姜黄(Curcuma longa)系姜科姜黄属多年生草本植物，盛产于东南亚和澳大利亚北部。我国传统医学认为，姜黄根茎具有破气行血、通经止痛之功效；现代医学研究表明，姜黄的主要有效成分姜黄色素具有抗肿瘤、抗氧化、抗突变、抗诱变、抗人类免疫缺陷病毒、降血脂和抗动脉粥样硬化等作用(陈铁晖等，2004；Rao et al.，1995)，姜黄油具有抑制肿瘤、增强免疫功能等作用(孙秀燕等，2006)。微波辅助提取技术和超临界流体萃取技术都是近年来在中草药有效成分提取分离领域得到广泛应用的新型分离技术。微波辅助提取技术是在传统有机溶剂萃取的基础上发展而来的外场辅助强化技术，其在姜黄色素提取方面的应用已开展了大量研究(王平等，2004；唐课文等，2005；李湘洲等，2006)，证明其无论是萃取速度、萃取效率还是萃取物质量等方面均优于常规工艺。超临界流体萃取技术因具有无污染、萃取选择性强、操作温度低等优点，特别适用于姜黄的脂溶性成分——姜黄油的提取(Angel et al.，2000；刘树兴等，2004；李湘洲等，2007)。然而，目前在对姜黄有效成分的提取中，一般都是单独研究一种主要成分的提取方法，而将多种有效成分综合考虑，进行集成优化提取的研究较少。姜黄中有效成分复杂，极性差别大，为确保全面提取这些成分，就必须有针对性地将多种提取技术集成使用，选择出最有竞争力的组合路线。故此，试验提出了超临界－微波联合提取姜黄有效成分的工艺路线，不仅得到了姜黄色素提取物，还得到了含量较高的姜黄油，提高了对姜黄有效成分的综合利用。

1 材料与方法 1.1 试验材料及仪器

姜黄购于长沙市中药材市场，粉碎，过20目筛备用。

HA121-50-01型超临界CO₂流体萃取仪(江苏南通华安超临界实业有限公司)，MAS-Ⅰ微波常压萃取仪(上海新仪科器)，UV-1100紫外分光光度计(北京瑞利分析仪器公司)，R-201旋转薄膜蒸发器(上海中科机械研究所)，台式高速离心机(TGL-16G)，万分之一电子天平(PB403-N型)。

1.2 试验方法 1.2.1 姜黄色素的含量测定方法

根据GB 2760-1996(08.102)法，测定姜黄中的姜黄色素含量。称取姜黄素标样25 mg，放入100 mL的容量瓶中，溶于乙醇后定容至刻度，取此溶液2 mL移入另一50 mL容量瓶中，再用乙醇稀释至刻度。量取该对照品溶液1.25、2.50、3.75、5.00、6.25、7.50 mL分别置于10 mL棕色容量瓶中，用乙醇稀释至刻度摇匀，编号为1、2、3、4、5、6，在425 nm处测吸光度，以吸光度为纵坐标，浓度为横坐标，得回归方程：Y=0.113 3 X+ 0.003 7，R=0.999 9，体积分数在1.25~7.50 mg·L^－1范围内与吸光度呈现良好的线形关系。

1.2.2 超临界-微波法提取工艺

流程如下：

称取一定量的姜黄粉，利用超临界CO₂流体萃取法提取姜黄粉中的姜黄油成分(李湘洲等，2007)，姜黄油得率为8.95%。随后，称一定量经超临界萃取姜黄油后的姜黄渣于圆底烧瓶中，加入一定体积分数的乙醇溶剂，设定好萃取温度，用微波法提取姜黄色素。提取液离心处理，以标准曲线计算样品中姜黄色素含量。姜黄色素得率＝姜黄色素提取质量(g)/原料质量(g)×100%，姜黄油得率＝姜黄油质量(g)/原料质量(g)×100%。

2 结果与分析 2.1 超临界－微波联合提取工艺结果 2.1.1 提取时间对姜黄色素得率的影响

取超临界CO₂流体提取姜黄油后的姜黄渣粉20 g，在温度为50 ℃、无水乙醇160 mL的提取条件下，探讨不同提取时间内姜黄色素的得率，结果如图 1所示。姜黄色素的得率随着提取时间的延长而增大，当达到3 min时，姜黄色素的提取传质逐渐达到平衡，随后继续延长提取时间，可能引起部分目标提取物的分解，从而导致得率的降低。

2.1.2 提取温度对姜黄色素得率的影响

称取姜黄渣20 g，在提取时间3 min、无水乙醇160 mL的条件下，探讨不同的提取温度内姜黄色素的得率，结果如图 2所示。当温度低于45 ℃时，随着辐射温度升高，提取剂和目标产物的分子运动越剧烈，有利于姜黄色素得率的提高，但高于45 ℃后，得率反而下降，所以提取温度应该选择在45 ℃附近。

2.1.3 料液比对姜黄色素得率的影响

在提取时间3 min、温度45 ℃的提取条件下，探讨不同系列的料液比对姜黄色素得率的影响，结果如图 3所示。随着溶剂量的增大，姜黄色素的得率随之增大；但当料液比增大到1:11时，增长趋势变缓。考虑到增加溶剂用量同时会增加回收溶剂的成本和时间，故料液比选择在1:11附近。

2.1.4 乙醇体积分数对姜黄色素得率的影响

在温度45 ℃、料液比1:9，提取时间3 min的提取条件下，分别选用不同体积分数的乙醇为提取剂，探讨溶剂浓度对姜黄色素提取效果的影响，结果如图 4所示。在乙醇体积分数为60%时，测得姜黄色素的得率最高。

2.1.5 正交试验结果与分析

为了使萃取工艺更加科学，在单因素试验的基础上，选择提取时间、提取温度、料液比、溶剂体积分数4个因素进行正交试验，结果如表 1所示。

由表 1分析可知，各因素对姜黄色素提取效果影响的大小顺序是：提取时间＞乙醇体积分数＞料液比＞提取温度，其中提取时间对姜黄色素的得率影响最大。工艺试验的最佳组合为A ₂B₂C₃D₁，即提取温度45℃，料液比1:11，溶剂体积分数80%，时间2 min。为考察上述优选提取工艺的稳定性，取姜黄渣3份，按该工艺条件进行提取，测得姜黄色素得率平均值为3.22%。

2.1.6 提取物的纯度分析

为分析超临界－微波联合提取工艺所得提取物的纯度，试验用紫外可见分光光度计在200~600 nm波长内，分别对超临界工艺的提取物与超临界－微波联合工艺的提取物进行扫描。

图 5为超临界工艺提取物的扫描曲线。可以看出，在236 nm处有一个明显的姜黄油特征吸收峰，而在425 nm波长下姜黄色素特征峰十分微弱，说明超临界提取物所得油中姜黄色素含量很低。原因是由于姜黄色素的化学结构存在二酮基、酚羟基等，使其具有一定的极性；而超临界CO₂流体主要适用于非极性、弱极性物质的萃取，在不加夹带剂的情况下，超临界CO₂流体主要提取了原料中的姜黄油成分，姜黄色素应仍然残留在余渣中。

图 6为超临界－微波联合提取工艺提取物的扫描曲线。图形表明，由于脂溶性成分的预先萃取，在236 nm处姜黄油的特征吸收峰明显降低，而在425 nm波长下姜黄色素特征峰突出。因此该工艺有利于提高后续姜黄色素提取物的纯度，使其更易于精制。

2.2 姜黄原料直接微波辅助提取姜黄色素的结果

为比较超临界－微波联合提取工艺与直接微波辅助提取工艺提取姜黄色素效果的差异，按李湘洲等(2006)的方法，称姜黄粉20 g于圆底烧瓶中，加入料液比1:12，体积分数70%的乙醇溶液，在提取温度60 ℃的条件下进行微波提取2.5 min。提取液离心过滤，用标准曲线法计算提取液姜黄色素含量，测得姜黄色素得率为3.61%。用紫外可见分光光度计在200~600 nm波长内，对该提取物进行扫描(图 7)，从扫描图上可以看到2个明显的吸收峰，在425 nm处姜黄色素的特征吸收峰及在236 nm处姜黄油产生的特征吸收峰。

对直接微波辅助提取工艺提取液中加入石油醚萃取姜黄油成分，静置分层，石油醚层减压回收溶剂后得到姜黄油，得率为2.53%。但试验发现，由于姜黄素与姜黄油树脂类物质分离较难，须用大量溶剂进行多级萃取，因而生产周期相对较长。同时，操作过程中不可避免地存在有机溶剂损失，所以若采用此工艺则必须设置有机溶剂回收过程。

2.3 姜黄主要有效成分2种不同提取方法的比较

从表 2中可以看出，与直接微波辅助提取工艺相比，超临界－微波联和提取工艺虽然姜黄色素的得率略微有所降低，但姜黄油的得率达到8.95%，比前者增加近3.5倍，而且香气纯正，无溶剂残留。同时，超临界－微波联和提取工艺可以缩短提取时间、降低提取温度、减少溶剂用量，也有利于姜黄色素的稳定。

3 结论

1) 以超临界CO₂流体萃取姜黄油后的姜黄渣为原料，进行微波提取姜黄色素的工艺，经优化后得到的最佳条件为：提取温度45 ℃，料液比1:11，溶剂体积分数80%，时间2 min，姜黄色素的得率达到3.22%。此联用提取工艺中超临界提取姜黄油的得率可达8.95%。

2) 与直接微波辅助提取法相比，经过超临界预处理后的姜黄渣，由于脂溶性成分的预先萃取，使提取物易于精制，更有利于提高后续姜黄色素提取物的纯度。

3) 超临界－微波联和提取工艺完成了姜黄油和姜黄色素的分步提取，而且一定程度上达到了姜黄油和姜黄色素的提取、分离同时实现的效果。

4) 经过超临界预处理后的姜黄渣，在出料时容器内压力急剧下降，由于细胞壁对流体扩散的阻滞作用，便在细胞壁内外形成一个瞬间极大的压差，该压差能轻易地击破植物细胞的细胞壁(李昶红等，2004)，可减少后续微波法提取姜黄色素的阻力，因而一定程度上更有利于目标成分的提取。