莽草酸的生物活性及其提取工藝的研究進展

林華衛(wèi)，馬 雄，喬良博，丁雷濤，劉軍海

（陜西理工學院化學與環(huán)境科學學院，陜西 漢中 723001）

莽草酸（Shikimic Acid）是從八角茴香中提取的一種單體化合物，生物活性廣泛，具有抗炎、鎮(zhèn)痛等作用，是抗癌藥物中間體。自禽流感爆發(fā)，羅氏專利藥“達菲”被認定為抗擊禽流感最有效藥物后，制備該藥的主要原料——莽草酸便引起了人們的廣泛關注。目前工業(yè)生產(chǎn)中用于提取莽草酸的主要原料為八角、松針等，除了植物，莽草酸還廣泛存在于微生物中，通過微生物發(fā)酵也能提取莽草酸。目前提取莽草酸以八角為主。本文簡要介紹了莽草酸的生物活性，綜述了其提取工藝的研究進展，旨在為莽草酸的研發(fā)提供理論參考。

1 生物活性及其應用

1.1 對心血管系統(tǒng)的作用

莽草酸對心血管系統(tǒng)的作用表現(xiàn)在抗血栓形成和抑制血小板聚集的作用。陳驍熠等［1］采用體外給藥方法觀察馬尾松中的莽草酸對Collagen和ADP誘導的血小板聚集的影響，發(fā)現(xiàn)莽草酸有很好的抑制體外Collagen、ADP誘導的血小板聚集活性，且劑量和作用呈現(xiàn)一定的正相關性。說明馬尾松中的莽草酸能抑制血小板聚集，具有抗凝血作用，可防止血栓形成。

1.2 抑制血小板聚集作用

莽草酸可通過影響花生四烯酸代謝，從而抑制血小板的聚集。陳驍熠等［2］采用比濁法測定馬尾松中莽草酸抗血小板凝集活性。結果表明，用高效液相分離純化制備的莽草酸，在體外呈濃度依賴性抑制二磷酸腺苷（ADP）、膠原誘導的家兔血小板聚集。異亞丙基莽草酸（ISA）是從中藥八角屬植物八角茴香中提取的有效成分為莽草酸的合成衍生物。ISA能夠明顯抑制多種誘導劑所致的血小板聚集以及實驗性血栓的形成，對培養(yǎng)的海馬以及神經(jīng)細胞具有直接的神經(jīng)保護作用，可對抗腦缺血—再灌注誘導的急性炎癥反應［3］。

1.3 抗炎作用

以莽草酸為前體物質，經(jīng)衍生化后得到的ISA能抑制二甲苯所導致的小鼠耳廓腫脹、足跖腫脹和棉球肉芽腫，揭示該藥物可抑制炎癥早期的滲出和水腫以及炎癥晚期組織的增生及肉芽組織的形成，具有明顯的抗炎作用。另外ISA可對人宮頸癌Hela細胞轉錄因子STAT1、STAT3、NF-κB表達作用產(chǎn)生影響，ISA可能通過下調轉錄因子NF-κB的活性，抑制炎癥因子的表達，對炎癥反應起到抑制作用［4~5］。

1.4 鎮(zhèn)痛作用

莽草酸具有一定的鎮(zhèn)痛作用，其主要通過影響動物的神經(jīng)中樞，從而達到抑制的效果。林潔等［6］研究了八角茴香藥用成分的提取工藝及其對小鼠的鎮(zhèn)痛作用。結果表明，八角茴香含有莽草酸成分，其提取物對扭體法致小鼠疼痛的鎮(zhèn)痛作用與生理鹽水組比較差異有顯著性 （P＜0.05）；給藥后20min、60min痛閾潛伏期也比生理鹽水組明顯延長（P＜0.05），但與阿司匹林組比較差異無顯著性（P＞0.05）。

1.5 抗腦缺血

莽草酸及其衍生物還具有抗腦缺血作用，主要表現(xiàn)在縮小大鼠局灶性腦缺血后腦梗死體積、降低神經(jīng)功能評分、減輕腦水腫程度和增加缺血區(qū)腦血流量等指標。王祖磊等［7］在八角茴香及其提取物莽草酸的應用進展中也表明莽草酸具有抗腦缺血的活性。

2 莽草酸的提取

回流提取法是研究最早，也是比較簡單成熟的莽草酸提取工藝。目前研究較多的提取工藝有勻漿提取、微波輔助提取和超聲波提取等。

2.1 回流提取法

莽草酸溶于水、乙醇和甲醇等溶劑，故一般采用水和甲醇為提取劑。提取步驟是把提取劑加入到粉碎的原料中，浸提后加熱回流，最后減壓抽濾得到莽草酸。采用甲醇作為提取劑效果比水好，但考慮到實驗的安全性以及成本的因素，在實際的工業(yè)生產(chǎn)中多采用水為提取劑。

劉永友等［8］研究了以蒸餾水為提取劑提取八角茴香中莽草酸的最佳工藝條件。最佳工藝條件為液固比 20∶1，浸提溫度為 100℃，時間為120min，提取兩次，莽草酸的提取率為8.117%。

目前工業(yè)化生產(chǎn)莽草酸很少用回流提取法，主要是因為相比其它提取方法，回流提取法提取莽草酸提取率低，初提取物中雜質多；莽草酸易升華，提取液中溶劑的去除不宜在高溫下進行，所以溶劑回收操作需花費大量時間。因上述原因此法難以大規(guī)模推廣應用，有被淘汰的趨勢。

2.2 勻漿提取法

勻漿提取法是指生物組織通過加入溶劑進行組織勻漿或磨漿，以提取組織中有效成分的一種方法。一般流程是將物料置于勻漿機內(nèi)，與提取劑在勻漿裝置中混合，通過機械及液力剪切作用將物料打碎，強化提取的目的。

勻漿提取法提取莽草酸的得率較高，提取速度快，溫度低，能耗低。楊磊等［9］用勻漿提取法提取紅皮云杉針葉中的莽草酸，采用響應面優(yōu)選法得出最佳工藝條件為：提取時間為3min，提取溫度為 40℃，提取料液比為 1∶10，得率可達 0.84%。

劉玉［10］采用勻漿法從白扦中提取莽草酸，得到最佳工藝條件為：提取溫度為40℃，提取時間為3min，提取料液比為1∶10。莽草酸的得率可達0.84%，莽草酸的純度可達 6.15%。

勻漿法提取優(yōu)勢明顯，但對勻漿裝置的要求非常高，一定程度限制了其發(fā)展，因此近年來這方面的研究還不是很多，有待于科研工作者進行更深入的研究。

2.3 微波輔助提取法

微波輔助提取法是利用高溫高壓促使高分子分解、加速化學鍵斷裂和產(chǎn)生自由基等。一般流程是將提取劑加入原料中，再置于微波裝置中處理，最后過濾得到莽草酸。

微波輔助提取法與回流提取法相比具有省時、高效、節(jié)能等優(yōu)點。如林海祿等［11］采用微波提取法提取八角茴香中的莽草酸，最終確認的最佳工藝條件為：固液比為1∶15，提取時間為12min，微波功率為400W，莽草酸的得率為2.77%。時間明顯提高了10倍。

采用微波提取法在提取過程中溫度迅速上升，從而影響得率，適當提高提取時間和多次微波法可以很好解決這個問題。姚菁華等［12］采用多次微波輔助提取八角茴香中的莽草酸。確立了最佳工藝條件為：微波時間19min，甲醇溶液提取3次，液料比為 17.3∶1，平均得率為 3.03%。

近年來，對微波輔助法的研究主要是對微波條件的優(yōu)化，然而莽草酸是比較不穩(wěn)定的化合物，操作不當會造成莽草酸的破壞，從而影響得率。所以微波提取對操作要求嚴格，特別是對溫度的控制方面。

2.4 超聲波提取法

超聲波提取法具有提取速度快、得率高及對熱不穩(wěn)定物質破壞少等特點。超聲波提取原理是利用超聲波破碎細胞和強化傳質作用，使溶劑分子滲透到組織細胞中，能更好地與溶質分子接觸，使細胞中可溶成分更快地釋放出來。

超聲波提取主要用乙醇和水作為溶劑提取，如謝濟運等［13］采用超聲波乙醇為溶劑提取濕地松針中的莽草酸，最佳工藝條件為：松針粒度為420μm、超聲波功率為250W、乙醇濃度為65%、提取溫度為 60℃、料液比為1∶23和超聲時間為15min，莽草酸的提取率為 1.73%。

近幾年來，超聲波提取作為超聲波技術的一方面，取得了很好的進展，提取方法也從單一的利用超聲波發(fā)展為超聲波輔助提取、超聲波協(xié)同其他技術進行提取。從目前已有的研究結果看，超聲波提取技術在提取產(chǎn)率方面令人滿意。在今后對超聲波提取的研究中，應著重深入研究其在提取各物質方面的機理，總結整理成一套完整的提取體系，并且要在與更多技術結合及輔助提取方面做更深入的研究，促進超聲波提取進入應用領域。

2.5 其他提取方法

除上述幾種提取方法，研究人員近年來還開發(fā)了一些新的莽草酸提取方法，如吸附法、減壓內(nèi)沸法、生物發(fā)酵法等。

吸附法的原理是利用離子交換樹脂對莽草酸具有一定的吸附作用而采用的新方法，吸附法簡單易行，可用于八角中提取分離莽草酸，黃芳芳等［14］采用吸附法提取八角中的莽草酸。但是該方法很大的缺點是無法很好地脫除其中的色素，今后在這一方面有待于進一步研究。

減壓內(nèi)沸法與傳統(tǒng)的提取方法相比有提取率高、操作簡便、設備要求低等優(yōu)點［15］，然而利用減壓內(nèi)沸法提取植物中的莽草酸的相關實驗與其它提取方法相比相對較少，有關減壓內(nèi)沸法的研究也沒有超聲和微波輔助等提取方法成熟。

3 展望

莽草酸生物活性廣泛，其應用潛力巨大，尤其是近年來禽流感的爆發(fā)，給莽草酸的開發(fā)利用提供了廣闊的空間。從近年來的研究進展看，今后的研究應從以下幾個方面入手：

（1）對莽草酸生物活性的研究應加大藥理作用機制、毒性反應研究，以拓展其更廣泛的應用。目前莽草酸主要用作禽流感的原料藥，其他方面的研究也很多，但應用性研究很少，尤其是產(chǎn)品開發(fā)上的報道幾乎沒有，有待于科研人員進行更深入的研究。

（2）莽草酸提取工藝研究目前主要是針對工藝條件的研究。微波輔助提取和超聲提取近年來發(fā)展最快，但規(guī)模化工業(yè)技術還不是十分成熟。其他新型提取工藝目前仍以實驗研究為主，亟需工業(yè)化生產(chǎn)開發(fā)推廣。

（3）莽草酸主要通過植物提取，化學合成方面見于報道的不多。另外，植物提取以八角和松針為主，其他植物中的提取很少，今后在加大化學合成研究的同時，還需尋找更多的莽草酸替代植物。

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［7］ 王祖磊，朱祥瑞.八角茴香及其提取物莽草酸的應用進展［J］.科技通報，2010，26（4）：532-535.

［8］ 劉永友，廖曉峰，于榮，等.八角茴香中莽草酸的提取工藝研究［J］.食品研究與開發(fā)，2008，29（5）：89-93.

［9］ 楊磊，黃金明，劉婷婷，等.響應面法優(yōu)選紅皮云杉針葉中莽草酸的勻漿提取工藝 ［J］.森林工程，2010，26（6）：10-13.

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［11］ 林海祿，朱霞萍，彭雪嬌，等.八角茴香中莽草酸的微波提取及表征［J］.食品科學，2008，29（1）：121-123.

［12］ 姚菁華，肖雷，李慧蓉，等.響應面法優(yōu)化莽草酸微波輔助提取工藝 ［J］.北京化工大學學報，2009，36（S1）：15-17.

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［14］ 黃芳芳，蘇小建.利用吸附法從八角中提取分離莽草酸的研究 ［J］.時珍國醫(yī)國藥，2010，21（8）：1977-1979.

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