从姜黄（Curcuma longa L.）中提取的绿色姜黄素用于降低硼含量测定的灵敏度：使用便携式光谱仪进行优化和应用

《Microchemical Journal》：Green curcumin extract from Curcuma longa L. for downscaling boron assay: optimization and application with a portable spectrometer

姜黄素从 turmeric 植物中提取，通过椰子油和乙醇作为绿色溶剂，用于便携式光谱仪检测硼含量。形成 rosocyanine 复合物，检测线性良好（R2=0.9949），与 ICP-OES 方法结果一致，并评估绿色可持续性。

　　本文探讨了一种使用绿色溶剂提取姜黄素（Curcumin）用于硼（B）含量测定的新方法。姜黄素是从姜黄（Curcuma longa L.）的根茎中提取的一种主要的多酚类物质，因其在医学、食品添加剂以及作为硼检测的天然比色试剂中的广泛应用而受到关注。然而，姜黄素的水溶性较低，限制了其在水基样品中的应用效果。因此，研究者尝试采用椰子油和乙醇作为替代溶剂，以克服这一问题，提高姜黄素在硼检测中的灵敏度和稳定性。

研究发现，使用乙醇作为溶剂时，姜黄素提取物与硫酸溶液（6 mol L?1）和硼溶液按照体积比1:10:30的比例混合，可以形成一种从黄色变为红棕色的姜黄素-硼复合物，即rosocyanine。在使用PiCOEXPLORER光谱仪进行光谱检测前，该反应提供了良好的线性关系，其校准曲线为y = 0.0065× + 0.0092（R2 = 0.9949），表明该方法具有较高的准确性和可靠性。而当使用椰子油作为溶剂时，姜黄素提取物与硼溶液（pH 10）按照1:1的比例混合，经过2分钟的反应时间，同样形成了红棕色的rosocyanine复合物，其线性方程为y = 0.0162× + 0.0399（R2 = 0.9637），虽然灵敏度略低于乙醇提取方法，但其绿色性和可持续性更为突出。

研究者进一步验证了这两种方法在农业和膳食样品中的实际应用。例如，通过检测泰国本地的含硼肥料和膳食补充剂，结果与使用ICP-OES参考方法得出的数据一致，证明了新方法的可行性。此外，研究还评估了这些方法在绿色性和可持续性方面的表现，将其与传统的ICP-OES方法进行了比较。结果显示，使用椰子油和乙醇作为绿色溶剂的姜黄素提取方法在环保、资源利用和减少化学品使用方面具有明显优势。

姜黄素作为硼检测的比色试剂，其原理基于与硼酸的反应。在酸性条件下，姜黄素首先被质子化为二醇形式，随后与硼酸结合形成rosocyanine复合物，这种复合物在光谱分析中呈现出显著的颜色变化，从而可以用于定量检测。然而，由于姜黄素的疏水性，其在水基样品中的稳定性、精确性和灵敏度受到一定影响。因此，通过使用有机溶剂如乙醇来增强姜黄素的溶解度，可以有效提高检测效果。此外，研究还发现，某些添加剂如三乙酸甘油酯、乙酸乙酯和天然深共熔溶剂（NaDES）能够进一步提高姜黄素溶液的溶解度，从而改善检测性能。

在绿色化学理念的推动下，研究者关注到植物油作为绿色溶剂的潜力。椰子油因其介电常数较高、与水不相溶以及无色等特性，被认为是一种适合用于提取姜黄素的绿色溶剂。使用椰子油不仅能够提高姜黄素的溶解度，还能减少对传统有机溶剂的依赖，从而降低环境影响和化学品使用量。同时，研究者利用便携式PiCOEXPLORER光谱仪进行检测，这种设备不仅成本较低，而且易于与智能手机连接，使得数据采集和分析更加便捷。此外，其小型化设计也使得实验操作可以在较小的体积下进行，从而减少试剂的消耗和废物的产生。

研究者采用多种评估工具对新方法的绿色性和可持续性进行了分析，包括修改后的绿色分析程序指数（MoGAPI）、绿色分析度量方法（AGREE）、蓝色适用性等级指数（BAGI）以及点击分析化学指数（CACI）。同时，还使用了需求、质量与可持续性（NQS）指数和碳足迹减少指数（CaFRI）来评估其环保效益。结果显示，使用椰子油和乙醇作为绿色溶剂的姜黄素提取方法在多个指标上均优于传统的ICP-OES方法，表明其在绿色化学分析中的应用价值。

此外，研究者还探讨了姜黄素在不同环境条件下的反应特性。例如，在酸性环境中，姜黄素与硼酸的反应更为显著，而在碱性条件下，其反应可能受到抑制。因此，研究者在实验中控制了溶液的pH值，以确保反应的顺利进行。同时，实验中还采用了不同体积比例的姜黄素提取物、硫酸溶液和硼溶液，以优化检测效果。结果显示，通过调整这些比例，可以进一步提高检测的灵敏度和准确性。

在实验过程中，研究者还考虑了姜黄素的提取效率。通过采用椰子油和乙醇作为溶剂，不仅能够提高姜黄素的溶解度，还能减少提取时间，提高工作效率。同时，使用椰子油作为溶剂还可以减少对环境的污染，因为其来源是可再生资源，并且在使用过程中不会产生有害物质。相比之下，传统的有机溶剂如乙醇虽然能够提高姜黄素的溶解度，但其使用成本较高，且可能对环境造成一定的影响。

研究者还关注了姜黄素在不同应用领域的潜力。例如，在农业领域，姜黄素可以用于检测土壤中的硼含量，以确保农作物的正常生长。而在膳食领域，姜黄素可以用于检测食品中的硼含量，以评估其对人体健康的影响。此外，姜黄素还可以用于检测水体中的硼含量，以评估水质安全。因此，姜黄素作为一种天然的比色试剂，在多个领域中具有广泛的应用前景。

研究者还通过实验验证了新方法的可行性。例如，通过使用PiCOEXPLORER光谱仪进行检测，可以快速获得数据，并进行进一步的分析。同时，实验中还采用了多种样品，包括农业肥料和膳食补充剂，以确保方法的通用性。结果显示，新方法在不同样品中的检测效果良好，能够提供准确的硼含量数据。此外，研究者还评估了新方法在不同条件下的适用性，包括不同pH值、不同溶剂比例以及不同样品类型，以确保其在实际应用中的可靠性。

在绿色化学理念的指导下，研究者还探讨了如何通过优化实验条件来提高方法的绿色性和可持续性。例如，通过减少试剂的使用量和废物的产生，可以降低对环境的影响。同时，通过采用可再生资源如椰子油作为溶剂，可以提高方法的环保效益。此外，研究者还关注了实验过程中的安全性，确保所有操作符合绿色化学的原则，从而减少对操作人员的潜在危害。

研究者还总结了新方法的优势。例如，使用椰子油和乙醇作为绿色溶剂的姜黄素提取方法不仅能够提高检测的灵敏度和准确性，还能降低实验成本，提高操作便捷性。同时，这种方法在环保和可持续性方面表现优异，符合当前绿色化学的发展趋势。因此，该方法在实际应用中具有重要的价值，特别是在农业和膳食领域，能够为硼含量的检测提供一种绿色、经济、高效的选择。

综上所述，本文通过采用椰子油和乙醇作为绿色溶剂，成功提取了姜黄素，并将其用于硼含量的测定。新方法不仅在检测效果上表现出色，而且在绿色性和可持续性方面具有明显优势。随着绿色化学理念的不断推广，这种方法有望在更多领域中得到应用，为环境友好型分析提供新的思路。