莽草酸 提取.docx

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莽草酸提取

莽草酸提取、分离纯化、生物活性及其应用

摘要：

莽草酸是八角茴香中一种重要生理活性物质，具有抗菌、抗肿瘤、抗血栓形成等多种药理功能。

该文综述八角茴香中莽草酸提取、分离纯化生物活性及其应用，并对莽草酸发展前景进行展望。

关键词：

八角茴香；莽草酸；提取；分离纯化；生物活性

Shikinicacidisisakindofimportantphysiologicalactivematerialinilliciumverum,ithasantibacterial,antitumor,resistingthrombogenesi,andavarietyofpharmacologicalfunction.Thispaperreviewtheshikinicacidofextraction,separation,purification,biologicalactivityandandapplication,lookaheadtheshikinicacidofthedevelopmentprospect.

前言莽草酸又称毒八角算，学名为3,4,5-三羟基-1-环己烯-1-羧酸，主要存在于八角茴香、马尾松、侧柏等天然植物中，尤以八角茴香中含量相对较多。

莽草酸具有镇痛、抗菌、抗血小板凝集、抗肿瘤、抗血栓形成和抗脑缺血等作用。

莽草酸是用于制造药物“达菲”的重要原料，有专家称“达菲”是目前世界上对付禽流感的唯一武器。

因此，研究从八角茴香中提取、分离莽草酸对开发和利用我国丰富八角茴香资源具有十分重要意义。

本文对八角莽草酸提取、纯化工艺及其功能性研究进展作一综述。

分子式：

C7H10O5

相对分子质量：

174.15

名称：

3,4,5-三羟基-1-环己烯-1-羧酸

状态：

白色结晶粉末

熔点：

185～187℃

相对密度:

1.64

水中溶解度:

180g/L，易溶于水，基本不溶于氯仿、苯和石油醚

酸性极性小，水溶性好

1.莽草酸的结构性质

2.莽草酸的提取工艺

因为莽草酸特殊的药用价值及潜在的潜在的市场前景，尤其是在禽流感大面积爆发后而备受关注。

近几年，国内外竞相研究莽草酸的提取与分离方法。

2.1超声波提取法

超声波萃取通过压电转换器的高频机械振动产生的空化作用来减小目标萃取物与样品基体之间的作用力，从而实现固液萃取分离。

超声波的振动匀化使样品介质各点受到作用一致，加速组分之间的接触和碰撞，因而整个样品的萃取更为均匀。

萃取或合成反应在较低温度下完成，避免目标成分的化学形态被破坏和损失。

一般来说，该方法与容积性质关系不大，可作选择的萃取溶液溶剂种类多，目标萃取物范围广泛。

目前，实验室广泛使用的超声波萃取仪将超声波换能器产生的超声波通过介质传递并作用于样品，这是一种间接的作用方式，声震强度较低，必须通过增加超声波发生器功率来提高萃取效率。

然而，较大的超声波功率会发出很大的噪音。

超声波提取过程产生强烈振动、空化、搅拌，与传统提取方式比较，具有收率高、生产周期短、无需加热，有效成分不被破坏等优点，但实验重现性不好，现仍处于实验室阶段，目前难以规模化。

2.2有机溶剂提取法

1）1885年，莽草酸首次从日本植物白花八角中分离出来。

1988年，孙快麟等人用95％乙醇回流提取，浓缩液再依次经过乙酸乙酯、丙酮处理，得淡黄色固体，甲醇-丙醇多次重结晶的白色固体莽草酸

2）刘润民等人公开了一种莽草酸的生产方法：

用亚流界液化石油气萃取脱油脂，乙醇回流提取，浓缩所得浸膏再用热水或含水溶剂溶解除杂，滤液浓缩干燥，用一定质量比的甲醇除杂，的莽草酸精品。

3）闵勇等人用超临界二氧化碳脱脂，脱脂后依次用甲醇、乙酸乙酯处理，所得浸膏用甲醇加热溶解，热过滤，静置，冷却结晶，得莽草酸粗品；氯仿-甲醇混合溶解重结晶，得纯度>95％的纯品

4）何新华等通过水提取、硅胶柱吸附、乙酸乙酯洗脱、重结晶得莽草酸。

卡纳加等通过极性和非极性有机溶剂的交替使用分离莽草酸

2.3微波辅助萃取提取

简称微波萃取技术，是指使用适合的溶剂在微波反应器中从天然药用植物、矿物、动物组织中提取各种化学成分的技术和方法

基本原理是利用在微波场中分子发生高频的运动，扩散速率增大，因此被提物质在微波辐射作用下可快速浸取出来。

微波是频率介于300-30Hz间电磁波，由于物质分子偶数振动与微波振动具有相似频率，在快速振动微波磁场中，被辐射极性物质分子吸收电磁能，以每秒数十亿次高速振动而产生热能。

林海禄等研究八角茴香中莽草酸微波辅助提取法，并与传统提取方法比较。

结果表明，微波辅助提取能大大缩短提取时间，且收率有明显提高。

研究采用过40目筛粉末，以蒸馏水为提取溶剂，其最佳工艺条件为：

固液比1：

15、时间12min、微波功率为400W、提取2次，在最佳条件下，一次提取率为3.03％。

微波辅助提取法具有设备简单、适用范围广、重现性好、选择性强、操作时间段、溶剂耗量少，且提取产率较高、提取速度快、不产生噪声、无污染、后续处理简单等一系列优点，对天然产物有效成分提取具有广阔应用前景。

2.4阴离子交换树脂吸附分离

近两年，陆续公开了一些用离子交换法分离莽草酸的报道。

RichardPayne等人将乙醇提取液经水处理后，过阴离子交换树脂，25％的乙酸洗提，浓缩得莽草酸粗品，甲醇反复重结晶。

苏桂亮和黄福满用酸水提取，经阴离子交换树脂，碱洗脱，阳离子交换树脂转型，醇类重结晶得莽草酸纯品。

叶洋等人用水提取八角叶下脚料，经强碱性阴离子交换树脂，强碱溶液洗脱，再经强酸性阳离子交换树脂处理，活性炭吸附，低温结晶，得到高纯度的莽草酸。

此外，刘新伟、邓毅也分别公开了运用离子交换树脂分离莽草酸的方法。

将经过预处理的150g树脂和水同时倒入层析柱中，然后将八角水提取液缓慢加入柱中，待交换完全后，用1.5-2.0倍树脂体积的2％的稀硫酸洗脱。

每50ML收集一次洗脱液，然后用旋转蒸发仪浓缩，加入少量乙醇溶解，用薄层色谱点板定性检测是否有莽草酸。

如确定有莽草酸的存在，然后再室外下进行重结晶，使莽草酸晶体析出

2.5硅胶吸附分离

将水溶液浓缩旋干后，加入少量的乙醇，使其能重新充分溶解，加入80g的硅胶搅拌均匀，再倒入圆底烧瓶中用旋转蒸发仪旋干，然后倒入研钵中研碎，烘干、冷却置于干燥器中待用。

使用干法装柱，然后用洗脱机进行洗脱，再用旋转蒸发仪浓缩，再加入少量乙醇溶解，用薄层色谱点板定性检测是否有莽草酸。

如确定有莽草酸的存在，然后再室外下进行重结晶，使莽草酸晶体析出

2.6膜分离法

膜分离技术是利用具有特殊选择性的有机高分子和无机材料形成不同形态结构的膜，在一定驱动力作用下，使双元或多元组分因透过膜的速率不同而达到分离或特定组分富集的目的。

以八角为原料，以水为提取剂，先通过微滤除去水溶性蛋白质、果胶及悬浮物质，再依次通过超滤、纳滤，浓缩纳滤液，加丙酮使莽草酸沉淀，并用丙酮结晶

2.7超声波、微波协同提取法

对八角茴香莽草酸各种提取方法都有其优缺点。

传统热回流法提取时间长、能耗大、提取率也较低；超声波萃取时声震强度较低；微波萃取时高温高压条件下可能造成样品中某些有机结构改变和破坏，且在取提取液前还需较长冷却降压时间。

为获得最大得率，可考虑将几种方法结合，既可避免各种提取方法存在问题，又可获得最大提取率。

如采用超声波、微波辅助提取莽草酸，将超声波振动与开放式微波两种作用方式相结合，充分利用超声波振动、空化作用及微波高能作用，克服常规超声波和微波萃取不足之处，实现低温常压条件下，对固体样品进行快速、高效、可靠预处理

张迎等研究超声波、微波辅助提取八角茴香莽草酸工艺，以水为溶剂，利用响应面分析法对八角茴香莽草酸工艺条件进行优化。

结果表明，莽草酸最佳提取工艺条件为：

微波功率400W、料液比1：

16、超声波时间14min、微波时间6min、提取3次，在此条件下，1次提取率最高为7.823％

2.8匀浆提取法

匀浆提取法是指生物组织通过加入溶剂进行组织匀浆或磨浆，以提取组织中有效成分的一种方法。

一般流程是将物料置于匀浆机内，与提取剂在匀浆装置中混合，通过机械及液力剪切作用将物料打碎，强化提取的目的。

匀浆提取法提取莽草酸的得率较匀浆提取法高，提取速度快，温度低，能耗低。

杨磊等用匀浆提取法提取红皮云杉针叶中的莽草酸，采用响应面优选法得出最佳工艺条件为：

提取时间3min，提取温度为40℃，提取时间为3min，提取料液比为1：

10.莽草酸的得率可达0.84％，莽草酸的纯度可达6.15％

匀浆提取法优势明显，但对匀浆装置的要求非常高，一定程度限制了其发展，因此近年来这方面的研究还不是很多，有待于科研工作者进行更深入的研究

2.莽草酸的分离、纯化

3.1离子交换树脂分离法

离子交换树脂是一类带有功能基网状结构的高分子化合物，其结构由三部分组成

：

不溶性三维网状骨架，连接在骨架上功能基团和功能基团所带相反电荷可交换离子。

离子交换树脂交换能力由固定在质点体积内树脂骨架上活性基团性质决定。

离子交换树脂按基体类型分主要有苯乙烯和丙烯酸两大类；按其结构分类可分为凝胶型、大孔型和载体型三类；按离子交换树脂交换基团性质分类可分为阴离子交换树脂和阳离子交换树脂；又根据解离程度不同，离子交换树脂又分为强碱性阳离子交换树脂、弱酸性阳离子交换树脂、强碱性阴离子交换树脂、弱碱性阴离子交换树脂

采用反相离子对色谱法检测莽草酸含量，对影响阴离子交换树脂性能的温度、pH、样品浓度、洗脱液浓度进行考察。

通过单因素实验优化条件，确定最佳纯化条件为：

在22℃、样品溶液pH大于6.5、上柱浓度为7.5mg/mL时，用0.03mol/L盐酸洗脱，莽草酸收率为96.52％

离子交换树脂不溶于一般酸碱溶液及各种有机溶剂，结构上属于既不溶解，也不熔融多孔性海绵状固体高分子物质。

在工业应用中离子交换树脂优点主要是处理能力大、脱色范围广、脱色容量高、能除去各种不同离子、并可反复再生使用、工作寿命长、运行费用较低；缺点是离子交换树脂有选择性、操作条件苛刻

3.2大孔吸附树脂分离

也称大网格吸附剂，同时兼有吸附性和筛选性，其吸附作用是由范德华引力或产生氢键结果，而筛选作用则是由树脂本身多孔性结构所决定。

大孔吸附树脂作为一类有机高分子聚合物吸附剂，可广泛用于天然产物分离、纯化

大孔吸附树脂具有多孔性，并有较大比表面积。

大孔吸附树脂按其化学结构有以下几类：

非极性吸附树脂、中极性吸附树脂、极性吸附树脂和强极性吸附树脂四类。

非极性吸附树脂是由偶极矩很小单体聚合制得，不带任何功能基，孔表面疏水性较强，可通过与小分子内疏水部分的作用吸附溶液中有机物；中极性吸附树脂是含酯基吸附树脂，其表面兼有疏水和亲水两部分；极性吸附树脂是指含酰胺基、氰基、酚羟基等含氮、氧、硫极性功能基吸附树脂

大孔吸附树脂是一种不含交换基团、具有大孔结构高分子吸附剂。

大孔吸附树脂与凝胶和天然吸附树脂相比，有比表面积大、吸附量大、选择性好、吸附速度快、易于解吸附、物理化学稳定性高、再生处理简便、使用周期长等诸多优点。

近年来，在药学领域应用普遍受到重视

3.3硅胶柱层析法

根据物质在硅胶上吸附力不同而使物质得到分离的方法。

一般情况下，极性较大物质易被硅胶吸附，极性较弱物质不易被硅胶吸附，整个层析过程即为吸附、解吸、再吸附、再解吸过程。

其是以固体吸附剂为固定相，以有机溶剂或缓冲液为流动相所构成柱的一种层析法

采用柱层析分离法具有分离纯度高、操作简单，生产周期短等优点，在柱层析过程中，通常选用硅胶、氧化铝等作固定相。

硅胶是较常用一种吸附剂，价格较低廉，吸附与解吸过程重复性好。

在硅胶柱层析过程中，其分离效果主要取决于流动相选择，通常选择一种或两种及两种以上混合洗脱剂洗脱

3.4分子印迹分离法

分子印迹技术是人工制备对某一特定分子（称为模板分子或印迹分子）具有选择性识别能力的聚合物技术，所得聚合物称为分子印迹聚合物。

以莽草酸为模板分子、丙烯酰胺为功能单体、乙二醇二甲基丙烯酸酯为交联剂、偶氮二异丁腈为引发剂，模板分子、功能单体与交联剂之间比例为1：

8：

8时合成莽草酸印迹效果最佳

分子印迹技术作为一种新型分离手段，本身仍存在许多有待解决问题，如分子印迹和识别过程机制及定量描述、功能单体、交联剂选择局限性等缺点；但印迹聚合物具有较高预定选择性、独特化学、物理稳定性，分子识别能力不受酸、碱、热、有机溶剂等环境因素影响，及制备简单、可重复使用等特点，对天然产物活性成分提取仍具有很好应用前景

3.5毛细管电泳法

利用样品各个组分以高压电场为驱动力，在毛细管中按其电泳淌度或分配行为差异进行高效、快速分离一种分离技术。

获得电泳谱图可用于样品组分定量或定性分析

毛细管电泳是一种强有力分析技术，具有简便快捷、分析周期短、分离效率高、样品和溶剂消耗量少、应用面广等优点，使其在医药、食品及化妆品等领域分离分析中得以广泛应用

3.莽草酸的生物活性及其应用

4.1莽草酸衍生物具有抗菌、抗肿瘤作用

1987年有报道中提到日本学者发现莽草酸的一种化合物对海拉细胞株和埃希利腹有明显的抑制作用，并能延长接种白血病细胞L1210的小鼠的存活时间，而且毒性相对较低，并指明抑制作用主要是因为此种莽草酸的化合物与硫氢化物反应。

另一种化合物对白血病细胞L1210无对抗作用。

国内的孙快林等人于1988年对已合成的一种莽草酸衍生物进行了初步的体外抗菌和抗肿瘤实验，证明此化合物具有与二霉素类似的体外抑制白血病细胞L1210的作用

4.2抗血栓作用

莽草酸及其衍生物对心血管系统作用主要表现为抗血栓形成和抑制血小板聚集。

马以等通过小鼠试验研究，发现莽草酸具有明显抗血栓作用，可抑制动静脉血栓及脑血栓形成。

进一步研究表明，莽草酸抗血栓作用与抑制血小板聚集有关，莽草酸可通过影响花生四烯酸代谢抑制血小板聚集和凝血系统，从而发挥抗血栓作用

Tang等探究莽草酸衍生物抗凝血和抗血栓作用。

通过观察空腹莽草酸衍生物小鼠动静脉分流模型，确定凝血酶时间、凝血酶原时间，部分凝血活性酶时间以评估莽草酸衍生物抗凝作用。

结果表明，莽草酸衍生物具有抗血栓作用，可延长凝固和流血时间，即抗凝活性。

机理可能是阻止内部凝结和外部凝结相互作用

4.3抗脑缺血作用

莽草酸及其衍生物具有改善脑缺血作用，主要表现在缩小大鼠局灶性脑缺血后脑梗死体积、降低神经功能评分、减轻脑水肿程度，增加缺血区脑血流量等指标。

种兆忠等研究表明TsA能降低脑缺血后红细胞聚集程度及其抑制血小板聚集的作用，从而有利于脑微循环。

TSA还可通过对P一选择素表达的影响，抑制脑缺血再灌注和凝血酶引起血小板和中性粒细胞粘附，从而起到抗脑缺血作用。

孙文燕等对大脑中动脉缺血再灌注大鼠研究发现，ISA可改善脑组织能量代谢，增加脑组织能荷值，提高脑组织Na-K一ATP酶和髓过氧化物酶（MpO）活力、减轻脑组织自由基损伤，从而保护缺血性损伤的脑组织。

另外IsA对脂质过氧化产物MDA的生成有明显的抑制作用，对抗氧化系统T一SOD、Cu一Zn一SOD和GSH一Px的活性也有明显的升高，表明ISA可通过调节自由基的代谢，保护局灶性脑缺血损伤

4．4镇痛

莽草酸及其衍生物具有镇痛作用。

林洁等研究八角茴香药用成分莽草酸对小鼠镇痛作用。

采用扭体法和温浴法，观察腹腔注射莽草酸溶液（莽草酸组）后小鼠痛阈潜伏期和扭体反应次数，设阿司匹林和生理盐水为对照组。

结果表明，八角茴香含有莽草酸对小鼠具有明显镇痛作用。

4.5抗炎

莽草酸及其衍生物具有抗炎抑制禽流感作用。

邢剑锋等研究异亚丙基莽草酸抗炎作用，通过小鼠耳肿胀、大鼠角又菜胶足跖肿胀、大鼠棉球肉芽肿等实验模型观察其抗炎作用，并测定大鼠足爪中前列腺素E2（PGE2）、丙二醛（MDA）含量。

观察显示，异亚丙基莽草酸能明显抑制二甲苯所致小鼠耳肿胀，角叉菜胶所致大鼠足跖肿胀及棉球肉芽肿增生，并减少PGE2、MDA在炎症组织中产生；对双侧摘除肾上腺小鼠亦可抑制二甲苯所致小鼠耳肿胀。

结果表明，异亚丙基莽草酸具有一定抗炎作用，其抗炎作用与抑制PGE2合成及脂质过氧化有关。

近年来，随禽流感爆发，莽草酸受到许多学者关注。

莽草酸具有多种生理功能，在医药、食品、化工等领域具有广泛开发应用价值。

目前对莽草酸研究尚处实验室研究阶段，进行深加工较少，尚未应用于工业化大生产。

在今后研究中，要进一步优化提取和纯化莽草酸工艺，向精细化和高附加值方向发展，造福于人类。

5.应用范围

1.食品加香剂：

八角油树脂可用于肉制品、酒类、饮料、糖果、烘烤食品、烹调、酱卤制品、咸菜、色拉、煮豆、果汁、面包等食品的加香、着色、防腐、调味剂；由于八角油树脂具有祛寒健胃、健胃、兴奋神经、驱虫止呕、理气治疝的功能，起到保健食品的作用。

2.在日用化工业：

香烟、皂类、洗涤剂和香水上的加香。

3.在调味料中的应用便面调味料、休闲食品，如薯片、虾条、锅巴、米线、粉丝制品调味中等调味料。

4.其他用途作为饲料的天然添加剂，其作用远远不只是调味,它集调味增香、抗菌抗氧化、抑菌防病、调节机体功能、改善畜禽肉质等多种功能于一身,是目前任何合成的饲料添加剂所无法相比的。

6展望

莽草酸生物活性广泛，其应用潜力巨大，尤其是近年来禽流感的爆发，给莽草酸的开发利用提供了广阔的空间。

从近年来的研究进展看，今后的研究应从以下几个方面人手：

（1）对莽草酸生物活性的研究应加大药理作用机制、毒性反应研究，以拓展其更广泛的应用。

目前莽草酸主要用作禽流感的原料药，其他方面的研究也很多，但应用性研究很少，尤其是产品开发上的报道几乎没有，有待于科研人员进行更深入的研究。

（2）莽草酸提取工艺研究目前主要是针对工艺条件的研究。

微波辅助提取和超声提取近年来发展最快．但规模化工业技术还不是十分成熟。

其他新型提取工艺目前仍以实验研究为主，亟需工业化生产开发推广。

（3）莽草酸主要通过植物提取，化学合成方面见于报道的不多。

另外，植物提取以八角和松针为主。

其他植物中的提取很少，今后在加大化学合成研究的同时．还需寻找更多的莽草酸替代

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