姜黄素（Curcumin），又名姜黄色素、酸性黄，分子式为C21H20O6，分子量为368.38，是一种从姜科植物姜黄（含3~6%的姜黄素）、莪术、芥末、咖哩、郁金等根茎中提取的天然酚类抗氧化剂，主链为不饱和脂族及芳香族基团，结构为二芳基庚烷，既是二酮类化合物，也是植物界很稀少的具有二酮结构的色素。

姜黄属植物在我国的使用已有1000多年的历史，早在公元前572年，波斯人经贸易传入我国，最初用于祭祀、燃料和家禽治病，直至唐朝才普遍用作药材。在众多古籍中均有姜黄的记载，如唐代的《新修本草》、宋代的《太平圣惠方》、元代的《凡溪心法》、明代的《本草纲目》、清代的《医宗金鉴》。

姜黄素最早于1870年从姜黄（curcuma longa）中分离出来，它是一种低相对分子质量的多酚类化合物。1910年，姜黄素（被成功合成）双阿魏酰甲烷的化学结构被Kazimierz Kostanecki、J. Miłobędzka和Wiktor Lampe于1910年成功推断，随后，有关其生理和药理作用的研究取得了明显的进展。

姜黄中的主要有效成分是总姜黄素（curcuminoids），包含姜黄素、去甲基姜黄素、双去甲基姜黄素。

三种成分在姜黄原料中的含量并非定值，会因品种、产地、气候等不同而产生差异，比例大致为3:1:1.7。

姜黄素不溶于水和乙醚，溶于乙醇、丙酮、冰醋酸和丙二醇，微溶于醚带淡绿色荧光，其他物理性质如下表所示（数据源于Aspen Plus V14物性数据库）。

姜黄素在碱性条件下呈红褐色，酸性条件下呈浅黄色，溶于浓硫酸呈黄红色，可与金属离子（尤其是铁离子）形成螯合物而变色。

姜黄素对还原剂的稳定性较强，着色性强，一经着色后就不易退色，但对光、热、铁离子敏感，耐光性、耐热性较差。

此外，姜黄素分子两端具有两个羟基，在碱性条件下发生电子云偏离的共轭效应，当pH＞8时，姜黄素溶液会由黄变红，因此，可将其作为酸碱指示剂。

目前，姜黄素的合成主要以香兰素和乙酰丙酮为原料，以硼酸酐保护乙酰丙酮分子中的1,3-二酮氢原子，在正丁胺的催化以及三丁基硼酸酯的除水作用下，通过稀酸破坏硼环结构制得姜黄素，即三丁基硼酸酯的合成、乙酰丙酮络合物的合成、姜黄素的合成3个步骤。

就具体的反应过程而言，首先，乙酰丙酮（H3CCO-C-OCCH3）和硼酸酐（氧化硼）制得硼络合物；其次，在N,-N-二甲基甲酰胺（结构简式为(H3C)2N-C=O，英文缩写为DMF）中加入香兰素（3-甲氧基-4-羟基苯甲醛）和三丁基硼酸酯，与硼络合物反应；然后，分4次加入正丁胺（n-BuNH2）后，再加入5%的乙酸继续繁反应；最后，待粗产物冷却至室温后，析出棕色固体，经抽滤、重结晶（甲醇-氯仿）即可得到纯品。

随着对姜黄素研究的不断深入，其广泛的药理活性和特点逐步被人们发现，例如抗炎、抗氧化、调脂、抗病毒、抗感染、抗肿瘤、抗凝、抗肝纤维化和抗动脉粥样硬化等，以及具有毒性低，不良反应（副作用）小等优点。

目前，姜黄素作为世界上销量最大的天然食用色素之一，被世界卫生组织、美国食品药品管理局以及多国准许用作食品添加剂。

研究人员对姜黄素的兴趣，不仅在于其可作为一种非甾体类抗炎药物，更因它具有化学预防特性，对多种疾病具有广泛的预防作用。

现代医学研究发现，人体许多疾病的发生与自由基的形成、炎症反应密切相关，因此，姜黄素的抗氧化活性和抗炎作用已经引起了国内外学者的广泛关注。

此外，姜黄素不仅被用于养殖（饲料）行业，因为掺杂姜黄素的饲料可改善家禽、鱼类的肉质、色泽、免疫力等；还被用于日化产品，原因是姜黄素可起到护发（染发）、美白、祛斑和嫩肤等的功效。

姜黄素长期以来就作为一种常用的天然色素被广泛地应用在食品工业中，主要用于罐头、肠类制品、酱卤制品的染色，其使用量按正常生产需要而定。以姜黄素为主要成分的功能性食品的产品形态可以是一般食品，也可以是一些非食品形态，如胶囊、药丸或片剂等。对于一般食品形态，可以考虑一些黄色素的食品，如糕点，甜食、饮料等。

姜黄素是联合国粮农组织食品法典委员会批准的食品添加剂（FAO/WHO-1995），是我国《食品添加剂使用卫生标准》中最早颁布的，允许在食品中使用的九种天然色素之一。新颁布的《食品添加剂使用标准》（GB 2760-2011）规定，冷冻饮品，可可制品、巧克力和巧克力制品以及糖果，胶基糖果，装饰糖果、顶饰和甜汁，面糊、裹粉和煎炸粉，方便米面制品，调味糖浆，复合调味料，碳酸饮料和果冻中姜黄素的最大使用量分别为0.15、0.01、0.7、0.5、0.3、0.5、0.5、0.1、0.01、0.01 g/kg，人造黄油及其类似制品、熟制坚果与籽类、粮食制品馅料和膨化食品中可按生产需要适量使用。

姜黄素还具有防腐功效。目前，姜黄素在国内外作为调味品和色素广泛应用于食品工业中。姜黄在中世纪的欧洲可代替名贵香料藏红花，也是印度人生活中不可缺少的传统咖喱食品、中东地区常见的烤肉卷、波斯和泰国菜肴的常用调味品，芥菜酱中的常用色素。用于食品着色的姜黄色素主要分为水分散性姜黄油脂、水分散性提纯姜黄、油溶性提纯姜黄素和提纯姜黄粉4大类。

我国于上世纪80年代中后期开始研究和应用姜黄色素，90年代初发展到最高峰，但由于产品质量原因，市场化程度不高。目前国内已开发出可与国外相媲美的水溶性和油溶性姜黄色素产品，通过复配生产出多种色调的姜黄素，已广泛应用于面食、饮料、果酒、糖果、糕点、罐头、果汁及烹饪菜肴，作为复合调味品应用于鸡精复合调味料、膨化调味料、方便面及面膨化制品、方便食品调味料、火锅调味酱、膏状香精香料、调味酱菜、牛肉干制品等中。我国是国际上姜黄的主产地之一，资源丰富，目前年产量已达到数万吨，已具有很好的市场优势。

（1）酸碱指示剂

pH＞8时，姜黄素溶液会由黄变红，因此，可将其作为酸碱指示剂，适用pH范围为7.8（黄）~9.2（红棕）。

（2）土壤中硼的测定

姜黄素可在酸性介质中，与硼酸（H3BO3，亦称氢氧化硼，B(OH)3）或硼酸和草酸（又称乙二酸，HOOC-COOH）的混合物结合，分别生成两种有色的络合物，即玫瑰花青苷（Rosocyanine）和红色姜黄素（Rubrocurcumin），该反应的检出灵敏度高，可用于土壤中硼的测定，称为姜黄素光度法。

姜黄为常用药，其主要生物活性成分为姜黄素类和挥发油。前者具有降血脂、抗凝、抗氧化、利胆、抗癌等作用；而后者主要起抗炎、抗菌以及止咳作用。姜黄素类通过诱导恶性肿瘤细胞分化、诱导肿瘤细胞凋亡及对肿瘤生长各期的抑制效应来发挥其抗癌作用，临床应用十分广泛。

（1）抗癌

姜黄素是姜黄中提取的一种植物多酚，也是姜黄发挥药理作用最重要的活性成分。近年的研究不仅证明了姜黄的传统作用，而且还揭示出一些新的药理作用，如抗炎、抗氧化、清除氧自由基、抗人类免疫缺陷病毒、保护肝脏和肾脏、抗纤维化以及防癌抗癌等作用,可能与其抑制核因子-κB和激活蛋白-1等转录因子的激活及表达有关，而且无明显的毒副作用。

（2）老年痴呆

美国杜克大学的动物实验显示，咖喱中的姜黄素不仅能使实验鼠大脑中的淀粉样蛋白分解，还能预防这种蛋白的生成。研究人员指出，常吃咖喱也可能在人身上产生类似的效果，从而有助于预防老年痴呆。

许多研究已证明，大脑中淀粉样蛋白大量积聚是老年痴呆发病的最主要原因之一。此前的研究曾显示，咖喱中的关键成分姜黄素有防止脑神经细胞损伤、改善脑神经细胞功能的作用。

据美国媒体报道，美国杜克大学的研究人员对实验鼠进行了基因改造，使其大脑中出现许多淀粉样蛋白。研究人员随后向这些实验鼠提供富含姜黄素的食品，结果发现，实验鼠大脑中的淀粉样蛋白分解了，同样的食谱还能防止实验鼠在成年后脑中出现淀粉样蛋白。

（3）抗炎

炎症是个复杂过程，是由细胞感染和/或组织损伤引发的，产生的一系列的连锁反应最终导致某些慢性疾病快速发展。鉴于炎症在大多数慢性疾病中起着重要的作用，所以需要抗炎药物来预防。尽管一些不同的甾类和非甾体抗炎药如塞米考昔、阿斯匹林、布洛芬、保泰松等可以用来治疗炎症性疾病，但它们大多数都具有副作用。研究发现，姜黄素的抗炎活性可比拟甾体药物和非甾体类的药物，如吲哚美辛和保泰松，且在大多数情况下是安全的。

（1）鱼饲料

若在鱼饲料中掺杂姜黄素，对于非洲鲫鱼（俗称“罗非鱼”），不仅能促进肠道健康、提高生长速度，还能降低肝脏的转氨酶活性、提高免疫力；就大黄鱼而言，除了能提高存活率、增重率、降低饲料系数，还能改善血液白细胞吞噬活性、血清抗菌活性、提升抗病力；对于草鱼，一方面能提高消化吸收能力，另一方面还能保护肠道（提高抗氧化损伤能力）。

（2）鸡饲料

若在鸡饲料中掺杂姜黄素，除了能促进鸡的生长、改善肉质、提高营养价值，还能增强免疫力、改善肠道健康、降低鸡蛋的胆固醇含量。

（3）猪饲料

若在猪饲料中掺杂姜黄素，除了能提高猪的生长性能、改善肉质，还对猪的健康，如体重、转氨酶水平等，大有好处。

（1）嫩肤、祛斑、美白

姜黄素可通过抑制酪氨酸酶（tyrosinase）的活性，减少黑色素的生成和沉积；亦能凭借自身的抗氧化活性对抗自由基，抑制脂质过氧化作用，进而起到美白、祛斑的效果。

（2）肥皂、洗发、染发

由于姜黄素是天然无害的食品着色剂，因此，与此相关的染发、洗发产品相继问世，可起到色牢度高、着色力强（与姜黄素和水能形成氢键有关）、改善头发色泽、染色范围宽、耐水洗性强的功效。

姜黄素的鉴别和分析可采用化学分析、色谱、高效液相色谱、分光光度、薄层扫描、高效毛细电泳、反应相流动注射化学发光、极谱催化波、差示脉冲伏安扫描、库伦滴定等方法。

传统化学分析法又称化学络合法，显色反应A试样的乙醇溶液应呈纯黄色和有浅绿色荧光，若将此乙醇萃出液加入浓硫酸，则产生深紫红色；显色反应B宜用经盐酸处理试样后的水溶液或稀乙醇溶液，直至开始呈现浅橙色。

将此混合液分为两份，一份加少量硼酸粉末或晶体，与另一分则不加硼酸的混合液对比，其颜色显著变红；亦可将数片滤纸在含有色素的乙醇溶液中浸渍，再于100 ℃下干燥，经滴加有几滴盐酸（酸化）的硼酸稀溶液湿润、干燥后，应呈樱桃红色。

该方法有两大缺点，一方面是操作流程繁琐、不易控制，另一方面是重复性差、准确性不佳，因此，实验数据会有较大波动。

色谱法（chromatography）的操作是，取试液5 mL（0.01 g试样溶于1 mL 95%乙醇）滴于薄层色谱（微晶纤维素，0.1 mm）上，放于盛有3-甲基-1-丁醇：乙醇：水：氨为4:4:2:1的混合液的展开槽中，使溶剂前沿上升10~15 cm。

经一昼夜后在紫外光下观察，有三个黄色斑点，其比移值（Relative Factor）Rf介于0.2～0.4；其他斑点的Rf介于0.6～0.8；所有斑点在紫外光下均呈黄色荧光，95%乙醇液在425 nm处有最大吸收峰。

高效液相色谱法（high performance liquid chromatography，HPLC）是20世纪60年代末70年代初发展而来的一种分离分析技术，在经典液相色谱法的基础上引入气相色谱理论。其原理为，利用待测物中各组分在流动相和固定相中的溶解、吸附、分配性质和分子大小的不同，通过控制不同组分的出峰时间实现分离的目的，最后通过检测器即可实现定量检测。该方法具有分析速度快、重复性好、灵敏度高、应用范围广等优点。

提取姜黄素有众多方法且各具特色，大体上可分为提取和精制两大步骤。

近年来，不少新技术和工艺应用于姜黄素的提取及精制过程，例如，采用酶法提取姜黄中姜黄素，与传统浸提工艺相比，收率提高了8.1%（提取工艺条件为，酶解温度50 ℃，pH = 4.5，时间120 min，酶浓度为0.35 mg/ml）。

以HPLC法为测定方法，姜黄素提取量为考察指标，采用正交试验法优化提取工艺，结果表面，加入8倍量pH = 12的碱水，而且以每次提取40 min的频率提取4次，是超声法提取姜黄素的最佳工艺。

醇提法是在常温或中高温的条件下，采用不同浓度的乙醇（常用70~80%）来提取姜黄素，如浸渍法、渗漉法，具有效率高、工艺简单、推广难度小等优点。

酸碱法是基于姜黄素的酚羟基易溶于碱的原理而开发的，即以一定浓度的氢氧化钠溶液提取姜黄素，再用稀盐酸调节pH值以实现析出姜黄素的目的，但姜黄素在碱性条件下易分解，最终收率较低。

酶法的原理是利用纤维素酶、果胶酶等组成的复合酶降解姜黄的细胞壁及细胞间质中的纤维素、半纤维素，目的是使其结构变得局部疏松和膨胀，从而提高姜黄素的提取率，但酶化反应的条件难以控制，难以大范围推广。

姜黄素的精制方法有聚酰胺吸附法、大孔树脂吸附法、硅胶柱色谱法、活性炭柱层析法、乙酸沉淀法、甲醇-水重结晶法、正丙醇重结晶法以及混合溶剂法。

树脂的极性与吸附能力呈正相关，聚酰胺树脂对姜黄素的吸附效果较好，可选其作为柱色谱填料、选85%的乙醇溶液能获得较好的洗脱效果。

将由乙醇浸提而来的姜黄粗产品用NaOH溶解，再通过乙酸调节pH值使姜黄素沉淀以此达到纯化的目的，pH值降低，沉淀量越多，中性（pH = 7）时沉淀量达到上限，但pH值不能过小，否则姜黄素以与冰乙酸形成络合物。

首先，以10:1的液料比加入70%浓度乙醇，在室温下（粗提）浸提24 h；其次，经浓缩、以2.5%NaOH溶解溶解、以冰乙酸酸化至pH = 7，可得到黄色絮状沉淀；然后，经过滤、干燥可得到姜黄素粗品；最后，以正丙醇重结晶两次可得到橙色针状的姜黄素纯品。

在实际应用中发现，姜黄素还存在一定缺陷，如溶解度不高、稳定性差、吸收率低，在肠道中容易转化为葡糖苷醛酸和磺酸等复合物，代谢快、半衰期短，这些问题的存在导致了其生物利用度较低，限制了其在食品和药品领域中的应用。如在人体实验中发现，只有当口服量达到10~12 g时才能检测到，给大鼠静脉注射10 mg/kg剂量的姜黄素，血清中的最大浓度只有0.36 μg/mL；口服1.0 g/kg姜黄素15 min后，大鼠血浆中的浓度只有0.13 μg/mL，1 h后达到最大浓度 0.22μg/mL，6 h后血浆中已无法检出。给大鼠口服姜黄素，血液、肝脏和肾脏中只有微量检出，90%存在于胃和小肠中，24 h后只剩1%，腹腔注射0.1 g/kg姜黄素1 h后检测，发现姜黄素器官中分布差别很大，肠道中最多（117 μg /g），在肾脏、血液和肝脏中其次，而在大脑中很低（0.4 μg/g）。因此，提高姜黄素的生物利用率将是今后值得研究的重要方向。

目前提高姜黄素生物利用度的主要途径有：

（1）与适当的药用辅料配合使用

如将姜黄素与肝、肠内葡萄糖醛酸结合抑制剂胡椒碱合用，还可将姜黄素制成带金属离子的螯合物，如制备成铜合姜黄素以提高其清除活性氧族的能力和药理活性，并降低金属离子毒性。

（2）人工合成姜黄素类似物

姜黄素的生物活性在很大程度上取决于其化学结构，对其苯环、亚甲基和羰基进行修饰，衍生物和类似物筛选是提高其生物利用度的重要途径。

（3）改变产品剂型

目前姜黄素的主要产品剂型有固体分散体、纳米粒、脂质体、胶束等。如以聚乙烯吡咯烷酮（PVP）、聚乙二醇 （PEG）为载体制备成姜黄素固体分散体，结果与普通片剂相比，姜黄素-PVP固体分散体在大鼠体内的生物利用度提高了590%。

纳米姜黄素在体内具有循环时间长、渗透性强、抗机体代谢等优点，但存在渗漏问题。水凝胶磁性纳米混合物（HGMNC）之间存在大量空隙，姜黄素分子可以连接在纳米粒表面，使释放能力持续而高效。利用HGMNC对外部磁场刺激敏感的特性，可以将姜黄素运载到癌细胞等靶位点，起到定向治疗疾病的作用。脂质体能和细胞膜融合，可将姜黄素送入细胞内部，使药物主要分布于肝、脾、肺和骨髓等组织器官中。但脂质体作为载体，存在稳定性较差、容易渗漏等问题。

此外，采用NOSC制备姜黄素胶束，可增加药物溶解度，提高生物利用度。

（1）食品安全国家标准 食品添加剂使用标准（GB 2760-2014）;

（2）食品安全国家标准 食品添加剂 姜黄素（GB 1886.76-2015）；

（3）姜黄和姜黄素原料 姜黄块茎（T/CFAA 0006-2021）；

（4）植物提取物 姜黄素（T/CCCMHPIE 1.48-2019）；

（5）食品中姜黄素含量的测定 液相色谱法（DB34/T 1537-2011）；

（6）食品添加剂 姜黄色素（QB 1415-91）；

（7）食品添加剂 水溶性姜黄色素（DB13/440-2000）；

（8）食品添加剂 油溶性姜黄色素（DB13/441-2000）。