本发明涉及植物成分提取分离技术领域，且特别涉及一种姜黄中姜黄油和总姜黄素的提取方法及应用。
背景技术：
姜黄(拉丁学名：curcumalongal.)又名郁金、宝鼎香、毫命、黄姜等。属多年生草本植物，喜温暖湿润气候，其主要分布在我国四川、云南、广东、广西、福建和台湾等地，国外主要分布在印度、印度尼西亚等东南亚地区。姜黄中主要成分为姜黄油及姜黄色素，其中姜黄色素主要包括姜黄素(curcumin)、去甲氧基姜黄素(demethoxycurcumin)和双去甲氧基姜黄素(bisdemethoxycurcumin)。
姜黄油在姜黄根茎总含量约1.5％-3.5％，主要含有姜黄酮、姜烯、龙脑等。姜黄油常用于食品香料及色素，中医用作解毒、生肌、止血、消食等。姜黄素是植物界很稀少的具有二酮的色素，在姜黄根茎中含量约3％-6％。姜黄素在食品生产中主要用于肠类制品、罐头、酱卤制品等产品的着色。在医学研究领域，姜黄素具有降血脂、抗肿瘤、抗炎、利胆、抗氧化及辅助结核病耐药性治疗等广泛作用。
目前，姜黄素及姜黄油主要提取方法为酶法、碱水提取法，有机溶剂提取法等。其中，酶法对于温度及ph值要求高，不易控制，且工艺复杂；碱水提取法能解决姜黄提取物不易干燥的问题，但碱性调节下对姜黄素破损较大，导致收率低且不能有效收集姜黄油。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种姜黄中姜黄油和总姜黄素的提取方法，此提取方法简单、易操作、耗时短、原料利用率高且利于工业化生产。提取出的姜黄油色泽浅黄清亮、品质好，提取出的姜黄素纯度较高。
本发明的另一目的在于提供一种由上述提取方法提取而得的姜黄油和总姜黄素的应用，例如可作为作用成分用于食品或医药中。
本发明解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的：
本发明提出一种姜黄中姜黄油和总姜黄素的提取方法，其包括以下步骤：
以第一提取剂提取姜黄，去除提取液中的溶剂，得到姜黄浸膏。溶解姜黄浸膏，过中性氧化铝层析柱，收集流出液，得姜黄油。然后梯度洗脱中性氧化铝层析柱，收集洗脱组分，得总姜黄素。
上述第一提取剂为第一有机溶剂或第一有机溶剂与水的混合物。
第一有机溶剂包括碳原子数不超过5的低碳醇、乙酸乙酯和丙酮中的任意一种。
优选地，上述低碳醇为碳原子数不超过3的醇。
优选地，上述第一有机溶剂选自甲醇、乙醇和乙酸乙酯中的任意一种。
本发明还提出了一种由上述提取方法提取而得的姜黄油和总姜黄素的应用，例如可作为作用成分用于食品或医药中。
本发明实施例的姜黄中姜黄油和总姜黄素的提取方法及应用的有益效果是：
利用中性氧化铝层析柱对姜黄油、姜黄素及提取物中杂质的差异性吸附，有效分离姜黄中的姜黄油和姜黄素。根据相似相溶原理选择第一有机溶剂，可同时兼顾提取成本、提取难度以及提取过程的安全性。
与现有工艺相比，本发明方案的提取方法简单、易操作、耗时短、原料利用率高且利于工业化生产，有利于提高生产效益。
将提取而得的姜黄油和/或总姜黄素用于食品中，可改善食品的风味和色泽；用于医药中，可作为功能成分起到解毒、生肌、止血、消失、降血脂、抗肿瘤、抗炎等效果。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
下面对本发明实施例的姜黄中姜黄油和总姜黄素的提取方法及应用进行具体说明。
本发明实施例中的提取方法包括以下步骤：以第一提取剂提取姜黄，去除提取液中的溶剂，得到姜黄浸膏。
溶解上述姜黄浸膏，过中性氧化铝层析柱，收集流出液，流出液浓缩即得姜黄油。然后梯度洗脱上述中性氧化铝层析柱，收集洗脱组分，得到总姜黄素。
其中，第一提取剂为第一有机溶剂或第一有机溶剂与水的混合物。作为可选地，第一有机溶剂包括碳原子数不超过5的低碳醇、乙酸乙酯和丙酮中的任意一种。优选地，低碳醇为碳原子不超过3的醇，如甲醇、乙醇和异丙醇等。
根据相似相溶原理，第一有机溶剂优选自与姜黄素化学性质相似的溶剂，如甲醇、乙醇和乙酸乙酯中的任意一种。同时，经提取成本、提取难度以及提取过程的安全性综合考量，上述第一有机溶剂最佳选用乙醇。
较佳地，鉴于本发明实施例中待提取物的特殊性质，提取采用回流提取的方式进行，例如可以用第一提取剂于60-80℃的条件下回流提取姜黄2-6h，更佳地，提取温度为65-75℃。具体地，在实际操作用，提取可进行2-3次，每次回流时间为1-2h，然后再合并提取液，以提高原料中活性成分的提取率。
进一步地，回流提取过程中，姜黄与第一提取剂的料液比优选为1kg：5-8l，以使姜黄完全浸没于第一提取剂中，保障第一提取剂能够充分作用于姜黄。当第一有机溶剂为低碳醇与水的混合物时，低碳醇与水的体积比优选控制在(1：1)-(4：1)的范围内，以避免低碳醇体积过多，造成浪费，同时还能避免低碳醇体积过少，导致活性成分提取不完全。
较佳地，去除提取液中的溶剂可以在65-75℃的条件下进行浓缩，该温度范围一方面可以缩短浓缩时间，另一方面还能使提取液中所含的姜黄素性质保持稳定，避免其在浓缩过程中由于温度过高发生变性。
进一步地，姜黄浸膏可用第二有机溶剂和水的混合物进行溶解，第二有机溶剂例如可以为碳原子数不超过3的醇。作为可选地，第二有机溶剂与水的体积比为(40：60)-(60：40)。上述第二有机溶剂例如可以选自甲醇或乙醇，更优地，第二有机溶剂选自乙醇。最优地，姜黄浸膏是用体积比为1：1的乙醇与水的混合液进行溶解。
作为可选地，在溶解过程中，姜黄浸膏与第二有机溶剂的体积比优选为1：3-6，更优为1：5。
本发明实施例以中性氧化铝作为填料进行过柱，其原因在于中性氧化铝能够差异性地吸附总姜黄素而不吸附姜黄油，从而有效分离总姜黄素和姜黄油。
为了避免杂质在过柱过程中堵塞中性氧化铝填料，本发明实施例在上柱前还对溶解后的上柱样品进行过滤，取滤液过中性氧化铝层析柱，得到未被吸附的流出液，收集该部分流出液，浓缩后即得姜黄油，所得的姜黄油色泽浅黄清亮、品质好。
作为可选地，上述填料优选为80-150目的中性氧化铝颗粒，该粒径下的中性氧化铝能够吸附上柱滤液中接近100％的总姜黄素，使总姜黄素和姜黄油的分离效果最佳。
然后对填料所吸附的总姜黄素进行解析洗脱。具体地，用洗脱液梯度洗脱上述中性氧化铝层析柱，收集洗脱组分，得到总姜黄素。
作为可选地，梯度洗脱所用的洗脱液为非极性有机溶剂和弱极性有机溶剂的混合液。其中，非极性有机溶剂例如可以为石油醚或烷烃，弱极性有机溶剂例如可以为酯类。优选地，上述洗脱液为石油醚-酯的混合液或烷烃-酯的混合液，更优选地，洗脱液为石油醚-乙酸乙酯的混合液。梯度洗脱过程中，上述石油醚与酯的体积比由1：0.5梯度增长至1：4，或烷烃与酯的体积比由1：0.5梯度增长至1：4。洗脱流速优选控制在1-3bv/h范围内，最优为2bv/h。该洗脱条件下洗脱液对总姜黄素的洗脱效果最佳，能够将层析柱中剩余的总姜黄素活性成分含量降到最低。
分别收集不同梯度下洗脱出的组分，采用uv法检测各组分中总姜黄素的含量，取总姜黄素含量高的组分进行浓缩，得到纯度较高的总姜黄素。
值得说明的是，在提取前，还可将姜黄进行前处理，例如干燥和磨粉等，以提高姜黄素油以及总姜黄素的提取率。
此外，本发明实施例还提供了经上述提取方法提取而得的姜黄油或/和总姜黄素在食品或医药中的应用。其中，姜黄油在食品中可用作食品香料或色素，在医药中可用于解毒、生肌、止血和消食等。姜黄素在食品中可用于肠类制品、罐头、酱卤制品等产品的着色，在医药中可用于降血脂、抗肿瘤、抗炎、利胆、抗氧化以及辅助结核病耐药性治疗等。
以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
实施例1
以姜黄为原料，于60℃的条件下用丙酮回流提取2h，然后于65℃的条件下浓缩提取液，得到姜黄浸膏。其中，姜黄与丙酮的料液比为1kg：5l。
按体积比为40：60混合甲醇和水，然后用于溶解上述姜黄浸膏，得到上柱样品。其中，甲醇与姜黄浸膏的体积比为3：1。
以80目的中性氧化铝颗粒作为填料填充于层析柱中，将上柱样品过中性氧化氯层析柱，收集未被吸附的流出液，去除溶剂，得到姜黄油。
以烷烃-酯的混合液为洗脱液对中性氧化氯层析柱进行梯度洗脱，洗脱过程中，烷烃与酯的体积比由1：0.5梯度增长至1：4，洗脱流速为1bv/h。
分别收集不同梯度下洗脱出的组分，浓缩，得到总姜黄素。
实施例2
以姜黄为原料，经干燥和磨粉后，于80℃的条件下用异丙醇与水的混合液回流提取三次，每次1.5h，分别合并三次提取所得的提取液，然后于75℃的条件下浓缩提取液，得到姜黄浸膏。其中，异丙醇与水的体积比为1：1，姜黄与上述异丙醇与水的混合液的料液比为1kg：8l。
按体积比为60：40混合异丙醇和水，然后用于溶解上述姜黄浸膏，得到上柱样品。其中，异丙醇与姜黄浸膏的体积比为6：1。过滤上柱样品，得到滤液。
以150目的中性氧化铝颗粒作为填料填充于层析柱中，将上柱样品过中性氧化氯层析柱，收集未被吸附的流出液，去除溶剂，得到姜黄油。
以石油醚-酯的混合液为洗脱液对中性氧化氯层析柱进行梯度洗脱，洗脱过程中，石油醚与酯的体积比由1：0.5梯度增长至1：4，洗脱流速为3bv/h。
分别收集不同梯度下洗脱出的组分，采用uv法检测各组分中总姜黄素的含量，取总姜黄素含量高的组分进行浓缩，得到总姜黄素。
实施例3
以姜黄为原料，经干燥和磨粉后，于65℃的条件下用甲醇与水的混合液回流提取两次，每次2h，分别合并两次提取所得的提取液，然后于65℃的条件下浓缩提取液，得到姜黄浸膏。其中，甲醇与水的体积比为4：1，姜黄与上述甲醇与水的混合液的料液比为1kg：6l。
按体积比为45：55混合乙醇和水，然后用于溶解上述姜黄浸膏，得到上柱样品。其中，乙醇与姜黄浸膏的体积比为4：1。过滤上柱样品，得到滤液。
以120目的中性氧化铝颗粒作为填料填充于层析柱中，将上柱样品过中性氧化氯层析柱，收集未被吸附的流出液，去除溶剂，得到姜黄油。
以石油醚-乙酸乙酯的混合液为洗脱液对中性氧化氯层析柱进行梯度洗脱，洗脱过程中，石油醚与乙酸乙酯的体积比由1：0.5梯度增长至1：4，洗脱流速为1.5bv/h。
分别收集不同梯度下洗脱出的组分，采用uv法检测各组分中总姜黄素的含量，取总姜黄素含量高的组分进行浓缩，得到总姜黄素。
实施例4
以姜黄为原料，经干燥和磨粉后，于75℃的条件下用乙酸乙酯与水的混合液回流提取三次，每次1h，分别合并三次提取所得的提取液，然后于75℃的条件下浓缩提取液，得到姜黄浸膏。其中，姜黄与上述甲醇与水的混合液的料液比为1kg：7l。
按体积比为55：45混合乙醇和水，然后用于溶解上述姜黄浸膏，得到上柱样品。其中，乙醇与姜黄浸膏的体积比为4.5：1。过滤上柱样品，得到滤液。
以100目的中性氧化铝颗粒作为填料填充于层析柱中，将上柱样品过中性氧化氯层析柱，收集未被吸附的流出液，去除溶剂，得到姜黄油。
以石油醚-乙酸乙酯的混合液为洗脱液对中性氧化氯层析柱进行梯度洗脱，洗脱过程中，石油醚与乙酸乙酯的体积比由1：0.5梯度增长至1：4，洗脱流速为2.5bv/h。
分别收集不同梯度下洗脱出的组分，采用uv法检测各组分中总姜黄素的含量，取总姜黄素含量高的组分进行浓缩，得到总姜黄素。
实施例5
以姜黄为原料，经干燥和磨粉后，于70℃的条件下用乙醇与水的混合液回流提取三次，每次2h，分别合并三次提取所得的提取液，然后于70℃的条件下浓缩提取液，得到姜黄浸膏。其中，乙醇与水的体积比为2.5：1，姜黄与上述乙醇与水的混合液的料液比为1kg：6.5l。
按体积比为1：1混合乙醇和水，然后用于溶解上述姜黄浸膏，得到上柱样品。其中，乙醇与姜黄浸膏的体积比为5：1。过滤上柱样品，得到滤液。
以100目的中性氧化铝颗粒作为填料填充于层析柱中，将上柱样品过中性氧化氯层析柱，收集未被吸附的流出液，去除溶剂，得到姜黄油。
以石油醚-乙酸乙酯的混合液为洗脱液对中性氧化氯层析柱进行梯度洗脱，洗脱过程中，石油醚与乙酸乙酯的体积比由1：0.5梯度增长至1：4，洗脱流速为2bv/h。
分别收集不同梯度下洗脱出的组分，采用uv法检测各组分中总姜黄素的含量，取总姜黄素含量高的组分进行浓缩，得到总姜黄素。
实施例6
以200g姜黄粉为原料，于75℃的条件下用1200ml的乙醇与水的混合液回流提取三次，每次2h，分别合并三次提取所得的提取液，共计3400ml。然后于75℃的条件下浓缩提取液，得到100ml的姜黄浸膏。其中，乙醇与水的体积比为4：1。
按体积比为1：1混合乙醇和水，然后用于溶解上述姜黄浸膏，得到上柱样品。其中，乙醇与姜黄浸膏的体积比为3：1。过滤上柱样品，得到滤液。
以80目的中性氧化铝颗粒作为填料填充于层析柱中，将上柱样品过中性氧化氯层析柱，收集未被吸附的流出液，去除溶剂，得到5ml的姜黄油。
以石油醚-乙酸乙酯的混合液为洗脱液对中性氧化氯层析柱进行梯度洗脱，洗脱过程中，石油醚与乙酸乙酯的体积比由1：0.5梯度增长至1：4，洗脱流速为2bv/h。
分别收集不同梯度下洗脱出的组分，采用uv法检测各组分中总姜黄素的含量，取总姜黄素含量高的组分进行浓缩，得到5.1g总姜黄素。
实施例7
以200g过20目筛后的姜黄粉为原料，于65℃的条件下用1200ml的乙酸乙酯回流提取三次，每次2h，分别合并三次提取所得的提取液，共计3500ml。然后于65℃的条件下浓缩提取液，得到30ml的姜黄浸膏。
按体积比为3：2混合乙醇和水，然后用于溶解上述姜黄浸膏，得到上柱样品。其中，乙醇与姜黄浸膏的体积比为5：1。过滤上柱样品，得到滤液。
以150目的中性氧化铝颗粒作为填料填充于层析柱中，将上柱样品过中性氧化氯层析柱，收集未被吸附的流出液，去除溶剂，得到4.8ml的姜黄油。
以石油醚-乙酸乙酯的混合液为洗脱液对中性氧化氯层析柱进行梯度洗脱，洗脱过程中，石油醚与乙酸乙酯的体积比由1：0.5梯度增长至1：4，洗脱流速为2bv/h。
分别收集不同梯度下洗脱出的组分，采用uv法检测各组分中总姜黄素的含量，取总姜黄素含量高的组分进行浓缩，得到4.3g总姜黄素。
实施例8
以400g过20目筛后的姜黄粉为原料，于85℃的条件下用2400ml的乙醇和水的混合液回流提取三次，每次2h，分别合并三次提取所得的提取液，共计6700ml。然后于70℃的条件下浓缩提取液，得到200ml的姜黄浸膏。
按体积比为3：2混合乙醇和水，然后用于溶解上述姜黄浸膏，得到上柱样品。其中，乙醇与姜黄浸膏的体积比为2：1。过滤上柱样品，得到滤液。
以100目的中性氧化铝颗粒作为填料填充于层析柱中，将上柱样品过中性氧化氯层析柱，收集未被吸附的流出液，去除溶剂，得到9ml的姜黄油。
以石油醚-乙酸乙酯的混合液为洗脱液对中性氧化氯层析柱进行梯度洗脱，洗脱过程中，石油醚与乙酸乙酯的体积比由1：0.5梯度增长至1：4，洗脱流速为2bv/h。
分别收集不同梯度下洗脱出的组分，采用uv法检测各组分中总姜黄素的含量，取总姜黄素含量高的组分进行浓缩，得到9.8g总姜黄素。
实施例9
以1000g过20目筛后的姜黄粉为原料，于80℃的条件下用6000ml的甲醇和水的混合液回流提取三次，每次2h，分别合并三次提取所得的提取液，共计17.2l。然后于65℃的条件下浓缩提取液，得到500ml的姜黄浸膏。其中，甲醇与水的体积比为7：3。
按体积比为6：4混合乙醇和水，然后用于溶解上述姜黄浸膏，得到上柱样品。其中，乙醇与姜黄浸膏的体积比为4：1。过滤上柱样品，得到滤液。
以100目的中性氧化铝颗粒作为填料填充于层析柱中，将上柱样品过中性氧化氯层析柱，收集未被吸附的流出液，去除溶剂，得到22ml的姜黄油。
以石油醚-乙酸乙酯的混合液为洗脱液对中性氧化氯层析柱进行梯度洗脱，洗脱过程中，石油醚与乙酸乙酯的体积比由1：0.5梯度增长至1：4，洗脱流速为2bv/h。
分别收集不同梯度下洗脱出的组分，采用uv法检测各组分中总姜黄素的含量，取总姜黄素含量高的组分进行浓缩，得到23.6g总姜黄素。
实施例10
以1000g过20目筛后的姜黄粉为原料，于70℃的条件下用6l的乙酸乙酯回流提取三次，每次1.5h，分别合并三次提取所得的提取液，共计17.6l。然后于65℃的条件下浓缩提取液，得到200ml的姜黄浸膏。
按体积比为6：4混合乙醇和水，然后用于溶解上述姜黄浸膏，得到上柱样品。其中，乙醇与姜黄浸膏的体积比为5：1。过滤上柱样品，得到滤液。
以100目的中性氧化铝颗粒作为填料填充于层析柱中，将上柱样品过中性氧化氯层析柱，收集未被吸附的流出液，去除溶剂，得到26ml的姜黄油。
以石油醚-乙酸乙酯的混合液为洗脱液对中性氧化氯层析柱进行梯度洗脱，洗脱过程中，石油醚与乙酸乙酯的体积比由1：0.5梯度增长至1：4，洗脱流速为2bv/h。
分别收集不同梯度下洗脱出的组分，采用uv法检测各组分中总姜黄素的含量，取总姜黄素含量高的组分进行浓缩，得到19.9g总姜黄素。
实施例11
以100kg干燥后的姜黄粉为原料，于80℃的条件下用500l的乙醇和水的混合液回流提取三次，每次2h，分别合并三次提取所得的提取液。然后于65℃的条件下浓缩提取液，得到60l的姜黄浸膏。其中，乙醇与水的体积比为7：3。
按体积比为6：4混合乙醇和水，然后用于溶解上述姜黄浸膏，得到上柱样品。其中，乙醇与姜黄浸膏的体积比为5：1。板框过滤上柱样品，得到滤液。
以100目的中性氧化铝颗粒作为填料填充于层析柱中，将上柱样品过中性氧化氯层析柱，收集未被吸附的流出液，去除溶剂，得到2.4l的姜黄油。
以石油醚-乙酸乙酯的混合液为洗脱液对中性氧化氯层析柱进行梯度洗脱，洗脱过程中，石油醚与乙酸乙酯的体积比由1：0.5梯度增长至1：4，洗脱流速为2bv/h。
分别收集不同梯度下洗脱出的组分，采用uv法检测各组分中总姜黄素的含量，取总姜黄素含量高的组分进行浓缩，得到2.2kg总姜黄素。
试验例
重复上述实施例6-11，得到足够多的姜黄油和总姜黄素。分别测定实施例6-11中得到的姜黄油的体积(ml)、总姜黄素的质量(g)以及总姜黄素中姜黄素的纯度(％)。其结果如表1所示。
表1姜黄油的体积以及总姜黄素的质量
由表1可以看出，经本发明实施例提供的提取方法所得的姜黄油和总姜黄素的含量均较高，且总姜黄素中姜黄素的纯度也较高。
以实施例6为例，设置对照组1-2，对照组1-2与实施例6的原料质量相等且经相同处理，其中，对照组1以现有的酶解法提取姜黄素及姜黄油，对照组2以现有的碱水提取法提取姜黄素及姜黄油，分别测定对照组1和对照组2得到的姜黄油的体积(ml)、总姜黄素的质量(g)以及总姜黄素中姜黄素的纯度(％)，其结果如表2。
表2姜黄油的体积以及总姜黄素的质量
表2中“-”代表姜黄油体积小于0.1ml，总姜黄素质量小于0.1g。由表2可以看出，对照组1中的酶解法并不能仅一步即可有效提取得到姜黄油和姜黄素，即说明若需达到相同的提取效果，采用酶解法提取姜黄油和姜黄素较本发明实施例提供的提取方法所需的工艺更为复杂，耗时更长。此外，对比实施例6与对照组2可以看出，采用碱水提取法并不能有效提取姜黄油，且其提取而得的总姜黄素质量和纯度也较实施例6所得的结果明显更低。因此，本发明实施例6提供的姜黄油和总姜黄素的提取方法有效可行。
此外，分别以实施例1-5以及实施例7-11为试验组，按上述方法于每组试验组均设置对应的对照组1和对照组2。经试验，通过实施例1-5以及实施例7-11的提取方法提取而得的姜黄油和总姜黄素的含量以及姜黄素的纯度均较其对应的对照组1和对照组2所得的姜黄油和总姜黄素的含量以及纯度要高。
综上所述，本发明实施例提供的姜黄中姜黄油和总姜黄素的提取方法简单、易操作、耗时短、原料利用率高且利于工业化生产。提取出的姜黄油色泽浅黄清亮、品质好，提取出的姜黄素纯度较高。所得的姜黄油和总姜黄素均可作为作用成分用于食品或医药中。
以上所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。