甘草酸辅助法从姜黄（Curcuma longa）中提取姜黄素的优化：水溶性、生物活性及稳定性

《Journal of Molecular Liquids》：Optimization of glycyrrhizic acid-assisted green extraction of curcumin from Curcuma longa: water solubility, bioactivity, and stability

姜黄素通过甘草酸辅助提取工艺优化，结合单因素实验与响应面法，获得20.06±0.03 mg/g提取率（传统水提法0.5 mg/g），最佳条件为1.29 h、62.78℃、液固比19.06 mL/g、GA/T比0.7。GA与姜黄素形成氢键微囊结构，使产物结晶度降低37.2%，粒径分布更均匀（D50=2.31 μm），水溶性提升2.8倍，抗氧化活性（DPPH=98.7%）、抑菌率（E. coli=89.3%）及稳定性（加速试验30天保持率92.1%）显著优于传统水提物。

　　Curcumin（CUR）是一种从姜科植物姜黄（Curcuma longa）中提取的主要活性成分，因其在生物医学领域的广泛应用而备受关注。CUR具有多种生物活性，包括调节炎症因子和超氧化物歧化酶（SOD）活性、抗炎、清除自由基和活性氧（ROS）、抗病毒、抗癌以及治疗肝病等作用。同时，CUR及其衍生物在实验动物和人体研究中表现出高安全性和良好的耐受性，表明其在实际应用中具有较大的潜力。然而，CUR在水中的溶解性较差，这限制了其在制药和功能性食品中的应用。因此，开发一种高效、低毒且可大规模应用的绿色提取技术成为当前研究的重点。

传统的CUR提取方法通常依赖于有机溶剂，如乙醇、丙酮和乙酸乙酯等。这些方法虽然能够有效提取CUR，但存在能耗高、提取时间长以及溶剂回收和处理成本高等问题。近年来，一些新型提取技术如微波辅助提取（MAE）和超声波辅助提取（UAE）被广泛应用。MAE可以在较短时间内（如4分钟）实现较高的CUR提取率（如4.98%），而UAE则通过空化效应在1小时内提高CUR提取率至0.92%。尽管这些技术在提高提取效率方面表现出色，但其对设备的要求较高，且在实际工业化过程中存在一定的局限性。

与此同时，结合离子液体和酶辅助提取的方法也显示出一定的应用前景，能够将CUR提取率提高至5.73%。然而，离子液体的毒性和较高的成本仍然是其大规模应用的主要障碍。此外，超临界CO?提取技术虽然能够避免有机溶剂污染，但需要添加极性修饰剂（如乙醇）以提高CUR的溶解性，且该技术的工艺较为复杂，难以在实际生产中广泛应用。

因此，开发一种绿色、高效且可工业化的CUR提取技术显得尤为迫切。绿色化学的理念为这一目标提供了理论支持，强调通过减少能耗、缩短提取时间和控制成本来提高提取效率。近年来，基于表面活性剂的绿色提取技术逐渐受到关注，因其具有低毒性、高效率和低有机溶剂消耗等核心优势。例如，通过超声波辅助和Tween-80的协同提取系统，研究人员成功优化了 rattan tea 中多酚的提取过程，使得多酚提取量达到360.4 mg GAE/g DW，比传统乙醇回流法提高了15%，且提取时间减少了75%。此外，表面活性剂微球能够通过溶剂化作用捕获极性和非极性成分，如Brij-58在提取果汁中的总酚时比甲醇更高效，并且避免了使用挥发性有机溶剂。

基于这些研究背景，本研究构建了一种以甘草酸（GA）为基础的协同提取系统，旨在通过GA与CUR的协同作用，提高CUR的提取效率及其生物活性、水溶性和稳定性。GA是从甘草中提取的一种天然生物亲和剂，能够在水溶液中通过非共价相互作用自组装形成微球凝胶。这种独特的性质使得GA成为一种天然的优良药物载体材料。基于GA的两亲性特性，其载体能够通过自组装机制与药物分子结合，形成多种药物输送系统，如微球、包埋和三维水凝胶网络，从而显著增强难溶药物的溶解特性。已有研究表明，使用GA微球水凝胶作为CUR的载体可以显著提高CUR的稳定性和抗氧化活性。

本研究采用单因素实验与响应面法相结合的方法对GA辅助提取CUR的工艺参数进行了优化。通过综合的表征分析，包括晶体学（XRD）、光谱学（FT-IR）、热分析（TG）和形态学（SEM）等手段，研究人员揭示了GA与CUR之间的分子相互作用。结果表明，GA修饰后的提取物在水溶性、自由基清除能力、抗菌活性和环境稳定性方面均有显著提高，这表明GA具有作为生物活性绿色提取增强剂的潜力。此外，该研究还为天然产物的功能性增强提取提供了新的思路。

在优化过程中，研究人员发现液固比（R_L/S）对CUR的提取率具有显著影响。当R_L/S为15 mL/g时，CUR的提取率达到最高（21.13 mg/g）。随着R_L/S的增加，CUR的提取率逐渐下降。R_L/S的值直接影响固液相之间的浓度梯度分布，从而影响质量传递效率作为扩散过程的驱动力。因此，选择适当的R_L/S对于提高CUR的提取效率至关重要。

此外，提取温度也是影响CUR提取效率的重要因素。在62.78°C的条件下，CUR的提取率达到最佳，表明该温度能够有效促进CUR的溶解和扩散。而提取时间则在1.29小时时达到最优，说明在该时间内，GA与CUR之间的相互作用能够充分进行，从而提高提取效率。

本研究的成果表明，GA辅助提取CUR不仅提高了提取效率，还显著改善了CUR的水溶性、生物活性和稳定性。这些特性使得GA辅助提取的CUR在功能性食品和药物输送系统中具有广阔的应用前景。通过这一研究，不仅为CUR的高效提取提供了新的方法，也为天然产物的绿色提取技术发展提供了理论支持和实践指导。