中药色素的研究进展

*

1. 广西中医药大学药学院，广西 南宁 530200；2. 广西药用植物园，广西 南宁 1530023

色素是赋予物品一定颜色的原料，有天然色素和合成色素两种。《诗经》和《齐民要术》中记载艾青、茜草等植物可以用来给食品或者酿酒着色。1856年英国人W.H.Perkin[1]从煤焦油中提取了第一种合成色素苯胺紫，从此合成色素在过去的几百年里有着很广泛的应用，这类色素大部分属偶氮类型化合物，在人体内可代谢生成β-萘胺和α-氨基-1-萘酚，对人体有慢性毒性和致畸致癌性[2]，人们对合成色素的安全性越来越持怀疑态度[3]，随着目前国内外对食品色素安全问题的日益重视，合成色素相继被限制使用。天然色素是来源于天然资源获得的色素。天然资源来源广泛，对人体的危害较低，尤其我国中药材的原植物也是天然色素的来源之一。本文综述了中药色素种类、提取分离方法和应用前景，以期为中药色素的研究开发提供理论基础。

1 中药色素的种类及理化性质

中药来源有植物类、动物类、矿物类等，其中植物类为中药色素为主要来源。常见的天然色素有类胡萝卜素、黄酮素、花青素、醌类色素、姜黄色素、焦糖色素等[4]，按化合物结构进行分类。见表1。

表1 中药色素的结构分类

醌类化合物随着母核酚羟基等助色团的引入具有一定的颜色；黄酮类化合物的颜色主要与交叉共轭体系、助色团的种类、数目以及取代基的位置有关；异戊二烯因为有共轭双键的存在而显色。

1.1 紫草色素 紫草色素来源于紫草科紫草(LithospermumerythrorhizonSieb. et Zucc)，药用紫草有新疆紫草(ArnebiaeuchromaJohnst)和内蒙紫草(A.guttataBunge)。新疆紫草根部的石油醚提取物中含有萘醌色素类化合物，萘醌类(naphthoquinones)化合物分为α(1，4)、β(1，2)及amphi(3，6)三种类型，天然存在的多为α-萘醌类衍生物，多为有色结晶[5]，少数显紫色，如紫草素。紫草色素在酸性溶液中稳定，热稳定性好，强烈的日光照射会使紫草色素溶解，个别金属离子会使其变色[6]，其结构式如图1所示。

1.2 茜草色素 茜草素来源于茜草科茜草(Rubiacordifolia L.)，为蒽醌类化合物，此类化合物颜色较深，多为橙黄色至橙红色，易溶于热甲醇、乙醇等有机溶剂；茜草素分子上有两个酚羟基分布在一侧的苯环上，可溶于碳酸盐、氢氧化胺的水溶液；茜草色素在100℃沸水中至少可以稳定2h，热稳定好[7]，图2为茜草素的结构式。

1.3 红花黄色素 红花黄色素是查尔酮类化合物，来源于菊科植物红花(CarthamustinctoriusL.)的干燥花。Takahashi Y等[8]在红花中提取到活性物质红花黄色素A(SY-A)，研究表明，红花黄色素A是红花的主要有效成分，红花黄色素为我国批准使用的天然色素之一；呈黄色或棕黄色粉末状，易溶于水、稀乙醇、稀丙二醇，不溶于石油醚，氯仿等有机溶剂；其颜色受pH的影响较大，在pH2-7范围内颜色稳定。其结构式如图3所示。

1.4 姜黄色素 姜黄色素来源于姜科植物姜黄(CurcumalongaL.)的地下根茎，是一类天然的二酮类天然色素，为橙黄色结晶性粉末，具有特殊的芳香味，不溶于水，可溶于乙醇、丙二醇，易溶于碱性溶液和冰醋酸。其颜色受pH影响较大，可以作为化学指示剂使用[9-10]，姜黄色素分子主要由两个阿魏酸构成，如图4所示[11]。

1.5 栀子黄色素 栀子黄色素来源于茜草科植物栀子(GardeniajasminoidesEllis)，其色素成分主要是萜类的藏红花素和藏红花酸，它能直接法将织物染成黄色。栀子黄色素呈液态或者糊状甚至黄色至橙黄色结晶性粉末，易溶于水、乙醇和丙二醇等极性溶剂，不溶于油脂，难溶于苯，汽油等非极性溶剂；是较少见的水溶性类胡萝卜色素，其色泽几乎不受pH的影响，pH3-10范围内颜色稳定，当pH小于4时热稳定性较差[12]；其结构式如图5.1～5.3。

1.6 其他 除上述介绍的几类中药色素外，近年来也开发了一些新的中药色素。如兰科石斛中提取石斛色素[13]，菊科植物艾草中提取艾叶色素[14]，毛茛科植物黄连中提取黄连色素[15]，马钱科植物密蒙花中提取密蒙花黄色素[16]，银杏科银杏中银杏叶色素的提取等[17]。

2 几类中药色素的提取分离方法

中药色素主要来源于植物类中药，其提取分离方法可以根据相似相溶的原理，采用传统的提取方法，如溶剂提取法、浸渍法、回流法等；可也采用现代常用的提取方法，如超临界CO2流体萃取法等。

2.1 紫草色素 紫草色素为萘醌类化合物，脂溶性强，徐萍等[5]采用微波辅助醇提法，提取溶剂为70%乙醇，微波加热5 min、微波功率540 W、回流提取60 min；在此条件下提取效率最高。罗华锋等[18]研究表明，95%乙醇为溶剂采用微波法可以得到最多数量的提取物。

2.2 茜草色素 茜草色素是一类天然、安全无毒的植物染料，陈小全等[19]在用超声波提取法提取茜草中的茜草色素，以料液比1∶50，40℃，超声40 min，超声波功率70 W的条件下，提取效率最佳。袁小红[20]采用氢氧化钠提取法，90℃时，提取1 h，固液比1∶20，氢氧化钠0.2g，提取2次效果最佳。

2.3 红花黄色素 红花黄色素是从红花的花瓣中提取出的天然黄色素，为水溶性查耳酮类化合物，杨艳红等[21]研究表明：70℃，料液比为1∶100，浸取30 min，提取次数为两次时，提取效率最高，红是花黄色素的最佳提取工艺组合。牛丽红等[22]以水溶性黄色素的分光吸收度为评价指标，在单因素的基础上用正交实验法，经实验得出最佳的提取方法：水提取3次，每次加16倍水，提取时间1 h。

2.4 姜黄色素 姜黄色素易溶于有机溶剂的性质，冯甜华等[23]从姜黄中分别采用水浴搅拌提取法提取姜黄素：70%乙醇于50℃条件下，提取10 min，料液比1∶6(g/mL)，提取率87.69%。朱尽顺等[24]以姜黄浓度、pH值、提取温度为因素，设计正交试验，得到提取姜黄的最佳工艺为：温度60℃、姜黄浓度80 g/L、pH值6。

2.5 栀子黄色素 游剑等[25]以栀子花为原材料，采用超声提取法，在60℃时，以70%乙醇水溶液、料液比1∶5(g/mL)，超声提取功率50 kHz，提取50 min为最佳超声提取条件。陈润强等[26]以栀子果实为原材料，采用乙醇回流动态浸提提取栀子黄色素；最佳工艺条件为：60℃温度下，60%乙醇溶液为浸提溶剂，溶液ph7.0，每次提取1 h、固液比1∶10 mg/mL、提取2次，提取得到栀子黄色素的提取率达到94.32%。Zhu X等[27]研究表明，匀浆萃取技术从栀子果实中提取栀子黄色素，采用响应面法确定最佳工艺参数为：提取时间41 s，乙醇浓度50%，料液比15∶1(ML∶G)，药材粉末1.7 mm。

3 中药色素的应用

3.1 在医药行业中的开发应用 随着对中药色素的进一步研究，其潜在的药理作用开始受到重视；经过现代药理学研究，中药色素的药理作用也是研究热点。

孔祥东等[28]通过红花黄色素对乳腺癌细胞增殖、凋亡、迁移和侵袭的影响以及相关的分子机制，观察红花黄色素对乳腺癌细胞的影响；实验结果表明红花黄色素能在体外通过激活凋亡通路而促进凋亡，并能通过抑制MMP2来抑制乳腺癌细胞的转移，红花黄色素是一种潜在的治疗乳腺癌的药物。B Ye等[29]通过临床对60例急性脑梗死患者的临床研究发现，注射用红花黄色素能有效改善急性期脑梗死指标，包括与两项指标相关的血液流变学和血流动力学指标，对脑梗死的临床治疗具有积极意义。唐立明等[30]将患者随机分为治疗组100例，对照组100例，两组均予西医常规疗法，治疗组给予注射用红花黄色素加西医常规治疗；治疗组的有效率达到了99%，实验结果表明注射用红花黄色素治疗冠心病心绞痛有显著疗效，而且无明显不良反应。吴畏等[31]以30例2型糖尿病(T2DM)患者为研究对象，给予红花黄色素治疗，观察其治疗前后红花黄色素对血脂的影响，探讨对T2DM患者的降血脂作用。研究显示治疗组的总胆固醇及甘油三酯显著降低，红花黄色素能显著改善T2DM患者血脂，从而改善临床症状。

李雄[32]以清除自由基的值作为考察指标，结果表明：栀子黄色素有明显的抗氧化作用，可以用于抗氧化剂、抗衰老保健品、药品领域的开发。李茂星等[33]模拟高原低压低氧环境建立缺氧小鼠模型，研究结果表明栀子黄色素具有抗运动疲劳的作用机制，是一类具有抗氧化、抗疲劳保健食品开发的天然原料。

紫草在我国有着悠久的药用历史，《神农本草经》中列为中品，紫草素的抗炎、抗肿瘤作用和免疫调节作用一直是研究的重点[34]。有抗癌、抗炎、抗艾滋病等药理作用抑制都是研究的热点，SY Yin等[35]研究发现，紫草素可以极大地影响人类单核细胞、树突状细胞涉及抗炎和促炎症组细胞因子、趋化因子在“分裂”和“繁殖”方式，这些发现表明紫草素可能是一个有前途的分子试剂用于治疗各种炎症或上皮组织损伤。

姜黄素是一种天然的多酚植物成分，具有抗癌、抗氧化、抗炎、高脂血症、抗菌，伤口愈合，和肝脏保护活动。姜黄素的治疗效果有限它的口服生物利用度很差，这被归因于水溶性差，一级代谢量大[36]。李剑明[37]用HP-β-CD为包合剂，制备姜黄色素水溶性制剂，采用小鼠肺腺癌移植瘤伴自发性转移模型等实验研究了水溶性姜黄色素对肿瘤转移的抑制作用及其可能的作用机制。研究结果表明姜黄色素采用环糊精包合后无明显的毒副作用，可显著抑制小鼠肺腺癌移植瘤模型伴发的自发性血行转移及淋巴结转移。可完全用于实验研究和临床应用。

根据中药色素的药理作用，对一些具有代表的中药色素在医药行业的应用归纳总结。见表2。

表2 中药色素在医药行业的应用

3.2 在轻工业中的应用 合成色素给使用者带来的副作用使人民慢慢意识到，开发安全无毒的天然色素有很大的应用前景，有着特殊功效的中药色素在食品行业中的应用也成为了开发的热点。中药色素来源于天然资源，可以广泛应用于印染、纺织、食品等行业中。据文献清代《武缘县图经》记载：“三月三日，取枫叶泡汁染饭为黑色，即青精饭也”，清朝人民早已经将植物色素应用于食品之中，用于祭祀、食用、馈赠亲友等[37]；在《神农本草》、《本草图经》都有栀子作为传统中药使用，并记载其可以作为黄色染料使用，当代民间亦有将栀子浸出液为纺织品、面食等染色；姜黄色素作为植物源活性物质，可以清除自由基，提高机体抗氧化能力。目前我国已开发出水溶性和脂溶性姜黄色素产品，通过多种复配调配出不同颜色的姜黄色素，已广泛应用于副食品、复合调味品等；我国已批准姜黄素为天然色素用途的食品添加剂。随着科学技术的发展，对天然植物色素的进一步研究利用，天然色素已经涉及食品加工行业，如饮料、色拉调味料、复合调味品等。根据中药色素色素在工业中的应用领域，对其进行归纳总结。见表3。从表格可以看出，色素的使用涉及生活中的各个方面，与人体的健康息息相关，随着国内外对食品安全的关注度越来越高，中药色素具有广阔的开发前景。

表3 中药色素的应用

4 展望

我国植物类中药资源丰富，药用理论体系成熟，中药色素来源于植物，安全性高，全面、系统开发中药色素资源具有广阔应用前景。但是中药色素稳定性差，容易受光、热、酸碱度、金属离子等因素的影响，制约了中药色素的应用。目前亟待加大技术力度开展中药色素稳定性和先进提制技术的研究，使主要技术指标符合国际标准要求。所以，进一步优化色素的提取工艺，提高现有中药色素的产率和品质，并充分挖掘和发现新的中药色素，开发新的安全性色素产品，满足市场需求，是研究中药色素的关键点。相信在天然色素的开发应用中，中药色素凭借其天然的优势逐步代替合成色素，将会在食品、化妆品、医药保健等领域得到更加广泛的应用。