一種亞臨界水解反應製備甘草酸衍生物的方法
2023-10-25 23:55:32 1
一種亞臨界水解反應製備甘草酸衍生物的方法
【專利摘要】本發明公開了屬於生物化工【技術領域】的一種亞臨界水解反應製備甘草酸衍生物的方法。以甘草酸或甘草浸膏為原料，通過亞臨界水解反應製備甘草次酸和單葡萄糖醛酸甘草次酸。首先將原料溶解得到甘草酸溶液，然後經亞臨界水解反應製備反應液，反應液經離心、分離、濃縮或復溶、乾燥處理，製得單葡萄糖醛酸甘草次酸和甘草次酸。本發明製備工藝科學合理，操作簡單易行，成本低，能夠實現連續化生產，產品易於推廣，具有較高附加值；製備過程酸的添加量很少，不會對甘草酸結構產生破壞作用，產品產率高，且對環境無汙染；產品可以用作食品添加劑和藥物前體物質，為食品和製藥工業提供原料。
【專利說明】一種亞臨界水解反應製備甘草酸衍生物的方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬於生物化工【技術領域】，具體涉及一種亞臨界水解反應製備甘草酸衍生物 的方法。
【背景技術】
[0002] 甘草（Glycyrrhizauralensis)別名甜草根、紅甘草、國老、甜草、甜根子等，是我 國傳統常用中草藥之一，為豆科（Leguminosae)甘草屬（GlycyrrhizaLinn)多年生草本植 物。甘草性平味甘，具有補脾益氣、清熱解毒、祛痰止咳、緩急止痛、調和諸藥的功效，具有極 廣的臨床應用價值。在我國，甘草是2000多種草藥中用量最大的一味草藥，素有"十方九 草，無草不成方"之說。同時，甘草還是迄今為止發現的最好的一種天然甜味劑。甘草廣泛 應用於醫藥、菸草、食品等領域。
[0003] 甘草酸是甘草中的主要活性物質。甘草酸具有一定的藥理活性，如保護肝臟、抗病 毒和抗癌的作用。甘草酸在食品上也有廣泛的用途，甘草酸具有較高的甜味，它的甜味是蔗 糖的170-200倍，在食品行業中被用作甜味劑。另一方面，甘草酸也被作為前體化合物，用 於其他化合物的合成。例如，甘草酸去掉葡萄糖醛酸可生成甘草次酸和單葡萄糖醛酸甘草 次酸。甘草次酸沒有甜味，但是其藥理活性比甘草酸強，具有很強的肝臟保護作用、抗病毒 活性及抗腫瘤活性。並且，甘草酸經胃酸水解或者經肝臟中葡萄糖醛酸苷酶分解形成 甘草次酸，甘草酸的藥理作用實質上是甘草次酸的功效。單葡萄糖醛酸甘草次酸作為甘草 酸的衍生物，兩者具有相似的生物活性，其在抗炎和抗過敏活性上甚至超過甘草酸，而且具 有顯著的抗癌作用。並且，單葡萄糖醛酸甘草次酸是一種新型的天然甜味劑，甜度是甘草酸 的5倍。甘草次酸和單葡萄糖醛酸甘草次酸具有比甘草酸更優的生理和藥用活性，探索甘 草次酸和單葡萄糖醛酸甘草次酸的生產技術，優化高產的甘草次酸和單葡萄糖醛酸甘草次 酸的加工條件具有良好的經濟效益和社會意義。
[0004] 目前，利用甘草酸生產甘草次酸和單葡萄糖醛酸甘草次酸主要有兩種方法，即化 學方法和生物轉化方法。中國專利（CN101817867A)公開了一種甘草次酸的製備方法，該 法為化學方法，以甘草酸為原料通過酸解、乙醯化、鹼解等處理，得到甘草次酸，該過程容易 控制，生產成本低。中國專利（CN102337319A)公開了一種酶法轉化甘草酸生成甘草次酸 的方法，採用微生物產生的甘草酸水解酶，對甘草酸進行水解，生成甘草次酸，此法轉化率 高。中國專利（CN103788167A)公開了由甘草提取甘草酸，再經過酸化生成單葡萄糖醛酸 甘草次酸的方法。該法是化學方法，操作簡單，成本低，周期短。中國專利（CN103509843 A)公開了生物轉化製備單葡萄糖醛酸甘草次酸的方法，該方法利用產生特異性葡萄糖醛酸 苷酶的菌株作為催化劑，以甘草酸為底物，製備單葡萄糖醛酸甘草次酸。化學法轉化是通過 酸、鹼作用，水解去掉甘草酸的糖基，從而生成甘草次酸和單葡萄糖醛酸甘草次酸，但是此 法對環境汙染較為嚴重，而且強酸強鹼對甘草酸結構也會產生一定的破壞作用，從而導致 產物產率下降。生物轉化法，由於製備條件和工藝技術複雜，成本較高，周期長，不宜實現工 業化生產。
[0005] 亞臨界流體技術是一種新興工業技術，可應用於功能因子的製備和食品加工廢棄 物的回收再資源化，也可用於脂肪、碳水化合物、蛋白質等的降解反應。亞臨界流體是指某 些化合物在溫度高於其沸點但低於臨界溫度，且壓力低於其臨界壓力的條件下，以流體形 式存在的物質。與普通水相比，亞臨界水的密度、黏度及介電常數都會發生急劇變化，具有 接近液體的密度和溶解能力、類似氣體的黏度和擴散係數，其介電常數從常溫常壓下的80 下降到類似甲/乙醇的範圍，並且其電離能力加大，[H30+]和[0H-]已接近弱酸、弱鹼，自 身具有酸鹼催化功能。目前，利用亞臨界水解反應製備甘草酸衍生物的方法尚未見報導。
【發明內容】
[0006] 本發明的目的在於，針對上述現有技術存在的製備工藝複雜、成本高、周期長、產 率低且汙染嚴重的問題，提供一種亞臨界水解反應製備甘草酸衍生物的方法。
[0007] 本發明的方法以甘草酸或甘草浸膏為原料，通過亞臨界水解反應製備甘草次酸和 單葡萄糖醛酸甘草次酸，以降低生產成本，提高生產效率和產品產率，減少環境汙染，並實 現連續化、工業化生產，為食品和製藥工業提供原料。為實現上述目的，本發明採用的技術 方案為：
[0008] -種亞臨界水解反應製備甘草酸衍生物的方法，包括以下步驟：
[0009] (1)原料溶解：在65°C下，將甘草酸或甘草浸膏溶解於10?90%的乙醇-水溶液， 然後加入乙酸、硫酸、硝酸或鹽酸調節pH至1?3,得到濃度為0. 5?9%的甘草酸溶液；
[0010] (2)亞臨界水解反應：通過高壓輸液泵將甘草酸溶液泵入亞臨界反應釜中，在高 溫高壓下進行攪拌反應，反應溫度為120?200°C，壓力為5?llMPa，時間為20?90min， 攪拌轉速為100?250rpm，反應結束後，收集反應液；
[0011] (3)離心處理：上述反應液經離心處理得到澄清液，離心轉速4200rpm，時間 lOmin；
[0012] (4)分離處理：利用有機溶劑（乙酸乙酯、丙酮、乙醚、正丁醇或三氯甲烷）對澄清 液進行萃取分離，得到水相和有機相，重複萃取3次，合併萃取液；
[0013](5)濃縮處理：將水相通過真空蒸發進行濃縮處理，蒸發溫度為40?60°C，真空度 為0. 05?0. 08MPa，濃縮至可溶性固形物含量（Brix)達到25?40%，得到濃縮液；
[0014] (6)復溶處理：通過真空蒸發除去有機相中的溶劑，然後用無水乙醇復溶，無水乙 醇：溼渣=3:1 (v/w)，得到乙醇復溶液；
[0015] (7)乾燥處理：對濃縮液採用噴霧乾燥法，進口溫度為160?200°C，出口溫度為 80?85°C，得到單葡萄糖醛酸甘草次酸；對乙醇復溶液採用迴轉真空乾燥法，乾燥溫度為 40?60°C，真空度為0. 06?0. 09MPa，得到甘草次酸。
[0016] 本發明的有益效果：
[0017] 本發明甘草酸衍生物的製備方法操作簡便，成本低，能夠實現連續化生產，生產效 率高；製備過程酸的添加量很少，不會對甘草酸結構產生破壞作用，產品產率高，且不會造 成環境汙染；製備的產品具有較高附加值，易於推廣應用，不僅可以用作食品添加劑，也可 以作為藥物前體物質，為食品和製藥工業提供原料。
[0018] 本發明通過亞臨界水解反應製備甘草酸衍生物，甘草酸的轉化率可以達到45%以 上，最高可達94. 8%，單葡萄糖醛酸甘草次酸的轉化率可以達到15%以上，甘草次酸的轉 化率可以達到20%以上，產品純度可達到75%以上。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0019] 圖1為亞臨界水解反應製備甘草酸衍生物的工藝流程圖。
[0020] 圖2為亞臨界水解反應製備甘草酸衍生物的反應途徑。
[0021] 圖3為亞臨界水解反應前後的高壓液相色譜圖，其中，上圖為反應前的高壓液相 色譜圖，中圖為實施例1反應後的高壓液相色譜圖，下圖為實施例3反應後的高壓液相色譜 圖。
【具體實施方式】
[0022] 下述非限制性實施例可以使本領域的普通技術人員更全面地理解本發明，但不以 任何方式限制本發明。
[0023] 下述實施例中，利用高壓液相色譜法（HPLC)分別測定反應前後甘草酸和產物（單 葡萄糖醛酸甘草次酸、甘草次酸）的含量，並按以下公式計算甘草酸、產物的轉化率以及得 率。
【權利要求】
1. 一種亞臨界水解反應製備甘草酸衍生物的方法，所述甘草酸衍生物為單葡萄糖醛酸 甘草次酸和甘草次酸，其特徵在於，包括以下步驟： (1) 原料溶解：將甘草酸或甘草浸膏溶解於有機溶劑，然後調節pH至1?3,得到甘草 酸溶液； (2) 亞臨界水解反應：通過高壓輸液泵將甘草酸溶液泵入亞臨界反應釜中，在高溫高 壓下進行攪拌反應，反應結束後，收集反應液； (3) 離心處理：上述反應液經離心處理得到澄清液； (4) 分離處理：利用有機溶劑對澄清液進行萃取分離，得到水相和有機相； (5) 濃縮處理：將水相濃縮至可溶性固形物含量為25?40%，得到濃縮液； (6) 復溶處理：先除去有機相中的溶劑，然後用無水乙醇復溶，得到乙醇復溶液； (7) 乾燥處理：對濃縮液和乙醇復溶液分別進行乾燥處理，得到單葡萄糖醛酸甘草次 酸和甘草次酸。
2. 根據權利要求1所述的一種亞臨界水解反應製備甘草酸衍生物的方法，其特徵在 於：步驟（1)中所述有機溶劑為10?90%的乙醇-水溶液。
3. 根據權利要求1所述的一種亞臨界水解反應製備甘草酸衍生物的方法，其特徵在 於：步驟（1)中所述的調節pH為加入乙酸、硫酸、硝酸或鹽酸進行調節。
4. 根據權利要求1所述的一種亞臨界水解反應製備甘草酸衍生物的方法，其特徵在 於：步驟（1)中所述的甘草酸溶液的濃度為0. 5?9%。
5. 根據權利要求1所述的一種亞臨界水解反應製備甘草酸衍生物的方法，其特徵在 於：步驟⑵中的反應溫度為120?200°C，壓力為5?llMPa，時間為20?90min，攪拌轉 速為 100 ?250rpm。
6. 根據權利要求1所述的一種亞臨界水解反應製備甘草酸衍生物的方法，其特徵在 於：步驟（3)中所述離心處理的條件為：轉速4200rpm，時間lOmin。
7. 根據權利要求1所述的一種亞臨界水解反應製備甘草酸衍生物的方法，其特徵在 於：步驟（4)中所述有機溶劑為乙酸乙酯、丙酮、乙醚、正丁醇或三氯甲烷。
8. 根據權利要求1所述的一種亞臨界水解反應製備甘草酸衍生物的方法，其特徵在 於：步驟（5)中所述濃縮處理的方法為真空蒸發，溫度為40?60°C，真空度為0. 05? 0.08MPa。
9. 根據權利要求1所述的一種亞臨界水解反應製備甘草酸衍生物的方法，其特徵在 於：步驟（7)中對濃縮液進行乾燥處理，採用噴霧乾燥法，進口溫度為160?200°C，出口溫 度為80?85°C。
10. 根據權利要求1所述的一種亞臨界水解反應製備甘草酸衍生物的方法，其特徵在 於：步驟（7)中對乙醇復溶液進行乾燥處理，採用迴轉真空乾燥法，乾燥溫度為40?60°C， 真空度為〇. 06?0. 09MPa。
【文檔編號】C07J63/00GK104387439SQ201410602623
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年10月31日 優先權日:2014年10月31日
【發明者】高彥祥, 樊蕊 申請人:中國農業大學