic acid type metal chelating ionic liquid comprises the following structure: (1) in the formula (1), the reaction mixture is, is metal chelating anion. The invention utilizes porous resin to load sulfonic acid type metal chelate ionThe extraction resin obtained by preparing the sub-liquid can effectively improve the extraction efficiency and purity of the curcumin, and the extraction and purification steps are simple, thereby being beneficial to realizing the industrial production of the curcumin.)

一种姜黄素提取纯化方法

技术领域

本发明属于植物提取与分离技术领域，具体涉及一种姜黄素提取纯化方法。

背景技术

姜黄（Curcuma longa L.）是姜科属多年生草本植物，又名毛姜黄，是一种药食同源的传统药材。姜黄的药材价值指的是其干燥的根茎，在热带与亚热带地区被广泛的栽培，特别是在东南亚和澳大利亚的北部，其中主要分布在中国、非洲、美国、日本等国家。在我国种植姜黄的地区较多，主要集中在四川、福建、湖南、广东、云南、西藏、贵州以及台湾等地。

姜黄性味辛、苦、温和，入心、肝和脾，具有破血行气、通经止血的功效，姜黄具有悠久的药用历史，在古代中药学上，常用于治疗胸部疼痛、经闭、症瘕、风湿疼痛、跌打肿痛等症，因它具有防腐杀菌的功效，还可用来治疗割伤、烧伤和瘀伤。此外，姜黄具有较好的保健作用，还用以辅助治疗胃痛和消化不良等疾病。在现代中药领域中，主要用于中药制剂的生产。

姜黄的主要成分为姜黄素和姜黄挥发油，此外，还含有树脂类、糖类、甾醇类、多肽类、脂肪酸、单烯酸、二烯酸、生物碱及微量元素等。近年来，国内外对姜黄的研究，主要集中在其活性成分姜黄素和姜黄油的提取、纯化以及相应功效的研究，从姜黄活性成分中分离和发掘新药并对其结构进行鉴定、化学合成、改造等方面是广大学者们研究的重点。

姜黄素作为天然色素，因具有较强着色性，被广泛应用于糕点、糖果、饮料、肠类制品和罐头等食品。目前现有的人工色素，多数会对人体产生一定的危害，而作为天然色素的姜黄素几乎是无毒无害的，它正逐步代替人工色素。姜黄素是一种略带酸性的二苯基庚烃物质，是极为罕见的二酮类有色物质，同时又是具有多酚类特殊结构的化合物。平常提到的姜黄素通常指的是姜黄素单体、去甲氧基姜黄素单体和双去甲氧基姜黄素单体的总称。姜黄素是一种橙色晶体状粉末，味稍苦，不溶于水，能溶于乙醇、丙二醇、冰醋酸和碱溶液。因此利用姜黄素此特性，现有对姜黄色的提取方法通常有：乙醇回流法、渗漉法、水杨酸钠法、酶法、超声波法、微波提取法和超临界CO₂法等。为了得到较纯的姜黄素产品，需要进行进一步的纯化，纯化姜黄素的方法一般包括：有机溶剂提取法、柱层析法等。但是采用传统有机溶剂法提取姜黄素会造成溶剂残留的问题，而结合酶法进行提取，虽然能明显提高提取率，但加入的酶难以和产物进行有效分离，且上述提取方法难以将姜黄中含有的色素和油脂分离开。

离子液体是指在室温或接近室温条件下呈现液态的、完全由阴阳离子所组成的盐，也称为低温熔融盐。与传统的有机溶剂相比，离子液体具有蒸汽压低、粘度范围宽、导电性好、溶解能力强及热稳定性高等优点。同时离子液体还具有良好的设计性，即可通过阴阳离子组合或集团修饰来调节其极性、溶解度、疏水性或亲水性等物理化学性质。由于离子液体具有上述优点，因而引起了许多研究者的注意。如申请号为201711237710.6的文件公开了一种应用离子液体提取制备竹叶黄酮的方法，其包括以下工艺步骤：将已经粉碎过筛的竹叶粉加入离子液体水溶液A，超声辅助提取后，得到提取液，提取液过滤得到滤液A和固体物料A；将固体物料A加入离子液体水溶液B，超声辅助提取后,得到提取液，提取液过滤得到滤液B；将滤液B加入有机溶剂提取，静置分层，获得上层有机相提取液和下层萃余液，将上层有机提取液减压浓缩，即得竹叶总黄酮。该方法是一种竹叶黄酮成分提取制备的新工艺，所得竹叶黄酮提取率高、纯度品质高，离子液体可以循环使用，操作方便，具有良好的推广应用前景。

但是该离子液体并不适用于姜黄素的提取，本发明人针对姜黄素的性质，研究并得到了一种适用于姜黄素的提取方法，并以姜黄素得率为考察指标，研究了提取姜黄素方法的最佳工艺参数，确定了最佳纯化工艺条件。

发明内容

针对上述存在的问题，本发明的目的是提供一种姜黄素提取纯化方法，利用多孔树脂负载磺酸型金属螯合离子液体制备得到提取树脂，可有效提高姜黄素的提取效率和纯度，且提取纯化步骤简单，利于实现姜黄素的工业化生产。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种姜黄素提取纯化方法，包括以下步骤：S1将姜黄粉碎后加入第一有机溶剂，过滤后得到提取液；S2取得到的提取液通过第二提取树脂进行提取吸附；S3采用第三洗脱剂对所述第二提取树脂进行洗脱，收集洗脱液；S4取得到的洗脱液进行旋蒸、干燥得到姜黄素产品；

所述第二提取柱由多孔树脂负载磺酸型金属螯合离子液体组成，其中，所述磺酸型金属螯合离子液体包含以下结构：

（1）

式（1）中，

为金属螯合型阴离子。

在本方案设计中，采用磺酸型金属螯合离子液体强化多孔树脂，其优势在于，离子液体本身具有设计性强、容量高、可循环使用、绿色环保等优点，在此基础上针对姜黄素特有的结构对离子液体进行了设计，由于姜黄素既有亲水的基团也有疏水的基团（整体表现为不溶于水），本发明提供的磺酸型金属螯合离子液体同样具有极性头和非极性尾，能完全适配于姜黄素的结构，因此提取姜黄素的专一性更强，离子液体内的磺酸基团对芳香烃具有较强的选择性，引入磺酸基团可使离子液体提高对姜黄素的选择性和提取容量。由于金属螯合阴离子的稳定性足够高，在制备时也不会产生其他副产物，并且金属螯合物更易于吸附固定于树脂上，同时螯合型金属阴离子可降低离子液体的晶格能，能使离子液体在室温下呈现稳定的液态，因此采用湿法浸渍-蒸发法即可完成树脂的制备。而且制备提取树脂优势在于可一步完成对姜黄素的提取，提取效率高。

作为本发明的进一步优选，所述离子选自

、

中的一种。

在本方案设计中，选用过渡金属铜，其优势在于，铜离子在制备螯合离子液体的技术较为成熟，并且铜离子本身具有颜色，可用于判断制备过程中的反应进程也可用于判断制备树脂时的吸附效率。同时上述两种铜离子的三齿配体酸碱及热稳定性都较高，且有助于提高姜黄素的提取，是本发明中的优选。

作为本发明的进一步优选，所述磺酸型金属螯合离子液体的制备方法包括：（1）将R基咪唑和1,3-丙磺酸内酯混合，加入丙酮后在30~50℃搅拌，反应后得到固体，将固体用浓酸进行酸化，然后进行洗涤干燥，得到磺酸化离子液体；将螯合剂IDA或HFAC溶解到乙腈中，然后加入氨水，密封室温下搅拌，然后进行第一次旋蒸，得到固体物；将得到的固体物溶解于乙醇，加入氯化铜，密封室温下搅拌，过滤后然后进行第二次旋蒸，得到金属螯合产物；（2）将上述得到的磺酸化离子液体与金属螯合产物混合在密封室温下反应，过滤后进行第三次旋蒸，然后加入***进行溶解，进行纯化、洗涤，然后进行第四次旋蒸，干燥后得到所述磺酸型金属螯合离子液体。

在本发明中，R基咪唑优选为短链甲基咪唑，有助于降低范德华力以减少离子液体的粘度。本发明提供的三步法合成磺酸型金属螯合离子液体，策略是分别进行有机阳离子改性、制备金属离子螯合物，再合成离子液体。该方法副产物少，且制备工艺较为简单，多余的试剂也易分离回收。

作为本发明的进一步优选，所述第二提取树脂的制备方法包括：取磺酸型金属螯合离子液体溶于乙醇中，室温搅拌后加入多孔树脂，继续搅拌，减压蒸馏除去乙醇后进行干燥，得到所述第二提取树脂。

作为本发明的进一步优选，所述多孔树脂为DM301或DA201。

在本发明中，DM301为非极性树脂，DA201则为强极性树脂，均为对姜黄素吸附性较好的树脂，基于此基础本发明人使用离子液体对二者进行了强化，经实验证实得到强化后的树脂吸附效率及吸附性均得到了提升。

作为本发明的进一步优选，S2步骤中所述提取液与第二提取柱的质量体积比为5~10g/100ml。

作为本发明的进一步优选，所述第一有机溶剂为乙醇、丙酮中的一种。

作为本发明的进一步优选，所述第三洗脱剂为乙醇、丙酮中的一种。

作为本发明的进一步优选，S3步骤中所述第三洗脱剂的流速为1~3ml/min。

作为本发明的进一步优选，所述第三洗脱剂选用的乙醇或丙酮的pH值为7.5~8.0。

在本发明中，洗脱剂的pH值与常选用的酸性或者中性不同，选择了呈弱碱性的洗脱剂，这是由于本发明制备得到的离子液体在酸性及中性环境下洗脱效果不佳，而在碱性条件下洗脱效果好，但考虑到碱性过强会导致姜黄素不稳定，因此选用弱碱性洗脱剂。

本发明具有以下有益效果：

本发明采用的提取树脂可一步完成对姜黄素的提取，大大优化了姜黄素的提取工艺，且提取效率高、提取效果好，得到的姜黄素纯度高。

本发明采用了磺酸型金属螯合离子液体与树脂结合得到的新型提取树脂制备工艺简单、易于实现，且酸碱以及热稳定性较高，且自身带有颜色，容易观察，给处理操作带来方便。

附图说明

附图1为本发明制备一号提取树脂的负载前后对比图。

（a）为负载前树脂；（b）为负载离子液体后的树脂。

具体实施方式

一．材料准备

试剂：六氟乙酰丙酮（HFAC，≥99%）、二水合氯化铜（≥99%）、氨水（25-28%）、乙腈（≥99%）、乙醇（≥99%）、N-甲基咪唑（99%）、甲酸（分析纯）、1,3-丙磺酸内酯（分析纯）、丙酮（分析纯）、浓硫酸（≥99%）、乙酸乙酯、去离子水等。

二、实验方法

1.制备离子液体

（1）将10mmol的六氟乙酰丙酮（液体）加入到250ml的单口圆底烧瓶中，再加入50ml乙腈作溶剂，最后加入等摩尔的氨水，密封，室温下磁力搅拌反应24h。反应完成后，加入3.33mmol的二水合氯化铜，再加入20-30ml乙醇助溶，室温下搅拌反应10-12h。反应完成后，过滤掉副产物氯化铵，旋转蒸发仪蒸去乙腈和乙醇，得到金属螯合产物。反应过程如下：

使用IDA为螯合剂，制备过程与六氟乙酰丙酮相似，得到的金属螯合产物反应过程为：

（2）将甲基咪唑和1,3-丙磺酸内酯按摩尔比1:1称取，并加入到250ml圆底烧瓶中，用丙酮做溶剂，在40℃下电磁搅拌17h，二者发生缩合反应。停止搅拌，然后抽滤得到白色固体，将次白色固体再次用丙酮、乙醇洗涤，过滤，得到白色粉末，将其置于真空干燥箱中80℃下干燥4h，取出称量，然后用等物质量的浓硫酸在80℃下酸化6h，得到透明溶液，将该溶液用适量乙酸乙酯洗涤三次，然后干燥一定时间，得到磺酸化离子液体产物。

（3）将得到的金属螯合产物和磺酸化离子液体产物以等物质的量加入到250ml圆底烧瓶中反应10-12h，反应结束后过滤掉副产物氯化铵，旋转蒸发仪蒸去残余的丙酮、乙醇、乙酸乙酯可得到绿色液体。

（4）将得到的绿色液体溶于***中，过滤掉残留的氯化铵，将滤液转移到分液漏斗中，用超纯水洗涤4-6次，检测没有卤素离子残留即可，然后利用旋转蒸发仪蒸去***，所得产品真空干燥24h，即可得到纯化后的离子液体，即为磺酸型金属螯合离子液体。

本发明人主要制得了两种离子液体，即阳离子为：

；

阴离子为以下两种之一：

；。

2.制备提取树脂

将制备得到离子液体溶于以1g/10ml的比例溶于乙醇中，室温搅拌5~15min，分别加入上述两种树脂，搅拌60min，35℃减压蒸馏除去乙醇，在60℃真空干燥12h，得到四种多孔树脂负载离子液体，如下表所示：

三、提取姜黄素

实施例1

将200g姜黄粉碎成姜黄粉，过60目筛后，然后以体积浓度95%的乙醇溶液为溶剂，按料液比1g：20ml，采用超声提取法提取，提取次数2次，每次60min，然后过滤，合并滤液，得到乙醇提取液4L；按质量体积比5g/100ml在所得乙醇提取液中加入#1树脂，搅拌混合，然后在搅拌条件下乙醇提取液体积30%的盐酸水溶液（体积浓度0.6%），继续搅拌30min后静置，过滤，得吸附好的大孔吸附树脂；将吸附好的大孔吸附树脂装柱，加入与树脂等体积的去离子水淋洗后，以体积浓度60%的乙醇溶液（pH为8.0）为洗脱剂，洗脱剂流速为2ml/min，然后收集洗脱液进行旋蒸干燥，得到姜黄素提取物。

实施例2

将400g姜黄粉碎成姜黄粉，过60目筛后，然后以体积浓度95%的丙酮溶液为溶剂，按料液比1g：20ml，采用超声提取法提取，提取次数2次，每次60min，然后过滤，合并滤液，得到乙醇提取液8L；按质量体积比10g/100ml在所得乙醇提取液中加入#2树脂，搅拌混合，然后在搅拌条件下乙醇提取液体积30%的盐酸水溶液（体积浓度0.6%），继续搅拌30min后静置，过滤，得吸附好的大孔吸附树脂；将吸附好的大孔吸附树脂装柱，加入与树脂等体积的去离子水淋洗后，以体积浓度60%的丙酮溶液（pH为8.0）为洗脱剂，洗脱剂流速为2ml/min，然后收集洗脱液进行旋蒸干燥，得到姜黄素提取物。

实施例3

将100g姜黄粉碎成姜黄粉，过60目筛后，然后以体积浓度95%的乙醇溶液为溶剂，按料液比1g：20ml，采用超声提取法提取，提取次数2次，每次60min，然后过滤，合并滤液，得到乙醇提取液2L；按质量体积比5g/100ml在所得乙醇提取液中加入#3树脂，搅拌混合，然后在搅拌条件下乙醇提取液体积30%的盐酸水溶液（体积浓度0.6%），继续搅拌30min后静置，过滤，得吸附好的大孔吸附树脂；将吸附好的大孔吸附树脂装柱，加入与树脂等体积的去离子水淋洗后，以体积浓度60%的乙醇溶液（pH为7.5）为洗脱剂，洗脱剂流速为1ml/min，然后收集洗脱液进行旋蒸干燥，得到姜黄素提取物。

实施例4

将200g姜黄粉碎成姜黄粉，过60目筛后，然后以体积浓度95%的乙醇溶液为溶剂，按料液比1g：20ml，采用超声提取法提取，提取次数2次，每次60min，然后过滤，合并滤液，得到乙醇提取液4L；按质量体积比5g/100ml在所得乙醇提取液中加入#4树脂，搅拌混合，然后在搅拌条件下乙醇提取液体积30%的盐酸水溶液（体积浓度0.6%），继续搅拌30min后静置，过滤，得吸附好的大孔吸附树脂；将吸附好的大孔吸附树脂装柱，加入与树脂等体积的去离子水淋洗后，以体积浓度60%的丙酮溶液（pH为7.5）为洗脱剂，洗脱剂流速为3ml/min，然后收集洗脱液进行旋蒸干燥，得到姜黄素提取物。

对比例1

与实施例1的不同之处在于，采用的提取树脂采用DM301。

对比例2

与实施例1的不同之处在于，采用的提取树脂采用DA201。

对比例3

与实施例1的不同之处在于，洗脱剂乙醇溶液的pH为5.5。

对比例4

与实施例1的不同之处在于，洗脱剂乙醇溶液的pH为6.5。

本发明采用硼显色分光光度法，此法简单、稳定、不受其他黄色素干扰。

提取率测定

分别从实施例1~4、对比例1~4得到的姜黄素提取物中准确称取5.00g，加入浓硫酸：冰醋酸（1:1）12.00ml，加1.2mol/L硼酸甲醇溶液4.00ml，摇匀，室温放置5min，加甲醇稀释至32ml，分别在512nm处比色测定，甲醇作空白，测定姜黄素的产量，如下表所示：

由上表可见，采用本发明提取方法制备得到的姜黄素含量高且纯度也高，对比例1、2的含量及纯度都较低的情况证明本发明采用的离子液体具有加强姜黄素提取效果的作用，对比例3、4证明采用弱酸性洗脱剂的洗脱效果没有弱碱性的效果好。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。