阅读说明：本技术 姜黄素作为丙烯醛抑制剂的应用 (Application of curcumin as acrolein inhibitor ) 是由 吕丽爽 卢永翎 吕慧方 蒋晓芸 于 2020-06-15 设计创作，主要内容包括：本发明公开了姜黄素(Cur)作为丙烯醛(ACR)抑制剂的应用,相对于现有技术,本发明公开了姜黄素的一种新应用,即其能够有效捕获ACR以控制其含量,避免其与亲核生物大分子反应形成各种有害加合或交联产物。姜黄素可作为ACR的清除剂,抑制体内及食品加工过程中产生的ACR,从而阻断ACR与亲核生物大分子反应形成的各种有害加合或交联产物对人体造成危害。(The invention discloses application of curcumin (Cur) as an Acrolein (ACR) inhibitor, and compared with the prior art, the invention discloses novel application of curcumin, namely the curcumin can effectively capture ACR to control the content of ACR and prevent the ACR from reacting with nucleophilic biological macromolecules to form various harmful adduction or crosslinking products. Curcumin can be used as an ACR scavenger to inhibit ACR generated in vivo and in food processing process, thereby preventing harm to human body caused by various harmful adduction or crosslinking products formed by the reaction of ACR and nucleophilic biological macromolecules.)

姜黄素作为丙烯醛抑制剂的应用

技术领域

本发明公开了姜黄素作为丙烯醛抑制剂的应用，属于姜黄素新用途技术领域。

背景技术

丙烯醛(ACR)是最简单的α，β-不饱和羰基化合物，化学式为C₃H₄O。2017年10月27日，世界卫生组织国际癌症研究机构公布的致癌物清单，丙烯醛在3类致癌物清单中。丙烯醛含有两个亲电基团，具有很强的反应活性，因而在机体内可直接和多种生物分子发生加合，水溶性、不饱和的丙烯醛可以与谷胱甘肽、DNA、蛋白质等形成加合物，积累氧自由基，对呼吸系统、心血管系统、生殖系统、神经系统等形成不同程度的危害。由此，有效降低体内ACR水平是改善人体健康状态从而达到预防慢性疾病发生的有效措施。

ACR的来源主要分为外源性和内源性。外源性的ACR主要来自油脂和糖含量高的加工类食品和饮料。食品经热加工处理或长期储藏发生的焦糖化反应、Maillard反应、油脂的氧化以及在发酵食品中微生物代谢产物均能导致食物中ACR含量增高。体内的ACR则主要来自脂质的过氧化、游离氨基酸的Strecker降解以及精胺的氧化。因此，降低体内及食品加工、贮藏中ACR的形成，以同时减少内源和外源暴露，提高食品安全性，预防因不良饮食引发慢性疾病具有非常重要的现实意义和理论价值。

研究发现的ACR抑制剂主要有多酚和黄酮类化合物。对ACR抑制活性较强的有槲皮素、儿茶素、木犀草素、染料木素、白藜芦醇糖苷等。但这些物质并非法定食品添加剂，使得其在食品应用领域受到限制，故本发明旨在选出能广泛应用到各类食品，且具有良好抑制ACR活性的新型抑制剂。

姜黄素是***粮农组织食品法典委员会批准的食品添加剂(FAO/WHO-1995)，是我国《食品添加剂使用卫生标准》(GB2760-1981)中最早颁布的允许在食品中使用的九种天然色素之一。目前，姜黄素在国内外作为调味品和色素广泛应用于食品工业中。国内已开发出可与国外相媲美的水溶性和油溶性姜黄色素产品，通过复配生产出多种色调的姜黄素，已广泛应用于面食、饮料、果酒、糖果、糕点、罐头、果汁和复合调味品等。新颁布的《食品添加剂使用标准》(GB2760-2011)规定，冷冻饮品，可可制品、巧克力和巧克力制品等食品均可适量添加。此外，姜黄素因具有抗氧化、抗癌等诸多药理活性而被研究人员广泛应用于临床实验和新药研发中。

目前国内外对于姜黄素的研究主要集中在抗氧化和抗癌等方面，尚未发现姜黄素在抑制丙烯醛方面的研究。

发明内容

发明目的：针对上述技术问题，本发明提供了姜黄素在食品和医药制品中作为ACR抑制剂的应用。

技术方案：为达到上述发明目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供了姜黄素和/或其加合产物作为ACR抑制剂的应用。

所述姜黄素为草本植物姜黄中所含的酚类物质，其化学结构式如下所示：

优选，所述姜黄素和/或其加合产物作为食品中丙烯醛抑制剂的应用。

优选，所述姜黄素和/或其加合产物在制备人体内丙烯醛抑制剂中的应用。其能够预防人体慢性疾病的发生，例如由ACR引发的生物亲核大分子加合或交联导致的肿瘤、阿兹海默症、衰老、动脉粥状硬化或炎症。

优选，所述加合产物为姜黄素与丙烯醛的一加合产物。

所述姜黄素或其加合产物能够捕获丙烯醛从而降低丙烯醛含量。

所述姜黄素或其加合产物能够抑制由丙烯醛与亲核生物大分子反应形成的各种有害加合或交联产物。

本发明还提供了包含姜黄素和/或其加合产物的组合物作为丙烯醛抑制剂的应用。

应用时，所述组合物中，姜黄素和/或其加合产物为唯一的成分。或者，所述组合物中，姜黄素和/或其加合产物作为主要成分，与其他物质复配。

本发明所述姜黄素或其加合产物在清除ACR时，可以单独添加到食品或医药制品中使用，也可以与其他天然或合成的ACR清除剂复配使用，达到降低ACR含量，减少人体摄入有害物质的目的。

技术效果：相对于现有技术，本发明公开了姜黄素的一种新应用，即其能够有效控制ACR的含量，避免其进一步与亲核生物大分子反应形成的各种不可逆的有害加合或交联产物。姜黄素可作为ACR的抑制剂，清除体内以及食品加工过程中产生的ACR，并进一步阻断ACR诱导的有害交联产物形成，预防其对人体造成的危害。

附图说明

图1为在模拟生理条件下(37℃，pH 7.4)姜黄素抑制ACR活性测定结果，采用Duncan’s多重比较法进行显著性检验，不同小写字母代表不同浓度之间的差异性显著(p<0.05)。

图2为在模拟加工条件下(100℃，pH 7.0)姜黄素抑制ACR活性测定结果，采用Duncan’s多重比较法进行显著性检验，不同小写字母代表不同浓度之间的差异性显著(p<0.05)。

图3为姜黄素及其与槲皮素复配抑制烤鸡翅中ACR活性测定结果，采用Duncan’s多重比较法进行显著性检验，不同小写字母代表不同抑制剂之间的差异性显著(p<0.05)。

具体实施方式

下面结合附图和具体实例，进一步阐明本发明。

实施例1姜黄素与ACR加合产物的纯化和结构研究

(1)实验材料与仪器

45微米硅胶填料(日本富士公司)；二氯甲烷(分析纯，上海国药集团化学试剂有限公司)。

AVANCE 400MHz核磁共振仪器(布鲁克公司)；1290/6460液相色谱-质谱联用仪(美国安捷伦公司)。

(2)实验步骤

采用姜黄素与ACR摩尔比例1:3进行反应，通过硅胶柱进行纯化，得到姜黄素与ACR的加合产物CMA；LC-MS分析分子量；1D-NMR¹H，¹³C，2D-NMR ¹H-¹³C HMQC和HMBC进行结构分析。

(3)实验结果

3.1 CMA鉴定

制备的CMA经液质联用测定，负离子模式下，m/z是423[M-H]-，比姜黄素的m/z 367[M-H]-多56(MWACR为56)，并且MS/MS中423[M-H]-的主要碎片离子峰为m/z 367，丢失了一个ACR分子量基团，因而表明CMA为一分子ACR与姜黄素的加合产物。

表1姜黄素及姜黄素-ACR加合产物(MA)的¹H NMR(400Hz)和¹³C NMR(100MHz)光谱数据(氘代DMSO，δ的单位为ppm)

从表中可知，将CMA与姜黄素的氢谱和碳谱进行对比，CMA与姜黄素具有相同的酚羟基结构。CMA氢谱中与姜黄素相似的氢信号为δ_H6.98(H-3、3′，dd)、δ_H7.54(H-4、4′，s)、δ_H6.69(H-6、6′，d)、δ_H6.82(H-9、9′，t)、δ_H6.20(H-10、10′，dd)、δ_H3.57(H-11、11′，s)，而原姜黄素H-1上氢信号的化学位移发生变化，由δ_H6.06s(H-1，s)变为δ_H4.37(H-1，s)，同时出现了3个新的氢信号δ_H1.52(H-12，m)、δ_H1.88(H-13，m)、δ_H9.75(H-14，s)，同时，¹³C-NMR也有新的3组碳信号，δ26.37s，δ31.09s，δ207.56s，并且HMQC图谱结果显示，H-12与δ_C26.37具有耦合关系，H-13与δ_C31.09耦合。综合核磁谱图特征，推断出CMA结构，CMA为一种新的化合物。

姜黄素和CMA的化学结构式如下所示：

实施例2姜黄素模拟生理和加工条件下对ACR的抑制活性

(1)实验材料与仪器

姜黄素(95％，上海阿拉丁生化科技股份有限公司)；2,4-二硝基苯肼(DNPH·HCl，>98％，Tokyo Chemical Industry)；丙烯醛(ACR，98％水溶液，分析纯，山东西亚化学工业有限公司)；乙腈(色谱纯，上海国药集团化学试剂有限公司)；纯净水(杭州哇哈哈集团有限公司)；磷酸二氢钠、磷酸氢二钠均为分析纯试剂(上海国药集团化学试剂有限公司)。

高效液相色谱仪：Agilent Technologies 1260(美国安捷伦公司)；ZQTY-70台式振荡培养箱(上海知楚仪器有限公司)；QL-861涡旋混合仪(江苏海门市其林贝尔仪器制造有限公司)；KQ-300B超声波清洗器(昆山市超声仪器有限公司)；PHS-3C数字式pH计(上海三信仪表厂)；FA2104N电子分析天平(上海精密科学仪器有限公司)。

(2)实验步骤

1)姜黄素在模拟生理条件下对ACR的抑制活性

用0.1mol/L，pH 7.4的PBS配制ACR溶液，在2mL离心管中，分别加入0.5mL ACR溶液(0.5mmol/L)和0.5mL姜黄素溶液(0.5mmol/L)，用PBS溶液代替姜黄素溶液作为空白，涡旋混匀后，置于37℃恒温水浴振荡器中分别反应0、10、30、60、240、1440min，反应结束后取500μL反应液进行衍生化，用HPLC检测ACR含量，计算姜黄素在模拟生理条件下对ACR的抑制率。每个样品均做三组平行。

2)姜黄素在模拟加工条件下对ACR的抑制活性

用0.1mol/L，pH 7.0的PBS配制ACR溶液，在耐高温玻璃瓶中，同上2.1.3.2配制反应液，涡旋混匀后，置于100℃油浴锅中分别反应0、5、15、30、60、120min，反应结束后取500μL反应液进行衍生化，用HPLC检测ACR含量，计算姜黄素在模拟加工条件下对ACR的抑制率。每个样品均做三组平行。

(3)实验结果

由图1可以看出，在模拟生理条件下，姜黄素体现出抑制ACR的效果，且随着时间的延长抑制效果显著增强。24h时姜黄素对丙烯醛达到51％。由图2可知，姜黄素在模拟加工条件下对ACR具有很好的清除效果，且随着反应时间的延长，抑制率也随之增加。30min时姜黄素对丙烯醛即可达到半抑制率，30-120min抑制率略有增加，其抑制率达到60％。

实施例3姜黄素及其与槲皮素复配抑制烤鸡翅中ACR活性测定

(1)实验材料与仪器

姜黄素(95％，上海麦克林生化科技有限公司)；槲皮素(95％，上海阿拉丁生化科技股份有限公司)乙腈(色谱纯，上海国药集团化学试剂有限公司)；纯净水(杭州哇哈哈集团有限公司)；二氯甲烷、甲醇、乙酸乙酯、磷酸二氢钠、磷酸氢二钠、HCl均为分析纯试剂(上海国药集团化学试剂有限公司)。鸡翅、酱油、黄油、蜂蜜、料酒、盐(市售，苏果超市)。

高效液相色谱仪：Agilent Technologies 1260(美国安捷伦公司)；液相色谱-质谱联用仪：Agilent Technologies 1290/6460 Triple Quad LC/MS、G4212A Infinity DAD(美国安捷伦公司)；QL-861涡旋混合仪(江苏海门市其林贝尔仪器制造有限公司)；RV8-HB10旋转蒸发器(IKA公司)；高速万能粉碎机(天津市泰斯特仪器有限公司)；BUD 302搅拌机、YXP 101-2商用电烤炉(上海早苗食品有限公司)；KQ-300B超声波清洗器(昆山市超声仪器有限公司)；PHS-3C数字式pH计(上海三信仪表厂)；FA2104N电子分析天平(上海精密科学仪器有限公司)。

(2)实验步骤

烤鸡翅的制作：鸡翅中洗净，沥干水分，在鸡翅上划小口。将酱油、糖、黄油等将等调料与鸡翅混合,加入0.03％姜黄素、0.03％槲皮素和0.03％姜黄素+0.03％槲皮素，同时做空白对照，腌制30min。将腌制好的鸡翅放入烤盘中,刷上油和蜂蜜。放入烤箱,在200℃的温度条件下烤制30min。

烤鸡翅样品预处理：称取3g烤鸡翅样品置于50mL离心管中，加入5.0mL蒸馏水，涡旋混合3min，8000r/min离心10min，取上清液。再向离心管中加入5.0mL 50％的甲醇水溶液，涡旋混合后超声萃取60min，8000r/min离心10min，再次取上清液，将两次上清液合并混匀，8000r/min离心15min，取上清液进行衍生化。

(3)实验结果

如图3所示，鸡翅中分别加入0.03％的姜黄素、0.03％的槲皮素、0.03％的姜黄素+0.03％的槲皮素后，与不加抑制剂的空白烤鸡翅对比，测得抑制率分别为18％，45％，72％，表明在食品体系烤鸡翅中，姜黄素与槲皮素具有一定有清除ACR的活性，并且复配使用具有协同增效的作用。