CN105385747A - 一种用八角金盘制备酚酸类化合物的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用八角金盘制备酚酸类化合物的方法，该方法是以八角金盘为原料，进行提取分离；或提取分离后再经黑曲霉、散囊菌生物转化得到酚酸类化合物。本发明首次对八角金盘内的酚酸类化合物进行研究并进行了定量分析，八角金盘内酚酸类化合物的总量在0.279％～1.38％之间。并通过生物转化方法提高了二咖啡酰奎宁酸类化合物的产量，为获取酚酸类化合物提供了新的原料与方法。
Description
技术领域
本发明提供了一种制备酚酸类化合物的新原料来源和制备方法，特别是用黑曲霉酶，散囊菌酶液转化来提高产物生成量的方法，属于天然产物的生物转化领域。
背景技术
酚酸类化合物是一类广泛存在于植物体内由碳水化合物代谢衍生形成的一类次生代谢产物，具有一个苯核，多为对羟基苯甲酸和对羟基苯丙烯酸(肉桂酸)的衍生物。主要有羟基肉桂酸类，包括咖啡酸、P-香豆酸和阿魏酸等；羟基苯甲酸类，包括原儿茶酸和没食子酸等；缩酚酸类，包括绿原酸和异绿原酸等(张囡,杜丽丽,王冬,刘晓秋.中药酚酸类成分的研究进展[J].中国现代中药,2006,8(2):25-28)。
咖啡酰奎宁酸(Caffeoylquinicacid,CQA)是一类由奎宁酸和不同数目的咖啡酸通过酯化反应缩合而成的酚酸类天然成分。包括单咖啡酰奎宁酸，二咖啡酰奎宁酸及三咖啡酰奎宁酸、绿原酸甲酯、绿原酸乙酯等(龙文静,张盛,袁玲,李银花,刘仲华.反相高效液相色潽法同时测定咖啡豆中的6种绿原酸类类化合物[J].色谱,2011(5):439-422)。
绿原酸(Chlorogenicacids,CGA)又名咖啡鞣酸，化学名为3-O-咖啡酰奎宁酸(3-O-caffeoylquinicacid)，是植物体在有氧呼吸过程中经莽草酸途径产生的一种苯丙素类化合物，广泛存在与高等双子叶植物和蕨类植物中。易溶于乙醇、甲醇等极性溶剂，微溶于乙酸乙酯。绿原酸具有抗菌、抗病毒、抗肿瘤、降血压等重要的生理活性(陈绍华,王亚琴,罗立新.天然产物绿原酸的研究进展[J].食品科技,2008(02):195-198；邓亮,袁华,喻宗沅.绿原酸的研究进展[J].化学与生物工程,2005(7):4-6)。
常见的二咖啡酰奎宁酸(Dicaffeoylquinicacids,Di-CQA)有1,3-二咖啡酰奎宁酸、1,5-二咖啡酰奎宁酸、3,4-二咖啡酰奎宁酸、3,5-二咖啡酰奎宁酸、4,5-二咖啡酰奎宁酸等，这些化合物普遍具有保肝利胆作用。从中药旋覆花中分离得到的1,5-二咖啡酰奎宁酸(IBE-5)是一种新结构类型的抗乙型肝炎病毒和艾滋病病毒的化合物，日前正式进入人体临床试验阶段。但1,5-二咖啡酰奎宁酸在植物中含量较低，纯化工艺复杂，难以进行规模化生产，只能通过人工化学合成来获得，其合成方法获得了中国发明专利授权奎宁酸。
1,5-二咖啡酰奎宁酸(1,5-Dicaffeoylquiniccid)分子结构
***《药品标准》收录具有清热解毒、抗菌消炎的中成药170种，均含有绿原酸且为主要成分。绿原酸等多酚类物质被称为“第七类营养素”，被广泛用于保健行业，添加了绿原酸的保健药品具有清热解毒、养颜润肤、解除烟酒过多等特点(邓亮,袁华,喻宗沅.绿原酸的研究进展[J].化学与生物工程,2005,(7):4-6)。天然酚酸类化合物的酚羟基结构具有广泛的生理活性，如抗氧化、清除自由基、抗紫外辐射、保肝利胆、抑菌及抗病毒作用。广泛的应用在食品、医药、日用化妆品行业(吴江涛.绿原酸的生物活性及其应用[J].现代农业科技,2009(19):349-350)。
八角金盘(Fatsiajaponica)为五加科(Araliaceae)常绿灌木，又名八金盘、八手、手树和金刚纂等，属于阴生亚热带适生植物。原产我国台湾和日本，现长江流域以南地区广泛分布。根据《台湾药用植物志》记载，八角金盘味辛、苦、性温、小毒。其叶、根、皮可入药，能够化痰止咳、化瘀止痛，跌打损伤等。近年来，医学界常用八角金盘和其他植物的根茎一起入药，治疗肝癌、肾结石等病。研究表明三萜皂苷类化合物是八角金盘中的活性成分，此外还有黄酮、挥发油等成分，而酚酸类化合物的研究鲜有报道。
2015年，黄建丹等提取了八角金盘花的总黄酮成分并对其抗氧化活性进行测定，发现八角金盘花总黄酮具有DPPH·自由基清除能力略强于维生素C(黄建丹,蒋益花.八角金盘花黄酮提取工艺优化及其氧化活性[J].广州化工,2015,43(4):64-67)。八角金盘枝叶提取物对人乳腺癌细胞MCF-7、人非小细胞肺癌A549和人B细胞型急性淋巴细胞白血病细胞BALL-1的增殖有一定抑制作用(赵杨,梁超,李拓等.八角金盘枝叶提取物在制备抗癌药物中的应用及制备[P].中国专利:CN201410352419.3)。陆祖霖研究发现以八角金盘根茎入药，对治疗肝癌有一定的疗效(陆祖霖.八角金盘治疗肝癌的临床体会[J].浙江中西医结合杂志,1995,19(2):13)。
有研究利用黑曲霉水解绿原酸能得到奎宁酸和咖啡酸(卢定强,王俊,凌岫泉等.一株高产绿原酸水解酶的黑曲霉菌株及其应用[P].中国专利:200810156047.1)，把价值较高的绿原酸分解来获得咖啡酸和奎宁酸。本发明的研究发现黑曲霉或散囊菌可转化咖啡酸和奎宁酸生成二咖啡酰奎宁酸，且能得到奎尼酸、咖啡酸等产物。这与上述专利水解绿原酸得到奎宁酸和咖啡酸不同，本发明为获取二咖啡酰奎宁酸提供了有效的方法。
黑曲霉(Aspergillusniger)属半知菌亚门，丝孢纲，丝孢目，丛梗孢科，是曲霉属中的一个常见种，是重要的发酵工业菌种，是柠檬酸、葡糖酸和没食子酸等的只要生产菌(郭艳梅,郑平,孙际宾.黑曲霉作为细胞工厂:知识准备与技术基础[J].生物工程学报,2010,26(10):1410-1418)。散囊菌属子囊菌门，散囊菌纲，散囊菌目，可产淀粉酶、脂肪酶、蛋白酶等，本发明所用的散囊菌是本发明组曾用菌株，包括冠突散囊菌(Eurotiumcristatum)、刺孢散囊菌(Eurotiumechinulatum)、谢瓦氏散囊菌(Eurotiumchevalieri)等。(陈育如,孙欢,钱媛媛等.散囊菌利用内醚糖及纤维素热解液等产黑色素的方法[P].中国专利:201310131501.9)。
目前，未见对八角金盘中酚酸类化合物的研究报道。
发明内容
本发明利用五加科八角金盘提取酚酸类化合物，并利用生物转化方法提高二咖啡酰奎宁酸类化合物的产量，增加了获取酚酸类化合物的途径。
本发明首次对八角金盘中的酚酸类化合物进行了探索，结果表明八角金盘中的酚酸类化合物种类较多，有咖啡酸、奎尼酸、绿原酸以及3,4二咖啡酰奎宁酸(如图3所示)，3,5二咖啡酰奎宁酸(如图4所示)，4,5二咖啡酰奎宁酸(如图5所示))等。八角金盘内酚酸类化合物含量见表1所示，八角金盘中酚酸类化合物含量从高到低依次是茎皮、嫩叶、果实、成熟叶、老叶，其中二咖啡酰奎宁酸占的比重最高。同时还可以根据酚酸类化合物的含量推断出酚酸类化合物在八角金盘的叶片成熟过程中有逐渐下降的趋势。本发明八角金盘的综合利用提供了依据，为获取酚酸类化合物提供了新的原料种类。
表1八角金盘不同部位酚酸类化合物含量(mg·g-1)
本发明提供一种利用新资源五加科八角金盘制备酚酸类化合物的方法。可以获得绿原酸、咖啡酸、奎尼酸和二咖啡酰奎宁酸(3,4-二咖啡酰奎宁酸，3,5-二咖啡酰奎宁酸，4,5-二咖啡酰奎宁酸)。
一种用八角金盘中制备酚酸类化合物的方法；是以八角金盘为原料，进行提取分离；或提取分离后再经黑曲霉、散囊菌生物转化得到酚酸类化合物。
以五加科八角金盘原料提取酚酸类化合物的方法，其特征在于，所述方法包括：
所述提取操作包括浸提、超声波提取、回流提取、微波提取提取中的任一种；
所述转化操作包括转化中的任一种；
所述纯化操作包括高速离心纯化、树脂纯化、有机溶液萃取、超滤纯化中的一种或几种；
所述待处理的八角金盘具体为五加科八角金盘的果、叶、茎、根；
所述提取溶剂包括：水溶液或体积分数为10％-100％的乙醇、甲醇；pH为3.0-7.0。
本发明所述的方法是将黑曲霉或散囊菌所产酶液加入八角金盘全草提取液进行生物转化。
所述转化操作包括以八角金盘茎、叶和果实为原料，通过酶液转化八角金盘全草提取液提高二咖啡酰奎宁酸含量的方法，所述含有酚酸类化合物的提取液经转化后3,4-二咖啡酰奎宁酸、3,5-二咖啡酰奎宁酸、4,5-二咖啡酰奎宁酸的含量分别增加969％，277％，253％。
本发明所述的黑曲霉和散囊菌可从自然界筛选，也可从CGMCC\CICC\CFCC\ATCC等菌种保藏机构购买。
上述方法中，转化温度30℃-90℃(最佳温度是45℃)，转化体系pH为3.0-9.0(最佳pH是5.0)，转化时间0.1h-48h(最佳转化时间是24h)。
上述方法中，转化底物为八角金盘提取液，其中酚酸类化合物的浓度1％～50％(最佳浓度5％)。
本发明转化液中的产物用常规的柱分离等方法纯化。
本发明的优点：
1.五加科八角金盘中酚酸类化合物含量丰富，其中二咖啡酰奎宁酸占的比重最高，酚酸类化合物的总量在0.279％～1.38％之间。
2.五加科八角金盘原料的生物量大，种植面积广，本发明中黑曲霉和散囊菌等微生物的应用提供了通过生物转化获得更多特定酚酸类化合物的方法，有广阔的应用前景。
附图说明
图1八角金盘果实提取液HPLC图(注：1-咖啡酸；2-奎尼酸；3-3,4二咖啡酰奎宁酸；4-3,5二咖啡酰奎宁酸；5-4,5二咖啡酰奎宁酸)。
图2提取液生物转化后的HPLC图(24h)。(注：1-咖啡酸；2-奎尼酸；3-3,4二咖啡酰奎宁酸；4-3,5二咖啡酰奎宁酸；5-4,5二咖啡酰奎宁酸)。
图3提取液中3,4-二咖啡酰奎宁酸二级质谱图。
图4提取液中3,5-二咖啡酰奎宁酸二级质谱图。
图5提取液中4,5-二咖啡酰奎宁酸二级质谱图。
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，实施例中所用菌种为常规的黑曲霉、散囊菌。
实施例1：
八角金盘果实500g粉碎过60目筛，按料液比1:20加入体积分数为70％的乙醇溶液，超声提取，旋转蒸发至无乙醇。提取液用乙酸乙酯萃取，得到了含有3,4-二咖啡酰奎宁酸、3,5-二咖啡酰奎宁酸、4,5-二咖啡酰奎宁酸、奎尼酸的萃取液和含有绿原酸、咖啡酸、奎宁酸的萃余液。萃取液的有机溶剂除去后经柱层析进一步分离纯化得到纯度85％的3,4-二咖啡酰奎宁酸0.28g，纯度92％的3,5-二咖啡酰奎宁酸2.9g，纯度90％的4,5-二咖啡酰奎宁酸0.23g，萃余液还能得到咖啡酸、奎尼酸等产物。
实施例2：
与实施例1相同，将体积分数为70％的乙醇溶液替换为体积分数为70％的甲醇溶液。
实施例3：
八角金盘果实500g粉碎过60目筛，按料液比1:20加入体积分数为70％的乙醇溶液，超声提取1小时，重复操作一次，合并提取液，提取液旋转蒸发至无乙醇。提取液用乙酸乙酯等比例萃取，得到了含有3,4-二咖啡酰奎宁酸、3,5-二咖啡酰奎宁酸、4,5-二咖啡酰奎宁酸、奎尼酸的萃取液和含有绿原酸、咖啡酸、奎宁酸的萃余液。萃取液的有机溶剂除去后经AB-8大孔树脂进一步分离纯化得到纯度90％的3,4-二咖啡酰奎宁酸0.31g，纯度96％的3,5-二咖啡酰奎宁酸2.85g，纯度90％的4,5-二咖啡酰奎宁酸0.37g，萃余液还能得到咖啡酸、奎尼酸等产物。
实施例4：
与实施例2相同，将体积分数为70％的乙醇溶液替换为体积分数为70％的甲醇溶液。
实施例5：
取八角金盘嫩叶500g晒干后粉碎过60目筛。按料液比1:20加入体积分数为70％的乙醇溶液，超声提取1小时，重复操作一次，合并提取液，提取液旋转蒸发至无乙醇。提取液用乙酸乙酯等比例萃取，得到了含有3,4-二咖啡酰奎宁酸、3,5-二咖啡酰奎宁酸、4,5-二咖啡酰奎宁酸、奎尼酸的萃取液和含有绿原酸、咖啡酸、奎宁酸的萃余液。萃取液的有机溶剂除去后经柱层析进一步分离纯化得到纯度92％的3,4-二咖啡酰奎宁酸0.25g，纯度96％的3,5-二咖啡酰奎宁酸3.1g，纯度90％的4,5-二咖啡酰奎宁酸0.29g，萃余液还能得到咖啡酸、奎尼酸等产物。
实施例6：
取八角金盘成熟叶500g晒干后粉碎过60目筛。按料液比1:20加入体积分数为70％的乙醇溶液，超声提取1小时，重复操作一次，合并提取液，提取液旋转蒸发至无乙醇。提取液用乙酸乙酯等比例萃取，得到了含有3,4-二咖啡酰奎宁酸、3,5-二咖啡酰奎宁酸、4,5-二咖啡酰奎宁酸、奎尼酸的萃取液和含有绿原酸、咖啡酸、奎宁酸的萃余液。萃取液的有机溶剂除去后经柱层析进一步分离纯化得到纯度90％的3,4-二咖啡酰奎宁酸0.14g，纯度92％的3,5-二咖啡酰奎宁酸2.3g，纯度90％的4,5-二咖啡酰奎宁酸0.24g，萃余液还能得到咖啡酸、奎尼酸等产物。
实施例7：
取八角金盘老叶500g晒干后粉碎过60目筛。按料液比1:20加入体积分数为70％的乙醇溶液，超声提取1小时，重复操作一次，合并提取液，提取液旋转蒸发至无乙醇。提取液用乙酸乙酯等比例萃取，得到了含有3,4-二咖啡酰奎宁酸、3,5-二咖啡酰奎宁酸、4,5-二咖啡酰奎宁酸、奎尼酸的萃取液和含有绿原酸、咖啡酸、奎宁酸的萃余液。萃取液的有机溶剂除去后经柱层析进一步分离纯化得到纯度90％的3,4-二咖啡酰奎宁酸0.12g，纯度93％的3,5-二咖啡酰奎宁酸2.1g，纯度90％的4,5-二咖啡酰奎宁酸0.22g，萃余液还能得到绿原酸、咖啡酸、奎尼酸等产物。
实施例8：
取八角金盘果实500g晒干后粉碎过60目筛。按料液比1:20加入体积分数为70％的乙醇溶液，超声提取1小时，重复操作一次，合并提取液，提取液旋转蒸发至无乙醇。用常规的黑曲霉固体曲培养基，发酵后经加水浸提得到黑曲霉酶液，100mL的酶液加入100mL含有10％(w/v)酚酸类化合物的八角金盘果实提取液，转化体系pH为5.0，45℃水浴中转化24h。转化液用乙酸乙酯等比例萃取，萃取液的有机溶剂除去后经柱层析进一步分离纯化得到纯度90％的3,4-二咖啡酰奎宁酸0.23g，纯度95％的3,5-二咖啡酰奎宁酸3.7g，纯度93％的4,5-二咖啡酰奎宁酸0.37g，萃余液还能得到绿原酸、咖啡酸、奎尼酸等产物。
实施例9：
与实施例8相同，将八角金盘果实替换为八角金盘嫩叶。
实施例10：
与实施例8相同，将八角金盘果实替换为八角金盘成熟叶。
实施例11：
与实施例8相同，将八角金盘果实替换为八角金盘老叶。
实施例12：
与实施例8相同，将体积分数为70％的乙醇溶液替换为体积分数为70％的甲醇溶液。
实施例13：
与实施例8相同，将黑曲霉替换为冠突散囊菌。
实施例14：
与实施例8相同，将45℃水浴替换为30℃。
实施例15：
与实施例8相同，将45℃水浴替换为90℃。
实施例16：
与实施例8相同，将转换时间替换为0.1h。
实施例17：
与实施例8相同，将转换时间替换为48h。
实施例18：
与实施例8相同，将转换体系pH替换为3。
实施例19：
与实施例8相同，将转换体系pH替换为9。
Claims (5)
1.一种用八角金盘制备酚酸类化合物的方法；其特征在于，以八角金盘为原料，进行提取分离；或提取分离后再经黑曲霉、散囊菌生物转化得到酚酸类化合物。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，以八角金盘全草为原料进行提取分离，提取全草用的提取溶剂包括：水溶液或体积分数为10％～100％的乙醇、甲醇。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述提取溶剂的pH为3.0-7.0。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，以八角金盘全草为原料，以黑曲霉、散囊菌为转化微生物，经过固体或液体发酵得到酶液转化相关产物。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，转化温度30℃-90℃，转化体系pH为3.0-9.0，转化时间0.1h-48h。
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