一种从八角中同时提取莽草酸和香精油的工艺

摘要

本发明公开了一条从八角中同时提取莽草酸和香精油的工艺路线，属天然产物的分离提取技术领域。它将八角中莽草酸的分离提取工艺与从八角中分离提取香精油的工艺整合在一起，实现了从八角出发同时获得莽草酸和八角香精油的目的。按照本发明进行操作，能够获得3％的莽草酸和8％的八角香精油。莽草酸已知为合成抗H5N1型禽流感病毒特效药达菲(Tamiflu)的起始原料，八角香精油已知可作为天然香精和调味料广泛运用于国内外的食品、饮料、香料、酒类、烟草等领域。同时获得这两种高附加值的产品对我国八角资源的综合利用具有重要意义。

说明书

技术领域

本专利涉及一种从八角中同时获得莽草酸和香精油的分离提取工艺，属天然产物的分离提取技术领域。

背景技术

八角是木兰科植物八角(Illicium verum Hook.f.)的干燥成熟果实，是我国特有的特产香辛料和中药类经济植物资源，其产区主要分布在我国广西、贵州、云南等省。其中含有独特的芳香成分，传统上，是我国盛产的五香粉、炖肉料、十三香等传统中国调味料的主要原料，香精香料工业中则通常用水蒸汽蒸馏的方法分离提取其中所含的香精油，用于单离顺-茴香脑，制备茴香醛，作为调配香皂、口腔用品等的日用香精，也用于带药香味的糖果、饮料、烟、酒等产品用香精中。同时，八角作为传统的中草药具有健胃止咳功效，医药上用于治疗神经衰弱、消化不良、疥廯等症。

八角香精油是无色至淡黄色液体，具有八角样的特殊香气，味甜，低温时凝固成白色腊状固体，凝固点为21-22℃，馏程为231-237℃，比重d₄¹⁵为0.980-0.994，折射率n²⁰为1.553-1.558，能溶解于2-3倍体积的95％乙醇和约8倍体积的80％乙醇，与水几乎不溶，主要成分为87％左右的顺-茴香脑，和8％左右的柠檬烯，以及在定性上有重要意义的茴香醛(1％)，芳樟醇(0.8％)和甲基黑椒酚(0.5％)等成分。

莽草酸是天然存在于八角中的3，4，5-三羟基-1-环己烯-1-羧酸，分子式为C₇H₁₀O₅，摩尔质量为174.15gmol^-1，其英文名称为Shikimic acid，CAS编号为138-59-0，EINECS编号为205-334-2。该品为白色粉末，比重1.64，熔点185-187℃，易溶于水，在水中的溶解度为180gl^-1，其最主要的植物来源即为木兰科植物八角(Illicium verum Hook.f.)的干燥成熟果实。

关于莽草酸的研究，国外的研究主要集中在运用生物技术改造微生物，通过对莽草酸途径中所涉及的莽草酸产生和代谢两大酶群的基因重组与调控，构建出可以在发酵液中积累莽草酸的基因工程菌，从而实现莽草酸的发酵法生产上^[1，2]。与此同时，也由有关莽草酸的测定方法的研究^[3]。国内的研究相对较少，仅限于莽草酸的测定方法方面^[4]。

关于从八角中分离提取有用成分的研究，水蒸汽蒸馏技术属传统的成熟的香精油分离提取技术，许多相关的工程技术专业书籍中均有介绍^[5]。此外，目前有很多有关运用新技术进行八角香精油的分离提取的研究^[6，7]，但涉及八角中莽草酸的分离提取技术的研究报道基本没有。尤其是，国内外未见到任何有关从八角中同时分离提取莽草酸和八角香精油的文献报道。

参考文献：

[1]US Patent 6472169.

[2]US Patent 6613552.

[3]US Patent 6482654.

[4]王晓强，郭亚健，杨春澍.高效液相法测定八角属部分植物果实中莽草酸的含量[J].中国中药杂志，2001，26(7)：447-449.

[5]Philip R.Ashurst著汤鲁宏译.食品香精的化学与工艺学

[6]王琴，蒋林，温其标.八角研究进展[J].粮食与油脂，2005，5：42-44.

[7]龚丽芬，胡东红，潘小芳等.乙醇提取八角油工艺的研究[J].泉州师范学院学报，2002，20(2)：66-69.

发明内容

本专利发明了一条从八角中同时提取莽草酸和香精油的工艺路线。较为独特的是，它将八角中莽草酸的分离提取工艺有机的整合进了传统的从八角中分离提取香精油的水蒸汽蒸馏提取工艺中，实现了从八角出发同时获得莽草酸和八角香精油的目的。按照本专利进行操作，与此前的传统方法相比，能够在不降低其中任一产品，莽草酸或香精油，的产率的前提下，高产率的获得另一种产品。这种改进对于八角这一中国特有药食同源天然香料植物资源的综合利用而言是至关重要的，可使资源的有效利用率大为增加，大大提高天然资源的利用程度，增加利用价值。

莽草酸已知为合成抗H5N1型禽流感病毒特效药达菲(Tamiflu)的起始原料，八角香精油已知可作为天然香精和调味料广泛运用于国内外的食品、饮料、香料、酒类、烟草等领域。

具体来说，首先，我们发现八角中所含的莽草酸对水蒸汽蒸馏处理是稳定的，在我们所采取的水蒸汽蒸馏工艺条件下，既不会被提取到馏出物中，也不会在水蒸汽蒸馏的高温湿热环境中被降解，采用水蒸汽蒸馏技术提取八角中所含香精油的操作因而不会对其中所含的莽草酸造成影响，即提取香精油后的残液和残渣仍可作为提取莽草酸的原料。由此奠定了从八角中同时提取莽草酸和香精油的基础。

其次，在对乙醇、丙酮等各种常用提取用溶剂进行对比后，我们发现用一定pH下的水作为溶剂对残渣进行冷浸，可有效地将残渣中所含的莽草酸分离提取出来，并且提取物中所含的杂质最少。并发现，由此得到的水提取液经以下的步骤处理后可以得到莽草酸纯品：(1)将含有莽草酸的水提取液经过(或不经过)柱层析处理，浓缩至干，得到一糖浆状物；(2)以丙酮为溶剂对所得到的糖浆状物进行回流提取，得到含有莽草酸的丙酮提取液；(3)将含有莽草酸的丙酮提取液浓缩至干，得到莽草酸粗品；(4)莽草酸粗品以甲醇为溶剂溶解后，以硅胶为吸附剂进行柱层析，洗脱剂为甲醇∶氯仿＝1∶4(v/v)的混合溶剂；(5)收集经薄层层析证实为莽草酸单一组分的部分，浓缩，静置，收集析出的白色结晶。

我们发现，在提取溶剂、提取时间、提取温度以及料液比、浸提次数等提取工艺参数中，水的pH值和浸泡温度对于提取率而言是最为重要的。其中，pH值应当在2-12范围之内，最好是在2-7的范围内；浸泡温度应当在0-90℃范围内，最好是在室温±20℃的范围内。其他各项参数，浸提可以只进行一次，也可以进行2-5次，其中水的体积为八角的重量的3-30倍，浸提时间为0.5-12hr/次。

作为一个顺带的结果，我们建立了一套快速简便的莽草酸定性定量检测方法。莽草酸的定性检测可用薄层层析法进行：含有莽草酸的提取液在硅胶G薄板上点样，以苯∶丁酮∶甲醇＝3∶1∶1为第一展开剂，甲醇∶氯仿∶甲酸＝2∶7.5∶0.5为第二展开剂进行双向薄层层析，然后按照以下的步骤显色：在薄板上喷洒0.5％(w/v)的高碘酸溶液或高碘酸盐溶液，吹干，然后再往薄板上喷洒1moll^-1氢氧化钠和0.05moll^-1亚硫酸钠(按3∶2的比例混合)的混合溶液，再次吹干。喷洒高碘酸溶液并吹干后不变色，喷洒氢氧化钠-亚硫酸钠混合溶液后呈黄色斑点者，即为莽草酸。莽草酸在第一展开系统中的Rf值为0.24，在第二展开系统中的Rf值为0.38，在254nm和365nm紫外灯下观察均无荧光。该法的检测极限为30ng。莽草酸的定量检测则可用比色法进行：取400ul含有莽草酸的待测溶液，加入200ul的0.5％(w/v)高碘酸溶液，在40℃水浴中恒温10分钟后，取出加入400ul的1moll^-1氢氧化钠和0.05moll^-1亚硫酸钠(按3∶2的比例混合)的混合溶液。在382nm下，用紫外分光光度计测量吸光度，然后跟同一条件下测得的标准曲线进行比对，即可得出莽草酸的含量。

具体实施方式

下面的实例将具体说明本发明的操作方法，但不能作为对本发明的限定。

取100g八角，粉碎为粉末状，然后置于水蒸汽蒸馏装置中，通入水蒸汽，蒸馏至八角粉末没有八角特有的香辛气味为止(一般为3-5hr)。得到的油水混合物经分液后得到约8g八角油；水蒸汽蒸馏后得到的八角残渣，按照1∶8(w/v)的比例添加pH调至2-7的去离子水于室温下浸泡提取莽草酸过夜(12hr左右)，然后过滤。所得到的水提液在60℃，0.005MPa下浓缩至干，得到一糖浆状物。按照1∶3(w/v)的比例向糖浆状物中添加溶剂丙酮并加热回流30min，过滤，收集丙酮提取液，并在60℃，0.005MPa下浓缩至干，得到莽草酸粗品；莽草酸粗品用甲醇溶解，上硅胶柱，用甲醇∶氯仿＝1∶4的展开剂洗脱，刚开始流出的颜色较深的洗脱液不予收集，重复上柱，待洗脱液色泽逐渐变淡后，开始收集经薄层层析证实为莽草酸单一组分的部分，直至洗脱液中检测不出莽草酸为止；将洗脱液浓缩，静置，收集析出的白色结晶，得到3g纯度达到98％以上的莽草酸固体。