CN114349763A - 一种提纯光甘草定的新方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种以光果甘草粗提物为原料，通过四元溶剂萃取体系对天然产物光果甘草中活性成分光甘草定的分离方法。体系中采用了乙醇或甲醇作为增溶剂，以增加粗提物在水相中的溶解度；将正己烷或环己烷加入水/醇混合溶剂中构成双相萃取体系，以促进两相分相和调节各单体在两相间的分配。在构建了四元溶剂萃取体系后，通过离心分馏萃取，光甘草定纯度大于85％。本发明有效地避免了传统制备光甘草定过程中分离成本高，分离程序繁琐，分离效率低，不利于工业化生产等问题，是一种操作简单，分离效率高，生产周期短，产品质量可控且适用于工业化的分离提纯方法。

Description

一种提纯光甘草定的新方法

技术领域

本发明涉及一种从甘草粗提物中制备性分离光甘草定的方法，尤其涉及一种采用四元溶剂萃取法，经多级离心分馏萃取分离光甘草定的方法。

背景技术

光甘草定(Glabridin)是光果甘草区别于其他种甘草的特征性成分，在光果甘草中所占比约1%-3%。光甘草定纯品为白色粉末或白色晶体，不溶于水，易溶于有机溶剂如乙醇、丙酮、乙酸乙酯、甲苯等，分子式为 C₂₀H₂₀O₄，分子量为324.36，结构式如式1。光甘草定具有如下主要药理作用：抗氧化作用、抗动脉粥样硬化和降血脂作用、***样活性、神经保护、增强记忆作用、抑制黑色素形成作用和抑菌作用等生物活性和药理作用。光甘草定的抗氧化、降血脂、抗炎等作用在阻止心血管疾病的病理基础—动脉粥样硬化症的3个危险因素—LDL脂蛋白的氧化、血管内皮细胞被炎症因子损伤和高脂血症等方面具有重要意义，这使光甘草定在人类疑难症—心血管疾病的有效药物干预中将拥有重要研究价值；光甘草定的抗脑损伤、保护神经细胞和提高认知能力等生物活性使它在老年痴呆症的创新药物研究中显示较好的研究潜力。特别是，光甘草定抑制酪氨酸酶活性和抑菌作用显著，且对黑素细胞毒性较低，是世上公认的安全的美白剂，美白效果比维生素C高出232倍，可用于美白和减轻色斑。目前常用的美白剂有氢醌(已禁用)、维生素C及其衍生物、曲酸、壬二酸、果酸、熊果苷，烟酰胺等。研究发现，这些美白剂大多是以减少黑色素含量来发挥美白功效，但是降低了黑色素对肌肤的保护作用(防御紫外线损伤，肌肤光老化)。天然等于健康和安全，消费者在选择美白化妆品的时候，天然成分的产品依旧是消费主流。中国祛斑美白用品的基本市场容量每年接近1000亿。目前，市场上纯度为98%的光甘草定价格高达18万元/公斤。因此，从甘草粗提物中选择性分离出高纯光甘草定具有重要科学意义和实际应用价值；

式1 。

光甘草定单体分离技术的最大难点在于单体的纯化精制部分。甘草粗提物成分复杂，相似组分较多，且光甘草定不溶于水，增大了分离难度。针对光甘草定的分离纯化，已开发有机溶剂提取法、柱层析法、色谱法、离子液体萃取、分子印迹技术和超临界流体萃取等方法。有机溶剂提取法产品纯度不高；柱层析法分离效率低，操作步骤繁琐费时；制备色谱的填料用量大且价格昂贵、溶剂消耗多，规模放大存在问题；高速逆流色谱需要大量溶剂并且耗时，纯度不高，仍然难满足工业化生产需求；分子印迹技术填料选择性单一，不能满足复杂体系的分离需求，应用规模小。这些方法中大多数技术主要用于分析目的，部分方法简化了分离操作流程，适合于快速少量制备高纯度的光甘草定产品，不能用于大量制备目的。因此，迫切需要开发一种新的高效绿色分离技术用于光甘草定分离，同时该技术也必须具有成本低、产品安全、纯度可控、易于线性放大等特点。

本发明是首次采用多级离心分馏萃取技术对甘草粗提物中光甘草定进行连续萃取分离。本发明利用不同单体在溶剂体系中的分配行为不同，利用离心萃取器的离心作用力进一步强化传质效率，快速高效地得到高纯度光甘草定。该技术克服了上述其他分离技术所存在的分离成本高，分离程序繁琐，分离效率低，不利于工业化的问题，具有操作简便，产量大和纯度高的特点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高纯度光甘草定单体的分离纯化方法，此方法不但可实现光甘草定单体的高效分离，而且工艺稳定，成本低廉，可大量制备得到纯度大于 85％的单体。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种离心分馏萃取技术用于纯化光甘草定的方法，以光果甘草粗提物为原料，具体包含以下步骤：

(1) 四元溶剂体系构建：水相溶剂由水和乙醇或甲醇按不同的比例混合而制备。有机相为萃取溶剂与正己烷或环己烷按不同比例混合而制备。在有机相和水相配置完成后，将两相按1:1的体积比混合、震荡、静置、分层后得到饱和后的水相和有机相；

(2) 萃取分离：对预先购买的甘草粗提物用饱和后的水相溶剂进行溶解处理，得到甘草提取物溶液。将甘草粗提物溶液作为水相，将纯有机溶剂或萃取溶剂与正/环己烷混合溶剂作为有机相，两相混合进行等体积的萃取分离，经充分振荡后静置至完全分层，取样分析，获得平衡后水相和有机相中各单体的浓度，计算出甘草粗提物中各单体的分配系数和分离因子，筛选出合适的溶剂体系；

(3) 连续分馏萃取：用离心萃取器作为萃取设备；取适量甘草粗提物溶于饱和后的水相作为料液相，将筛选出的纯有机溶剂或混合溶剂作为有机相，饱和后的水相为分馏萃取的水相；利用恒流泵将水相泵入重相入口①，当重相出口②有水相流出时，将有机相泵入轻相进口③，当轻相出口⑤有有机相流出后，将料液相泵入料液入口④，水相同有机相呈逆流流动，在一定温度下进行N（2 ≤ N ≤ 20）级离心分馏萃取，使分馏萃取过程达到稳定状态。从有机相获得光甘草定，从水相得到粗提物中其余组分；

所述的一种离心分馏萃取技术用于纯化光甘草定的方法，其特征在于，步骤(3)中所述有机溶剂选自正丁醇，异丁醇，正戊醇，异戊醇，正己醇，庚醇，正辛醇，乙酸乙酯，乙酸丁酯，乙酸异丁酯，甲基叔丁基醚等，所述混合溶剂为上述有机溶剂与正己烷或环己烷按不同比例制备而成；

所述的一种离心分馏萃取技术用于纯化光甘草定的方法，其特征在于，步骤(3)中利用多级离心分馏萃取器从甘草粗提物中连续选择性萃取分离光甘草定。多级离心分馏萃取有机相与水相摩尔比为0.2 ~ 5，有机相与料液相摩尔比为0.2 ~ 3；

所述的一种离心分馏萃取技术用于纯化光甘草定的方法，其特征在于，步骤(3)中料液相的进料位置为f（2 ≤ f ≤ N-1）；

所述的一种离心分馏萃取技术用于纯化光甘草定的方法，其特征在于，步骤(3)中多级离心分馏萃取过程温度控制在0 ~ 25 ℃；

所述的一种离心分馏萃取技术用于纯化光甘草定的方法，其特征在于，步骤(3)中离心萃取器的转速为2200-3500转/分；步骤 (3) 所述的萃取时间为2-24h。

显著特点：本发明先采用四元溶剂体系萃取法从甘草粗提物中对光甘草定进行分离，选择合适的四元溶剂萃取体系，利用不同单体在水相和有机相中分配行为不同，利用离心萃取器的离心作用力使水相和有机相实现快速混合及快速分离，快速高效地获得纯度高的光甘草定。通过多级离心分馏萃取，可大大提高光甘草定的纯度和产率，使用的有机溶剂可回收利用，大大降低了成本，减少了污染。本方法流程简单，操作简便，产品质量稳定，适合规模化生产。

附图说明：

图1为离心萃取器多级分馏萃取技术所用装置示意图，其中各序号分别代表：①步骤（2）离心分馏萃取水相入口，②步骤（2）离心分馏萃取水相出口，③步骤（2）离心分馏萃取有机相入口，④步骤（2）离心分馏萃取料液相入口，⑤步骤（2）离心分馏萃取有机相出口，⑥步骤（3）离心分馏萃取水相入口，⑦步骤（3）离心分馏萃取水相出口，⑧步骤（3）离心分馏萃取有机相入口，⑨步骤（3）离心分馏萃取料液相入口，⑩步骤（3）离心分馏萃取有机相出口。将水相入口处的离心机编号为1（1’），按水相流动的方向对离心机依次编号，每台离心机构成1个萃取级。f（f’）代表进料位置，第1至第f（f’）级构成洗涤段，第f+1至第N（N’）级构成萃取段。

具体实施方式

下面结合本发明的实施例对本发明做进一步说明：

一、测试与分析

本发明所述实施例中分离产物的产率和残余率分析采用美国安捷伦科技公司Agilent 1260 Ⅱ高效液相色谱仪以及日本GL Sciences公司的Inertsil ODS-3色谱柱（250 mm × 4.6 mm，5 μm）。流动相乙腈：水：乙酸为50:50:0.5 (V:V:V)以0.1ml/min的流速在25℃230nm下检测。

实施例1

本实施例的光甘草定单体的分离纯化方法，按如下工艺步骤进行：

取甘草粗提物溶于饱和后的水和乙醇溶液中制成浓度为0.02 g/mL的溶液作为水相，取有机溶剂（乙酸丁酯、乙酸异丁酯或甲基叔丁基醚）与正己烷或环己烷以不同比例混合作为有机相。取水相和有机相各3 mL于10 mL离心管中，于水浴恒温振荡器中5 ℃充分震荡后静置分层，计算平衡时甘草粗提物中各单体的分配比（k）；当乙酸丁酯和正己烷体积比为20:80，光甘草定与分配比相邻杂质的分配系数分别为7.2和3.5，分离因子为2.05。取甘草粗提物溶于饱和后水和乙醇溶液配成浓度为0.02 g/mL的1 L溶液作为料液相；取乙酸丁酯和正己烷（体积比20:80）混合溶剂作为有机相；取与有机相饱和后的水和乙醇溶液作为水相；串联10级离心萃取器，使用恒流泵先将水相泵入离心萃取器，当萃余相出口有水相流出时，将有机相从相应入口泵入离心萃取器，经过一段时间两相流量达到稳定后再将料液相从第6级离心萃取器泵入。水相体积流量为3 mL/min，水相与料液相体积比为2:1，有机相与水相体积比为1:3。用循环冷却水控制温度为15 ℃，进行离心分馏萃取实验，3小时后萃取达到平衡。通过液相检测分析，萃取平衡后，光甘草定产率为85%，纯度达到80%。

实施例2

取甘草粗提物溶于水和乙醇溶液配成浓度为0.02 g/mL的1 L溶液作为料液相；取乙酸丁酯和正己烷（体积比20:80）混合溶剂作为有机相；取水和乙醇溶液作为水相；串联10级离心萃取器，使用恒流泵先将水相泵入离心萃取器，当萃余相出口有水相流出时，将混合有机溶剂从相应入口泵入离心萃取器，两相流量达到稳定后再将初分离后含光甘草定混合物的料液相从第6级离心萃取器泵入。水相体积流量为3 mL/min，水相与料液相体积比为2:1，有机相与水相体积比为2: 3。用循环冷却水控制温度在15 ℃下进行离心分馏萃取3小时，使萃取达到平衡。通过液相检测分析，萃取平衡后，甘草粗提物中光甘草定与分配比相邻的杂质分别进入水相和有机相中，光甘草定产率为92%，纯度达到75%。

实施例3

取甘草粗提物溶于饱和后的水和乙醇溶液中制成浓度为0.02 g/mL的溶液作为水相，取有机溶剂（乙酸丁酯、乙酸异丁酯或甲基叔丁基醚）与正己烷或环己烷以不同比例混合作为有机相。取水相和有机相各3 mL于10 mL离心管中，于水浴恒温振荡器中15 ℃充分震荡后静置分层，计算平衡时甘草粗提物中各单体的分配比（k）；当乙酸丁酯和正己烷体积比为20:80，取甘草粗提物溶于饱和后水和乙醇溶液配成浓度为0.02 g/mL的1 L溶液作为料液相；取乙酸丁酯和正己烷（体积比20:80）混合溶剂作为有机相；取与有机相饱和后的水和乙醇溶液作为水相；串联20级离心萃取器，使用恒流泵先将水相泵入离心萃取器，当萃余相出口有水相流出时，将有机相从相应入口泵入离心萃取器，经过一段时间两相流量达到稳定后再将料液相从第6级离心萃取器泵入。水相体积流量为3 mL/min，水相与料液相体积比为2:1，有机相与水相体积比为1:3。用循环冷却水控制温度为15 ℃，进行离心分馏萃取实验，3小时后萃取达到平衡。通过液相检测分析，萃取平衡后，光甘草定产率为93%，纯度达到85%。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (6)

1.本发明提供了一种离心分馏萃取技术用于纯化光甘草定的方法，以光果甘草粗提物为原料，具体包含以下步骤：

(1) 四元溶剂体系构建：水相溶剂由水和乙醇或甲醇按不同的比例混合而制备；有机相为萃取溶剂与正己烷或环己烷按不同比例混合而制备；在有机相和水相配置完成后，将两相按1:1的体积比混合、震荡、静置、分层后得到饱和后的水相和有机相；

(2) 萃取分离：对预先购买的甘草粗提物用饱和后的水相溶剂进行溶解处理，得到甘草提取物溶液；

将甘草粗提物溶液作为水相，将纯有机溶剂或萃取溶剂与正/环己烷混合溶剂作为有机相，两相混合进行等体积的萃取分离，经充分振荡后静置至完全分层，取样分析，获得平衡后水相和有机相中各单体的浓度，计算出甘草粗提物中各单体的分配系数和分离因子，筛选出合适的溶剂体系；

(3) 连续分馏萃取：用离心萃取器作为萃取设备；取适量甘草粗提物溶于饱和后的水相作为料液相，将筛选出的纯有机溶剂或混合溶剂作为有机相，饱和后的水相为分馏萃取的水相；利用恒流泵将水相泵入重相入口①，当重相出口②有水相流出时，将有机相泵入轻相进口③，当轻相出口⑤有有机相流出后，将料液相泵入料液入口④，水相同有机相呈逆流流动，在一定温度下进行N（2 ≤ N ≤ 20）级离心分馏萃取，使分馏萃取过程达到稳定状态，从有机相获得光甘草定，从水相得到粗提物中其余组分。

2.如权利要求1所述的一种离心分馏萃取技术用于纯化光甘草定的方法，其特征在于，步骤(3)中所述有机溶剂选自正丁醇，异丁醇，正戊醇，异戊醇，正己醇，庚醇，正辛醇，乙酸乙酯，乙酸丁酯，乙酸异丁酯，甲基叔丁基醚等，所述混合溶剂为上述有机溶剂与正己烷或环己烷按不同比例制备而成。

3.如权利要求1所述的一种离心分馏萃取技术用于纯化光甘草定的方法，其特征在于，步骤(3)中利用多级离心分馏萃取器从甘草粗提物中连续选择性萃取分离光甘草定，多级离心分馏萃取有机相与水相摩尔比为0.2 ~ 5，有机相与料液相摩尔比为0.2 ~ 3。

4.如权利要求1所述的一种离心分馏萃取技术用于纯化光甘草定的方法，其特征在于，步骤(3)中料液相的进料位置为f（2 ≤ f ≤ N-1）。

5.如权利要求1所述的一种离心分馏萃取技术用于纯化光甘草定的方法，其特征在于，步骤(3)中多级离心分馏萃取过程温度控制在0 ~ 25 ℃。

6.如权利要求1所述的一种离心分馏萃取技术用于纯化光甘草定的方法，其特征在于，步骤(3)中离心萃取器的转速为2200-3500转/分；步骤 (3) 所述的萃取时间为2-24h。

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