王金丹
摘要:甘草酸是甘草的主要有效成分,也是一種天然甜味劑,廣泛應用于食品、醫(yī)藥等行業(yè)。綜述甘草酸提取及純化工藝的研究進展,介紹熱回流提取、醇提取、濁點提取、超聲提取等工藝的研究方法及最佳條件,以期為甘草酸的進一步研究提供參考。
關鍵詞:甘草酸;提取;純化;工藝;研究進展
中圖分類號:R284.2? ? 文獻標識碼:A? ? 文章編號:1674-1161(2020)05-0062-02
甘草是傳統(tǒng)的藥食同源植物,其性味甘平,具有補脾益氣、袪痰止咳、清熱解毒、緩急止痛等功效。甘草酸是甘草的主要有效成分,具有抗炎、抗過敏、抗氧化、免疫增強等作用,同時也是一種天然甜味劑。在查閱收集大量文獻的基礎上,綜述甘草酸提取及純化工藝的研究進展,以期為甘草酸的深加工和開發(fā)利用提供參考。
1 甘草酸提取工藝
1.1 熱回流提取
王振強等人研究熱回流法提取甘草中甘草酸的最佳工藝條件,在單因素試驗基礎上,采用正交試驗分析提取溫度、料液比、提取時間和提取次數(shù)對提取效果的影響,得到甘草酸的最佳提取條件為提取溫度90 ℃、料液比1∶30(g/mL)、提取時間0.5 h、提取次數(shù)5次,此條件下甘草酸得率為2.27%。
譚勇等人采用包括粉碎、熱回流提取、濃縮、酸沉、過濾等工序的熱回流提取工藝從甘草中提取甘草酸,并采用正交試驗考察NaHCO3添加量、乙醇濃度、液料比、提取溫度和提取時間對甘草酸提取率的影響,確定甘草酸的最佳提取條件為NaHCO3添加量0.4%、乙醇濃度60%、液料比15∶1、提取溫度60 ℃、提取時間2.5 h,此條件下甘草酸平均提取率為33.27%。
1.2 醇提取
陳兵兵等人研究寧夏鹽池縣區(qū)烏拉爾甘草中甘草酸的醇提工藝,通過單因素試驗和正交試驗考察乙醇濃度、提取時間、固液比和溫度等因素對提取率的影響,得到最佳提取條件為乙醇濃度50%、固液比1∶50、提取時間4 h、溫度50 ℃,此條件下甘草酸提取量為121.007 3 mg/g,提取率為86.58%。對5份1.00 g甘草進行甘草酸提取,實際提取總量為117.898 2~122.836 2 mg/g,說明該工藝條件穩(wěn)定。
1.3 濁點提取
宮璽等人采用非離子型表面活性劑Triton X-100濁點萃取甘草中甘草苷。加入Triton X-100(5 g/100 mL),濁點萃取溫度75 ℃,萃取時間30 min。選用Kromasil C18色譜柱,在柱溫25 ℃下以乙腈—水(18∶82)為流動相進行洗脫,在波長276 nm處檢測甘草苷含量。表面活性劑Triton X-100萃取所得甘草苷平均含量為0.307 mg/g,在0.24~2.40 μg內(nèi)其進樣量與峰面積線性關系良好(r=0.999 4),方法精密度、穩(wěn)定性及重復性良好,平均回收率為100.90%。
1.4 超聲提取
段海濤等人研究甘草酸超聲提取工藝,選取料液比、提取時間、提取溫度3個因素,以甘草酸提取量為響應值,通過單因素試驗和Box-Behnken試驗確定最佳工藝參數(shù),并利用Design-Expert 10.0.3軟件建立二次回歸模型。結果表明,最佳提取條件為料液比1∶59(g/mL)、提取溫度25.5 ℃、提取時間5.7 min。經(jīng)反復驗證,所得實測值與預測值良好吻合,說明響應面模型的預測能力較好,可用于甘草酸提取值預測。
1.5 酶解協(xié)同超聲輔助提取
梁霞等人以甘草酸提取率為指標,采用復合酶和超聲輔助兩步法提取甘草中甘草酸。確定復合酶法提取階段最佳工藝條件:復合酶中果膠酶與纖維素酶比為1∶3(U/U),復合酶用量為175 U/g底物,pH值為 5.5,時間為1 h,溫度為50 ℃,原料粒度為40目,料液比為1∶25 (g/mL);確定超聲輔助提取階段最佳工藝條件:提取溶劑為20%乙醇,料液比為1∶35(g/mL),超聲功率為350 W,時間為15 min,溫度為40 ℃。此條件下甘草酸提取率達到90.44%±0.14%。
2 甘草酸純化工藝
甘草酸提取液經(jīng)酸沉得到甘草酸粗品,再采用重結晶、大孔樹脂吸附等方法進行純化。
李清潭等人以甘草酸和甘草黃酮的吸附率和解析率為指標,考察6種樹脂對二者的吸附和解析性能,研究連續(xù)離子交換色譜分離二者的最佳工藝條件。結果表明,D941為分離甘草酸和甘草黃酮的最佳樹脂,最佳分離工藝為:上樣質(zhì)量濃度1.0 mg/mL,體積2.7 L,體積流量12.5 mL/min;乙醇洗脫體積分數(shù)70%,體積1.8 L,體積流量12.5 mL/min;NaOH洗脫濃度0.5 mol/L,體積0.6 L,體積流量5.0 mL/min。此條件下得到甘草酸純度為76.53%,得率2.09%;甘草黃酮純度為67.33%,得率2.68%。說明連續(xù)離子交換色譜可以實現(xiàn)甘草酸與甘草黃酮同時分離,提高生產(chǎn)效率。
周博等人采用超濾—絡合萃取技術制備甘草酸,研究pH值(pH 4~8)對甘草酸萃取率的影響程度。通過正交試驗得到甘草酸絡合萃取工藝最佳條件:超濾液pH值為2、萃取劑為三烷基氧化膦(TRPO)—磺化煤油(5∶95)、有機相與水相體積比為1∶1,此條件下甘草酸平均萃取率達到99.2%。驗證反萃取劑種類及濃度對萃取率的影響,確定最佳反萃取工藝條件:反萃取劑為22.5 mmol/L的NaOH水溶液、有機相與反萃取劑體積比為1∶1,甘草酸單次反萃取率高達98.8%,總轉(zhuǎn)移率為98.1%,說明超濾—絡合萃取技術可用于制備甘草酸。
牛志超等人以新疆野生甘草為原料,結合超聲提取法,采用膜分離技術對甘草酸提取液進行分離純化,研究適合工業(yè)化生產(chǎn)的甘草酸提取純化工藝。確定超聲提取最佳工藝條件為:提取功率180 W,提取溫度70 ℃,提取時間75 min,固液比1∶20 (g/mL);微濾最佳工藝條件為:膜孔徑0.10 μm,操作壓力0.1 MPa,藥液溫度30 ℃。該工藝可行性高,成本低廉,適合于工業(yè)化運行。
郗萬寶等人以甘草酸、不同單體(甲基丙烯酸、甲基丙烯酸羥乙酯、4-乙烯基吡啶)和交聯(lián)劑(二乙烯基苯、乙二醇二甲基丙烯酸酯)為原料,在乙腈和N,N-二甲基甲酰胺(DMF)的混合液中加入引發(fā)劑偶氮二異丁腈,采用沉淀聚合法制備一系列分子印跡聚合物(MIPs)。結果表明,當交聯(lián)劑為二乙烯基苯、單體為甲基丙烯酸、甘草酸(0.16 mmol)與甲基丙烯酸的物質(zhì)的量比為1∶10、致孔劑為25 mL乙腈和8 mL DMF的混合液時,MIPs對甘草酸的吸附性能最好。在5 g/L的甘草酸溶液中,MIPs對甘草酸的平衡吸附量可達398.5 mg/g,印跡因子為3.73。采用分子印跡固相萃取技術(MISPE)精制甘草提取物,可將甘草酸的質(zhì)量分數(shù)由11.27%提高到73.10%,回收率為86.87%。
3 結語
甘草酸的提取方法包括熱回流提取法、醇提取法、濁點提取法、超聲提取法、酶解協(xié)同超聲提取法等;純化方法包括連續(xù)離子交換色譜、超濾—絡合萃取、膜分離和分子印跡聚合物技術等。不同的提取、純化方法各具優(yōu)缺點,未來還需進一步研究與探索,以提高甘草酸的提取率,降低生產(chǎn)成本,促進甘草酸在工業(yè)生產(chǎn)中的應用,創(chuàng)造更大價值。
參考文獻
[1] 譚勇,肖和淼,胡愛國,等.甘草酸的熱回流提取工藝研究[J].邵陽學院學報:自然科學版,2019,16(2):52-59.
[2] 宮璽,謝子婷,李康.濁點萃取甘草中甘草苷的實驗研究[J].海峽藥學,2019,31(6):33-35.
[3] 段海濤,朱季升,潘元猛,等.響應面法優(yōu)化甘草酸超聲提取工藝研究[J].食品安全質(zhì)量檢測學報,2020,11(9):2 829-2 835.
[4] 李清潭,丁燕,籍立新,等.連續(xù)離子交換色譜分離甘草酸和甘草黃酮[J].大連工業(yè)大學學報,2019,38(1):24-28.
[5] 周博,蒲紅利,王繼龍,等.基于超濾-絡合萃取技術的甘草酸制備工藝研究[J].中草藥,2019,50(6):1 323-1 327.