姜黄素类化合物的光稳定性研究

姜黄素类化合物的光稳定性研究
王雪梅;陈利华;施文婷
【摘要】The photo-stability of curcuminoid was studied, and its solutions were analyzed pre and post light by HPLC. The results showed that curcuminoid in ethanol solution was unstable exposured to sunlight and stable under the conditions of indoor lighting, UV irradiation and dark; Citric acid, BHT and β-CD were less helpful for the stability of curcuminoid; curcuminoid powder was relatively stable. The analysis of HPLC showed that the degradation rates of curcumin, demethoxycurcumin and bisdemethoxycurcumin were 68. 9% , 51.5% and 21.5% , respectively, after exposure to sunlight for 5 days. And the major degradation products were ferulic acid and vanillin.%研究姜黄素类化合物的光稳定性,并采用高效液相色谱法对光照前后的姜黄素类化合物溶液进行分析.结果表明:室外光照下,姜黄素的乙醇溶液极不稳定,加入柠檬酸、BHT和β-CD不能显著增强其稳定性,姜黄素固体粉末则较为稳定；室内光照、紫外光照和避光条件下姜黄素溶液均较为稳定.高效液相色谱分析显示:室外光照5d后,姜黄素、单脱甲氧基姜黄素、双脱甲氧基姜黄素的降解率分别为68.9％、51.5％和21.5％；姜黄素类化合物的主要分解产物为阿魏酸和香草醛.
【期刊名称】《安徽大学学报（自然科学版）》
【年(卷),期】2012(036)003
【总页数】6页(P73-78)
【关键词】姜黄素类化合物;稳定性;光照;降解率;阿魏酸;香草醛
【作者】王雪梅;陈利华;施文婷
【作者单位】安徽大学化学化工学院,安徽合肥230039;安徽大学化学化工学院,安
徽合肥230039;安徽大学化学化工学院,安徽合肥230039
【正文语种】中文
【中图分类】R284.1
姜黄素类化合物为姜黄属植物姜黄、郁金、莪术等干燥根茎的主要活性物质，包括姜黄素(curcumin)、单脱甲氧基姜黄素(demethoxycurcumin)、双脱甲氧基姜黄素(bisdemethoxycurcumin)等，统称姜黄色素或姜黄素［1］.其安全性高，长期以来作为一种常用的天然色素被广泛应用于食品工业［2］.近年来的研究表明姜黄素具有抗炎、抗氧化、抗肿瘤、抗突变、提高免疫力等多种药理作用和保健功能［3－6］，因而使其成为国内外研究的热点.但姜黄素类化合物不稳定，易受温度、光线、湿度、pH等影响［7－8］.作者将对不同状态下的姜黄素类化合物的光稳
定性进行系统研究，并采用高效液相色谱法对光照前后的姜黄素类化合物溶液进行分析，进而推断其光降解产物及过程.
1.1 仪器及试剂
TU－1901紫外－可见分光光度计，北京普析通用仪器有限公司;AB104－N电子
天平，梅特勒－托利多仪器上海有限公司;VARIAN Prostar 210高效液相色谱仪，美国瓦里安公司;40 W紫外灯，北京三源华辉电光源制造有限公司.
姜黄素，纯度大于95%，美国 Alta公司;柠檬酸、2，6－叔丁基对甲酚(BHT)、β
－环糊精(β－CD)、香草醛、阿魏酸、冰醋酸、无水乙醇，均为分析纯;乙腈，色谱纯;姜黄素(CurⅠ)、单脱甲氧基姜黄素(CurⅡ)、双脱甲氧基姜黄素(CurⅢ)对照品、
重蒸水，作者实验室自制.
1.2 实验方法
1.2.1 姜黄素溶液的光稳定性实验
1.2.1.1 姜黄素溶液的配制
以无水乙醇为溶剂，配制成浓度为1.92×10－3mo l·L－1的姜黄素溶液，并分装于20个10 mL容量瓶中，为样品溶液1;另取适量上述溶液稀释100倍后分装于20个10 mL容量瓶中，为样品溶液2，该组溶液中姜黄素的浓度为1.92×10－5mol·L－1.
1.2.1.2 姜黄素溶液的光照实验
将配制好的样品溶液1和样品溶液2平均分为4组，分别采用室外阳光照射、室内光照、紫外灯距离20 cm照射、避光保存进行实验.选择连续晴好天气，所有实验均于每日上午10:00将样品放于指定的实验条件下，下午6:00取回避光保存，保留其中一份样品，其余样品次日10:00仍置于指定实验条件下，依此类推，实验为期5 d.
1.2.1.3 光照实验测试
光照实验结束后，用无水乙醇将所有的样品溶液重新定容至刻度，再将样品溶液1稀释100倍.以1 cm石英比色皿为吸收池、无水乙醇为参比，测定其在425 nm 处的吸光度.1.2.2 姜黄素在不同介质中的光稳定性实验
1.2.2.1 姜黄素在不同介质中溶液的配制
以无水乙醇为溶剂，配制样品溶液3(姜黄素的浓度为1.92×10－3mol·L－1，柠檬酸的浓度为5.20×10－3mol·L－1)和样品溶液 4(姜黄素的浓度为1.92×10－3mol·L－1，BHT 的浓度为4.50×10－3mol·L－1);以 60%乙醇(V∶V)水溶液为溶剂，配制样品溶液 5(姜黄素的浓度为1.92×10－3mol·L－1，β－CD 的浓度为1.00×10－2mol·L－1).各样品溶液均分装于5个10 mL容量瓶中.
1.2.2.2 姜黄素固体粉末的准备
分别取等量的姜黄素固体粉末于5个透明塑料袋内，密封后平摊于白磁盘中待用.
1.2.2.3 光照实验
分别取上述各样品溶液及姜黄素固体粉末进行室外阳光照射实验，实验方法与1.2.1.2中相同.
1.2.2.4 光照实验测试
光照实验结束后，用无水乙醇将各样品溶液重新定容至刻度，再分别稀释100倍后，测定其在425 nm处的吸光度.精确称取光照后的姜黄素粉末0.073 6 g，无水乙醇溶解后定容于100 mL容量瓶中，稀释100倍后测定其在425 nm处的吸光度.
1.2.3 姜黄素溶液光照前后的高效液相色谱分析
1.2.3.1 色谱条件
色谱柱:Gemini 5u C18 110A(250 mm×4.6 mm，5 μm);流动相:V(乙腈)∶V(水(0.5%冰醋酸))=50 ∶50;柱温:35 ℃;流速:1.0 mL· min－1;检测波长:310 nm;进样量:20 μL.
1.2.3.2 实验方法
精密称取CurⅠ、CurⅡ、CurⅢ、阿魏酸和香草醛各10 mg，用无水乙醇溶解后定容于100 mL容量瓶中，配制成对照品混合溶液.分别取该混合溶液5.0、2.5、1.5、1.0、0.5 mL 于10 mL 容量瓶中定容，高效液相色谱测定，以峰面积为纵坐标，绘制标准曲线.
选择样品溶液1中未经光照及室外光照5 d后的样品，稀释10倍后，在上述色谱条件下测定，计算各物质含量.
2.1 姜黄素的光稳定性
2.1.1 姜黄素溶液在不同光照下的稳定性
姜黄素的紫外光谱中出现两个取代苯的吸收带，由于苯环上的取代基与苯环分别存在p－π共轭和π－π共轭，使吸收带发生红移，最大吸收波长为425 nm，已经进入了可见光区［9］.通常选择其最大吸收波长425 nm处吸光度作为定量依据.
图1为两种不同浓度姜黄素溶液在不同光照下吸光度随时间变化的曲线图.
由图1可见，样品溶液1在室外光照下随光照时间延长其吸光度明显下降，光照
5 d后，吸光度由光照前的1.15降至0.38，表明溶液中约67%的姜黄素分解;姜
黄素样品溶液2经1 d阳光照射后就已完全分解.而室内光照、避光保存及紫外光照，都未能使两种溶液的吸光度发生明显变化，由此可见紫外光不是导致姜黄素发生降解的因素.
2.1.2 姜黄素在不同介质中的光稳定性
图2为姜黄素在不同介质中室外光照下吸光度随时间变化的曲线图.柠檬酸、BHT
和β－CD为食品中常用的添加剂，分别具有酸度调节、抗氧化和包埋作用［10－12］，由图2a～c可见，室外光照下，分别添加3种物质的姜黄素溶液的吸光度
均随照射时间延长而明显下降，光照5 d后，吸光度降至0.5左右，仍有约57%
的姜黄素分解，说明加入柠檬酸、BHT和β－CD只能稍微减缓姜黄素的降解，对其稳定保存并无明显作用.而图2d中经过连续5 d的阳光照射，吸光度仅略微下降，说明姜黄素以固体粉末状态放置时光稳定性较好.
2.2 姜黄素及其光降解产物的高效液相色谱分析
图3为样品溶液1未经光照(图3a)以及经5 d室外光照后(图3b)的高效液相色谱图.图4为对照品的高效液相色谱图.
图3中标号1、2、3的峰分别为姜黄素、单脱甲氧基姜黄素及双脱甲氧基姜黄素(保留时间tR分别为12.7、11.5、10.4 min)，光照后各峰强度均下降，尤以姜黄素最为明显;此外，图 3b中在保留时间为2.5～7.5 min处出现若干色谱峰，应为
姜黄素类化合物的光降解产物，其中4号峰和5号峰相对较强.与对照品的色谱图
(图4)进行比对可知4号峰为香草醛(tR=4.24 min)、5号峰为阿魏酸(tR=3.59 min).
以峰面积y(v×t)为纵坐标、浓度x(mg·L－1)为横坐标，分别作5种对照品的标准
工作曲线，线性方程见表1.
由表 1 可知，5 种对照品分别在 5.5 ～55 mg·L－1(CurⅠ)、5.0 ～50 mg·L－
1(CurⅡ)、4.6 ～46 mg·L－1(Cur Ⅲ)、5.5 ～55 mg·L－1(阿魏酸)和 5.5 ～ 55 mg·L－1(香草醛)范围内线性关系良好，相关系数均大于0.999 6.
样品溶液1中姜黄素类化合物光照前后的质量浓度及降解率见表2.
由表2可知，CurⅠ、CurⅡ及CurⅢ的降解率分别为68.9%、51.5%和21.5%.姜黄素类苯环上的—OH和— OCH3都是给电子能力较强的基团，使苯环电子密度增加，碳链上发生亲电反应的反应活性增加;而失去—OCH3后，给电子能力减弱，亲电反应活性减弱［8］，因此姜黄素类化合物中姜黄素最不稳定，双脱甲氧基姜黄素最为稳定.
由表2还可看出，样品溶液1经5 d照射后生成阿魏酸和香草醛的质量浓度分别
为127 mg·L－1和59.9 mg·L－1，相当于每1.00 mol姜黄素类化合物经 5 d 照射后生成了 0 .342 mol的阿魏酸和 0 .205 mol的香草醛.
2.3 姜黄素类化合物光降解机理
根据HPLC的分析结果，可大致推断姜黄素类化合物溶液在室外光照条件下的分
解情况，如图5所示.姜黄素类化合物分子经室外阳光照射后获取一定能量，会从
紧邻羰基的α－碳处发生断裂，生成阿魏醛，进而氧化成阿魏酸;若脱除—CO，断裂产物进一步被氧化，可生成香草醛及香草酸.
室外光照会导致乙醇溶液中的姜黄素降解，浓度越低，降解越明显;加入柠檬酸、BHT和β－CD不能显著增强其稳定性;姜黄素溶液在室内光照、紫外光照和避光条件下均能稳定存在;姜黄素以固体粉末状保存较为稳定.高效液相色谱分析显示:室外
光照5 d后，姜黄素、单脱甲氧基姜黄素、双脱甲氧基姜黄素的降解率分别为68.9%、51.5%和21.5%，说明姜黄素类化合物中姜黄素最不稳定，双脱甲氧基姜黄素最为稳定;姜黄素的主要分解产物为阿魏酸和香草醛.
需要指出的是，因缺乏标准样品，文中对姜黄素光降解过程的分析尚不够全面，除确定了2种主要降解产物外，未能对其他降解产物进行分析.
【相关文献】
［1］陆鹏，童强松，姜凤超，等.姜黄素前体药物的合成及其体外抗肿瘤活性研究［J］.中国药理
学通报，2006，22(3):321－324.
［2］卢新军，蒋和体.姜黄素生理功能及其在食品工业中的应用前景［J］.中国食物与营养，2006，4:31－32.
［3］胡静，李立.姜黄素药理作用研究现状［J］.检验医学与临床，2007，4(12):1186－1187. ［4］李湘洲，张炎强，旷春桃，等.姜黄色素的生物和提取分离研究进展［J］.中南林业科技大学
学报，2009，29(3):190－193.
［5］Tuba A K，Gülɕin Í G.Antioxidant and radical scavenging properties of curcumin ［J］.Chemico－Biological Interactions，2008，174(1):27－37.
［6］Shishu，Kaur I P.Antimutagenicity of curcumin and related compounds against genotoxic heterocyclic amines from cooked food:the structural requirement［J］.Food Chemistry，2008，111(3):573－579.
［7］齐莉莉，王进波.单体姜黄素稳定性的研究［J］.食品工业科技，2007，28(1):181－182. ［8］韩刚，崔静静，毕瑞，等.姜黄素、去甲氧基姜黄素和双去甲氧基姜黄素稳定性研究［J］.中
国中药杂志，2008，33(22):2611－2614.
［9］索全伶，黄延春，翁林红，等.天然姜黄素的纯化和分子与晶体结构研究［J］.食品科学，2006，27(3):27－30.
［10］张素娟.食品中柠檬酸的检测方法研究进展［J］.食品工业科技，2011，32(1):352－354. ［11］曾丹丹，罗林，吴移山，等.气相色谱法测定食用植物油中抗氧化剂 BHA、BHT［J］.中国
食品，2009，9:62－63.
［12］周雅文，熊敏，韩富，等.特种表面活性剂和功能性表面活性剂(Ⅻ)－环糊精及其衍生物的制备与性能［J］.日用化学工业，2011，41(1):61－67.。