CN105732347A - 无溶剂氢化和氢解 α-酸衍生物与β 酸的混合物的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种由α-酸衍生物和β-酸的混合物制备α-酸的氢化衍生物的方法；更具体而言，涉及一种在完全不使用任何有机溶剂(包括甲醇、乙醇)、强的无机酸及水的条件下，由异α-酸和β-酸的混合物进行氢化和氢解制备四氢异α-酸和脱氧四氢α-酸(四氢异α-酸的前体)混合物的方法，或由二氢异α-酸(或称还原异α-酸)和β-酸的混合物进行氢化和氢解制备六氢异α-酸和脱氧四氢α-酸(四氢异α-酸的前体)混合物的方法。进一步处理后(氧化和异构化)，可将脱氧四氢α-酸转化成四氢异α-酸，所得到的四氢异α-酸和六氢异α-酸可作为啤酒酿造的基本原料用于酿造啤酒，也可用于饮料和食品工业用于增强风味及发挥抑菌功能。

Description

无溶剂氢化和氢解 α-酸衍生物与β 酸的混合物的方法

技术领域

本发明涉及一种由α-酸衍生物和β-酸的混合物制备α-酸的氢化衍生物的方法；更具体而言，涉及一种在完全不使用任何有机溶剂(包括甲醇、乙醇)、强的无机酸及水的条件下，由异α-酸和β-酸的混合物进行氢化和氢解制备四氢异α-酸和脱氧四氢α-酸(四氢异α-酸的前体)混合物的方法，或由二氢异α-酸(或称还原异α-酸)和β-酸的混合物进行氢化和氢解制备六氢异α-酸和脱氧四氢α-酸(四氢异α-酸的前体)混合物的方法。进一步处理后(氧化和异构化)，可将脱氧四氢α-酸转化成四氢异α-酸，所得到的四氢异α-酸和六氢异α-酸可作为啤酒酿造的基本原料用于酿造啤酒，也可用于饮料和食品工业用于增强风味及发挥抑菌功能。

背景技术

长期以来，酿造者都是在啤酒酿造过程中加入啤酒花(或简称酒花)以产生啤酒特有的苦味、风味和泡沫以及抑菌保持啤酒新鲜度。

酒花是一种爬藤植物的花球，其包含α-酸(alphaacids或称Humulones)和β-酸(betaacids或称lupulones)的两种主要成分。而酒花浸膏为酒花中的α酸和β酸以及一些未完全确定的酒花香精成分的提炼混合物，其广泛用于啤酒的酿造。

α酸本身不具有苦味，且难溶解到麦汁中，α-酸不太稳定。在传统的啤酒酿造工艺中，当麦汁煮沸时，添加到麦汁中的酒花α-酸经过异构化反应转变成异α-酸，溶解于啤酒中，赋予啤酒特有的苦味、泡沫和抑菌的功效。而酒花中的β-酸较稳定，也不具有苦味，在麦汁中溶解度极低，在麦汁煮沸时很难发生化学变化，最终会留在热麦汁凝固物中和啤酒冷凝固物中，并被作为废弃物抛弃。通常认为β-酸对啤酒的成分和风味意义不大，是酒花中的无用物质。

但是，异α-酸在啤酒中对光尤其紫外线光和高温比较敏感，在通常的保存条件下极不稳定，含异α-酸的啤酒装入透明或绿色瓶中暴露于日光或灯光下极易产生不利啤酒风味的类似臭鼬鼠的味道，即俗称的“日光臭”。

更甚之，异α-酸在空气和啤酒中也非常不稳定，易于氧化分解，其中反式异α-酸对啤酒保存期影响很大，贮存后的啤酒不但产生纸板味等异味，而且苦味也会消失，并产生环状异α-酸持久的苦涩味，影响啤酒的可饮用性。(D.Intelmann，G.Haseleu，A.Dunkel，A.Langemnn，A.Stephan，andT.Hofmann,，J.Agri.Food&Chem.2011:59pp1939-1953)。

近年来业已发明一种对光和氧极为稳定且仍给予啤酒特有的苦味和风味的四氢酒花制品(四氢异α-酸)和六氢酒花制品(六氢异α-酸)，它们不仅是α-酸和异α-酸的一种衍生物，而且也可以从β-酸转化形成。已作为啤酒的一种基本酿造原料广泛用于啤酒的酿造，产品极具抗光性和抗氧化性，制造这种酒花产品的关键反应在啤酒花酸的氢化反应。由于四氢异α-酸和六氢异α-酸等都难溶于水，因此在商业上，四氢酒花制品和六氢酒花制品都是先制备四氢异α-酸和六氢异α-酸再用碱水配制一定浓度(通常为10％)的水溶液，然后销售和使用。

除了抗光性，四氢异α-酸和六氢异α-酸还具有异α-酸没有的优点，苦味强(分别为异α-酸的1.7和1.2倍)，长期稳定，不被氧化，不失苦味，还具有更好的促泡性和更强的抑菌作用。从α-酸衍生的异α-酸、二氢异α-酸、四氢异α-酸和六氢异α-酸总称为α-酸衍生物。

物理性质上，除了β-酸为固体(熔点是85-93℃)外，α-酸，异α-酸，二氢异α-酸，四氢异α-酸和六氢异α-酸原本的酸性形式是半固态膏状，在适宜的温度下可以液化。它们也可以中和形成相应的盐类而可溶于碱性水溶液中。本发明是在无意中观察到α-酸和β-酸混合物(浸膏)和异构化后的异α-酸和β-酸混合物(浸膏)仍然以液体形式存在，同时固体β-酸在适宜的温度和适当的α-酸/异α-酸或二氢异α-酸浓度下也能溶解成液体形式。这种现象启发了双重优点的零溶剂异α-酸和β-酸混合物的氢化反应概念。

制备四氢异α-酸和六氢异α-酸的原料是酒花中天然的α-酸或β-酸。他们的分子结构不同，在现有技术中存在两种不同的制备方法，如路线A和B所示。

美国专利第3,552,975号、美国专利公开第3,923,897号、美国专利第5,013,571号、美国专利第5,523,489号、美国专利第5,767,319号、美国专利第5,874,633号、美国专利第6,020,019号、美国专利第7,344,746号、6,198,004和欧洲专利公开EP1795519、欧洲专利公开EP1230337、国际专利公开WO2001036581、加拿大专利公开CA2391973、中国专利第ZL200410073602.6号，已公开了从α-酸生产四氢异α-酸的方法，基本上它是先氢化α-酸然后异构化，或是先异构化α-酸，然后再氢化，简单地说，将分子结构上不饱的双键加氢后转化为饱和的单键，一般的氢化反应必须在溶剂条件下进行，所使用的溶剂为有机溶剂，例如，甲醇、乙醇，液体和超临界二氧化碳，或是碱性水溶液。其特征是将α-酸或异α-酸溶于一定量的溶剂中，使用钯碳催化剂，进行氢化反应，反应完成后，过滤除去催化剂，蒸发回收溶剂，再清理，即产生四氢异α-酸(路线A)。

美国专利第3,552,975号、美国专利公开第3,923,897号、美国专利第4,644,084号和文献(BruceA.HayandJohnHomisk，J.Agri.Food&Chem.1991:39pp1732-1734)，也公开了从β-酸生产四氢异α-酸的方法，基本上包括三个步骤：同时同步氢化和氢解，再氧化，然后异构化。这个同时同步氢化和氢解β-酸反应产生脱氧四氢α-酸(四氢异α-酸的前体)。简单的说，β-酸和α-酸分子相比，β-酸含一个额外的异戊烯基侧链，阻滞反应活性，而α-酸含一个易反应的羟基侧链。从β-酸制备四氢异α-酸，最重要的步骤是，除了氢化所有双键外，还必须在强酸条件下同时同步加氢解β-酸上的一个额外的异戊烯基侧链，然后氧化加入一个羟基侧链取代。其特征也是将β-酸先溶于一定量有机溶剂(甲醇或乙醇)，再加强酸(盐酸，磷酸或硫酸)，酸化后使用钯碳催化剂进行氢化和氢分解反应，过滤除去催化剂，蒸发和回收溶剂，经水洗清除盐酸、磷酸或硫酸后，即可得到脱氧四氢α-酸，即四氢异α-酸的前体，然后加铅离子与空气氧化，产生四氢α-酸的铅盐，酸化除铅得到四氢α-酸，最后在碱性溶液进行异构化而产生四氢异α-酸(路线B)。在氧化和异构化技术上，美国专利公开第3,923,897号改进现有(美国专利第3,552,975号)氧化和异构化的步骤，在与水不混溶的有机溶剂下使用有机过氧化物，取代铅盐和空气，并加镁或钙盐，异构化。该过程不使用铅盐，但它是在有机溶剂中进行，它涉及繁琐溶剂的蒸发和回收，从而增加处理成本，可能有残留的溶剂的存在。美国专利第4,644,084号免除使用有机过氧化物，在乙醇与碱水混合溶液中加镁盐在空气下直接氧化和异构化产生四氢异α酸。但整个过程仍然使用硫酸、乙醇、镁盐和含水乙醇。

欧洲专利公开EP2580312和加拿大专利公开CA2391973公开了一种直接氢化酒花酸的方法，其特征是不使用溶剂，使用钌或钯碳催化剂直接氢化异α-酸产生四氢异α-酸或六氢异α-酸，直接氢化二氢异-α酸产生六氢异α-酸，和直接氢化β-酸产生四氢β-酸和六氢β-酸，不需蒸发和回收溶剂，直接过滤或溶解在碱性水溶液中过滤即成。但β-酸经此条件下只有氢化但没有氢解，只部分氢化两个异戊烯基侧链和完全氢化三个异戊烯基侧链，仅产生不具备任何苦味的四氢-β酸和六氢β-酸，并非我们需要的脱氧四氢α-酸产品。此方法仅限于α酸衍生物无法利用β-酸制备四氢异α-酸和六氢异α-酸产品。

中国专利ZL94100149.0公开了一种将α-酸和β-酸混合物，不预先将α-酸和β-酸分离开，而是先将其进行异构化反应得到异α-酸和β-酸的混合物，溶于一定量有机溶剂(特别是酒精)溶液中，以同时同步氢化和氢解反应分别产生四氢异α-酸和脱氧四氢α-酸，过滤除去钯炭粉末催化剂，遵循美国专利第4,644,084号方法在酒精混合物中加镁盐和碱性水溶液通过空气同时进行氧化和异构化后，蒸发和回收有机溶剂(酒精)，加水清洗，获得更高收得率的四氢异α-酸(路线A+B)。

到目前为止，除欧洲专利公开EP2580312和加拿大专利公开CA2391973中公开了无溶剂处理的条件下成功地从α-酸衍生物直接氢化异α-酸和二氢异α-酸生产相应的四氢异α-酸和六氢异α-酸的方法之外，其它所有的方法均需要使用有机溶剂、CO₂或碱性水溶液。不使用溶剂的生产方法，可以减少溶剂投入和回收方面的成本，同时也能减少因为溶剂可能的残留而带来的潜在安全风险和异味。但是，欧洲专利公开EP2580312和加拿大专利公开CA2391973无法在无溶剂条件下从β-酸生产四氢异α-酸，因其缺乏酸性离子和流体性无法直接氢解单独的β-酸，仅能勉强氢化成无苦味的四氢β-酸和六氢β-酸，如路线B所示，不能氢解转化为制备四氢异α-酸前体或中间体的脱氧四氢α-酸。

综上所述，从β-酸生产四氢异α-酸时所采用的氢化技术，必须使用有机溶剂(甲醇、乙醇、正己烷、醚、CO₂等)和腐蚀性极强的无机酸，以及要使用镁盐或钙盐催化氧化和异构化反应。如果能找到不使用任何溶剂直接氢化和氢解β-酸以及简化氧化和异构化反应的方法或工艺，是一个突破。可将啤酒花中α-酸和β-酸在无溶剂的条件下同时转化为四氢异α-酸和六氢异α-酸，则可进一步减少四氢酒花制品和六氢酒花制品加工的设备和步骤，提高产量，和节省成本，提高酒花中苦味成分的利用率和酒花价值。

路线A.

路线B.

为了解决现有制备四氢异α-酸和/或六氢异α-酸技术中在无溶剂和不需要无机强酸条件下氢化和/或氢解过程直接使β-酸产生氢化和氢解反应的一个关键问题，提出了本发明技术方案。本发明的技术方案解决了欧洲专利公开EP1795519、欧洲专利公开EP2580312、加拿大专利公开CA2391973、国际专利公开WO2001036581、美国专利第7,344,746号、美国专利第4,644,084号、美国专利第3,552,975号、美国专利公开第3,923,897号和中国专利第ZL94100149.0号中无法实现的问题。也就是在氢化和氢解反应中免除高成本溶剂的使用、蒸发和回收，并且也免除了添加无机酸和清洗无机酸的步骤，另外，也发明了一种不使用镁盐或钙盐促进氧化和异构化的方法，达到降低工业成本以及提高产能的效果。

发明内容

本发明的一个目的是公开一种在无需使用任何溶剂(有机溶剂，包括甲醇、乙醇、液态和超临界二氧化碳；无机溶剂，如水和碱性水溶液)和无需使用无机酸的条件下使用贵金属催化剂进行氢化和氢解，以及使用贵金属催化剂在没有任何铅、钙或镁盐下，催化氧化和异构化得以由α-酸和β-酸制备四氢异α-酸和/或六氢异α-酸的方法。

本发明的一个方面提供了一种在没有任何溶剂和无机酸的条件下氢化和氢解异α-酸和β-酸的混合物和/或二氢异α-酸和β-酸的方法，所述方法包括以下步骤：

1)制备原料步骤：制备异α-酸和β-酸的混合物，二氢异α-酸和β-酸的混合物,或者异α-酸、二氢异α-酸和β-酸的混合物作为原料，其中，基于100重量份的所述混合物，所述β-酸的含量为2重量份至98重量份，优选15重量份至55重量份；

2)氢化和氢解步骤：使所述步骤1)中得到的混合物在35-100℃，优选50-80℃的温度下液化，以及在贵金属催化剂的存在下，在大于0MPa且小于或等于20MPa的氢气或二氧化碳稀释的氢气压力和35-100℃，优选65-85℃的温度下，直接进行氢化和氢解反应，得到四氢异α-酸和脱氧四氢α-酸混合物和/或六氢异α-酸和脱氧四氢α-酸混合物。

其中，

步骤1)中所述的原料是从酒花浸膏中分离并分别得到α-酸和β-酸，如根据美国专利第4,590,296号和美国专利第4,844,939号(在此，以引用的方式并入到本申请中)所述的方法；或根据在中国专利第ZL94100149.0号(在此，以引用的方式并入到本申请中)所述的方法，在不分离的情况下同时析出的α-酸和β-酸混合物，其中α-酸可以根据现有的方法异构化或还原，分别产生异α-酸和β-酸混合物和/或二氢异α-酸和β-酸混合物；或将产生的异α-酸与β-酸混合得到异α-酸和β-酸混合物。也可从已预先异构化的酒花浸膏中分别分离出异α-酸和β-酸，如美国专利第4,342,791号所述，异α-酸再经还原产生二氢异α-酸，再和β-酸混合；或未分离的异α-酸和β-酸混合物，经还原产生二氢异α-酸和β-酸的混合物。

换言之，本发明的异α-酸和β-酸和/或二氢异α-酸和β-酸必需在合适的比例下混合方可降低β-酸的熔点(熔点为85-93℃)和在适当的低温下固态的β-酸熔入液态异α-酸或二氢异α-酸，基于100重量份的异α-酸和β-酸的混合物和/或二氢异-α酸和β-酸的混合物，β-酸的含量为2重量份至98重量份，优选15重量份至55重量份。

在步骤2)中，所述贵金属催化剂可以为本领域常规使用的贵金属催化剂，优选含钯碳粉，例如7.5％Pd/C的钯碳粉(美国FDA批准)。基于100重量份的异α-酸和β-酸的混合物和/或二氢异-α酸和β-酸的混合物，所述贵金属催化剂的用量为1至20重量份。氢化和氢解的工艺条件为：在35-100℃，优选65至85℃的温度下直接将异α-酸和β-酸和/或二氢异α-酸和β-酸混合物进行氢化和氢解反应1-4小时。由于氢化和氢解是放热和快速反应，在实际操作中，出于安全和可控的原因，氢气或二氧化碳稀释的氢气压力为大于0MPa，且小于或等于20MPa(大于0kg/cm²且小于或等于200kg/cm²)。在本发明中，α-酸衍生物需要具有足够浓度以提供足够的氢离子用于促进β-酸氢解反应。在本发明中，利用异α-酸或二氢异α-酸来代替β-酸氢解所需的无机酸(盐酸，磷酸或硫酸)，从而免除后续清理步骤。同时得到另外的优点，即，除了在零溶剂下产生主要产品脱氧四氢α-酸之外，也产生有价值的副产品四氢异α-酸或六氢异α-酸。成功地利用到α-酸和β-酸，使酒花发挥最大经济利益。

优选地，本发明的所述氢化和氢解异α-酸和β-酸的混合物和/或二氢异α-酸和β-酸的混合物的方法进一步包括如下步骤：

3)加碱性水溶液萃取分离步骤：从步骤2)得到的四氢异α-酸、脱氧四氢α-酸和贵金属催化剂混合物中分离出四氢异α-酸，从步骤2)得到的六氢异α-酸、脱氧四氢α-酸和贵金属催化剂混合物中分离出六氢异α-酸，或从步骤2)得到的四氢异α-酸，六氢异α-酸、脱氧四氢α-酸和贵金属催化剂混合物中分离出四氢异α-酸和六氢异α-酸；

4)氧化和异构化步骤：在所述步骤3)的分离出四氢异α-酸和/或六氢异α-酸之后余下的脱氧四氢α-酸和贵金属催化剂混合物中加入碱性水溶液，并暴露于空气中，经贵金属催化剂催化氧化和异构化后，分离得到四氢异α-酸。

本发明的另一显著的优点为不需要先过滤除去贵金属催化剂固体物，直接将油状物和贵金属催化剂的混合物经过pKa值进行分级分离和利用贵金属催化剂催化氧化和异构化之后，再过滤除去含钯碳粉催化剂固体物。

步骤3)中所述四氢异α-酸和脱氧四氢α-酸混合物和/或六氢异α-酸和脱氧四氢α-酸混合物可通过它们不同的pKa值进行分级分离；脱氧四氢α-酸和四氢异α-酸和/或脱氧四氢α-酸和六氢异α-酸在pH5-12的水溶液中就可以达到分离的目的。

步骤4)分离后的脱氧四氢α-酸和贵金属催化剂的混合物在pH5-12水溶液和空气中，加热至30-100℃的温度下反应1-6小时之后，过滤除去贵金属催化剂固体物即可得到四氢异α-酸。本发明的方法，不同于美国专利第4,644,084号和中国专利第ZL94100149.0号中所述的方法，例如，在无镁盐或钙盐和有机溶剂(酒精)下氧化和异构化。

在步骤3)和4)中的碱性水溶液为本领域常规使用的碱性水溶液，如KOH水溶液、NaOH水溶液等。

本发明的另一方面提供了一种在没有任何溶剂和无机酸的条件下氢化和氢解β-酸的方法，所述方法包括以下步骤：

1)制备原料步骤：加入有机酸制备β-酸的混合物作为原料，其中，基于100重量份的有机酸和β-酸的混合物，所述β-酸的含量为2重量份至98重量份,优选15重量份至55重量份；其中，所述有机酸为C₁-C₂₀的脂肪酸，优选甲酸或乙酸；

2)氢化和氢解步骤：使步骤1)中得到的混合物在35-100℃的温度下液化，以及在贵金属催化剂的存在下，在大于0MPa且小于或等于20MPa的氢气或二氧化碳稀释的氢气压力和35-100℃的温度下，进行氢化和氢解反应，得到脱氧四氢α-酸；

3)氧化和异构化步骤：向所述步骤2)中得到的脱氧四氢α-酸,有机酸和贵金属催化剂混合物中加如碱性水溶液，并暴露于空气中，经贵金属催化剂催化氧化和异构化后分离得到四氢异α-酸。

其中，所述步骤3)在如下条件下进行：在加碱性水溶液并搅拌使溶液的pH为5-12，加热至30-100℃的温度下进行分离。

基于100重量份的有机酸和β-酸的混合物，所述贵金属催化剂的用量为1至20重量份。

所述贵金属催化剂可以优选为含钯碳粉。

有益效果

本发明的优点总结如下：

1、在无任何溶剂条件下包括甲醇、乙醇、二氧化碳和水溶液，可以直接进行一步氢化和氢解α-酸衍生物和β-酸混合物的反应，同时产生四氢异α-酸和脱氧四氢α-酸(四氢异α-酸的前体)混合物和/或六氢异α-酸和脱氧四氢α-酸混合物。

2、利用α-酸衍生物(异α-酸或二氢异α-酸)的成分替代必需的溶剂，同时提供酸性离子(替代腐蚀性的盐酸，磷酸或硫酸)，促进β-酸的氢化和氢解反应产生脱氧四氢α-酸(四氢异α-酸的前体)和氢化的α-酸衍生物。

3、利用贵金属催化剂无需氧化剂，无需铅、钙或镁盐和有机溶剂(例如酒精)下进行一步氧化和异构化反应。

4、整个工艺可以在单一罐中反应。

5、最终结果，提高酒花价值，增加利用率，降低生产成本和提高生产能力。

附图说明

图1为脱氧四氢α酸的HPLC图谱，在图1中从左至右依次为：A)四氢异α酸；1)脱氧四氢合α酸；2)脱氧四氢加α酸；3)脱氧四氢正α酸，其中，色谱条件：流动相：A＝甲醇；B＝1.0mL磷酸200ml甲醇用水定容到1L；梯度：A＝75％，A＝25％；流速：1.2ml/min；色谱柱：100x4.5mmC-18；检测器：VWD检测器；检测波长：295nm；进样量：5μL。

图2为四氢异α酸的HPLC图谱，其中，从左到右，依次为：1)顺式-四氢异合α酸；2)反式-四氢异合α酸；3)顺式-四氢异直α酸；4)顺式-四氢异加α酸；5)顺式-四氢异正α酸；6)反式-四氢异直α酸；7)反式-四氢异加α酸；8)反式-四氢异正α酸；色谱条件：流动相：A＝甲醇；B＝2.94g柠檬酸钠加200ml甲醇用水定容到1L；梯度：A＝43％，B＝57％；流速：1.2ml/min；色谱柱：100x4.5mmC-18；检测器：VWD检测器；检测波长：254nm，进样量：5μL。

图3为脱氧四氢α酸HPLC图谱，从左到右，依次为：A)六氢异α酸等；1)脱氧四氢合α酸；2)+3)脱氧四氢加α酸+脱氧四氢正α酸；色谱条件：流动相：A＝甲醇；B＝1.0mL磷酸200ml甲醇用水定容到1L；梯度：A＝75％，A＝25％；流速：1.2ml/min；色谱柱：100x4.5mmC-18；检测器：UV或二极管整列；检测波长：295nm；进样量：5μL。

图4为六氢异α酸HPLC图谱，其中，1)-4)和6)-7)为六氢异α酸；5)和8-10)主要为四氢异α酸；色谱条件：流动相：A＝甲醇；B＝2.94g柠檬酸钠加200ml甲醇用水定容到1L；梯度：A＝43％，B＝57％；流速：1.2ml/min；色谱柱：100x4.5mmC-18；检测器：VWD检测器；检测波长：254nm，进样量：5μL。

具体实施方式

下面的实施例可以清楚地说明本发明的概念和方法，但是不限制本发明的范围。

对比实施例1：β-酸膏的氢化和氢解

将β酸膏215g(净β-酸183g)，放入反应罐中，加入6.44g钯炭粉(7.5％Pd/C)，装好反应罐，通氮气3次赶空气，加热到65℃，通氢气3次赶氮气，搅拌，氢气压0.45MPa，开始氢化，保持反应温度85-95℃，8小时后取样，用HPLC测得未反应，表明反应难以进行。通氮气赶氢气终止反应。

实施例1：将异α-酸加入β-酸氢化和氢解转化为脱氧四氢α-酸

将159g异α-酸膏(124g，0.35mole净异α-酸)加入78gβ-酸膏(66g，0.16mole净β酸)混匀后得到237g异α-酸和β-酸的混合膏，放入反应罐中，加入11.28g钯炭粉(7.5％Pd/C)，装好反应罐，开启搅拌，通氮气3次赶空气，加热到60℃，通氢气3次赶氮气，在氢气压0.45MPa和温度80-90℃之下反应，4小时后取样，HPLC下测得β-酸反应完毕。通氮气赶氢气终止反应。得到121.4g四氢异α-酸(0.34mole；97％产率)和33.6g脱氧四氢α-酸(0.099mole，61.6％产率)。使用HPLC得到的谱图如在图1和图2中所示，图1是在295nm下的检测结果，峰①、峰②和峰③分别是从β酸氢化和氢解而得的脱氧四氢α酸的三个主要组份，而A)则是异α酸氢化后的产物四氢异α酸；图2则是在不同色谱条件下在254nm下的检测结果，峰①到峰⑧分别是从异α酸氢化得到的四氢异α酸的八个主要组份，而β酸转化而来的脱氧四氢α酸由于色谱条件的限制没有出现在图谱上。

实施例2：从二氧化碳酒花浸膏分离得α-酸和β-酸混合物异构化成异α- 酸和β-酸再氢化和氢解转化为四氢异α-酸和脱氧四氢α-酸

二氧化碳酒花浸膏252g，加1260g纯水和22g氢氧化钠，搅拌加热到50-60℃，静置40分钟分离得到水相一。再向反应罐中加600g纯水，和5.7g氢氧化钠，搅拌加热到50-60℃，静置30分钟分离得到水相二。将水相一与水相二混合到同一罐中，添加56.4g硫酸镁，搅拌，加热至85-90℃，1.5小时后，异构化反应完成。加50％硫酸水酸化，静置，两相分离得到200g异α-酸和β-酸混合膏。HPLC检测，膏含120.4g异α-酸和34gβ-酸。

将以上200g异α-酸和β-酸混合膏(其中异α-酸119.5g(0.3373mole)、β-酸34.4g(0.0835mole))，放入反应罐中，加入10.32g钯炭粉(7.5％Pd/C)，搅拌，通氮气3次赶空气，加热到60℃，通氢气3次赶氮气，搅拌，在氢气压0.45MPa和温度80-90℃之下反应，4小时后，反应完毕。HPLC检测，产生111.5g四氢异α-酸(0.3123mole，93％产率)和27.04g脱氧四氢α-酸(0.0788mole，94％产率)。

对比实施例2：从二氧化碳酒花浸膏分离得α-酸和β-酸混合物无异构化 直接氢化和氢解反应

二氧化碳酒花浸膏293g，加900g纯水及24.6g氢氧化钠，搅拌加热到50-60℃，静置40分钟后，分离得到水相一。再向反应罐中加380g纯水及5.7g氢氧化钠，搅拌加热到50-60℃，静置30分钟后，分离得到水相二。将水相一与水相二混合到同一罐中，加50％硫酸酸化，两相分离得到213g的α-酸和β-酸膏，HPLC检测膏中含113g净α-酸(53％)和37.3g净β-酸(17.5％)。

将213g的α-酸和β-酸膏，放入反应罐中，加入13.31g钯炭粉(7.5％Pd/C)，装好反应罐，开启搅拌，通氮气3次赶空气，加热到60℃，通氢气3次赶氮气，在氢气压0.45MPa和80-90℃下反应，4小时后取样，HPLC测得β-酸反应完毕，产生脱氧四氢α-酸，表明反应结束。但是α-酸分解，没有产生四氢α-酸。反应部分成功，证明了α-酸类似它的衍生物，也有助于氢化和氢解β-酸反应的功能，但是工艺不适合本发明。

实施例3：将二氢异α-酸和β-酸混合氢化和氢解得六氢异α-酸和脱氧四 氢α-酸

将333g二氢异α-酸和β-酸膏(其中含173.2g二氢异α-酸及91.9gβ-酸)，放入反应罐中，加入20.5g钯炭粉(7.5％Pd/C)，装好反应罐，开启搅拌，通氮气3次赶空气，加热到60℃，通氢气3次赶氮气，在氢气压0.70MPa和温度80-90℃下反应，4小时后反应完毕。HPLC测得二氢异α-酸转化成162.5g六氢异α-酸(93％产量)和β-酸转化成59.3g脱氧四氢α-酸(64.5％产量)。

通过HPLC得到的图谱如在图3和图4中所示，图3是在295nm下的检测结果，峰①、峰②和峰③分别是从β酸氢化和氢解而得的脱氧四氢α酸的三个主要组份，而A)则是二氢异α酸氢化后的产物六氢异α酸；图4则是在不同色谱条件下在254nm下的检测结果，峰①到峰⑩是从二氢异α酸氢化得到的六氢异α酸的主要组份，而β酸转化而来的脱氧四氢α酸由于色谱条件的限制没有出现在图谱上。

实施例4：将六氢异α-酸和脱氧四氢α-酸的萃取分离

取50g氢化和氢解后得到的六氢异α-酸和脱氧四氢α-酸混合膏，经HPLC检测其中含六氢异α-酸20.42g、含脱氧四氢α-酸5.28g，加入纯水500ml、90％的KOH水溶液4.74g，开搅拌800rpm并升温到55-60℃，保持30min，停止搅拌，冷却黑色膏沉底，倒除并收集上层液体518g。经HPLC检测其中含六氢异α-酸16.27g(3.14％含量)、脱氧四氢α-酸0.16g(0.03％含量)，六氢异α-酸萃取得率80％；分离得到底层黒色膏状物31g，其中含脱氧四氢α-酸5.14g(16.58％含量)，含六氢异α-酸3.98g(12.85％含量)，脱氧四氢α-酸回收率97％。

实施例5：将四氢异α-酸和脱氧四氢α-酸混合物分离和脱氧四氢α-酸的 氧化异构化

将21g氢化和氢解后的四氢异α-酸和脱氧四氢α-酸混合膏(含四氢异α-酸11.72g，脱氧四氢α-酸1.71g和钯炭(7.5％Pd/C))中加入10倍重量的水和1.84gKOH(搅拌混匀后检测pH＝7.8)，开搅拌将其加热到100℃保持30分钟，静置30分钟后溶液自动分为水相和液相，分离水相得到萃取液225g用HPLC检测其中含四氢异α-酸为9.61g(得率为82％)和脱氧四氢α-酸含量为0.007％(0.016g)。分离得到的膏状物9g，其中含有未萃取的四氢异α-酸2.21g和脱氧四氢异α-酸1.7g(得率接近100％)。在9g膏状物中添加10倍水和1.90gKOH，不添加镁盐，搅拌，在空气中将其加热到95-100℃保持4-6小时直到脱氧四氢α-酸全部氧化和异构化，经HPLC检测溶液中含有3.8g四氢异α-酸(α-酸来源和β-酸来源的混合)，经过滤去除Pd/C催化剂，经酸化后得到膏，添加水和0.54gKOH在60℃下得到浓度为9.5％四氢异α-酸产品40g(α-酸来源和β-酸来源的混合)。将分离出的萃取液225g经酸化成型得到浓度为9.5％四氢异α-酸产品100g(α-酸来源产品)。

上述实施例已经说明本发明的目的，在不脱离本发明的概念和范围，可以做任何改变。换句话说，本发明的概念和方法并不局限于这些实施例。

Claims (9)

1.一种在没有任何溶剂和无机酸的条件下氢化和氢解异α-酸和β-酸的混合物和/或二氢异α-酸和β-酸的方法，所述方法包括以下步骤：

1)制备原料步骤：制备异α-酸和β-酸的混合物，二氢异α-酸和β-酸的混合物，或者异α-酸、二氢异α-酸和β-酸的混合物作为原料，其中，基于100重量份的所述混合物，所述β-酸的含量为2重量份至98重量份,优选15重量份至55重量份；

2)氢化和氢解步骤：使步骤1)中得到的混合物在35-100℃的温度下液化，以及在贵金属催化剂的存在下，在大于0MPa且小于或等于20MPa的氢气或二氧化碳稀释的氢气压力和35-100℃的温度下，进行氢化和氢解反应，得到四氢异α-酸和脱氧四氢α-酸混合物，和/或六氢异α-酸和脱氧四氢α-酸混合物。

2.根据权利要求1所述的氢化和氢解异α-酸和β-酸的混合物和/或二氢异α-酸和β-酸的方法，所述方法进一步包括如下步骤：

3)加碱性水溶液萃取分离步骤：从所述步骤2)得到的四氢异α-酸、脱氧四氢α-酸和贵金属催化剂混合物中分离出四氢异α-酸，或从所述步骤2)得到的六氢异α-酸、脱氧四氢α-酸和贵金属催化剂混合物中分离出六氢异α-酸,或从所述步骤2)得到的四氢异α-酸、六氢异α-酸、脱氧四氢α-酸和贵金属催化剂混合物中分离出四氢异α-酸和六氢异α-酸；

4)氧化和异构化步骤：在所述步骤3)的分离出四氢异α-酸和/或六氢异α-酸之后余下的脱氧四氢α-酸和贵金属催化剂混合物中加入碱性水溶液，并暴露于空气中，经贵金属催化剂催化氧化和异构化后，分离得到四氢异α-酸。

3.根据权利要求2所述的氢化和氢解异α-酸和β-酸的混合物和/或二氢异α-酸和β-酸的方法，其中，所述步骤3)在如下条件下进行：加入碱性水溶液并搅拌使溶液的pH为5-12，加热至30-100℃的温度下进行分离。

4.根据权利要求2所述的氢化和氢解异α-酸和β-酸的混合物和/或二氢异α-酸和β-酸的方法，其中，所述步骤4)在如下条件下进行：加入碱性水溶液并搅拌使溶液的pH为5-12，在空气中加热至30-100℃的温度下反应1-6小时之后，过滤除去所述贵金属催化剂固体物得到四氢异α-酸。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的氢化和氢解异α-酸和β-酸的混合物和/或二氢异α-酸和β-酸的方法，基于100重量份的异α-酸和β-酸的混合物和/或二氢异-α酸和β-酸的混合物，所述贵金属催化剂的用量为1至20重量份。

6.根据权利要求5所述的氢化和氢解异α-酸和β-酸的混合物和/或二氢异α-酸和β-酸的方法，其中，所述贵金属催化剂为含钯碳粉。

7.一种在没有任何溶剂和无机酸的条件下氢化和氢解β-酸的方法，所述方法包括以下步骤：

1)制备原料步骤：加入有机酸制备β-酸的混合物作为原料，其中，基于100重量份的有机酸和β-酸的混合物，所述β-酸的含量为2重量份至98重量份,优选15重量份至55重量份；其中，所述有机酸为C₁-C₂₀的脂肪酸或酒花酸，优选甲酸、乙酸，异α酸或二氢异α酸；

2)氢化和氢解步骤：使步骤1)中得到的混合物在35-100℃的温度下液化，以及在贵金属催化剂的存在下，在大于0MPa且小于或等于20MPa的氢气或二氧化碳稀释的氢气压力和35-100℃的温度下，进行氢化和氢解反应，得到脱氧四氢α-酸；

3)氧化和异构化步骤：向所述步骤2)中得到的脱氧四氢α-酸，有机酸和贵金属催化剂混合物中加入碱性水溶液，并暴露于空气中，经贵金属催化剂催化氧化和异构化后分离得到四氢异α-酸。

8.根据权利要求7所述的氢化和氢解β-酸的方法，其中，所述步骤3)在如下条件下进行：在加碱性水溶液并搅拌使溶液的pH为5-12，加热至30-100℃的温度下进行分离。

9.根据权利要求7所述的氢化和氢解β-酸的方法，其中，所述贵金属催化剂为含钯碳粉。