植物学报 ›› 2019, Vol. 54 ›› Issue (3): 335-342.doi: 10.11983/CBB18216

• 研究报告 • 上一篇    下一篇

不同产地姜黄属植物中姜黄素类成分及矿质元素分析

杨小芳1,陈育才2,刘建福1,*(),李丹丹1,胡娴1   

  1. 1. 华侨大学园艺系, 厦门 361021
    2. 南安市丰州镇农业服务中心, 泉州 362330
  • 收稿日期:2018-10-17 接受日期:2019-02-20 出版日期:2019-05-01 发布日期:2019-11-24
  • 通讯作者: 刘建福 E-mail:jianfu@hqu.edu.cn
  • 基金资助:
    福建省产业技术联合创新项目(闽发改高技[2014]514号和泉州市科技计划项目No.2018N001)

Analysis of Curcuminoids and Mineral Elements in Curcuma from Different Habitats

Yang Xiaofang1,Chen Yucai2,Liu Jianfu1,*(),Li Dandan1,Hu Xian1   

  1. 1. Department of Horticulture, Huaqiao University, Xiamen 361021, China
    2. Agricultural Service Center of Fengzhou Town Nan’ an City, Quanzhou 362330, China;
  • Received:2018-10-17 Accepted:2019-02-20 Online:2019-05-01 Published:2019-11-24
  • Contact: Liu Jianfu E-mail:jianfu@hqu.edu.cn

摘要:

以福建泉州地区种植的12个姜黄(Curcuma longa)和莪术(Curcuma zedoaria)种质的成熟根茎为试材, 采用正交设计法优化姜黄素(CCM)、单脱甲氧基姜黄素(DMC)和双脱甲氧基姜黄素(BDMC)的提取工艺条件, 比较不同产地姜黄属种质的3种姜黄素类化合物和16种矿质元素的含量。结果表明, 姜黄素类化合物提取工艺为: 100%甲醇, 1:5 (g·mL-1)固液比, 超声提取2分钟, 提取率达到最高值。CCM、DMC和BDMC的最大吸收波长分别为424、418及414 nm; 回归方程分别为Y=0.170 3X+0.024 3 (CCM), Y=0.173 8X+0.041 (DMC), Y=0.140 6X+0.051 4 (BDMC)。GY03种质中CCM、DMC和BDMC含量分别为1.23%、1.22%与1.50%, 总姜黄素类含量最高, 达3.95%; GY01种质的总姜黄素次之(为3.82%); GY03和GY01可在栽培地推广种植; 12个姜黄属种质的16种矿质元素中, 以Mg、Mn、Al、Fe和Zn含量较为丰富。

关键词: 姜黄, 莪术, 姜黄素类化合物, 矿质元素, ICP-MS

Abstract:

In this study, the mature rhizomes of 12 germplasms of Curcuma longa and C. zedoaria from different origins cultivated in Fujian, Quanzhou, were used as experimental materials. The orthogonal design method was used to optimize the extraction of curcumin (CCM), demethoxycurcumin (DMC) and bisdemethoxycurcumin (BDMC), and the content of 3 curcuminoids and 16 mineral elements in different germplasms were compared. The extraction rate peaked with the following extraction process: 100% methanol as solvent, 1:5 (g·mL-1) solid-liquid ratio, and ultrasonic extraction for 2 min. The maximum absorption wavelengths for CCM, DMC and BDMC were 424, 418 and 414 nm, respectively. The linear equations for the 3 curcuminoids were Y=0.170 3X+0.024 3 (CCM), Y=0.173 8X+0.041 (DMC), and Y=0.140 6X+0.051 4 (BDMC). The content of CCM, DMC and BDMC in GY03 was 1.23%, 1.22% and 1.50%, respectively, and that of total curcumin was the highest, 3.95%; The content of total curcumin in GY01 was next, up to 3.82%. GY03 and GY01 can be promoted in cultivated land as excellent breeding material. Among the 16 mineral elements detected in 12 turmerics, the contents of Mg, Mn, Al, Fe, and Zn were relatively abundant.

Key words: Curcuma longa, C. zedoaria, curcuminoids, mineral elements, ICP-MS

表1

微波消解程序"

StepTemperature (°C)Power (J·S-1)Time (min)Fan levelStirrer
Power ramp50081Off
Power hold50051Off
Power ramp100081Off
Power hold1000251Off
Cooling70--3Off

表2

ICP-MS主要工作参数"

ParametersValue
Plasma gas (L·min-1)15.00
Auxiliary gas (L·min-1)1.000
Atomizing gas (L·min-1)1.000
Compensation/dilution gas (L·min-1)1.000
Spray chamber temperature (°C)2
Peristaltic pump speed (rps)0.1

图1

CCM (A)、DMC (B)和BDMC (C)标准品溶液的紫外图谱CCM: 姜黄素; DMC: 单脱甲氧基姜黄素; BDMC: 双脱甲氧基姜黄素"

表3

正交试验结果"

Experiment numberABCDCCM content (%)DMC content (%)BDMC content (%)
Methanol concentration (%)Solid-liquid ratio (g·mL-1)Ultrasonic time (min)Empty column
1100 (1)1:4 (1)2 (1)10.390.380.46
211:5 (2)4 (2)20.520.510.61
311:6 (3)6 (3)30.390.370.44
485 (2)1230.250.240.28
522310.420.400.48
623120.310.290.35
770 (3)1320.230.220.26
832130.230.220.26
933210.230.210.25
CCMK11.300.870.931.04
K20.981.171.001.06
K30.690.931.040.87
k10.430.290.310.35
k20.330.390.330.35
k30.230.310.350.29
R0.200.100.040.06
DMCK11.260.840.890.99
K20.931.130.961.02
K30.650.870.990.83
k10.420.280.300.33
k20.310.380.320.34
k30.220.290.330.28
R0.200.100.030.06
BDMCK11.511.001.071.19
K21.111.351.141.22
K30.771.041.180.98
k10.500.330.360.40
k20.370.450.380.41
k30.260.350.390.33
R0.240.120.030.08

表4

12个姜黄和莪术种质根茎中姜黄素类化合物含量的比较"

VarietyCCM content
(%)
DMC content
(%)
BDMC content
(%)
Total curcumin content (%)
GY031.231.221.503.95
GY011.191.181.453.82
YJHS1.061.051.293.40
GJHP0.580.560.671.81
GJYX0.350.330.401.08
GJQS0.250.250.280.78
HJCG0.230.220.260.71
GY040.220.210.250.68
GJHX0.160.160.190.51
YJLX0.070.060.070.20
HJNN0.070.060.070.20
GY020.030.020.020.07

表5

线性回归方程及相关系数"

ElementLinear regression
equation
Correlation
coefficient
27AlY=0.0062X+0.06350.9983
137BaY=0.0043X+0.00330.9997
9BeY=0.0260X1.0000
111CdY=0.0285X-2.9371E-0051.0000
59CoY=1.6282X+0.02061.0000
63CuY=1.4942X+0.19121.0000
56FeY=0.6704X+4.77930.9979
69GaY=0.1868X+0.03201.0000
24MgY=0.0325X-0.06310.9958
55MnY=0.2312X+0.03691.0000
60NiY=0.5521X+0.04921.0000
88SrY=0.0339X-0.00891.0000
47TiY=0.0096X+0.00571.0000
205TlY=0.0789X-9.5059E-0061.0000
51VY=0.5372X+0.00781.0000
66ZnY=0.1656X+0.71150.9904

表6

12个姜黄和莪术种质根茎中矿质元素含量的比较"

VarietyQuality score (mg·kg-1)
AlBaBeCdCoCuFeGaMgMnNiSrTiTlVZn
GY0353.2815.470.000.050.194.6249.434.022516.60330.740.1011.641.600.150.0540.12
GY01107.3323.950.010.050.227.8174.106.452342.13137.410.1612.441.910.160.0670.06
YJHS29.9621.050.010.240.246.6723.122.891482.64284.590.209.351.500.150.0562.79
GJHP113.1115.370.010.410.474.3251.434.191689.62304.130.1614.734.240.150.1851.33
GJYX13.6218.120.010.430.377.5560.712.591745.52250.380.0813.250.880.260.0558.44
GJQS224.2118.370.010.080.236.46138.653.682443.95195.780.1016.484.150.100.2854.51
HJCG89.3312.870.000.500.306.2091.733.142588.57293.920.1510.801.280.150.1138.77
GY04152.6717.310.010.300.466.24125.424.263027.62492.750.0817.282.100.170.1383.69
GJHX56.5411.050.010.310.345.49101.392.802721.11437.410.0514.180.710.160.0370.53
YJLX35.708.170.000.090.114.4034.422.011598.89291.260.038.300.440.200.0346.33
HJNN37.889.020.010.090.243.3144.302.251584.92417.020.0210.440.450.360.0358.61
GY0257.458.900.010.250.385.6777.382.121991.98382.800.0411.440.620.060.0456.35
[1] 曹雁平, 矫庆泽 (2010). 粒度、液料比和乙醇体积分数对姜黄素超声间歇浸取的影响. 北京理工大学学报 30, 1000-1004.
[2] 陈钦, 高俊杰, 刘建福, 陈育才, 庄卫东, 林金秀, 张平泉 (2017). 姜黄不同种质生物学特性及品质成分比较. 云南农业大学学报 32, 101-105.
[3] 陈少东, 陈剑平, 陈福北 (2010). ICP-MS/ICP-AES法测定姜黄中的无机元素. 中国调味品 35(8), 102-104.
doi: 10.3969/j.issn.1000-9973.2010.08.027
[4] 董赫, 殷钟意, 郑旭煦 (2012). 珊瑚姜中姜黄素回流提取工艺条件的优化. 贵州农业科学 40(9), 213-215, 221.
doi: 10.3969/j.issn.1001-3601.2012.09.060
[5] 冯甜华, 侯长军, 霍丹群, 马懿 (2016). 姜黄素不同提取方法比较研究. 应用化工 45, 1011-1014.
doi: 10.3969/j.issn.1005-5304.2008.07.026
[6] 付兴会, 林连美 (2015). 中药姜黄主要有效成分药理学研究进展. 湖北中医药大学学报 (4), 109-110.
doi: 10.3969/j.issn.1008-987x.2015.04.41
[7] 顾永祚, 顾兴平, 徐敏 (2007). 中药川黄柏中有效化学元素的分析研究. 世界元素医学 14(4), 43-49.
[8] 胡静, 李立 (2007). 姜黄素药理作用研究现状. 检验医学与临床 4, 1186-1187.
doi: 10.3969/j.issn.1672-9455.2007.12.032
[9] 黄锦媛, 周全光, 庞新华 (2008). 不同管理措施对姜黄产量的影响. 广西热带农业 (6), 17-18.
doi: 10.3969/j.issn.2095-0764.2008.06.007
[10] 梁立娟, 庞新华, 黄慧芳, 黄锦媛 (2012). 固定栽培模式下年度间不同姜黄品种品质比较. 农业研究与应用 (2), 8-11.
doi: 10.3969/j.issn.2095-0764.2012.02.003
[11] 廖婉, 高天慧, 林美斯, 张保献, 傅超美 (2018). 姜黄属中药重金属元素与道地性的相关性研究. 中草药 49, 2833-2839.
[12] 刘建福, 王明元, 唐源江, 范燕萍, 钟书淳, 陈钦 (2014). 光质对姜黄生理特性及根茎次生代谢的影响. 植物生理学报 50, 1871-1879.
[13] 刘建福, 王明元, 唐源江, 杨晨, 钟书淳, 陈钦, 范燕萍 (2015). 水杨酸和一氧化氮对姜黄生长及次生代谢产物的影响. 园艺学报 42, 741-750.
doi: 10.16420/j.issn.0513-353x.2014-1044
[14] 刘莉, 赵振东, 刘志荣, 韩刚 (2016). 不同溶剂对姜黄中姜黄素类化合物提取率的比较. 湖北中医药大学学报 18, 33-35.
doi: 10.3969/j.issn.1008-987x.2016.01.09
[15] 陆鹏, 童强松, 姜凤超, 陈方敏, 郑丽端, 张胜民, 曾甫清, 董继华 (2006). 姜黄素前体药物的合成及其体外抗肿瘤活性研究. 中国药理学通报 22, 321-324.
doi: 10.3321/j.issn:1001-1978.2006.03.015
[16] 沈梅 (2009). 微波消解-ICP-MS法测定抗艾滋病中药材姜黄中的5种重金属元素. 中国卫生检验杂志 19, 1265-1266, 1377.
[17] 史明彪, 张文, 刘河, 刘丽宏 (2017). 紫外-可见分光光度法定量测定姜黄素及其载体药物方法的优化. 国际药学研究杂志 44, 366-368.
doi: 10.13220/j.cnki.jipr.2017.04.013
[18] 舒薇, 高秋, 周芥锋, 谭双, 吕瑞 (2015). 火焰原子吸收光谱法测定中药莪术及姜黄中的微量元素含量. 微量元素与健康研究 32(6), 34-35.
[19] 孙鹏尧, 李丹丹, 牟德华 (2016). 响应面法优化超声波辅助提取姜黄素类化合物工艺及动力学分析. 中国食品添加剂 (12), 99-108.
[20] 谭镭, 吕昊, 詹雁, 徐超群 (2009). 微波消解-ICP-MS法测定金银花和白芷中5种有害重金属元素. 中国测试 35(6), 78-80.
[21] 唐小清, 高苏亚, 范涛 (2013). 中药姜黄中姜黄素的超声提取法条件的选择. 广州化工 41(17), 101-105.
doi: 10.3969/j.issn.1001-9677.2013.17.040
[22] 王丽娜, 李坚柱, 刘彩琴 (2012). 响应面法优化微波辅助提取姜黄中姜黄素工艺的研究. 食品工业科技 33(20), 248-250, 254.
doi: 10.11847/zgggws2011-27-07-02
[23] 王志辉, 蔡洁, 周建敏 (2008). 正交实验优化紫色姜中总姜黄素的提取工艺. 化学与生物工程 25(10), 76-78.
doi: 10.3969/j.issn.1672-5425.2008.10.023
[24] 谢忠艳 (2010). 姜黄莪术郁金的鉴别. 中外医疗 29(15), 143.
doi: 10.3969/j.issn.1674-0742.2010.15.110
[25] 薛福玲, 蔺志铎, 韩明, 吴冬青 (2010). 三种中药材微量元素测定及其多糖抗氧化性研究. 中药材 33, 293-296.
[26] 杨海玲, 吴丽丹, 覃德杰, 张益, 肖荣昌, 朱彦霖 (2016). 一测多评法同时测定广西姜黄饮片中3种姜黄素类成分含量. 药物分析杂志 36, 1571-1577.
[27] 杨模坤, 董晓萍, 唐耀书 (1984). 姜黄化学成分的研究. 植物学通报 2(2-3), 51-52.
[28] 张少梅, 王恒山, 陈振锋, 潘英明, 梁宏 (2009). ICP-AES测定广西巴豆不同部位中的十种微量元素. 广西植物 29, 774-776, 743.
doi: 10.3969/j.issn.1000-3142.2009.06.012
[29] 张艳, 段雪芹, 高刚, 苟学梅, 王茜, 邓家彬, 周永红, 杨瑞武 (2015). 响应面法优化姜黄素的提取工艺及其抗氧化活性的研究. 食品工业科技 36(6), 269-273.
doi: 10.13386/j.issn1002-0306.2015.06.051
[30] 张翼, 徐子刚, 唐弥娆 (2008). 药食两用中药材中元素含量的测定. 浙江大学学报(理学版) 35, 550-552, 556.
doi: 10.3785/j.issn.1008-9497.2008.05.017
[31] 周培培, 杜欣韵, 刘宁芝, 王松林, 蒋建兰 (2015). 姜黄素类化合物不同提取方法的工艺优化和比较. 现代化工 35(6), 132-135.
[32] Sandeep IS, Das S, Nasim N, Mishra A, Acharya L, Joshi RK, Nayak S, Mohanty S (2017). Differential expression ofCURS gene during various growth stages, climatic condition and soil nutrients in turmeric(Curcuma longa): towards site specific cultivation for high curcumin yield. Plant Physiol Biochem 118, 348-355.
[33] Wakte PS, Sachin BS, Patil AA, Mohato DM, Band TH, Shinde DB (2011). Optimization of microwave, ultra-sonic and supercritical carbon dioxide assisted extraction techniques for curcumin fromCurcuma longa. Sep Purif Technol 79, 50-55.
doi: 10.1016/j.seppur.2011.03.010
No related articles found!
Viewed
Full text


Abstract

Cited

  Shared   
  Discussed   
[1] 关萍 石建明 李淑久. 绞股兰下胚轴愈伤组织发生与器官再生的组织学观察[J]. 植物学报, 1994, 11(专辑): 19 .
[2] 肖啸 程振起. 叶绿体4.5 SrRNA II. 基因与起源[J]. 植物学报, 1985, 3(06): 7 -9 .
[3] 曹翠玲李生秀. 供氮水平对小麦生殖生长时期叶片光合速率、NR活性和核酸含量及产量的影响[J]. 植物学报, 2003, 20(03): 319 -324 .
[4] 宋莉英 谭诤 高峰 邓暑燕. 我国葫芦科植物离体培养研究进展[J]. 植物学报, 2004, 21(03): 360 -366 .
[5] 柯曼琴 张慧 秦月秋. PP333对曲阜香稻茎秆解剖结构的影响初报[J]. 植物学报, 1994, 11(专辑): 76 .
[6] 李俊德 杨健 王宇飞. 山东山旺中新世的水生植物[J]. 植物学报, 2000, 17(专辑): 261 .
[7] 徐景先 王宇飞 杨健 普光荣 张翠芬. 云南第三纪植物群及其古气候的研究进展[J]. 植物学报, 2000, 17(专辑): 84 -94 .
[8] 孙震晓 夏光敏 陈惠民. 新麦草的核型分析[J]. 植物学报, 1995, 12(01): 56 .
[9] 王立军 谷安根 张友民 贾伟平. 南瓜幼苗初生维管系统的解剖学研究[J]. 植物学报, 1994, 11(专辑): 8 -9 .
[10] 郑云普;赵建成*;张丙昌;李琳;张元明. 荒漠生物结皮中藻类和苔藓植物研究进展[J]. 植物学报, 2009, 44(03): 371 -378 .