陳凌通

（浙江甌華化工進(jìn)出口有限公司，浙江 臺(tái)州 318000）

0 引言

姜黃素是印度香料姜黃（Curcuma longa）的主要活性成分，具有廣泛的生物活性（抗菌、抗炎和抗癌特性）[1]。目前市售的姜黃色素通常為姜黃素、脫甲氧基姜黃素及雙脫甲氧基姜黃素等多種物質(zhì)的混合物。粗姜黃素含有大量結(jié)構(gòu)非常相似的化合物，稱為類姜黃素，通常約17%的去甲氧基姜黃素（DMC）和3%的雙去甲氧基姜黃素（BDMC）[2]。這使得姜黃素的分離和純化非常具有挑戰(zhàn)性[3]。

結(jié)晶是工業(yè)中最常用的單元操作之一。純度通常是結(jié)晶過程的關(guān)鍵目標(biāo)，但雜質(zhì)也會(huì)對(duì)工藝性能和結(jié)晶產(chǎn)品質(zhì)量）產(chǎn)生重大影響。結(jié)構(gòu)相關(guān)的雜質(zhì)（通常是副產(chǎn)物或未反應(yīng)的反應(yīng)物）難以通過結(jié)晶完全除去。目前分離和純化的主要方法主要有：（1）張玉領(lǐng)等[4]將氯仿：甲醇（75∶25）的混合溶劑作為洗脫劑，采用硅膠柱層析方法對(duì)姜黃素的提取液進(jìn)一步洗脫純化。（2）戴漢松等[5]將姜黃素粗品用正丙醇重結(jié)晶2次，獲得橙色針狀的姜黃素晶體。重結(jié)晶法操作簡單、損耗較小、純度更高，可以得到姜黃素單晶。也有將兩種方法結(jié)合，先將粗品溶解于丙酮中，采用柱層析梯度淋洗，得到的黃色粉末用氯仿和甲醇反復(fù)重結(jié)晶[6]。大多數(shù)情況下，色譜方法[7-8]在實(shí)驗(yàn)室規(guī)模上用于分離單個(gè)類姜黃素，通常使用硅膠作為固定相，不同的溶劑系統(tǒng)使用氯仿和甲醇進(jìn)行最佳的色譜分離。然而，從工業(yè)生產(chǎn)的觀點(diǎn)來看，結(jié)晶過程通常是優(yōu)選的。姜黃素有三種晶型，其形式Ⅰ是熱力學(xué)穩(wěn)定的，另外兩種亞穩(wěn)態(tài)形式（形式Ⅱ和形式Ⅲ）是斜方晶系。本文通過連續(xù)冷卻結(jié)晶對(duì)粗姜黃素純化的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行研究，制備高純度的姜黃素。

1 原材料和方法

1.1 原材料

異丙醇、乙醇、乙腈：購于上海凌峰化學(xué)試劑有限公司；姜黃素粗品根據(jù)文獻(xiàn)方法[9-10]自制，HPLC分析粗姜黃素組合物為78.6%CUR，17.7%DMC和3.6%BDMC。

1.2 實(shí)驗(yàn)程序

結(jié)晶實(shí)驗(yàn)在300 mL玻璃反應(yīng)器中進(jìn)行，為了改善混合并防止在攪拌過程中形成渦流，反應(yīng)容器裝有兩個(gè)寬度為15 mm的垂直底座，彼此徑向相對(duì)放置。將底部放置在反應(yīng)器內(nèi)壁上的小間隙處，以避免顆粒沉積物的積聚。在所有實(shí)驗(yàn)中將攪拌速率設(shè)定為400 r/min。將溫度傳感器置于反應(yīng)容器中，并連接溫度控制系統(tǒng)，控制反應(yīng)器中的溫度。在添加晶種實(shí)驗(yàn)中，在開始冷卻程序后立即將晶種（溶解的總姜黃素的5%）在初始溫度下引入體系中。在每個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，過濾，用少量異丙醇/水徹底洗滌，并在60℃下干燥。

1.3 分析方法

液相檢測條件：依利特色譜柱（5μm，4.6×250 mm），進(jìn)樣量為20μL，檢測波長為280 nm，柱溫為35℃，流速為1 mL/min。流動(dòng)相：水：乙腈=30：70（v/v）。

2 結(jié)果與討論

2.1 結(jié)晶溶劑的篩選

表1 姜黃素、去甲氧基姜黃素、雙去甲氧基姜黃素的結(jié)構(gòu)以及溶解度

從表1可以看出，異丙醇對(duì)DMC和BDMC的溶解度較大，達(dá)到16.2 g/L和8.2 g/L。而對(duì)CUR的溶解度溶解度僅有1.0 g/L。這有利于雜質(zhì)溶解在母液中，姜黃素的析出、純化。異丙醇為重結(jié)晶的最佳溶劑。

2.2 粒徑和形狀分布

圖1 姜黃素的晶習(xí)及粉末衍射圖

如圖1所示，姜黃素粉末在2300倍的放大倍數(shù)下，表面形態(tài)為光滑的柱狀。姜黃素在8.98°、12.3°、14.7°、17.5°、23.5°、24.7°、25.7°、27.5°有較強(qiáng)的特征衍射峰。

2.3 純化效率

結(jié)晶姜黃素樣品的HPLC分析結(jié)果顯示在表2中。結(jié)果表明：如果緩慢冷卻，則可以達(dá)到更高的純度，一次結(jié)晶最高可以達(dá)到93.5%。另外，加晶種也有助于提高純度。在磁力攪拌和緩慢冷卻下添加晶種在實(shí)驗(yàn)中達(dá)到最高純度。然而，相比之下，在機(jī)械攪拌體系中，結(jié)晶姜黃素的純度明顯較低，在機(jī)械攪拌和高冷卻速率，并且不加晶種的結(jié)晶實(shí)驗(yàn)中達(dá)到最低純度，為90.6%。姜黃素樣品的最終純度為93.6%～98.9%。在第一結(jié)晶步驟后93.5%純度的姜黃素，并且在3次連續(xù)結(jié)晶后獲得99.8%的純度。

表2 不同的結(jié)晶工藝條件對(duì)收率及含量的影響

3 結(jié)論

姜黃素的冷卻結(jié)晶對(duì)工藝參數(shù)敏感，包括攪拌形式、冷卻速率和是否添加晶種。磁力攪拌的收率要高于機(jī)械攪拌。以10℃/min的速率下降溫，磁力攪拌，加晶種的條件下，姜黃素一次結(jié)晶的收率可以到達(dá)83.1%，純度達(dá)到93.5%。經(jīng)過三次結(jié)晶純度可以達(dá)到99.8%。該研究的結(jié)果有助于更詳細(xì)地了解工藝對(duì)姜黃素結(jié)晶性能和最終晶體性質(zhì)的影響。