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An investigation on Formation mechanisms and preparation of curcumin phospholipid complex

姜黄素磷脂复合物的制备及其形成机制研究



全 文 :Concentrationofbiyankangextractsusingmultistage
membranesseparation
LUOJi1,ZHONGHaomei1,XIAOKaijun2,YUANLiang2,SHIHao2
(1.FoshanDezhongPharmaceuticalCoLtd,Foshan,Guangdong528000,China;
2.ResearchInstituteofLightIndustryandChemicalEngineering,SouthChinaUniversityofTechnology,Guangzhou510640,China)
[Abstract] Multistagemembranesprocesses,includingultrafiltrationandnanofiltrationareusedinconcentrationofBiyankang
extractsatroomtemperature,andtheconcentrationsofmainactiveingredientinretentionsaftermembraneprocessesweredetermined
byHPLC.Theresultsshowedthattheremovalrateofwaterisabout45%,andthecostisonlyonefourthofthevacuumheatingmeth
od.Theretentionratesofbuddleosideandephedrinehydrochlorideareabove80% and90% respectively,whichmeettheeficient
concentrationandenergysavingneeds.TheconcentrationmethodofBiyankangwithmultistagemembranesprocessesprovidessomein
structivetheoriesandexperimentalfoundations.
[Keywords] Biyankang;ultrafiltration;nanofiltration;buddleoside;ephedrinehydrochloride
[责任编辑 鲍 雷]
[收稿日期] 20080220
[通讯作者] 娄红祥,Tel:(0531)88382019
姜黄素磷脂复合物的制备及其形成机制研究
刘安昌1,2,赵丽霞1,翟光喜2,娄红祥2
(1.山东大学 齐鲁医院,山东 济南 250012;
2.山东大学 药学院,山东 济南 250012)
[摘要] 目的:考察姜黄素磷脂复合物的制备工艺,并对其形成机理进行研究。方法:对反应溶剂、反应时间、
反应物浓度、反应温度等因素对行考查,获取最佳制备条件,利用红外光谱、质谱及核磁共振分析技术研究对其结
构进行分析。结果:05g姜黄素与10g大豆磷脂溶于100mL无水乙醇中,于50℃水浴中搅拌反应1h,减压蒸
去乙醇,收集固体物,真空干燥12h可得稳定的复合物。结论:该制备工艺简单、稳定,且推断其形成机理为大豆卵
磷脂通过以磷原子为中心的极性基团与姜黄素发生复合。
[关键词] 姜黄素;磷脂复合物;制备工艺;形成机制
[中图分类号]R283 [文献标识码]A [文章编号]10015302(2008)17211206
  姜黄为姜科植物姜黄 CurcumalongaL.或郁金
CurcumaaromaticaSalisb.的干燥根茎,我国传统中
医认为其味辛、苦,性温,归脾、肝经。有破血行气,
通经止痛之功效,主要用于治疗胸胁刺痛,闭经,?
瘕,风湿肩臂疼痛,跌打肿痛。大量研究[16]表明姜
黄素有多种药理活性和生物活性,主要表现在抗炎、
抗氧化及抗肿瘤方面。
近年文献报道[713],将天然药物活性成分与磷
脂在一定条件下进行复合,得到天然活性成分磷
脂复合物(phytosomes或 phospholipidcomplex),其
理化性质和生物特性较原化合物均有不同程度的
改变,具有较强的亲脂性,可有效地提高天然活性
成分在体内的吸收,显著地改变其生物有效性。
而且许多天然活性的磷脂,象大豆卵磷脂、脑卵磷
脂以及蛋黄卵磷脂等本身就是一种很有效的营养
剂和抗氧化剂。姜黄素的水溶性差,生物利用度
低。为提高姜黄素的临床疗效,将姜黄素制成磷
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脂复合物,磷脂不但能促进姜黄素在动物体内的
代谢,同时还可以起到抗氧化协同作用,提高药物
的疗效。
1 材料
姜黄素(山东大学药学院,HPLC测定纯度 >
99%),大豆卵磷脂(上海太伟药业有限公司,药用
口服级),其他试剂均为国产分析纯或化学纯。
EyelaN-1000恒温水浴器(TokyoRikakikaiCo.
Ltd);EyelaN-1000旋转蒸发仪(TokyoRikakikai
Co.Ltd);SHB-B95型循环水式多用真空泵(郑州长
城科工贸有限公司);DZF-1B型真空干燥箱(上海
跃进医疗器械厂);NEXUS470傅立叶变换红外分光
光度计(NICOLETCo.);CDR-4P型差动热分析仪
(上海精密科学仪器有限公司天平仪器厂)。
2 方法与结果
2.1 姜黄素磷脂复合物的制备
2.1.1 姜黄素磷脂复合物的制备工艺
采用溶剂挥发法制备复合物。将等摩尔的姜黄
素(相对分子质量为368)与大豆卵磷脂(平均相对
分子质量按750计算)溶于适宜溶剂中,置一定温
度的水浴中,搅拌一定时间后,将溶剂减压蒸发回
收,收集固体物真空干燥即得。
2.1.2 姜黄素磷脂复合物制备工艺影响因素考察
由于姜黄素磷脂复合物为固体物质,故选用外
观性状以及快速灵敏的红外光谱法(以 KBr涂片的
方法在2000~4000cm-1进行红外扫描)对不同反
应条件进行考察。
2.1.2.1 反应溶剂对复合物制备工艺的影响 根
据对姜黄素与大豆卵磷脂的溶解性不同,选定对姜
黄素与大豆卵磷脂具有一定溶解性的乙醇、甲醇、氯
仿和丙酮(加热后可溶解大豆卵磷脂)作为反应溶
剂。分别取05g姜黄素与1g大豆磷脂溶于无水
乙醇、甲醇、氯仿和丙酮各300mL中,于60℃水浴
中回流、搅拌1h后,减压蒸去溶剂,收集固体物,真
空干燥12h。观察外观性状并进行红外测定,红外
图谱见图1。
a.无水乙醇;b.甲醇;c.氯仿;d.丙酮
图1 不同反应溶剂制得复合物的红外图谱
  结果表明以无水乙醇、甲醇、氯仿和丙酮为反应
溶剂制得的复合物均为砖红色略黏的固体物,其红
外图谱中姜黄素与大豆卵磷脂的主要基团的振动峰
如υOH,υCH,υC=O,υC=C,δOH,υP=O等的峰位与强度均
无明显差异,说明上述4种溶剂对复合物的制备工
艺基本无影响。由于无水乙醇对姜黄素与大豆卵磷
脂溶解性良好,反应条件温和,对人体危害较小,故
选择乙醇为反应溶剂。
2.1.2.2 反应时间对复合物制备工艺的影响 取
05g姜黄素与10g大豆磷脂溶于200mL无水乙
醇中,分别于50℃水浴中回流、搅拌反应10,20,
30,40h,50℃条件下减压蒸去乙醇,收集固体物,
真空干燥12h,依法检查。结果表明不同反应时间
制得的复合物外观性状均为砖红色略黏的固体物,
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其相应红外图谱中姜黄素与大豆卵磷脂主要基团的
振动峰位与强度基本相同,说明在上述所选择的时
间范围内反应时间对所得复合物基本无影响。为节
省反应时间,确定制备反应在1h内完成。
2.1.2.3 反应浓度对复合物制备工艺的影响 取
03g姜黄素与06g大豆卵磷脂分别溶于60,100,
150,300mL无水乙醇中,分别于50℃水浴中搅拌
反应1h,50℃条件下减压蒸去乙醇,收集固体物,
真空干燥12h。同上检查。结果表明药物在乙醇中
质量浓度为50,30,20,10g·L-1反应所得产物
的性状为砖红色略黏的固体物,其相应红外图谱无
显著性差异;说明在上述所选择的药物质量浓度范
围内,反应浓度对所得复合物无影响。为提高反应
产率,确定药物质量浓度为50g·L-1。
2.1.2.4 反应温度对复合物制备工艺的影响 取
05g姜黄素与10g大豆磷脂溶于100mL无水乙醇
中,分别于40,50,60,70℃水浴中搅拌反应1h,减压
蒸去乙醇,收集固体物,真空干燥12h。同上检查。
结果表明在40,50,60,70℃水浴中反应所得产
物的性状均为砖红色略粘的固体物,红外图谱无显
著性差异;说明在上述温度范围内,温度对所得复合
物的性质无显著影响。为保证反应完全,确定反应
温度为50℃。
2.1.2.5 最佳制备工艺的确定 根据上述单因素
考察的结果,确定复合物制备工艺如下:取05g姜
黄素与10g大豆磷脂溶于100mL无水乙醇中,于
  
50℃水浴中搅拌反应1h,减压蒸去乙醇,收集固体
物,真空干燥12h。
2.2 姜黄素磷脂复合物的结构鉴定
2.2.1 薄层色谱
分别取姜黄素(100mg),姜黄素磷脂复合物
(300mg),姜黄素磷脂混合物(300mg),大豆磷脂
(200mg)溶于10mL无水乙醇中制成约等摩尔浓
度的供试品溶液。
按薄层色谱法(《中国药典》1995年版一部附录
VIB)试验,吸取上述供试品溶液各5μL,分别点于
同一硅胶G薄层板上,并分别采用如下展开系统:
①醋酸乙酯甲醇(20∶1);②醋酸乙酯丙酮(2∶1);
③醋酸乙酯环己烷(1∶2),对供试品进行薄层分析。
薄层色谱结果表明,姜黄素和姜黄素磷脂复合
物在醋酸乙酯甲醇(20∶1)、醋酸乙酯丙酮(2∶1)、
醋酸乙酯环己烷(1∶2)3种展开系统中的 Rf值均
一致,分别为04,035,02,根据实验条件,初步证
明磷脂与姜黄素并未形成新化合物。
2.2.2 差热(DSC)分析
2.2.2.1 检测条件 以Al2O3为参比物,升温速率10
℃·min-1,扫描范围30~400℃,N2流速02mL·
min-1。
2.2.2.2 样品分析 分别称取姜黄素,大豆磷脂,
复合物及物理混合物 10~20mg进行 DSC测定。
结果见图2。
从 DSC图 谱 可 看 出 ,姜 黄 素 的 熔 点 为
图2 姜黄素(a),大豆磷脂(b),复合物(c)及物理混合物(d)DSC图谱
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1853℃。大豆磷脂为一混合物,没有明显的熔点
吸热峰,只是在1195和1686℃出现了2个凹线,
可能表示其不同组分随外界温度的升高而呈现的相
应热量变化。与姜黄素和磷脂相比,二者混合物和
复合物的DSC图谱均发生了明显变化:姜黄素的熔
点峰消失,磷脂的吸热峰位(凹处)改变。复合物与
混合物相比较 DSC图谱呈现较明显的不同:在125
℃附近混合物有一较弱的吸热凹处,在1598℃表
现出明显的吸热现象,单位吸热量为 13777J·
g-1;而复合物的 DSC图谱中热量变化的温度在
1513℃,单位吸热量为24289J·g-1。从以上试
验结果可知,①在复合物或混合物中由于磷脂的存
在,姜黄素的热力学性质被完全掩盖;②与混合物相
比,复合物随外界温度的升高吸热峰位的温度值低
于混合物,单位吸热量明显大于混合物即姜黄素与
大豆磷脂之间作用力的破坏需要较大的能量,说明
复合物中姜黄素与大豆磷脂分子更均匀地分散且二
者之间存在着一定的作用力。
2.2.3 红外光谱分析
对姜黄素,大豆磷脂,二者复合物及物理混合物
进行红外扫描,结果见图3。
对图中相应基团的振动峰位进行归纳,结果见
图3 姜黄素(a),大豆磷脂(b),姜黄素大豆磷脂物理混合物(c)及复合物(d)红外光谱图
表1。
由图3及表1中数据对姜黄素,卵磷脂,姜黄素
卵磷脂物理混合物,姜黄素磷脂复合物进行红外光
谱分析如下:
图3(a)中结果显示了姜黄素的特征吸收峰:①
OH,341628cm-1,其红外吸收位置较游离羟基
(3610~3640cm-1)移向较低波数,且峰形较宽而
钝,这说明姜黄素存在着分子间的缔合,而形成了以
氢键相连的多聚体。②C C,162756cm-1,
151045cm-1。图3(b)中结果显示了卵磷脂的特
征吸收峰:① CH2,292357cm
-1;② C=O,
173818cm-1;③CH3,146334cm
-1;④P=O,
123445cm-1;⑤POC,105902cm-1;⑥OH,
292357cm-1,285350cm-1。
图3(c)中,有 OH,350551cm-1,而在图 3
(d)中OH,322383cm-1,d中姜黄素的羟基明显
移向较高波数,这表明在形成姜黄素磷脂复合物
时,姜黄素的羟基发生的分子间的缔合明显减弱。
由P O吸收位置的差异,123445cm-1(图3b),
128344cm-1(图3c)及129283cm-1(图3d)可
以看出在姜黄素和磷脂形成复合物过程中,P O
的吸收位置向低波数移动,这表明姜黄素的 OH可
能与大豆卵磷脂的 P O键发生了一定程度的缔
合。由C O吸收位置,173818cm-1(图3b),1
73927cm-1(图3c)及173921cm-1(图3d)可以
看,大豆卵磷脂的红外吸收位置在形成姜黄素磷脂
复合物的前后没有发生明显的改变,这表明大豆往
卵磷脂中的羰基并没有参与姜黄素磷脂复合物的
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形成。
表1 姜黄素,大豆磷脂及其二者复合物、
混合物主要基团振动峰位
基团 姜黄素 大豆磷脂 混合物 复合物
υOH 3373 3238 3288 3319 3395 3224
  3238 3010 3010   3010  
υCH 2920 2925 2925   2926  
    2854 2854   2854  
υC=O 1632 1738 1740 1627 1739 1632
υC=C 1610 1547 1601   1590
  1590 1466 1509   1516
  1567 1416 1458   1463
  1514   1428   1445
  1446       1416
δOH 1395 1378 1377 1317 1366  
δCO 1254   1275 1258 1293 1264
υP=O   1234 1233 1206 1242  
υCO 1057 1086 1088   1087  
    1042 1027   1031  
  通过对红外光谱的分析也可以看出,姜黄素磷
脂复合物的红外光谱不同于姜黄素卵磷脂的物理混
合物的光谱,这说明本实验中所制备的姜黄素磷脂
复合物的确不同于其二者简单的混合,而是以一种
复合物的形式存在的。
2.2.4 核磁共振分析
以 CDCl3(氘代氯仿)为溶剂,对姜黄素,卵磷
脂,姜黄素卵磷脂物理混合物,姜黄素磷脂复合物,
分别进行核磁共振分析(1HNMR,600MHz)。
磷脂溶于氯仿,可得到其核磁共振图谱(1H
NMR,600MHz)。姜黄素磷脂复合物溶于氯仿,其1
HNMR图谱中,所出现的峰与磷脂的类似。多次测
定的姜黄素溶于 CDCl3中
1HNMR图谱上所有氢质
子化学位移值及裂分均一致,姜黄素磷脂复合物的1
HNMR图谱中,所出现的峰为姜黄素与磷脂的加
合,表明其为复合物(1∶1),而未形成化合物。姜黄
素磷脂复合物1HNMR图谱中磷脂分子中氢质子呈
现强峰,姜黄素分子中氢质子的峰较弱,但各峰化学
位移值和裂分亦清晰可见,这进一步说明姜黄素素
与磷脂形成了磷脂复合物。
3 讨论
在本实验中,通过对姜黄素,大豆卵磷脂,以及
二者的物理混合物和复合物的有关光谱分析,对姜
黄素与大豆磷脂结合的机制进行了初步的研究。不
同的化合物具有不同的红外指纹图谱,因此采用红
外光谱法对化合物进行分析,准确性较高;且分析成
本较低,供试样品易于制备,不会对供试品产生影
响。同时本实验也证明,将姜黄素制成磷脂复合物
形式,对原料的要求不高,生产成本很低,适应工厂
生产,而且实验工艺比较简单,实验条件易于实现。
本研究用乙醇将姜黄素与磷脂溶解,可将姜黄
素与卵磷脂极性部位胆碱通过范德华力相结合,形
成磷脂复合物进而提高姜黄素的脂溶性。红外光谱
证实磷脂与姜黄素形成的磷脂复合物不同于简单的
物理混合物,薄层色谱表明形成是非化合物。
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AninvestigationonFormationmechanismsandpreparationof
curcuminphospholipidcomplex
LIUAnchang1,2,ZHAOLixia1,ZHAIGuangxi2,LOUHongxiang2,DUJingshan1
(1.QiluHospitalofShandongUniversity,Jinan250012,China;
2.SchoolofPharmaceuticalSciences,ShandongUniversity,Jinan250012,China)
[Abstract] Thepurposeofthisstudywastoinvestigatethepreparationandcharacteristicsofcurcuminphospholipidcomplex,
includingtheefectsofreactiontime,reactionsolvent,reactionconcentrationandreactiontemperature.Preparationtechnologyresulted
inthat05gcurcuminand10gsoyphospholipiddissolvedin100mLanhydrousalcohol,werestired1hin50℃ waterbath,then
steamedalcoholindecompression,colectedsolidresidueandvacuumdriedfor12h.Thephysicochemicalpropertiesforthenewcom
plexincludingIRspectrometer,massspectrographandHNMRequipmentweredetected.Asaresult,theformationofthecomplexis
basedonthereactionbetweenphospholipidpolargrouproundingphosphorusatomandcurcumin.Thisresultgavetheevidenceforthe
formationmechanismofphospholipidcomplex.
[Keywords] Curcumin;phospholipidcomplex;preparationtechnology;formationmechanisms
[责任编辑 鲍 雷]
《中国中药杂志》被国内外数据库收录情况和引证数据
1 国外数据库收录
美国SciFinder数据库:进入医学索引MEDLINE;进入《化学文摘》(CA);
荷兰Elsevier公司Scopus数据库;
《国际药学文摘》(IPA);
《毒物学文摘》(ToxFile);
俄罗斯《文摘杂志》(AJ);
波兰《哥白尼索引》(IC);
WHO西太平洋地区医学索引(WPRIM)。
2 国内数据库收录
“中国科学引文数据库”来源期刊;
“中国学术期刊综合评价数据库”来源期刊;
中国自然科学核心期刊;
中国中文核心期刊;
中国科技核心期刊;
《中国学术期刊文摘》中、英文版。
3 主要引证数据或数据库统计结果
《中国中药杂志》在中国知网(CNKI)的2007年浏览量为37万,下载量为21万,国内外用户达到2000余家。
据中国学术期刊综合引证报告(2006):影响因子为0.959,总被引频次5726,基金论文比0.48,即年指标0.124,被引半衰
期6.4。
据中国科学技术信息研究所分析研究中心发布的中国科技期刊引证报告(2006):影响因子为0.634,总被引频次3260,
基金论文比0.48,即年指标0.087,被引半衰期5.9。
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