八角茴香中莽草酸的提取纯化工艺

摘要：对四川、广西、海南、浙江4地的八角属植物中莽草酸的含量进行了测定，得到广西产八角茴香（Illicium verum Hook. f.）中莽草酸含量最高，为12.61%。对莽草酸的两种提取工艺进行了比较，得到水提取工艺效果较好，有利于莽草酸的后续纯化，最佳工艺为按水料质量比10∶1加水回流提取1.5 h，提取3次。莽草酸的纯化工艺有萃取法、阳离子树脂交换法、阴离子树脂交换法、硅胶吸附法等，其各有利弊，综合分析以树脂交换法为佳。

关键词：八角茴香（Illicium verum Hook. f.）；莽草酸；提取纯化；树脂；硅胶

中图分类号：R284.2 文献标识码：A 文章编号：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）化学名称为3，4，5-三羟基-羧酸，白色粉末，分子式为C7H10O5，溶于水、甲醇、乙醇、正丁醇，几乎不溶于石油醚、乙醚、氯仿，水中溶解度为180 g/L，提取自八角茴香。中药八角茴香别名大茴香、大料、八角大香，为木兰科植物八角茴香（Illicium verum Hook. f.）的果实，分布于福建、广东、广西、贵州、云南等省区，味辛、温，功能温中理气、健胃止呕，主治呕吐、腹胀、疝气痛等。它不仅是东方的传统调味品，也是法国绿茴香酒和茴香甜酒的主要原料，一般还可增加糖果、茴香酒、烟草的香味。八角茴香是我国南方重要的“药食同源”经济树种，为我国特产香料和中药[1-3]。莽草酸具有很好的抗炎、镇痛和抑制血小板聚集的作用，能抗血栓，抑制动静脉血栓形成[4]，是合成抗H5N1型禽流感药物“达菲”的原料[5]，自2005年土耳其和罗马尼亚发现H5N1型高致病性禽流感以来，全球掀起一股抢购“达菲”的热潮，作为“达菲”的合成原料莽草酸更是在国际市场价格猛涨，具有广阔的开发价值和市场应用前景。

1 材料与方法

1.1 材料

无水乙醇、60～90 ℃石油醚、正丁醇、甲醇、磷酸等均为分析纯，乙腈为色谱纯，732型阳离子树脂、D315阴离子树脂购自西安蓝晓科技有限公司，八角茴香（野八角、红花八角、厚叶八角、八角茴香、红茴香、厚皮香八角和披针叶茴香）购自西安市康复路药材批发市场，莽草酸对照品购自Sigma公司，R-201旋转蒸发器购自上海申科机械研究所，BS1101S型电子天平购自北京赛多利斯仪器有限公司，101-Z-BS电热鼓风干燥箱购自上海跃进医疗仪器厂，美国Water高效液相色谱系统购自美国Water公司。

1.2 方法

1.2.1 检测方法 参考文献[6]的方法进行检测。

1）色谱条件。色谱柱：Kromasil NH2（4.6 mm×150 mm×5 μm）；流动相：乙腈-2% H3PO4（体积比95∶5）；流速1.0 mL/min，进样量10 μL，检测波长213 nm。

2）标准曲线的绘制。取莽草酸对照品3.50 mg置于50 mL容量瓶中，加甲醇溶解并稀释至刻度，得到浓度为0.07 g/L的对照品溶液，精密吸取适量并用甲醇分别稀释，得到5个标准样品，分别进样10 μL，以峰面积为纵坐标、标准样品浓度为横坐标，绘制标准曲线，得回归方程=1.447 78×107x+1.053 69×105，r=0.999 96，表明莽草酸浓度与峰面积具有很好的线性关系。

1.2.2 原料的筛选 取四川、广西、海南、浙江4地的7个样品（野八角、红花八角、厚叶八角、八角茴香、红茴香、厚皮香八角和披针叶茴香）按照1.2.1的检测方法测定莽草酸含量，选择最佳原料。

1.2.3 提取工艺的优化 提取工艺分两种，水提取工艺和醇提取工艺。

1）水提取工艺。取过40目筛的八角茴香粗粉100 g，按一定的水料质量比加去离子水回流提取一定时间，合并提取液，浓缩，分别考察水料质量比（10∶1、8∶1、6∶1）、提取时间（2.0、1.5、1.0 h）、提取次数（1、2、3次）对莽草酸得率的影响。

2）醇提取工艺。取过40目筛的八角茴香粗粉100 g，按一定的液料比加一定体积分数的乙醇回流提取一定时间，合并提取液，浓缩至无乙醇味后备用。分别考察液料比[10∶1、8∶1、6∶1（mL∶g，V/m，下同）]、提取时间（2.0、1.5、1.0 h）、乙醇体积分数（70%、80%、90%）对莽草酸得率的影响。

1.2.4 萃取法

1）工艺流程。萃取法工艺流程见图1。

2）纯化工艺的优化。提取浓缩液其实为莽草酸的水溶液，为将其从水溶液中萃取出来，以正丁醇为萃取剂进行萃取，将正丁醇相合并浓缩，加入60～90 ℃石油醚脱脂3次，将水溶液浓缩，结晶。将上述结晶物以90%乙醇热溶后，冷却，放置，结晶。主要考察萃取次数和浓缩液比重对莽草酸得率的影响。

1.2.5 阳离子树脂交换法

1）工艺流程。阳离子树脂交换法工艺流程见图2。

2）纯化工艺的优化。取水提取浓缩液，经酸化后过滤，滤液以732型阳离子树脂吸附，先以水洗，再以不同pH的氨水洗脱，收集氨水洗脱液，浓缩，结晶，得黄棕色结晶物，将结晶物以80%乙醇溶解后，加入少量活性炭脱色30 min，过滤，浓缩滤液，结晶，得粗品。将上述结晶物以90%乙醇热溶后，冷却，放置，结晶。主要考察洗脱液pH和流速对莽草酸得率的影响。

1.2.6 硅胶吸附法

1）工艺流程。硅胶吸附法工艺流程见图3。

2）纯化工艺的优化。提取浓缩液经乙酸乙酯萃取后拌硅胶自然晾干或烘干后粉碎成细末，装柱，洗脱，先以氯仿洗脱，再以纯乙酸乙酯洗脱，收集乙酸乙酯洗脱液，浓缩，结晶。主要考察萃取次数、洗脱液流速对莽草酸得率的影响。

1.2.7 阴离子树脂交换法

1）工艺流程。阴离子树脂交换法工艺流程见图4。

2）纯化工艺的优化。将水提取液浓缩后调至pH 10，然后过滤，滤液以D315阴离子树脂吸附，先以水洗，将水液弃去，再以不同pH的酸水洗脱，收集洗脱液浓缩，结晶，得棕黄色结晶物，再以80%乙醇溶解，加少量活性炭在沸腾中保温30 min，趁热过滤，浓缩滤液，放置，结晶。主要考察洗脱液pH和流速对莽草酸得率的影响。

2 结果与分析

2.1 原料的筛选结果

由表1可知，广西产八角茴香中莽草酸含量最高，为12.61%。试验以此为原料。

2.2 提取工艺的优化结果

2.2.1 醇提取工艺 由图5可知，乙醇体积分数对莽草酸得率基本无影响，低体积分数的乙醇溶液含水较高，但莽草酸可以溶于水、甲醇、乙醇等。液料比和提取时间对莽草酸得率影响较大。可选择70%的乙醇，以10∶1的液料比提取2.0 h。虽然莽草酸可用乙醇溶液提取，但乙醇溶液中脂溶性成分过大，比如含有较多的八角茴香油，对莽草酸的后续分离纯化带来极大的困难，而且提取成本较高。因此较为实际的方法是用水提取。

2.2.2 水提取工艺 由图6可知，莽草酸得率随水料质量比、提取次数的增加而升高；莽草酸得率随提取时间的延长先增加，直至达到平衡为止，提取时间过长不仅浪费时间，且常使无效成分被大量提出，影响质量，所以应当选择合适的提取时间，提取时间以1.5 h为宜。莽草酸可溶于水，提取时水料质量比越大莽草酸得率越高，但当莽草酸提取彻底后再增加水料质量比不会增加得率，而且增加物耗、能耗。因此采用水料质量比10∶1提取3次。

2.3 纯化工艺的优化结果

2.3.1 萃取法 由图7A可知，只需要经过3次萃取就基本达到有效富集，可能是因为莽草酸在两相溶剂中容易分离，所以只需做简单萃取。由图7B可知，在结晶过程中浓缩液比重对莽草酸得率影响很大。结晶是利用溶解度的差异进行精制，要求有效成分在溶剂中高温溶解度大、低温溶解度小，而杂质的量很小，在溶液中处于溶解状态，通过简单分离，杂质则留在母液中。

2.3.2 阳离子树脂交换法 由图8可知，洗脱液pH和流速对莽草酸得率的影响都很大，随着pH的增加，莽草酸在树脂中越易被解吸，溶液中的中性分子与树脂交换基团不发生交换，物质在随水的洗脱过程中直接从柱中流出，可交换物质随着pH的升高解离程度加大；pH 11的洗脱液洗脱效果最佳。随着洗脱液流速的增加，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，可能是因为洗脱液与被解离成分的接触太短，洗脱效果不好，而且浪费大量洗脱液；洗脱液流速为3 mL/min的洗脱效果最佳。

2.3.3 硅胶吸附法 由于提取液含大量胶质、蛋白质、多糖成分，需先除去，以减少硅胶的用量，因此，浓缩液先以乙酸乙酯萃取。由图9可知，莽草酸在两相溶剂中很容易分离，只需要萃取3次。硅胶吸附属物理吸附的极性吸附，对极性物质吸附能力强，而莽草酸属纯极性物质，能被硅胶很好地吸附。可先以极性小的氯仿洗去杂质，再以极性强的纯乙酸乙酯将莽草酸洗脱下来，洗脱液流速选择3 mL/min。该吸附-解吸比较简单。

2.3.4 阴离子树脂交换法 由图10可知，洗脱液pH越小，莽草酸得率越高，pH 2时莽草酸得率最高，因此以pH 2的酸液洗脱。洗脱液流速控制在3 mL/min，流速太小或太大对莽草酸得率不利，而且浪费大量洗脱液，回收过程中加大物耗、能耗。

2.3.5 4种方法的比较 由图11可知，莽草酸得率依次为阳离子树脂交换法>硅胶吸附法>阴离子树脂交换法>萃取法。纯化产物中莽草酸纯度依次为阳离子树脂交换法>阴离子树脂交换法>硅胶吸附法>萃取法。从纯化产物中莽草酸纯度来看，阳离子树脂交换法最高，阴离子树脂交换法次之，最差的是萃取法。因此最具工业化应用价值的是树脂交换法。

3 结论

醇提取工艺提取速度快，提取彻底，这是它的优点，但醇提取工艺的脂溶性杂质较多，提取时使用的乙醇在回收时发生损耗，该损耗是生产成本上升的重要因素，同时提取废渣中会残留大量乙醇，从而使乙醇损耗进一步加大。因莽草酸易溶于水，原料的干湿度不影响提取率及产品质量，水提取法较好。采用萃取法纯化提取浓缩液得不到高纯度的莽草酸，生产体系中的水分也会进入萃取剂从而容易发生乳化现象，而且得率低，成本高。从得率和成本来讲，树脂交换法较实用，成本低，得率较高。建议采用水提取法，即对八角茴香原料按水料质量比10∶1加水提取1.5 h，提取3次，滤液浓缩后以离子树脂交换、洗脱，可得到较高得率的较高纯度莽草酸。

参考文献：

[1] 宋小妹，唐志书.中药化学成分提取分离与制备[M].北京：人民卫生出版社，2004.

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[4] 马 怡，孙建宁，徐秋萍，等.莽草酸对血小板和凝血的抑制作用[J].药学学报，2000，35（1）：1-3.

[5] 占弋丰，张小林，欧阳红霞.莽草酸的应用与制取方法研究进展[J].化工中间体，2012（5）：1-5

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