甘草中甘草酸提取与分离的研究李赞忠,乔子荣,乌 云(内蒙古化工职业学院,内蒙古呼和浩特 010010) 摘 要:甘草是我国传统的中药,来源于豆科植物甘草(Gly cy rrhiza uralensis Fisch)、胀果甘草(G.inflata Bat .)或光果甘草(G .glabra L .)的干燥根和根茎[1]。
具有多种药用功效,主要生长在我国西北、华北、东北等三北地区[1]。
近年来在内蒙古自治区西部人工栽培甘草已获成功,甘草资源极为丰富[2]。
甘草酸(glycyrr hizic acid,GA)又名甘草甜素,是甘草中分离出的一种三萜类化合物[3],也是最重要的有效成分之一。
本文对甘草中甘草酸及其他成分的提取分离方法进行了摸索和改进,取得了较好的效果。
关键词:甘草;甘草酸;提取;分离 中图分类号:R 284.2 文献标识码:A 文章编号:1006—7981(2010)24—0001—03 甘草是一种常用的中草药,又名美草、蜜甘、甜根子,多生长在我国西北、华北、东北等许多地区,为多年生草本植物[1]。
研究证明,甘草酸是甘草中最重要的有效成分之一,也是甘草甜味的主要成分,通常称为干草甜素,它随产地的不同其含量亦不同,一般在7～14%之内。
通常使用的是甘草酸的水溶性的盐,如甘草酸钠、甘草酸二钠、甘草酸三钠、甘草酸铵等。
甘草酸为白色或淡黄色结晶性粉末,分子式C 42H 62O 16,相对分子质量822.9,熔点220℃,其结构式如下图所示。
甘草酸具有特殊甜味,其甜度约为蔗糖的250倍,溶于热水和热的稀乙醇,不溶于无水乙醇和乙醚,甘草酸遇酸则沉淀[4]。
甘草酸具有高甜度、低热能、安全无毒等特点,能与多种生物碱、抗生素、氨基酸等生成复盐或复方制剂,具有协同、增溶、增加药物稳定性、起泡性和溶血作用很低、提高生物利用度及降低毒副作用的功效[5]。
甘草酸的许多金属盐,人体可适当吸收,不易造成元素的积蓄中毒。
因此常被用来配制成健脾开胃、止咳化痰、顺气止喘、抗炎抗病毒、保肝解毒和降低血脂及增强免疫功能的良药。
日本学者对甘草酸甜素的抗病毒性进行了筛选,表明它对艾滋病毒的增殖及对细胞变性有抑制作用[6],日本报道甘草对艾滋病毒的抑制率高达98%,甘草被称为战胜AIDS 病的“仙草”。
因此,甘草不仅具有重要的药用价值,而且还具有重大的工业应用价值。
1 实验部分1.1 仪器及试剂本实验所测熔点均用显微熔点仪测定。
本实验所用试剂乙醇、异丙醇、冰醋酸、乙酸乙酯、丁酮、甲酸、石油醚等均为分析纯试剂。
硅胶G 、硅胶GF254、柱层析硅胶(300～400目)均为青岛海洋化工厂产品。
1.2 甘草酸的提取分离1.2.1 工艺流程甘草挑选除杂→粉碎→提取→过滤→浓缩→分离→沉淀→重结晶→干燥→成品。
1.2.2 提取分离过程[7]1 2010年第24期 内蒙古石油化工收稿日期:2010-10-13基金项目:该研究项目为内蒙古自治区教育厅立项课题,编号N J04054。
(1)粉碎:将挑选除杂后干净干燥的甘草放入粉碎机中粉碎,过10目筛选,制得甘草粉试样。
(2)提取:称取200g甘草粉试样,用滤纸包好放入索氏提取管中,在1500mL圆底烧瓶中,加入1000mL水,加热煮沸并回流萃取3.5h。
(3)过滤:冷却后抽滤,滤渣再加800mL水重复萃取一次,抽滤后合并滤液。
(4)浓缩:将合并后的滤液用薄膜蒸发器进行真空浓缩,浓缩到滤液体积减少至原体积的1/3。
(5)分离:在已冷却的浓缩滤液中,加入95%的乙醇溶液150mL,然后静置过夜,然后过滤除去植物蛋白和多糖等沉淀物。
(6)沉淀:在经上述处理的甘草酸浓缩液中,用冰醋酸调其pH值,放置使甘草酸沉淀析出,然后进行离心分离,得粗甘草酸样品。
(7)重结晶:用热的稀乙醇水溶液进行重结晶,加入活性炭进行脱色,减压过滤后得到湿甘草酸样品。
(8)干燥:将湿甘草酸样品放入真空干燥箱内,调节真空度,在70～80℃温度下缓慢加热40～60m in后,即可得到干燥的甘草酸样品。
(9)成品:将干燥的甘草酸样品研碎,过筛,即得白色的甘草酸成品。
1.2.3 甘草酸的定性鉴别[8]称取甘草酸样品1～2m g,置白磁板上,加0. 4mo l/L硫酸4滴,渐渐变成橙黄色至橙红色,即表明样品含有甘草酸。
1.2.4 甘草酸纯度的测定[8]准确称取甘草酸样品6g,加蒸馏水50mL溶解后,移入100mL容量瓶中,用乙醇稀释至刻度,摇匀,静置12h。
准确移取上清液25mL置于小烧杯中,加氨试液3滴。
置于水浴上蒸发至稠膏状。
再加30m L蒸馏水溶解,缓缓加入1.0mol/L盐酸溶液5mL,在冰水浴中冷却30min,过滤,沉淀冰水洗4次,每次用冰水5mL。
弃去洗液及滤液,将沉淀物放在表面皿中使水分自然蒸发,然后将沉淀物转入小烧杯中,加入60～70℃的热乙醇10mL,使沉淀物溶解。
过滤,滤器用热乙醇洗涤至溶液无色,合并乙醇液,将乙醇液移入干燥恒重的烧杯中,在水浴上加热蒸干,于105℃干燥3h,准确称量。
甘草酸含量(%)=1.3 滤渣成分的提取分离1.3.1 一次提取[9]称取200g滤渣,用滤纸包好放入索氏提取管中,在1500mL圆底烧瓶中,加入800m L80%的乙醇溶液,加热回流萃取3.5h,抽滤得滤液和残渣,残渣再用800m L80%的乙醇溶液,重复萃取3h,抽滤得滤液和残渣,如此重复萃取四次后,得残渣12.6g,残渣灼烧,不能燃烧,表明已萃取完全。
将四次萃取液分别进行点样,薄板以GF254硅胶为吸附剂,以乙酸乙酯:丁酮:水:甲酸=5∶3∶1∶1的混合溶剂为展开剂,进行薄层分析[10],薄板显示各萃取液成分相同,将滤液合并浓缩,得萃取浓缩液。
称取300g柱层析硅胶(300～400目)干法装柱,石油醚(b.p.60～90℃)淋洗,浓缩液进样量为10g,乙酸乙酯:丁酮:水:甲酸=5∶3∶1∶1为淋洗剂洗脱,分别收集,经薄层分析[10],分别合并浓缩,得到晶体。
晶体Ⅰ以乙醇-丙酮混合溶剂重结晶,得到白色晶体。
晶体Ⅱ以乙醇为溶剂重结晶,得到白色晶体。
晶体Ⅲ以乙醇-水混合溶剂重结晶,得到黄色粉末状结晶。
1.3.2 二次提取[9]称取400g滤渣,用滤纸包好放入索氏提取管中,在1500m L圆底烧瓶中,加入1000mL无水异丙醇溶液,加热回流萃取8h,抽滤得滤液和残渣,滤液以乙酸乙酯∶丁酮∶水∶甲酸=5∶3∶1∶1的混合溶剂为展开剂,进行薄层分析,薄板显示Rf值较大的三个黄色斑点,分离较好,以AlCl3乙醇液为显色剂显色[10],效果更为明显。
残渣继续加入800mL 异丙醇回流萃取8h,抽滤得滤液及残渣,滤液同上分析,与前次萃取液相同,并有富集,合并浓缩得到浓缩物。
称取700g柱层析硅胶(300～400目)干法装柱,石油醚(b.p.60～90℃)淋洗,将萃取浓缩物10g以异丙醇溶解进样,以极性梯度的淋洗剂淋洗[10]。
先用乙酸乙酯:丁酮:水:甲酸=12∶3∶1∶1的混合溶剂洗脱,分别接收,点样薄层分析,合并浓缩,有晶体析出,以乙醇-水混合溶剂重结晶得晶体Ⅳ。
再用乙酸乙酯∶丁酮∶水∶甲酸=8∶3∶1∶1的混合溶剂淋洗,点样分析,合并浓缩,得到晶体以乙醇-丙酮重结晶,得白色晶体Ⅴ,然后用乙酸乙酯:丁酮:水:甲酸=5∶3∶1∶1的混合溶剂淋洗,点样分析,合并浓缩得晶体,以乙醇-丙酮重结晶得黄色晶2内蒙古石油化工 2010年第24期 体Ⅵ。
最后用水洗脱。
1.3.3 晶体的鉴别[11]用显微熔点仪精确测定熔点,并观察晶体特征。
晶体Ⅰ:白色粒状晶体,M.P.212～213℃,根据文献[11]比较确定为甘草黄甙。
晶体Ⅱ:白色针状晶体,M.P.218～220℃,根据文献[11]比较确定为甘草酸。
晶体Ⅲ:黄色晶体,M.P.228～230℃,根据文献[11]比较确定为新异甘草甙。
晶体Ⅳ:白色片状晶体,M.P.不宜测定,待定。
晶体Ⅴ:白色针状晶体,M.P.208～209℃,根据文献[11]比较确定为甘草素。
晶体Ⅵ:浅黄色针状晶体,M.P.163～165. 5℃,根据文献[11]比较确定为甘草二氢黄酮甙。
以上化合物有待于进一步作波谱鉴定。
2 结束语甘草酸是甘草甜味的有效成分,通常使用的是其水溶性的盐,也称为甘草甜素。
甘草甜素能与多种生物碱、抗生素、氨基酸等生成复盐或复方制剂[12]。
常具有协同、增溶、增加药物稳定性,提高生物利用度及降低毒副作用的功效。
甘草酸的许多金属盐,人体可适当吸收,不易造成元素的积蓄中毒,常用来配制健脾开胃、止咳化痰、顺气止喘、治疗慢性肝炎、降低血脂的良药[12]。
甘草甜素作为天然的甜味剂与人们的生活密切相关,在食品方面有着广泛的应用[12]。
蔗糖虽久负盛名,但糖尿病、肥胖症、高血压、心脏病等患者慎用或禁用。
糖精虽低热,但由于是人工合成,加之甜味不纯不受欢迎。
而甘草甜素可弥补上述甜素的弊端。
甘草酸分子中两分子葡萄糖与配糖体结合,在口腔酶的作用下,经过几秒钟便开始水解出葡萄糖,产生甜味,能持续较常时间,食用后口腔无余酸,集甜味与保健于一体,广泛用于软饮料、罐头、糖果、面制品、酱油、腌制品等方面。
在软饮料中加入适量甘草甜素[13],可以克服多用糖而引起的发酵、酸败等缺点;口香糖、巧克力等糖果中加入甘草甜素,有杀菌、洁齿、消炎、润喉等功效;在酱油中加入甘草甜素,作矫味剂,可抑制盐味和其苦味,增加酱油的风味;在蛋糕、面包、饼干等面制品中加入甘草甜素,起到增甜、疏松起泡、柔软化的效果;在腌制品中加入甘草甜素,可克服因少加糖而出现的发酵腐败、变色、硬化等弊端,起到抑腥增香甜的作用。
甘草甜素水溶液具有水凝性,可制成变凝性的化妆水剂或乳液,便于使用和保存。
由甘草甜素配制的护肤霜、祛斑霜、高级珍珠膏等化妆品[14],既有美容护肤效果,又有消炎、抗变态反应和治疗皮肤病的作用。
在烟草工业,甘草甜素作为高级香烟的甜润、增香和保湿剂,可使烟味柔和,减少烟的毒害作用,或许对无害香烟,保健香烟的研制有所裨益。
因此,甘草甜素在医药、食品、化妆品等行业广泛应用。
[参考文献][1] 林寿全,童玉懿.国产六种甘草资源的利用研究.植物分类学报,1977,(15).[2] 魏胜利,王文全,王海.我国中西部地区甘草资源及其可持续利用的研究.中国中药杂志,2003,(3).[3] 李明.甘草的研究概况[J].甘肃中医学院学报,2000,(3).[4] 胡金锋,沈凤嘉.甘草属植物化学成分研究概况[J].天然产物研究与开发,1996,(3). [5] 凌关庭.天然食品添加剂手册(第二版).北京:化学工业出版社,2009,(1).[6] 乔世英,成树春,王志本.中国甘草.中国农业科学技术出版社,2004,(8).[7] 罗晨曲,李仙娟,蒋明冬.甘草甜素提取工艺的改进[J].湖南中医学院报,2000,(1).[8] 中国卫生部药典委员会编.中国药典(一部).北京:中国医药科技出版社,2010,(1).[9] 乔仲和,胡自如.甘草渣中大量黄酮类化合物的分离及甘草的综合开发研究[J].中草药,1997,(9).[10] 陈耀祖.有机分析.北京:高等教育出版社,1983.[11] 林启寿.中草药成分化学.北京:科学出版社,1977.[12] 徐子硕.甘草及其制剂中化学成分测定方法进展.中草药,1994,25(7).[13] 雷学军.甘草酸制备及其在食品工业中的应用.食品研究与开发,1994,(1).[14] 王建国,周忠,等.甘草的活性成分及其在化妆品中的应用[J].日用化学工业,2004,(4).3 2010年第24期 李赞忠等 甘草中甘草酸提取与分离的研究。