CN1524870A - 一种从甘草中提取甘草酸的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种从甘草中提取甘草酸的方法。首先采用微波辅助提取的方法将甘草酸从甘草中快速高效地提取出来；然后采用有机萃取剂，如磷酸三丁酯、三烷基氧化膦、异辛醇、正己醇、异戊醇等进行溶剂萃取，萃取过程中采用盐酸或硫酸调节甘草酸浸提液的pH至1.5－6.，静置或离心分相后，甘草酸富集于有机相；采用水作为溶液，通过调节混合液的pH至6.0－12.0，进行甘草酸的反萃，最后得到富集甘草酸的水相溶液；然后加入活性炭对富集甘草酸的水相溶液进行脱色处理；脱色后的溶液经酸化、静置或离心沉淀、干燥后得到精制甘草酸。本发明操作简单，浓缩纯化效率高，能源消耗少，安全可靠，成本低，环境友好。

Description

一种从甘草中提取甘草酸的方法

技术领域

本发明涉及一种从甘草中提取甘草酸的方法。

背景技术

甘草酸(Glycyrrhizic Acid，GA)是从甘草中最早分离的皂甙类成分，由甘草次酸与两分子葡萄糖醛酸组成，其结构为：

R＝2分子葡萄糖醛酸

文献报道(甘草在医药等方面的深入开发及综合利用，胡金锋，沈凤嘉，中草药，26，39-44，1995)甘草酸的药理作用主要表现在：a)具有诱导动物与人血中干扰素(IFN)作用。b)降血脂作用：降低血液中胆固醇含量，治疗动脉粥样硬化。c)抗艾滋病病毒。此外甘草酸在食品和化妆品等行业中也有广泛的应用。

传统的浸提过程一般采用热回流或加水煎煮的方法(《中华人民共和国药典》(95年版))。加水煎煮的方法是将甘草浸泡到水中，加热煮沸直接进行甘草酸的提取；热回流法与加水煎煮法类似，只是加装冷凝回流装置，水不断进行冷凝循环。此类方法耗时较长，一般须5-6小时，而且提取液中成分复杂，淀粉、胶质、黄酮等杂质含量高，为甘草酸的进一步纯化处理带来了麻烦。在对提取液进行浓缩时，需要对浸提液进行煮沸蒸发，能耗大，浓缩步骤繁多，而且甘草酸在蒸发浓缩过程中很容易水解、氧化变性，因此甘草酸的生产成本大大提高。目前精制甘草酸的生产工艺主要有：结晶法、离子交换法、大孔吸附树脂法等方法。上述方法在操作过程中首先采用传统方法对甘草酸进行浸提，将甘草酸从植物甘草中提取出来，然后对甘草酸浸提液加热蒸发浓缩至1/3-1/5体积，浓缩液经过滤除去浓缩过程中产生的蛋白质、色素等沉淀物，调节pH值进行沉淀，得到甘草酸粗制品，最后分别通过多次重结晶、离子交换或吸附解吸的方法对甘草酸进行纯化。使用结晶法，步骤复杂且收率低；使用离子交换树脂以及吸附树脂，需将甘草酸浸提液进行纯化预处理，以免堵塞树脂，这不仅增加了操作费用，还会降低甘草酸的回收率。

溶剂萃取作为一种传统的提取纯化工艺，主要应用于矿物质中金属离子以及有机物的纯化等方面，目前在药物的提纯方面也得到了广泛的应用。文献中(曾路，张如薏，楼之芩.甘草中三种皂甙类成分的高效液相色谱法分离和含量测定.药学学报.1990，26(1)53-58)的溶剂法提取甘草酸主要是采用95％乙醇将甘草酸从甘草中浸提出来后，经浓缩、酸沉淀制得粗品的甘草酸；然后用正丁醇将粗品甘草酸溶解，采用1％的碳酸氢钠溶液萃取，碱液酸化后再用正丁醇萃取；最后回收正丁醇，所得甘草酸用乙酸重结晶法纯化。上述方法将浓缩和提纯分离，能耗大、步骤复杂，而且正丁醇在水中溶解性大，造成有机溶剂的流失，并且对碳酸氢钠溶液后处理造成麻烦。

发明内容

本发明的目的在于克服现有提取技术耗时长；浓缩过程能耗大且会引起甘草酸的水解及氧化变性；和成本高的缺陷，从而提供一种将微波辅助提取和溶剂萃取进行有机的结合，用低水溶性的有机溶剂作为萃取剂，采用溶剂萃取法将浓缩和提纯进行有效耦合，直接把甘草酸从浸提液中进行提纯出来，使整个甘草酸的提纯工艺快速、高效并得到简化。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明的从甘草中提取甘草酸的方法包括：将微波辅助提取、有机溶剂萃取和水反萃：

1)将新鲜甘草风干后，加工成颗粒状的甘草样品，将其置于容器中，加入水混合后，放入微波辅助提取设备内(牛国光，潘学军，贾光和，安振涛，刘会洲“常压状态调温控制双模式搅拌微波辅助提取设备”，实用新型，申请号：No.02203128.6，2002.7；Microwave-assistedextraction of glycyrrhizic acid from licorice root，Xuejun Pan，Huizhou Liu，Guanghe Jia and YounYuen Shu，Biochemical Engineering Journal，5，173-177，2000.)，进行微波间隔加热，趁热过滤，得到甘草酸浸提液；

2)采用有机萃取剂将甘草酸从浸提液中进行提纯：首先用酸调节浸提液的pH至1.5-6.0，然后采用中性磷萃取剂和醇类萃取剂进行萃取，甘草酸富集于有机相；

3)采用水对2)中的有机相进行反萃：通过调节水溶液的pH至6.0-12.0，得到富集甘草酸的水相溶液；

4)最后加入活性炭对富集甘草酸的水相溶液进行脱色处理；脱色后的溶液经酸沉淀、干燥后得到精制甘草酸。

步骤1中所述的微波辅助提取时的加热功率200-700W。

步骤2中所述的酸是盐酸或硫酸；所述的中性磷萃取剂为磷酸三丁酯(TBP)或三烷基氧化膦(TRPO)；所述的醇类萃取剂为正辛醇、辛醇-2、正癸醇、异辛醇、正己醇或异戊醇；所述的萃取剂的稀释剂为石油醚。

本发明的优点在于：

1.使用微波辅助提取是利用微波对极性不同的物质进行选择性加热，从而完成对不同成分进行选择性地提取。甘草酸是一种弱酸，极性较强，具有五个羟基和三个羧基，微波很容易对其加热，使甘草酸快速浸入水中。因此微波辅助具有提取速率快、提取效率高的优点。

2.采用有机萃取剂使得浓缩过程中不会引起甘草酸的水解及氧化变性，且回收率高。

3.通过萃取和反萃，将对pH不太敏感的杂质成分滞留于有机相或萃余水相，从而达到对甘草酸的纯化。

4.通过萃取和反萃，不仅纯化了甘草酸，同时也浓缩了萃取剂。

5.简化操作，降低成本。

具体实施方式

实施例1.从甘草中提取甘草酸

将直径为0.5-1.5厘米的新鲜甘草风干后，加工成不同粒度的甘草样品。称取5克的甘草样品置于烧瓶中，加入100ml水混合后，放入微波辅助提取设备，微波加热功率为700W，进行微波间隔加热4分钟，趁热过滤，得到甘草酸浸提液。冷却后定溶，采用HPLC方法进行浸提液中甘草酸含量分析，按式(1)计算甘草酸的回收率为80.3％。

将此甘草酸浸提液100ml，含10％TRPO的石油醚20ml，分别加入到烧杯中，磁力搅拌。边搅拌边加入硫酸调节混合液的pH值至3.0，然后将混合液转移到离心管中，离心3min，分出有机相。采用HPLC方法进行萃取液中甘草酸含量分析，按式(2)计算甘草酸的回收率为88.2％。

将此有机相置于一烧杯中，加入5ml水，用2％氢氧化钠水溶液调节混合液的pH值至10.0，然后磁力搅拌3min，将混合液转移到离心管中，离心3min，分出水相。采用HPLC方法进行反萃液中甘草酸含量分析，按式(3)计算甘草酸的回收率为91.4％。

向反萃后的水相，加入硫酸，调节混合液的pH值至1-2，离心，滤出沉淀物，干燥，得到纯度为63.5％的甘草酸制品。按式(4)计算甘草酸的沉淀百分率为99％。

将此干燥的甘草酸样品溶于50ml水，边磁力搅拌边加入2％氢氧化钠水溶液直至甘草酸样品全部溶解。加入活性炭，搅拌几分钟，进行脱色处理，滤去活性炭。再边磁力搅拌边加入硫酸至pH至1.5，滤出沉淀，干燥，得到纯品甘草酸，纯度为80％，明显提高。

实施例2.从甘草提取甘草酸

将直径为0.5-1.5厘米的新鲜甘草风干后，加工成不同粒度的甘草样品。称取5克的甘草样品置于烧瓶中，加入100ml水混合后，放入微波辅助提取设备，微波加热功率为500W，进行微波间隔加热6分钟，趁热过滤，得到甘草酸浸提液。冷却后定溶，采用HPLC方法进行浸提液中甘草酸含量分析，按式(1)计算甘草酸的回收率为70％。

将此甘草酸浸提液100ml，含50％的TBP石油醚100ml，分别加入到烧杯中，磁力搅拌。边搅拌边加入盐酸调节混合液的pH值至3.0，然后将混合液转移到离心管中，离心3min，分出有机相。采用HPLC方法进行萃取液中甘草酸含量分析，按式(2)计算甘草酸的回收率为80.2％。

将此有机相置于一烧杯中，加入100ml水，用2％氢氧化钠水溶液调节混合液的pH值至11.0，然后磁力搅拌3min，将混合液转移到离心管中，离心3min，分出水相。采用HPLC方法进行反萃液中甘草酸含量分析，按式(3)计算甘草酸的回收率为91.4％。

向反萃后的水相，加入盐酸，调节混合液的pH值至1-2，离心，滤出沉淀物，干燥，得到纯度为63.5％的甘草酸制品。按式(4)计算甘草酸的沉淀百分率为97％。

将此干燥的甘草酸样品溶于50ml水，边磁力搅拌边加入2％氢氧化钠水溶液直至甘草酸样品全部溶解。加入活性炭，搅拌几分钟，进行脱色处理，滤去活性炭。再边磁力搅拌边加入硫酸至pH至1.5，滤出沉淀，干燥，得到纯品甘草酸，纯度为77％，明显提高。

实施例3.从甘草提取甘草酸

将直径为0.5-1.5厘米的新鲜甘草风干后，加工成不同粒度的甘草样品。称取5克的甘草样品置于烧瓶中，加入100ml水混合后，放入微波辅助提取设备，微波加热功率为200W，进行微波间隔加热10分钟，趁热过滤，得到甘草酸浸提液。冷却后定溶，采用HPLC方法进行浸提液中甘草酸含量分析，按式(1)计算甘草酸的回收率为65％。

将此甘草酸浸提液100ml，正己醇50ml，分别加入到烧杯中，磁力搅拌。边搅拌边加入盐酸调节混合液的pH值至2.5，然后将混合液转移到离心管中，离心3min，分出有机相。采用HPLC方法进行萃取液中甘草酸含量分析，按式(2)计算甘草酸的回收率为88.2％。

将此有机相置于一烧杯中，加入50ml水，用2％氢氧化钠水溶液调节混合液的pH值至10.0，然后磁力搅拌3min，将混合液转移到离心管中，离心3min，分出水相。采用HPLC方法进行反萃液中甘草酸含量分析，按式(3)计算甘草酸的回收率为91.4％。

向反萃后的水相，加入盐酸，调节混合液的pH值至1-2，离心，滤出沉淀物，干燥，得到纯度为63.5％的甘草酸制品。按式(4)计算甘草酸的沉淀百分率为98％。

将此干燥的甘草酸样品溶于50ml水，边磁力搅拌边加入2％氢氧化钠水溶液直至甘草酸样品全部溶解。加入活性炭，搅拌几分钟，进行脱色处理，滤去活性炭。再边磁力搅拌边加入硫酸至pH至1.5，滤出沉淀，干燥，得到纯品甘草酸，纯度为75％，明显提高。

实施例4.微波辅助提取中时间对提取率的影响

称取5g厚度为4-5毫米(A)或3-4毫米(B)的甘草样品，分别置于烧瓶中，加入100ml水，然后放入微波辅助提取设备内，微波加热功率为700W，按表1所列的预先设定的程序间隔加热(以防暴沸)，提取后的甘草酸浸提液趁热过滤，冷却后定溶，采用HPLC方法进行甘草酸含量分析，按式(1)计算甘草酸的回收率，结果列于表1。

             表1、微波辅助提取时间对提取率的影响

微波辅助提取时间  1     2     3     4     5     6     7     8

   (分钟)

回收率％(A)    39.7  45.9  62.3  67.1  66.8  68.0  68.5  69.0

回收率％(B)    47.6  62.7  69.5  80.3  83.7  81.5  86.3  79.6注：A-溶剂，主要为水，100ml，甘草样品厚度4-5mm，5g；

B-溶剂，主要为水，100ml，甘草样品厚度3-4mm，5g。

从表1可以看出微波辅助提取具有较高的提取速率，微波加热4分钟，甘草酸在甘草与溶剂之间几乎达到平衡。延长微波加热时间，回收率无明显地改观。并且与传统的热回流提取相比，后者单次提取须用时1-2小时，回收率为60-80％，前者明显节省了时间。实施例5.不同有机溶剂对甘草酸的萃取效果的影响

将本发明步骤2)中得到的甘草酸浸提液或市售的纯品甘草酸水溶液分别与20～100％倍体积的不同种类的有机溶剂(如表2所列)置于烧杯中，磁力搅拌0.5～5分钟。搅拌过程中调节混合液的pH值至1.7～5.5。萃取后的混合液转移到离心管中，离心1分钟或静置分层，分出有机相。采用HPLC方法进行有机相中的甘草酸含量分析，按式(2)计算该溶剂的萃取率，结果列于表2。

              表2不同有机溶剂对甘草酸的萃取效果

  溶剂pH               pH     搅拌时间，min  水相/有机相(v/v)    萃取率％

  异辛醇              1.9          5                1             98.7

  异辛醇              2.0          5                2             92.5

含80％正己醇的石油醚  2.0          5                2             99.0

含80％异辛醇的石油醚  1.7          5                3             92.8

含60％TBP的石油醚     2.0          5                1             99.8

含60％TBP的石油醚     2.1          5                4             79.8

含60％TBP的石油醚     4.0          5                1             97.1

含10％TRPO的石油醚    2.0          3                1             98.7

含10％TRPO的石油醚    5.5          3                1             80.0

含10％TRPO的石油醚    3.0          3                5             88.2

含6％TRPO的石油醚         3.0          0.5        1          55.6

含6％TRPO的石油醚         3.0          1          1          83.2

含6％TRPO的石油醚         3.0          5          1          89.2

含40％正己醇的石油醚^*    2.0          5          1          95.2

含40％正辛醇的石油醚^*    2.0          5          1          77.1

含40％异辛醇的石油醚^*    2.0          5          1          17.6

含40％辛醇-2的石油醚^*    2.0          5          1          32.6

含40％正癸醇的石油醚^*    2.0          5          1          47.0

注：^*为对纯品甘草酸水溶液进行萃取。

由表2可以看出，在酸性条件(pH在1～5.5)下，甘草酸主要以分子状态存在，有机溶剂均能将甘草酸从水溶液中快速萃取出来，0.5-5分钟即可达到萃取平衡。对甘草酸的萃取能力由高到低的排列顺序为：中性磷萃取剂(TRPO、TBP)＞醇类萃取剂，其中TRPO萃取能力大于TBP。对于醇类萃取剂，位阻效应对甘草酸的萃取影响非常明显：随着链长的增加，甘草酸的萃取率逐渐降低；侧链越大，萃取率越小。此外，通过采用不同的相比的有机溶剂，可以对甘草酸浸提液进行浓缩。

实施例6.从富含甘草酸的不同有机溶剂中反萃甘草酸的效果

将本发明步骤3)中得到的富含甘草酸的有机相溶液与25～100％倍体积的水置于烧杯中，磁力搅拌0.5～5分钟。搅拌过程中调节混合液的pH值至6.0～12.0。萃取后的混合液转移到离心管中，离心1分钟或静置分层，分出水层。采用HPLC方法进行水层中的甘草酸含量分析，按式(3)计算水对该溶剂的反萃率，结果列于表3。

           表3用水从富含甘草酸的有机溶剂反萃甘草酸的效果

  溶剂pH                pH      搅拌时间，min  有机相/水相(v/v)    萃取率％

  异辛醇                7.0          5                1             89.9

  异辛醇                9.7          5                1             89.1

含80％正己醇的石油醚    6.1          5                1             89.7

含80％异辛醇的石油醚    9.7          5                1             97.1

含60％TBP的石油醚       7.3          5                1             97.7

含60％TBP的石油醚      10.1          5                1             96.2

含60％TBP的石油醚      12.0          5          1           97.0

含10％TRPO的石油醚     10.0          3          1           93.2

含10％TRPO的石油醚     10.0          3          2           92.3

含10％TRPO的石油醚     10.0          3          4           91.4

含6％TRPO的石油醚^*    11.0          0.5        1           68.2

含6％TRPO的石油醚^*    11.0          1          1           70.4

含6％TRPO的石油醚^*    11.0          3          1           96.8

含6％TRPO的石油醚^*    11.0          5          1          100.0

注：^*有机溶剂中含的甘草酸为纯品甘草酸。

由表3可以看出，在pH6～12，水溶液均能将甘草酸从有机溶剂中快速萃取出来，0.5-5分钟即可达到萃取平衡。并且通过反萃，溶液体积减少，有效地进行了浓缩。

Claims (6)

1.一种从甘草中提取甘草酸的方法，包括：微波辅助提取、有机溶剂萃取和水反萃，其特征在于：步骤如下：

1)将新鲜甘草风干后，加工成颗粒状的甘草样品，将其置于容器中，加入水混合后，放入微波辅助提取设备内，进行微波间隔加热，趁热过滤，得到甘草酸浸提液；

2)采用有机萃取剂将甘草酸从浸提液中进行提纯：首先用酸调节浸提液的pH至1.5-6.0，然后采用中性磷萃取剂或醇类萃取剂进行萃取，甘草酸富集于有机相；

3)采用水对2)中的有机相进行反萃：通过调节水溶液的pH至6.0-12.0，得到富集甘草酸的水相溶液；

4)最后加入活性炭对富集甘草酸的水相溶液进行脱色处理；脱色后的溶液经酸沉淀、干燥后得到精制甘草酸。

2.按权利要求1中所述的从甘草中提取甘草酸的方法，其特征在于：步骤1)微波辅助提取时的加热功率为200-700W。

3.按权利要求1中所述的从甘草中提取甘草酸的方法，其特征在于：步骤2)中所述的调节pH用的酸是盐酸或硫酸。

4.按权利要求1中所述的从甘草中提取甘草酸的方法，其特征在于：步骤2)中所述的中性磷萃取剂为磷酸三丁酯或三烷基氧化膦。

5.按权利要求1中所述的从甘草中提取甘草酸的方法，其特征在于：步骤2)中所述的醇类萃取剂为正辛醇、辛醇-2、正癸醇、异辛醇、正己醇或异戊醇。

6.按权利要求1、4或5中所述的从甘草中提取甘草酸的方法，其特征在于：所述的萃取剂的稀释剂为石油醚。