八角茴香中莽草酸的提取純化工藝

摘要：對(duì)四川、廣西、海南、浙江4地的八角屬植物中莽草酸的含量進(jìn)行了測(cè)定，得到廣西產(chǎn)八角茴香（Illicium verum Hook. f.）中莽草酸含量最高，為12.61%。對(duì)莽草酸的兩種提取工藝進(jìn)行了比較，得到水提取工藝效果較好，有利于莽草酸的后續(xù)純化，最佳工藝為按水料質(zhì)量比10∶1加水回流提取1.5 h，提取3次。莽草酸的純化工藝有萃取法、陽(yáng)離子樹(shù)脂交換法、陰離子樹(shù)脂交換法、硅膠吸附法等，其各有利弊，綜合分析以樹(shù)脂交換法為佳。

關(guān)鍵詞：八角茴香（Illicium verum Hook. f.）；莽草酸；提取純化；樹(shù)脂；硅膠

中圖分類(lèi)號(hào)：R284.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：0439-8114（2013）12-2883-05

Study on the Extraction and Purification Craft of Shikimic Acid from

Illicium verum Hook. f.

LI Yu-shan，WANG Jing-an

（Shaanxi Huifeng Pharmacy Limited Company，Changwu 713600，Shaanxi，China）

Abstract： The shikimic acid content in Illicium plants from Sichuan， Guangxi， Hainan， Zhejiang were measured. The results showed that star anise（Illicium verum Hook. f.） from Guangxi had the highest shikimic acid content， which was 12.61%. Two extraction process for shikimic acid were compared， and it was concluded that water extraction method had better extraction efficiency and was benefit for later purification of shikimic acid. The optimum craft was， mass ratio of material to water at 10∶1 and reflux extracting for 1.5 h. Methods for shikimic acid purification included extraction method， cation exchange resin method， anion exchange resin method， silica gel adsorption method and so on. Each method had advantages and disadvantages. According to comprehensive analysis， resin exchange method was better.

Key words： Illicium verum Hook. f.； shikimic acid； extraction and purification； resin； silica gel

莽草酸（Shikimic acid）化學(xué)名稱(chēng)為3，4，5-三羥基-羧酸，白色粉末，分子式為C7H10O5，溶于水、甲醇、乙醇、正丁醇，幾乎不溶于石油醚、乙醚、氯仿，水中溶解度為180 g/L，提取自八角茴香。中藥八角茴香別名大茴香、大料、八角大香，為木蘭科植物八角茴香（Illicium verum Hook. f.）的果實(shí)，分布于福建、廣東、廣西、貴州、云南等省區(qū)，味辛、溫，功能溫中理氣、健胃止嘔，主治嘔吐、腹脹、疝氣痛等。它不僅是東方的傳統(tǒng)調(diào)味品，也是法國(guó)綠茴香酒和茴香甜酒的主要原料，一般還可增加糖果、茴香酒、煙草的香味。八角茴香是我國(guó)南方重要的“藥食同源”經(jīng)濟(jì)樹(shù)種，為我國(guó)特產(chǎn)香料和中藥[1-3]。莽草酸具有很好的抗炎、鎮(zhèn)痛和抑制血小板聚集的作用，能抗血栓，抑制動(dòng)靜脈血栓形成[4]，是合成抗H5N1型禽流感藥物“達(dá)菲”的原料[5]，自2005年土耳其和羅馬尼亞發(fā)現(xiàn)H5N1型高致病性禽流感以來(lái)，全球掀起一股搶購(gòu)“達(dá)菲”的熱潮，作為“達(dá)菲”的合成原料莽草酸更是在國(guó)際市場(chǎng)價(jià)格猛漲，具有廣闊的開(kāi)發(fā)價(jià)值和市場(chǎng)應(yīng)用前景。

1 材料與方法

1.1 材料

無(wú)水乙醇、60～90 ℃石油醚、正丁醇、甲醇、磷酸等均為分析純，乙腈為色譜純，732型陽(yáng)離子樹(shù)脂、D315陰離子樹(shù)脂購(gòu)自西安藍(lán)曉科技有限公司，八角茴香（野八角、紅花八角、厚葉八角、八角茴香、紅茴香、厚皮香八角和披針葉茴香）購(gòu)自西安市康復(fù)路藥材批發(fā)市場(chǎng)，莽草酸對(duì)照品購(gòu)自Sigma公司，R-201旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器購(gòu)自上海申科機(jī)械研究所，BS1101S型電子天平購(gòu)自北京賽多利斯儀器有限公司，101-Z-BS電熱鼓風(fēng)干燥箱購(gòu)自上海躍進(jìn)醫(yī)療儀器廠，美國(guó)Water高效液相色譜系統(tǒng)購(gòu)自美國(guó)Water公司。

1.2 方法

1.2.1 檢測(cè)方法 參考文獻(xiàn)[6]的方法進(jìn)行檢測(cè)。

1）色譜條件。色譜柱：Kromasil NH2（4.6 mm×150 mm×5 μm）；流動(dòng)相：乙腈-2% H3PO4（體積比95∶5）；流速1.0 mL/min，進(jìn)樣量10 μL，檢測(cè)波長(zhǎng)213 nm。

2）標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制。取莽草酸對(duì)照品3.50 mg置于50 mL容量瓶中，加甲醇溶解并稀釋至刻度，得到濃度為0.07 g/L的對(duì)照品溶液，精密吸取適量并用甲醇分別稀釋?zhuān)玫?個(gè)標(biāo)準(zhǔn)樣品，分別進(jìn)樣10 μL，以峰面積為縱坐標(biāo)、標(biāo)準(zhǔn)樣品濃度為橫坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，得回歸方程=1.447 78×107x+1.053 69×105，r=0.999 96，表明莽草酸濃度與峰面積具有很好的線性關(guān)系。

1.2.2 原料的篩選 取四川、廣西、海南、浙江4地的7個(gè)樣品（野八角、紅花八角、厚葉八角、八角茴香、紅茴香、厚皮香八角和披針葉茴香）按照1.2.1的檢測(cè)方法測(cè)定莽草酸含量，選擇最佳原料。

1.2.3 提取工藝的優(yōu)化 提取工藝分兩種，水提取工藝和醇提取工藝。

1）水提取工藝。取過(guò)40目篩的八角茴香粗粉100 g，按一定的水料質(zhì)量比加去離子水回流提取一定時(shí)間，合并提取液，濃縮，分別考察水料質(zhì)量比（10∶1、8∶1、6∶1）、提取時(shí)間（2.0、1.5、1.0 h）、提取次數(shù)（1、2、3次）對(duì)莽草酸得率的影響。

2）醇提取工藝。取過(guò)40目篩的八角茴香粗粉100 g，按一定的液料比加一定體積分?jǐn)?shù)的乙醇回流提取一定時(shí)間，合并提取液，濃縮至無(wú)乙醇味后備用。分別考察液料比[10∶1、8∶1、6∶1（mL∶g，V/m，下同）]、提取時(shí)間（2.0、1.5、1.0 h）、乙醇體積分?jǐn)?shù)（70%、80%、90%）對(duì)莽草酸得率的影響。

1.2.4 萃取法

1）工藝流程。萃取法工藝流程見(jiàn)圖1。

2）純化工藝的優(yōu)化。提取濃縮液其實(shí)為莽草酸的水溶液，為將其從水溶液中萃取出來(lái)，以正丁醇為萃取劑進(jìn)行萃取，將正丁醇相合并濃縮，加入60～90 ℃石油醚脫脂3次，將水溶液濃縮，結(jié)晶。將上述結(jié)晶物以90%乙醇熱溶后，冷卻，放置，結(jié)晶。主要考察萃取次數(shù)和濃縮液比重對(duì)莽草酸得率的影響。

1.2.5 陽(yáng)離子樹(shù)脂交換法

1）工藝流程。陽(yáng)離子樹(shù)脂交換法工藝流程見(jiàn)圖2。

2）純化工藝的優(yōu)化。取水提取濃縮液，經(jīng)酸化后過(guò)濾，濾液以732型陽(yáng)離子樹(shù)脂吸附，先以水洗，再以不同pH的氨水洗脫，收集氨水洗脫液，濃縮，結(jié)晶，得黃棕色結(jié)晶物，將結(jié)晶物以80%乙醇溶解后，加入少量活性炭脫色30 min，過(guò)濾，濃縮濾液，結(jié)晶，得粗品。將上述結(jié)晶物以90%乙醇熱溶后，冷卻，放置，結(jié)晶。主要考察洗脫液pH和流速對(duì)莽草酸得率的影響。

1.2.6 硅膠吸附法

1）工藝流程。硅膠吸附法工藝流程見(jiàn)圖3。

2）純化工藝的優(yōu)化。提取濃縮液經(jīng)乙酸乙酯萃取后拌硅膠自然晾干或烘干后粉碎成細(xì)末，裝柱，洗脫，先以氯仿洗脫，再以純乙酸乙酯洗脫，收集乙酸乙酯洗脫液，濃縮，結(jié)晶。主要考察萃取次數(shù)、洗脫液流速對(duì)莽草酸得率的影響。

1.2.7 陰離子樹(shù)脂交換法

1）工藝流程。陰離子樹(shù)脂交換法工藝流程見(jiàn)圖4。

2）純化工藝的優(yōu)化。將水提取液濃縮后調(diào)至pH 10，然后過(guò)濾，濾液以D315陰離子樹(shù)脂吸附，先以水洗，將水液棄去，再以不同pH的酸水洗脫，收集洗脫液濃縮，結(jié)晶，得棕黃色結(jié)晶物，再以80%乙醇溶解，加少量活性炭在沸騰中保溫30 min，趁熱過(guò)濾，濃縮濾液，放置，結(jié)晶。主要考察洗脫液pH和流速對(duì)莽草酸得率的影響。

2 結(jié)果與分析

2.1 原料的篩選結(jié)果

由表1可知，廣西產(chǎn)八角茴香中莽草酸含量最高，為12.61%。試驗(yàn)以此為原料。

2.2 提取工藝的優(yōu)化結(jié)果

2.2.1 醇提取工藝 由圖5可知，乙醇體積分?jǐn)?shù)對(duì)莽草酸得率基本無(wú)影響，低體積分?jǐn)?shù)的乙醇溶液含水較高，但莽草酸可以溶于水、甲醇、乙醇等。液料比和提取時(shí)間對(duì)莽草酸得率影響較大。可選擇70%的乙醇，以10∶1的液料比提取2.0 h。雖然莽草酸可用乙醇溶液提取，但乙醇溶液中脂溶性成分過(guò)大，比如含有較多的八角茴香油，對(duì)莽草酸的后續(xù)分離純化帶來(lái)極大的困難，而且提取成本較高。因此較為實(shí)際的方法是用水提取。

2.2.2 水提取工藝 由圖6可知，莽草酸得率隨水料質(zhì)量比、提取次數(shù)的增加而升高；莽草酸得率隨提取時(shí)間的延長(zhǎng)先增加，直至達(dá)到平衡為止，提取時(shí)間過(guò)長(zhǎng)不僅浪費(fèi)時(shí)間，且常使無(wú)效成分被大量提出，影響質(zhì)量，所以應(yīng)當(dāng)選擇合適的提取時(shí)間，提取時(shí)間以1.5 h為宜。莽草酸可溶于水，提取時(shí)水料質(zhì)量比越大莽草酸得率越高，但當(dāng)莽草酸提取徹底后再增加水料質(zhì)量比不會(huì)增加得率，而且增加物耗、能耗。因此采用水料質(zhì)量比10∶1提取3次。

2.3 純化工藝的優(yōu)化結(jié)果

2.3.1 萃取法 由圖7A可知，只需要經(jīng)過(guò)3次萃取就基本達(dá)到有效富集，可能是因?yàn)槊Р菟嵩趦上嗳軇┲腥菀追蛛x，所以只需做簡(jiǎn)單萃取。由圖7B可知，在結(jié)晶過(guò)程中濃縮液比重對(duì)莽草酸得率影響很大。結(jié)晶是利用溶解度的差異進(jìn)行精制，要求有效成分在溶劑中高溫溶解度大、低溫溶解度小，而雜質(zhì)的量很小，在溶液中處于溶解狀態(tài)，通過(guò)簡(jiǎn)單分離，雜質(zhì)則留在母液中。

2.3.2 陽(yáng)離子樹(shù)脂交換法 由圖8可知，洗脫液pH和流速對(duì)莽草酸得率的影響都很大，隨著pH的增加，莽草酸在樹(shù)脂中越易被解吸，溶液中的中性分子與樹(shù)脂交換基團(tuán)不發(fā)生交換，物質(zhì)在隨水的洗脫過(guò)程中直接從柱中流出，可交換物質(zhì)隨著pH的升高解離程度加大；pH 11的洗脫液洗脫效果最佳。隨著洗脫液流速的增加，莽草酸得率先增加，增加到一定程度后再增加流速，莽草酸得率反而下降，可能是因?yàn)橄疵撘号c被解離成分的接觸太短，洗脫效果不好，而且浪費(fèi)大量洗脫液；洗脫液流速為3 mL/min的洗脫效果最佳。

2.3.3 硅膠吸附法 由于提取液含大量膠質(zhì)、蛋白質(zhì)、多糖成分，需先除去，以減少硅膠的用量，因此，濃縮液先以乙酸乙酯萃取。由圖9可知，莽草酸在兩相溶劑中很容易分離，只需要萃取3次。硅膠吸附屬物理吸附的極性吸附，對(duì)極性物質(zhì)吸附能力強(qiáng)，而莽草酸屬純極性物質(zhì)，能被硅膠很好地吸附。可先以極性小的氯仿洗去雜質(zhì)，再以極性強(qiáng)的純乙酸乙酯將莽草酸洗脫下來(lái)，洗脫液流速選擇3 mL/min。該吸附-解吸比較簡(jiǎn)單。

2.3.4 陰離子樹(shù)脂交換法 由圖10可知，洗脫液pH越小，莽草酸得率越高，pH 2時(shí)莽草酸得率最高，因此以pH 2的酸液洗脫。洗脫液流速控制在3 mL/min，流速太小或太大對(duì)莽草酸得率不利，而且浪費(fèi)大量洗脫液，回收過(guò)程中加大物耗、能耗。

2.3.5 4種方法的比較 由圖11可知，莽草酸得率依次為陽(yáng)離子樹(shù)脂交換法>硅膠吸附法>陰離子樹(shù)脂交換法>萃取法。純化產(chǎn)物中莽草酸純度依次為陽(yáng)離子樹(shù)脂交換法>陰離子樹(shù)脂交換法>硅膠吸附法>萃取法。從純化產(chǎn)物中莽草酸純度來(lái)看，陽(yáng)離子樹(shù)脂交換法最高，陰離子樹(shù)脂交換法次之，最差的是萃取法。因此最具工業(yè)化應(yīng)用價(jià)值的是樹(shù)脂交換法。

3 結(jié)論

醇提取工藝提取速度快，提取徹底，這是它的優(yōu)點(diǎn)，但醇提取工藝的脂溶性雜質(zhì)較多，提取時(shí)使用的乙醇在回收時(shí)發(fā)生損耗，該損耗是生產(chǎn)成本上升的重要因素，同時(shí)提取廢渣中會(huì)殘留大量乙醇，從而使乙醇損耗進(jìn)一步加大。因莽草酸易溶于水，原料的干濕度不影響提取率及產(chǎn)品質(zhì)量，水提取法較好。采用萃取法純化提取濃縮液得不到高純度的莽草酸，生產(chǎn)體系中的水分也會(huì)進(jìn)入萃取劑從而容易發(fā)生乳化現(xiàn)象，而且得率低，成本高。從得率和成本來(lái)講，樹(shù)脂交換法較實(shí)用，成本低，得率較高。建議采用水提取法，即對(duì)八角茴香原料按水料質(zhì)量比10∶1加水提取1.5 h，提取3次，濾液濃縮后以離子樹(shù)脂交換、洗脫，可得到較高得率的較高純度莽草酸。

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