一种亚临界水解反应制备甘草酸衍生物的方法
【专利摘要】本发明公开了属于生物化工【技术领域】的一种亚临界水解反应制备甘草酸衍生物的方法。以甘草酸或甘草浸膏为原料，通过亚临界水解反应制备甘草次酸和单葡萄糖醛酸甘草次酸。首先将原料溶解得到甘草酸溶液，然后经亚临界水解反应制备反应液，反应液经离心、分离、浓缩或复溶、干燥处理，制得单葡萄糖醛酸甘草次酸和甘草次酸。本发明制备工艺科学合理，操作简单易行，成本低，能够实现连续化生产，产品易于推广，具有较高附加值；制备过程酸的添加量很少，不会对甘草酸结构产生破坏作用，产品产率高，且对环境无污染；产品可以用作食品添加剂和药物前体物质，为食品和制药工业提供原料。
【专利说明】一种亚临界水解反应制备甘草酸衍生物的方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于生物化工【技术领域】，具体涉及一种亚临界水解反应制备甘草酸衍生物 的方法。
【背景技术】
[0002] 甘草（Glycyrrhizauralensis)别名甜草根、红甘草、国老、甜草、甜根子等，是我 国传统常用中草药之一，为豆科（Leguminosae)甘草属（GlycyrrhizaLinn)多年生草本植 物。甘草性平味甘，具有补脾益气、清热解毒、祛痰止咳、缓急止痛、调和诸药的功效，具有极 广的临床应用价值。在我国，甘草是2000多种草药中用量最大的一味草药，素有"十方九 草，无草不成方"之说。同时，甘草还是迄今为止发现的最好的一种天然甜味剂。甘草广泛 应用于医药、烟草、食品等领域。
[0003] 甘草酸是甘草中的主要活性物质。甘草酸具有一定的药理活性，如保护肝脏、抗病 毒和抗癌的作用。甘草酸在食品上也有广泛的用途，甘草酸具有较高的甜味，它的甜味是蔗 糖的170-200倍，在食品行业中被用作甜味剂。另一方面，甘草酸也被作为前体化合物，用 于其他化合物的合成。例如，甘草酸去掉葡萄糖醛酸可生成甘草次酸和单葡萄糖醛酸甘草 次酸。甘草次酸没有甜味，但是其药理活性比甘草酸强，具有很强的肝脏保护作用、抗病毒 活性及抗肿瘤活性。并且，甘草酸经胃酸水解或者经肝脏中葡萄糖醛酸苷酶分解形成 甘草次酸，甘草酸的药理作用实质上是甘草次酸的功效。单葡萄糖醛酸甘草次酸作为甘草 酸的衍生物，两者具有相似的生物活性，其在抗炎和抗过敏活性上甚至超过甘草酸，而且具 有显著的抗癌作用。并且，单葡萄糖醛酸甘草次酸是一种新型的天然甜味剂，甜度是甘草酸 的5倍。甘草次酸和单葡萄糖醛酸甘草次酸具有比甘草酸更优的生理和药用活性，探索甘 草次酸和单葡萄糖醛酸甘草次酸的生产技术，优化高产的甘草次酸和单葡萄糖醛酸甘草次 酸的加工条件具有良好的经济效益和社会意义。
[0004] 目前，利用甘草酸生产甘草次酸和单葡萄糖醛酸甘草次酸主要有两种方法，即化 学方法和生物转化方法。中国专利（CN101817867A)公开了一种甘草次酸的制备方法，该 法为化学方法，以甘草酸为原料通过酸解、乙酰化、碱解等处理，得到甘草次酸，该过程容易 控制，生产成本低。中国专利（CN102337319A)公开了一种酶法转化甘草酸生成甘草次酸 的方法，采用微生物产生的甘草酸水解酶，对甘草酸进行水解，生成甘草次酸，此法转化率 高。中国专利（CN103788167A)公开了由甘草提取甘草酸，再经过酸化生成单葡萄糖醛酸 甘草次酸的方法。该法是化学方法，操作简单，成本低，周期短。中国专利（CN103509843 A)公开了生物转化制备单葡萄糖醛酸甘草次酸的方法，该方法利用产生特异性葡萄糖醛酸 苷酶的菌株作为催化剂，以甘草酸为底物，制备单葡萄糖醛酸甘草次酸。化学法转化是通过 酸、碱作用，水解去掉甘草酸的糖基，从而生成甘草次酸和单葡萄糖醛酸甘草次酸，但是此 法对环境污染较为严重，而且强酸强碱对甘草酸结构也会产生一定的破坏作用，从而导致 产物产率下降。生物转化法，由于制备条件和工艺技术复杂，成本较高，周期长，不宜实现工 业化生产。
[0005] 亚临界流体技术是一种新兴工业技术，可应用于功能因子的制备和食品加工废弃 物的回收再资源化，也可用于脂肪、碳水化合物、蛋白质等的降解反应。亚临界流体是指某 些化合物在温度高于其沸点但低于临界温度，且压力低于其临界压力的条件下，以流体形 式存在的物质。与普通水相比，亚临界水的密度、黏度及介电常数都会发生急剧变化，具有 接近液体的密度和溶解能力、类似气体的黏度和扩散系数，其介电常数从常温常压下的80 下降到类似甲/乙醇的范围，并且其电离能力加大，[H30+]和[0H-]已接近弱酸、弱碱，自 身具有酸碱催化功能。目前，利用亚临界水解反应制备甘草酸衍生物的方法尚未见报道。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的在于，针对上述现有技术存在的制备工艺复杂、成本高、周期长、产 率低且污染严重的问题，提供一种亚临界水解反应制备甘草酸衍生物的方法。
[0007] 本发明的方法以甘草酸或甘草浸膏为原料，通过亚临界水解反应制备甘草次酸和 单葡萄糖醛酸甘草次酸，以降低生产成本，提高生产效率和产品产率，减少环境污染，并实 现连续化、工业化生产，为食品和制药工业提供原料。为实现上述目的，本发明采用的技术 方案为：
[0008] -种亚临界水解反应制备甘草酸衍生物的方法，包括以下步骤：
[0009] (1)原料溶解：在65°C下，将甘草酸或甘草浸膏溶解于10?90%的乙醇-水溶液， 然后加入乙酸、硫酸、硝酸或盐酸调节pH至1?3,得到浓度为0. 5?9%的甘草酸溶液；
[0010] (2)亚临界水解反应：通过高压输液泵将甘草酸溶液泵入亚临界反应釜中，在高 温高压下进行搅拌反应，反应温度为120?200°C，压力为5?llMPa，时间为20?90min， 搅拌转速为100?250rpm，反应结束后，收集反应液；
[0011] (3)离心处理：上述反应液经离心处理得到澄清液，离心转速4200rpm，时间 lOmin；
[0012] (4)分离处理：利用有机溶剂（乙酸乙酯、丙酮、乙醚、正丁醇或三氯甲烷）对澄清 液进行萃取分离，得到水相和有机相，重复萃取3次，合并萃取液；
[0013](5)浓缩处理：将水相通过真空蒸发进行浓缩处理，蒸发温度为40?60°C，真空度 为0. 05?0. 08MPa，浓缩至可溶性固形物含量（Brix)达到25?40%，得到浓缩液；
[0014] (6)复溶处理：通过真空蒸发除去有机相中的溶剂，然后用无水乙醇复溶，无水乙 醇：湿渣=3:1 (v/w)，得到乙醇复溶液；
[0015] (7)干燥处理：对浓缩液采用喷雾干燥法，进口温度为160?200°C，出口温度为 80?85°C，得到单葡萄糖醛酸甘草次酸；对乙醇复溶液采用回转真空干燥法，干燥温度为 40?60°C，真空度为0. 06?0. 09MPa，得到甘草次酸。
[0016] 本发明的有益效果：
[0017] 本发明甘草酸衍生物的制备方法操作简便，成本低，能够实现连续化生产，生产效 率高；制备过程酸的添加量很少，不会对甘草酸结构产生破坏作用，产品产率高，且不会造 成环境污染；制备的产品具有较高附加值，易于推广应用，不仅可以用作食品添加剂，也可 以作为药物前体物质，为食品和制药工业提供原料。
[0018] 本发明通过亚临界水解反应制备甘草酸衍生物，甘草酸的转化率可以达到45%以 上，最高可达94. 8%，单葡萄糖醛酸甘草次酸的转化率可以达到15%以上，甘草次酸的转 化率可以达到20%以上，产品纯度可达到75%以上。
【专利附图】
【附图说明】
[0019] 图1为亚临界水解反应制备甘草酸衍生物的工艺流程图。
[0020] 图2为亚临界水解反应制备甘草酸衍生物的反应途径。
[0021] 图3为亚临界水解反应前后的高压液相色谱图，其中，上图为反应前的高压液相 色谱图，中图为实施例1反应后的高压液相色谱图，下图为实施例3反应后的高压液相色谱 图。
【具体实施方式】
[0022] 下述非限制性实施例可以使本领域的普通技术人员更全面地理解本发明，但不以 任何方式限制本发明。
[0023] 下述实施例中，利用高压液相色谱法（HPLC)分别测定反应前后甘草酸和产物（单 葡萄糖醛酸甘草次酸、甘草次酸）的含量，并按以下公式计算甘草酸、产物的转化率以及得 率。
【权利要求】
1. 一种亚临界水解反应制备甘草酸衍生物的方法，所述甘草酸衍生物为单葡萄糖醛酸 甘草次酸和甘草次酸，其特征在于，包括以下步骤： (1) 原料溶解：将甘草酸或甘草浸膏溶解于有机溶剂，然后调节pH至1?3,得到甘草 酸溶液； (2) 亚临界水解反应：通过高压输液泵将甘草酸溶液泵入亚临界反应釜中，在高温高 压下进行搅拌反应，反应结束后，收集反应液； (3) 离心处理：上述反应液经离心处理得到澄清液； (4) 分离处理：利用有机溶剂对澄清液进行萃取分离，得到水相和有机相； (5) 浓缩处理：将水相浓缩至可溶性固形物含量为25?40%，得到浓缩液； (6) 复溶处理：先除去有机相中的溶剂，然后用无水乙醇复溶，得到乙醇复溶液； (7) 干燥处理：对浓缩液和乙醇复溶液分别进行干燥处理，得到单葡萄糖醛酸甘草次 酸和甘草次酸。
2. 根据权利要求1所述的一种亚临界水解反应制备甘草酸衍生物的方法，其特征在 于：步骤（1)中所述有机溶剂为10?90%的乙醇-水溶液。
3. 根据权利要求1所述的一种亚临界水解反应制备甘草酸衍生物的方法，其特征在 于：步骤（1)中所述的调节pH为加入乙酸、硫酸、硝酸或盐酸进行调节。
4. 根据权利要求1所述的一种亚临界水解反应制备甘草酸衍生物的方法，其特征在 于：步骤（1)中所述的甘草酸溶液的浓度为0. 5?9%。
5. 根据权利要求1所述的一种亚临界水解反应制备甘草酸衍生物的方法，其特征在 于：步骤⑵中的反应温度为120?200°C，压力为5?llMPa，时间为20?90min，搅拌转 速为 100 ?250rpm。
6. 根据权利要求1所述的一种亚临界水解反应制备甘草酸衍生物的方法，其特征在 于：步骤（3)中所述离心处理的条件为：转速4200rpm，时间lOmin。
7. 根据权利要求1所述的一种亚临界水解反应制备甘草酸衍生物的方法，其特征在 于：步骤（4)中所述有机溶剂为乙酸乙酯、丙酮、乙醚、正丁醇或三氯甲烷。
8. 根据权利要求1所述的一种亚临界水解反应制备甘草酸衍生物的方法，其特征在 于：步骤（5)中所述浓缩处理的方法为真空蒸发，温度为40?60°C，真空度为0. 05? 0.08MPa。
9. 根据权利要求1所述的一种亚临界水解反应制备甘草酸衍生物的方法，其特征在 于：步骤（7)中对浓缩液进行干燥处理，采用喷雾干燥法，进口温度为160?200°C，出口温 度为80?85°C。
10. 根据权利要求1所述的一种亚临界水解反应制备甘草酸衍生物的方法，其特征在 于：步骤（7)中对乙醇复溶液进行干燥处理，采用回转真空干燥法，干燥温度为40?60°C， 真空度为〇. 06?0. 09MPa。
【文档编号】C07J63/00GK104387439SQ201410602623
【公开日】2015年3月4日 申请日期:2014年10月31日 优先权日:2014年10月31日
【发明者】高彦祥, 樊蕊 申请人:中国农业大学