CN105985233B - 一种制备阿魏酸的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种制备阿魏酸的方法，属于植物提取领域。本发明中阿魏酸的制备方法包括以下步骤：以纤维质物为原料提取获得含有阿魏酸的溶液，浓缩后有机溶剂萃取，然后进行酯化反应，蒸馏法处理酯化产物，接着进行酯的水解，浓缩结晶，重结晶后获得高纯度的阿魏酸。本发明的优点是纤维质原料不做任何前处理，降低了成本，突破了碱解过程中杂质对阿魏酸纯化干扰的瓶颈从而获得纯度高达98％以上的阿魏酸。整套工艺中，溶剂用量显著降低，所用溶剂均回收利用，降低了成本和污染，工艺过程简单，生产成本低，效率高，具有更好的工业化优势。

Description

一种制备阿魏酸的方法

技术领域

本发明属于植物提取领域，特别是指一种有效制备阿魏酸的新方法。

背景技术

阿魏酸(Ferulic Acid)的化学名称3-甲氧基-4-羟基肉桂酸，是一种广泛存在于植物中的酚酸，在细胞壁中与多糖和蛋白质结合成为细胞壁的骨架。阿魏酸有顺反异构，有应用价值的是反式阿魏酸，作为一种重要的生理活性物质，具有清除自由基、抗血栓、保护心血管系统、消炎止痛以及调节人体免疫功能等作用，在医药、食品、化妆品等领域的用途日益广泛及重要。

我国是粮食、甘蔗生产大国，年产稻谷、玉米约2亿吨，小麦、甘蔗约1亿吨以上，加工过程中会产生大量的纤维质副产物，如玉米麸约5000万吨，蔗渣约2000万吨以上，麦麸约2000万吨，米糠达1000万吨。上述副产物中含有大量的酚酸类物质，如香草酸、阿魏酸等，其中的阿魏酸大部分为反式阿魏酸，为制备天然反式阿魏酸提供了丰富的原料来源。

阿魏酸的制备方法主要有：化学合成法、植物提取法和生物转化法等，目前应用较多的是从植物中提取获得阿魏酸——主要通过酶法和碱法制备，酶法目前尚停留在实验室阶段，碱法能释放出大部分游离的阿魏酸，但碱解液中含有较多的杂质，给后续阿魏酸的纯化带来了很大难度，成为植物提取阿魏酸的瓶颈。本发明的关键在于采用了一种新的工艺，显著降低了溶液中杂质对阿魏酸的干扰，解决了阿魏酸的纯化问题，能获得高纯度的阿魏酸。

发明内容

本发明的目的在于为了弥补现有技术的不足，提供了一种低生产成本、操作简单的从纤维质原料中制备阿魏酸的新方法。

本发明的方法是通过如下技术方案实现的，其工艺流程为:

纤维质原料——碱解——萃取——酯化反应——蒸馏——酯化物水解——结晶——重结晶——阿魏酸纯品。

本发明的方法依次包括如下步骤：

(1)取干燥的纤维质物作为原料，不做任何前处理，所述的纤维质原料为麦麸、蔗渣、玉米麸、玉米芯或米糠中的一种；

(2)制备含阿魏酸的碱解液：将步骤(1)的原料与碱醇溶液混合后碱解，碱醇液的配比为，水：醇：碱＝1～32：1.25～40：0.025～8(v/v/w)，原料与碱醇液之比为1：4～30(w/w)，温度20～100℃，搅拌反应0.5～24小时，碱解结束后冷却至温度≤50℃，离心过滤得碱解液，然后浓缩并回收醇溶液，酸化浓缩液至pH1.0～5.0，有机溶剂萃取酸化浓缩液，再蒸除有机溶剂，得浓缩萃取物；

(3)阿魏酸的酯化、水解反应：将步骤(2)所得的浓缩萃取物进行酯化反应，按浓缩萃取物中阿魏酸含量：醇：酸＝1：2～30：0.05～4(w/v/v)混合后进行反应，优选条件为温度40～90℃、时间2～15小时，不时搅拌，酯化反应完成后浓缩得酯化反应液，然后有机溶剂萃取酯化产物，加入比例为，浓缩反应液：有机溶剂＝0.5：1～10(w/w)，充分搅拌，同时调溶液pH至中性，浓缩溶剂相，接着用蒸馏法处理酯化产物，在减压、加热条件下蒸馏，优选条件为温度100～360℃、压力10～800pa，收集酯化物馏分，至没有物质流出时结束蒸馏，再将所得酯化物进行水解，水解条件如下，酯化物：碱(或酸)：醇：水＝1：0.05～4：1～20：1～20(w/w/w/w)，优选条件温度20～80℃，时间10min～8小时，水解完成后，调溶液pH≤6，进行下一步结晶；

(4)阿魏酸的纯化：将浓缩后的水解液置于温度0～20℃的环境中结晶，时间1～24小时，得阿魏酸粗品，将粗品溶于其质量5～200倍、温度30～100℃的热水中进行重结晶，时间1～24小时，抽滤后干燥获得纯度达98％以上的高纯度的阿魏酸。

上述步骤(1)中所述的作为原料的干燥纤维质物的干燥标准是指纤维质原料含水量≤8％。

上述步骤(2)和步骤(3)中所述的碱醇溶液，所用碱为氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾中的一种，醇为甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇中的一种。

上述步骤(2)和步骤(3)中所用酸为盐酸、硫酸、磷酸、柠檬酸中的一种。

上述步骤(2)和步骤(3)中所述的有机溶剂萃取，所用溶剂为乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丁酯、二氯甲烷、甲苯中的一种。

上述步骤(4)中的干燥，所用干燥方法为20～60℃环境中干燥1～40小时，或真空冷冻干燥，温度-10～56℃、压力10～1000pa条件下干燥6～50小时。

本发明的优点：

(1)纤维质原料不做任何前处理，降低了成本；

(2)突破了碱解过程中杂质对阿魏酸纯化干扰的瓶颈；

(3)获得的阿魏酸纯度高达98％以上；

(4)整套工艺中，溶剂用量显著降低，所用溶剂均回收利用，降低了成本和污染；

(5)该工艺过程简单，生产成本低，效率高，具有更好的工业化优势。

具体实施方式

本发明为一种有效制备阿魏酸的新方法，其工艺流程为：纤维质原料——碱解——萃取——酯化反应——蒸馏——酯化物水解——结晶——重结晶——阿魏酸纯品。下面结合实施案例详细说明本发明的方法：

实施例一：

利用蔗渣制备阿魏酸

(1)原料的准备

取一定量的蔗渣，检测含水量≤8％时即为合格原料，不做任何前处理，备用；

(2)制备含阿魏酸的碱解液

将步骤(1)准备的原料按固液比＝1：25(w/w)混合后碱解，其中液的配比为氢氧化钠：异丙醇：水＝1：2：4(w/v/v)，50℃，20rpm搅拌反应8小时，碱解结束后冷却至温度≤50℃后离心过滤得碱解液，然后浓缩碱解液，并回收异丙醇，20％硫酸调液pH至1.0，加入酸化液质量1.2倍的甲苯萃取4次，浓缩并回收溶剂，得浓缩萃取物备用；

(3)阿魏酸的酯化、水解反应

将步骤(2)所得的浓缩萃取物进行酯化反应，按浓缩萃取物中阿魏酸含量(HPLC测)：乙醇：硫酸＝1：20：0.1(w/v/v)，70℃搅拌反应10小时，结束后浓缩得浓缩反应液，然后加入2倍浓缩液质量的甲苯萃取酯化产物3次，同时调溶液pH至中性，浓缩物在压力10～800pa、温度120～360℃条件下蒸馏，收集酯化物馏分，至没有物质流出时结束蒸馏，将所得酯化物按如下配比加入反应液进行水解，酯化物：酸：醇：水＝1：0.3：12：5(w/w/w/w)，温度20℃，时间10小时，水解完成后调溶液pH至2，进行下一步浓缩结晶；

(4)阿魏酸的纯化

将浓缩后水解液后置于温度0～20℃进行结晶，时间1～24小时，得阿魏酸粗品，将粗品溶于其质量100倍，70℃的水中进行重结晶，时间1～24小时，抽滤后45℃干燥36小时，获得的阿魏酸纯度达98％以上(HPLC)。

实施例二：

利用麦麸制备阿魏酸

(1)原料的准备

取一定量的麦麸，检测含水量≤8％时即为合格原料，备用；

(2)获得含阿魏酸的碱解液

将步骤(1)准备的原料按固液比＝1：4(w/w)混合，其中液的配比为碳酸钠：乙醇：水＝0.05：7：2(w/v/v)，90℃、30rpm搅拌反应1小时结束，液冷却至≤50℃时离心，得碱解液，浓缩碱解液并回收乙醇，6mol/L的盐酸调浓缩液pH至3，加入乙酸乙酯萃取，萃取完全后浓缩并回收溶剂，得浓缩萃取物备用；

(3)阿魏酸的酯化、水解反应

按浓缩萃取物中阿魏酸含量(HPLC测)：乙醇：盐酸＝1：5：2(w/v/v)混合后进行酯化反应，温度70℃，反应3小时，结束后加入1倍浓缩液质量的乙酸乙酯萃取2次，同时调溶液pH至中性，在压力10～800pa、温度120～360℃条件下蒸馏，收集酯化物馏分，结束后按如下配比加入反应液进行水解，酯化物：碱：醇：水＝1：1：4：15(w/w/w/w)，温度90℃，时间20min，水解完成后调溶液pH至3.8，进行浓缩结晶；

(4)阿魏酸的纯化

结晶环境0～20℃，时间1～24小时，得阿魏酸粗品，将粗品溶于其质量200倍、100℃热水中进行重结晶，抽滤后55℃干燥18小时得阿魏酸，纯度达98％以上(HPLC测)。

实施例三：

利用玉米麸皮制备阿魏酸

(1)原料的准备

取一定量的玉米麸皮，检测含水量≤8％时即为合格原料，备用；

(2)获得含阿魏酸的碱解液

将步骤(1)准备的原料按固液比＝1：18(w/w)混合，其中碱液配比为氢氧化钾：甲醇：水＝1：134：28(w/v/v)，40℃，12rpm搅拌反应6小时，结束后离心浓缩得碱解浓缩液，回收甲醇，用30％磷酸调液pH4.2，加入二氯甲烷萃取，萃取完全后浓缩并回收溶剂，得浓缩萃取物备用；

(3)阿魏酸的酯化、水解反应

按浓缩萃取物中阿魏酸含量(HPLC测)：甲醇：磷酸＝1：8：0.02(w/v/v)，进行酯化反应，条件为80℃搅拌12小时，结束后浓缩反应液，加入1.5倍浓缩液质量的二氯甲烷萃取4次，调液pH至中性，在压力50～500pa、温度120～290℃条件下蒸馏，收集酯化物馏分，结束后按如下配比加入反应液进行水解，酯化物：碱：醇：水＝1：0.2：3：15(w/w/w/w)，温度50℃，时间4小时，水解完成后调溶液pH至5.0，进行浓缩结晶；

(4)阿魏酸的纯化

结晶环境0～20℃，时间1～24小时，得阿魏酸粗品，将粗品溶于其质量150倍60℃热水中进行重结晶，时间1～24小时，抽滤后真空冷冻干燥，温度-45℃，压力为120Pa，时间36小时，干燥后阿魏酸纯度达98％以上(HPLC)。

上述实施例是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，对于本发明所属技术领域来说，其它的任何未背离本发明的精神实质、发明构思、框架、原理下所做的修改、简单推演、替换、组合、简化等，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种制备阿魏酸的方法，其特征在于该方法依次包括如下步骤：

(1)取干燥的纤维质物作为原料，不做任何前处理，所述的纤维质原料为麦麸、蔗渣、玉米麸、玉米芯或米糠中的一种；

(2)制备含阿魏酸的碱解液：将步骤(1)的原料与碱醇溶液混合后碱解，碱醇液配比为，水体积：醇体积：碱重量＝1～32：1.25～40：0.025～8，原料与碱醇液的固液重量比为1：4～30，温度20～100℃，搅拌反应提取0.5～24小时，碱解结束后冷却至温度≤50℃，离心过滤得碱解液，然后浓缩碱解液同时回收醇溶液，酸化浓缩液至pH1.0～5.0，有机溶剂萃取酸化浓缩液，再蒸除有机溶剂，得浓缩萃取物；

(3)阿魏酸的酯化、水解反应：将步骤(2)所得的浓缩萃取物进行酯化反应，按浓缩萃取物中阿魏酸含量重量：醇体积：酸体积＝1：2～30：0.05～4混合后进行反应，温度20～100℃，时间0.5～20小时，不时搅拌，酯化反应完成后浓缩所得酯化反应液，然后加入有机溶剂萃取酯化产物，比例为浓缩的酯化反应液重量：有机溶剂重量＝0.5：1～10，同时调溶液pH至中性，浓缩溶剂相，接着用蒸馏法处理酯化产物，在减压、加热条件下蒸馏，条件为温度100～400℃，压力10～1000pa，收集酯化物馏分，至没有物质流出时结束蒸馏，将所得酯化物进行水解，水解条件如下，酯化物重量：碱或酸重量：醇重量：水重量＝1：0.05～4：1～20：1～20，温度0～100℃，时间10min～10小时，水解完成后，调溶液pH≤6，进行下一步浓缩结晶；

(4)阿魏酸的纯化：将浓缩后的水解液置于温度0～20℃的环境中结晶，时间1～24小时，得阿魏酸粗品，将粗品溶于其质量5～200倍，30～100℃的热水中进行重结晶，时间1～24小时，抽滤后干燥获得纯度达98％以上的阿魏酸。

2.根据权利要求1所述的制备阿魏酸的方法，其特征在于步骤(1)中所述的作为原料的干燥纤维质物的干燥标准是指纤维质原料含水量≤8％。

3.根据权利要求1所述的制备阿魏酸的方法，其特征在于步骤(2)和步骤(3)中所述的碱醇溶液，所用碱为氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾中的一种，醇为甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇中的一种。

4.根据权利要求1所述的制备阿魏酸的方法，其特征在于步骤(2)和步骤(3)中所用酸为盐酸、硫酸、磷酸、柠檬酸中的一种。

5.根据权利要求1所述的制备阿魏酸的方法，其特征在于步骤(2)和步骤(3)中所述的有机溶剂萃取，所用溶剂为乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丁酯、二氯甲烷、甲苯中的一种。

6.根据权利要求1所述的制备阿魏酸的方法，其特征在于步骤(4)中的干燥，所用干燥方法为20～60℃环境中干燥1～40小时，或真空冷冻干燥，温度-10～56℃、压力10～1000pa条件下干燥6～50小时。