一種亞臨界水解反應(yīng)制備甘草酸衍生物的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了屬于生物化工【技術(shù)領(lǐng)域】的一種亞臨界水解反應(yīng)制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(yīng)制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，然后經(jīng)亞臨界水解反應(yīng)制備反應(yīng)液，反應(yīng)液經(jīng)離心、分離、濃縮或復(fù)溶、干燥處理，制得單葡萄糖醛酸甘草次酸和甘草次酸。本發(fā)明制備工藝科學(xué)合理，操作簡單易行，成本低，能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)化生產(chǎn)，產(chǎn)品易于推廣，具有較高附加值；制備過程酸的添加量很少，不會對甘草酸結(jié)構(gòu)產(chǎn)生破壞作用，產(chǎn)品產(chǎn)率高，且對環(huán)境無污染；產(chǎn)品可以用作食品添加劑和藥物前體物質(zhì)，為食品和制藥工業(yè)提供原料。
【專利說明】一種亞臨界水解反應(yīng)制備甘草酸衍生物的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于生物化工【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種亞臨界水解反應(yīng)制備甘草酸衍生物 的方法。

【背景技術(shù)】
[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(tǒng)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(bǔ)脾益氣、清熱解毒、祛痰止咳、緩急止痛、調(diào)和諸藥的功效，具有極 廣的臨床應(yīng)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(fā)現(xiàn)的最好的一種天然甜味劑。甘草廣泛 應(yīng)用于醫(yī)藥、煙草、食品等領(lǐng)域。
[0003] 甘草酸是甘草中的主要活性物質(zhì)。甘草酸具有一定的藥理活性，如保護(hù)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(yè)中被用作甜味劑。另一方面，甘草酸也被作為前體化合物，用 于其他化合物的合成。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(qiáng)，具有很強(qiáng)的肝臟保護(hù)作用、抗病毒 活性及抗腫瘤活性。并且，甘草酸經(jīng)胃酸水解或者經(jīng)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(zhì)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。并且，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(yōu)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(chǎn)技術(shù)，優(yōu)化高產(chǎn)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(jīng)濟(jì)效益和社會意義。
[0004] 目前，利用甘草酸生產(chǎn)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(xué)方法和生物轉(zhuǎn)化方法。中國專利（CN101817867A)公開了一種甘草次酸的制備方法，該 法為化學(xué)方法，以甘草酸為原料通過酸解、乙?；A解等處理，得到甘草次酸，該過程容易 控制，生產(chǎn)成本低。中國專利（CN102337319A)公開了一種酶法轉(zhuǎn)化甘草酸生成甘草次酸 的方法，采用微生物產(chǎn)生的甘草酸水解酶，對甘草酸進(jìn)行水解，生成甘草次酸，此法轉(zhuǎn)化率 高。中國專利（CN103788167A)公開了由甘草提取甘草酸，再經(jīng)過酸化生成單葡萄糖醛酸 甘草次酸的方法。該法是化學(xué)方法，操作簡單，成本低，周期短。中國專利（CN103509843 A)公開了生物轉(zhuǎn)化制備單葡萄糖醛酸甘草次酸的方法，該方法利用產(chǎn)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，制備單葡萄糖醛酸甘草次酸。化學(xué)法轉(zhuǎn)化是通過 酸、堿作用，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(huán)境污染較為嚴(yán)重，而且強(qiáng)酸強(qiáng)堿對甘草酸結(jié)構(gòu)也會產(chǎn)生一定的破壞作用，從而導(dǎo)致 產(chǎn)物產(chǎn)率下降。生物轉(zhuǎn)化法，由于制備條件和工藝技術(shù)復(fù)雜，成本較高，周期長，不宜實現(xiàn)工 業(yè)化生產(chǎn)。
[0005] 亞臨界流體技術(shù)是一種新興工業(yè)技術(shù)，可應(yīng)用于功能因子的制備和食品加工廢棄 物的回收再資源化，也可用于脂肪、碳水化合物、蛋白質(zhì)等的降解反應(yīng)。亞臨界流體是指某 些化合物在溫度高于其沸點但低于臨界溫度，且壓力低于其臨界壓力的條件下，以流體形 式存在的物質(zhì)。與普通水相比，亞臨界水的密度、黏度及介電常數(shù)都會發(fā)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(kuò)散系數(shù)，其介電常數(shù)從常溫常壓下的80 下降到類似甲/乙醇的范圍，并且其電離能力加大，[H30+]和[0H-]已接近弱酸、弱堿，自 身具有酸堿催化功能。目前，利用亞臨界水解反應(yīng)制備甘草酸衍生物的方法尚未見報道。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的在于，針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的制備工藝復(fù)雜、成本高、周期長、產(chǎn) 率低且污染嚴(yán)重的問題，提供一種亞臨界水解反應(yīng)制備甘草酸衍生物的方法。
[0007] 本發(fā)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(yīng)制備甘草次酸和 單葡萄糖醛酸甘草次酸，以降低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品產(chǎn)率，減少環(huán)境污染，并實 現(xiàn)連續(xù)化、工業(yè)化生產(chǎn)，為食品和制藥工業(yè)提供原料。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù) 方案為：
[0008] -種亞臨界水解反應(yīng)制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于10?90%的乙醇-水溶液， 然后加入乙酸、硫酸、硝酸或鹽酸調(diào)節(jié)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(yīng)：通過高壓輸液泵將甘草酸溶液泵入亞臨界反應(yīng)釜中，在高 溫高壓下進(jìn)行攪拌反應(yīng)，反應(yīng)溫度為120?200°C，壓力為5?llMPa，時間為20?90min， 攪拌轉(zhuǎn)速為100?250rpm，反應(yīng)結(jié)束后，收集反應(yīng)液；
[0011] (3)離心處理：上述反應(yīng)液經(jīng)離心處理得到澄清液，離心轉(zhuǎn)速4200rpm，時間 lOmin；
[0012] (4)分離處理：利用有機(jī)溶劑（乙酸乙酯、丙酮、乙醚、正丁醇或三氯甲烷）對澄清 液進(jìn)行萃取分離，得到水相和有機(jī)相，重復(fù)萃取3次，合并萃取液；
[0013](5)濃縮處理：將水相通過真空蒸發(fā)進(jìn)行濃縮處理，蒸發(fā)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(dá)到25?40%，得到濃縮液；
[0014] (6)復(fù)溶處理：通過真空蒸發(fā)除去有機(jī)相中的溶劑，然后用無水乙醇復(fù)溶，無水乙 醇：濕渣=3:1 (v/w)，得到乙醇復(fù)溶液；
[0015] (7)干燥處理：對濃縮液采用噴霧干燥法，進(jìn)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(fù)溶液采用回轉(zhuǎn)真空干燥法，干燥溫度為 40?60°C，真空度為0. 06?0. 09MPa，得到甘草次酸。
[0016] 本發(fā)明的有益效果：
[0017] 本發(fā)明甘草酸衍生物的制備方法操作簡便，成本低，能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)化生產(chǎn)，生產(chǎn)效 率高；制備過程酸的添加量很少，不會對甘草酸結(jié)構(gòu)產(chǎn)生破壞作用，產(chǎn)品產(chǎn)率高，且不會造 成環(huán)境污染；制備的產(chǎn)品具有較高附加值，易于推廣應(yīng)用，不僅可以用作食品添加劑，也可 以作為藥物前體物質(zhì)，為食品和制藥工業(yè)提供原料。
[0018] 本發(fā)明通過亞臨界水解反應(yīng)制備甘草酸衍生物，甘草酸的轉(zhuǎn)化率可以達(dá)到45%以 上，最高可達(dá)94. 8%，單葡萄糖醛酸甘草次酸的轉(zhuǎn)化率可以達(dá)到15%以上，甘草次酸的轉(zhuǎn) 化率可以達(dá)到20%以上，產(chǎn)品純度可達(dá)到75%以上。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0019] 圖1為亞臨界水解反應(yīng)制備甘草酸衍生物的工藝流程圖。
[0020] 圖2為亞臨界水解反應(yīng)制備甘草酸衍生物的反應(yīng)途徑。
[0021] 圖3為亞臨界水解反應(yīng)前后的高壓液相色譜圖，其中，上圖為反應(yīng)前的高壓液相 色譜圖，中圖為實施例1反應(yīng)后的高壓液相色譜圖，下圖為實施例3反應(yīng)后的高壓液相色譜 圖。

【具體實施方式】
[0022] 下述非限制性實施例可以使本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員更全面地理解本發(fā)明，但不以 任何方式限制本發(fā)明。
[0023] 下述實施例中，利用高壓液相色譜法（HPLC)分別測定反應(yīng)前后甘草酸和產(chǎn)物（單 葡萄糖醛酸甘草次酸、甘草次酸）的含量，并按以下公式計算甘草酸、產(chǎn)物的轉(zhuǎn)化率以及得 率。

【權(quán)利要求】
1. 一種亞臨界水解反應(yīng)制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，其特征在于，包括以下步驟： (1) 原料溶解：將甘草酸或甘草浸膏溶解于有機(jī)溶劑，然后調(diào)節(jié)pH至1?3,得到甘草 酸溶液； (2) 亞臨界水解反應(yīng)：通過高壓輸液泵將甘草酸溶液泵入亞臨界反應(yīng)釜中，在高溫高 壓下進(jìn)行攪拌反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后，收集反應(yīng)液； (3) 離心處理：上述反應(yīng)液經(jīng)離心處理得到澄清液； (4) 分離處理：利用有機(jī)溶劑對澄清液進(jìn)行萃取分離，得到水相和有機(jī)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(fù)溶處理：先除去有機(jī)相中的溶劑，然后用無水乙醇復(fù)溶，得到乙醇復(fù)溶液； (7) 干燥處理：對濃縮液和乙醇復(fù)溶液分別進(jìn)行干燥處理，得到單葡萄糖醛酸甘草次 酸和甘草次酸。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種亞臨界水解反應(yīng)制備甘草酸衍生物的方法，其特征在 于：步驟（1)中所述有機(jī)溶劑為10?90%的乙醇-水溶液。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種亞臨界水解反應(yīng)制備甘草酸衍生物的方法，其特征在 于：步驟（1)中所述的調(diào)節(jié)pH為加入乙酸、硫酸、硝酸或鹽酸進(jìn)行調(diào)節(jié)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種亞臨界水解反應(yīng)制備甘草酸衍生物的方法，其特征在 于：步驟（1)中所述的甘草酸溶液的濃度為0. 5?9%。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種亞臨界水解反應(yīng)制備甘草酸衍生物的方法，其特征在 于：步驟⑵中的反應(yīng)溫度為120?200°C，壓力為5?llMPa，時間為20?90min，攪拌轉(zhuǎn) 速為 100 ?250rpm。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種亞臨界水解反應(yīng)制備甘草酸衍生物的方法，其特征在 于：步驟（3)中所述離心處理的條件為：轉(zhuǎn)速4200rpm，時間lOmin。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種亞臨界水解反應(yīng)制備甘草酸衍生物的方法，其特征在 于：步驟（4)中所述有機(jī)溶劑為乙酸乙酯、丙酮、乙醚、正丁醇或三氯甲烷。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種亞臨界水解反應(yīng)制備甘草酸衍生物的方法，其特征在 于：步驟（5)中所述濃縮處理的方法為真空蒸發(fā)，溫度為40?60°C，真空度為0. 05? 0.08MPa。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種亞臨界水解反應(yīng)制備甘草酸衍生物的方法，其特征在 于：步驟（7)中對濃縮液進(jìn)行干燥處理，采用噴霧干燥法，進(jìn)口溫度為160?200°C，出口溫 度為80?85°C。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種亞臨界水解反應(yīng)制備甘草酸衍生物的方法，其特征在 于：步驟（7)中對乙醇復(fù)溶液進(jìn)行干燥處理，采用回轉(zhuǎn)真空干燥法，干燥溫度為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(yōu)先權(quán)日:2014年10月31日
【發(fā)明者】高彥祥, 樊蕊 申請人:中國農(nóng)業(yè)大學(xué)