專利名稱：一種純化甘草次苷的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用非極性大孔吸附樹脂從甘草酸的生物轉(zhuǎn)化溶液中分離純化出純度大于80％的甘草次苷的方法。
背景技術(shù)：
甘草次苷，又名單葡萄糖醛酸甘草次酸(Glycyrrhetic acid3-O-mono-β-D-glucuronide)是甘草的主要成份甘草酸的衍生物。甘草次苷的甜度約是甘草酸的5倍，蔗糖的941倍，是一種天然甜味劑，在安全性及營養(yǎng)功能方面好于人工合成的甜味劑。甘草次苷與甘草酸有著相似的生物活性，而且甘草次苷在抗炎活性和抗過敏活性上等同或超過甘草酸，并具有顯著的抗癌作用。因此，甘草次苷在食品和醫(yī)藥領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。
Brieskorn等和Mizutani等用化學(xué)法首先合成了甘草次苷，但此法合成路線長、收率低。而利用水解酶對甘草酸進(jìn)行選擇性水解去除末端糖基可以直接得到甘草次苷。目前，甘草次苷主要是利用各種來源的水解酶對甘草酸進(jìn)行水解而得到含甘草次苷的生物轉(zhuǎn)化液，該生物轉(zhuǎn)化液尚含有未反應(yīng)的甘草酸、游離酶或生物組織碎片等雜質(zhì)，采用離心或過濾的方法除去其中的固體成分，得到純度不高的粗甘草次苷，要采取適當(dāng)?shù)姆蛛x純化手段才能得到純度較高的甘草次苷。市場上的產(chǎn)品為甘草次苷∶甘草酸約為3∶7的混合品，甘草次苷的純度在30％左右，主要在食品領(lǐng)域用作甜味劑。隨著甘草次苷應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)大，急需解決高純度甘草次苷的制備問題。
本發(fā)明需要解決的技術(shù)問題是公開一種分離純化出純度大于80％的甘草次苷的方法，以克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明人發(fā)現(xiàn)甘草酸與甘草次苷都是由非極性甙元甘草次酸與極性糖連接組成，分子結(jié)構(gòu)相差一個葡萄糖醛酸基，它們的分子極性存在一定的差異。利用分子極性的差異，采用非極性大孔吸附樹脂對甘草次苷進(jìn)行分離純化，可以達(dá)到制備純度大于80％的甘草次苷的目的。
本發(fā)明采用的非極性大孔吸附樹脂由于沒有引入離子交換功能團(tuán)，僅有多孔的骨架，其性質(zhì)和活性炭、硅膠等吸附劑相似。與活性炭等經(jīng)典吸附劑相比，非極性大孔樹脂具有選擇性好、解吸容易、機(jī)械強(qiáng)度好、可反復(fù)使用和流體阻力小等優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明優(yōu)選的非極性大孔吸附樹脂是以苯乙烯為單體、二乙烯苯為交聯(lián)劑聚合而成的大網(wǎng)格吸附劑。本發(fā)明是利用非極性大孔吸附樹脂從離心或過濾后的甘草酸的生物轉(zhuǎn)化溶液(即粗甘草次苷溶液)中分離純化出純度大于80％的甘草次苷。
本發(fā)明是通過以下步驟實(shí)現(xiàn)的(1)吸附柱的裝填非極性大孔吸附樹脂按常規(guī)方法預(yù)處理后，裝填到吸附柱內(nèi)作為交換柱。吸附柱一般采用玻璃柱或耐有機(jī)溶劑、耐酸堿的或陶瓷內(nèi)襯的不銹鋼柱；(2)樹脂的吸附過程將粗甘草次苷溶液通過步驟(1)所述的交換柱進(jìn)行動態(tài)吸附，用蠕動泵控制溶液通過時的流速，直至交換柱中樹脂的吸附達(dá)到貫穿點(diǎn)(即為上樣溶液濃度的5％-10％)。在操作時所要控制的條件為a.控制溶液的濃度在0.001-100g/L之間；b.控制溶液的pH值在4.5-8之間，優(yōu)選在5-6之間，最佳pH值是5.8；c.控制溶液通過交換柱時的流速在0.5-10BV/h之間。
(3)樹脂的洗雜過程，包括以下連續(xù)步驟a.酸性水溶液沖洗步驟(2)中經(jīng)動態(tài)吸附達(dá)到貫穿點(diǎn)的交換柱，在操作時控制水溶液的pH值在3-5之間；b.去離子水沖洗上述步驟a)沖洗過的交換柱，至流出液呈中性；c.低濃度的有機(jī)溶劑(甲醇，乙醇，丙酮等)或pH值較低的堿性溶液(NaOH，KOH，氨水等)作為交換柱洗雜過程中所用的洗脫液，對交換柱進(jìn)行動態(tài)的洗雜，至流出液中無甘草酸。在操作時控制的條件為(a)有機(jī)溶劑的濃度在0.001-50％之間，優(yōu)選在25-50％之間，最佳濃度是30％；(b)堿性溶液的pH值在7.5-9之間，最佳pH是8。
(4)樹脂的洗脫過程高濃度的有機(jī)溶劑(甲醇，乙醇，丙酮等)或pH值較高的堿性溶液(NaOH，KOH，氨水等)作為交換柱洗脫過程中所用的洗脫液，采用上述洗脫液對交換柱進(jìn)行動態(tài)的洗脫，至流出液中沒有甘草次苷。收集此過程中的洗脫液，即為高純度的甘草次苷溶液，在操作時所要控制的條件為
a.有機(jī)溶劑的濃度在50-100％之間，優(yōu)選在65-100％之間，最佳濃度是70％；b.堿性溶液的pH值在9-14之間，最佳pH值是12。
(5)甘草次苷的干燥將步驟(4)中收集的洗脫液經(jīng)干燥除去其中的溶劑，即制得高純度的甘草次苷固體粉末。
本發(fā)明中甘草次苷的純化工藝操作簡單，分離效果好，成本消耗低，易進(jìn)行工業(yè)化生產(chǎn)。而且樹脂經(jīng)處理后，可反復(fù)使用，分離效果不減，適用于工業(yè)化生產(chǎn)。通過本發(fā)明中所述的方法制得的純度大于80％的甘草次苷可廣泛應(yīng)用于食品，醫(yī)藥，化妝品等領(lǐng)域中。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1用非極性大孔吸附樹脂X-5(南開大學(xué)化工廠)裝填交換柱(Φ2.0×12cm)。3.6g/L(pH值5.8)的粗甘草次苷溶液通過交換柱，至吸附達(dá)到貫穿點(diǎn)，控制溶液的流速為2BV/h。pH值為4的酸性水溶液沖洗交換柱，后用去離子水沖洗交換柱，至流出液呈中性。接著用30％的乙醇-水溶液對交換柱進(jìn)行動態(tài)的洗雜，至流出液中無甘草酸；70％的乙醇-水溶液進(jìn)行動態(tài)的洗脫，至流出液中無甘草次苷，收集該洗脫過程中的洗脫液，經(jīng)干燥后，得到高純度的甘草次苷固體粉末約為0.1557g，其純度為80.28％，收率為42.36％。
實(shí)施例2用非極性大孔吸附樹脂NKA(南開大學(xué)化工廠)裝填交換柱(Φ2.0×12cm)，其他步驟同實(shí)施例1。收集該洗脫過程中的洗脫液，經(jīng)干燥后，得到高純度的甘草次苷固體粉末約為0.1891g，純度為80.57％，收率為51.45％。
實(shí)施例3用4.8g/L的粗甘草次苷溶液通過NKA樹脂裝填的交換柱，其他步驟同實(shí)施例1。收集該洗脫過程中的洗脫液，經(jīng)干燥后，得到高純度的甘草次苷固體粉末約為0.2528g，純度約為80.49％，收率為51.78％。
實(shí)施例4用非極性大孔吸附樹脂NKA裝填交換柱(Φ1.0×20cm)。4.8g/L(pH值5.8)的粗甘草次苷溶液通過交換柱，至吸附達(dá)到貫穿點(diǎn)，其他步驟同實(shí)施例1中所述。收集該洗脫過程中的洗脫液，經(jīng)干燥后，得到高純度的甘草次苷固體粉末約為0.9592g，純度為85.58％，收率為63.45％。
實(shí)施例5
控制溶液通過交換柱的流速為3BV/h，其他步驟及條件同實(shí)施例4所述，收集該洗脫過程中的洗脫液，經(jīng)干燥后，得到高純度的甘草次苷固體粉末約為0.9385g，純度為85.05％，收率約為62.08％。
實(shí)施例6用30％的甲醇-水溶液對NKA樹脂裝填的交換柱進(jìn)行動態(tài)的洗雜，至流出液中無甘草酸；70％的甲醇-水溶液作為洗脫液對交換柱進(jìn)行動態(tài)的洗脫，至流出液中無甘草次苷，其他步驟及條件同實(shí)施例4所述。收集該洗脫過程中的洗脫液，經(jīng)干燥后，得到高純度的甘草次苷固體粉末約為0.9308g，純度為86.19％，收率約為61.87％。
實(shí)施例7用30％的丙酮-水溶液對NKA樹脂裝填的交換柱進(jìn)行動態(tài)的洗雜，至流出液中無甘草酸；70％的丙酮-水溶液作為洗脫液對交換柱進(jìn)行動態(tài)的洗脫，至流出液中無甘草次苷，其他步驟及條件同實(shí)施例4所述。收集該洗脫過程中的洗脫液，經(jīng)干燥后，得到高純度的甘草次苷固體粉末約約為0.9416g，純度為83.76％，收率約為62.45％。
實(shí)施例8用pH值為8的NaOH溶液對交換柱進(jìn)行動態(tài)的洗雜，至流出液中無甘草酸，pH值為12的NaOH溶液對交換柱進(jìn)行動態(tài)的洗脫，至流出液中無甘草次苷，其他步驟及條件同實(shí)施例4。收集該洗脫過程中的洗脫液，經(jīng)干燥后，得到高純度的甘草次苷固體粉末約為0.9687g，純度約為85.66％，收率約為64.08％。
實(shí)施例9用pH值分別為8的KOH溶液對交換柱進(jìn)行動態(tài)的洗雜，至流出液中無甘草酸，pH值為12的KOH溶液對交換柱進(jìn)行動態(tài)的洗脫，至流出液中無甘草次苷，其他步驟及條件同實(shí)施例4。收集該洗脫過程中的洗脫液，經(jīng)干燥后，得到高純度的甘草次苷固體粉末約為0.9794g，純度約為84.85％，收率約為64.79％。
實(shí)施例10用pH值分別為8的氨水溶液對交換柱進(jìn)行動態(tài)的洗雜，至流出液中無甘草酸，pH值為12的氨水溶液對交換柱進(jìn)行動態(tài)的洗脫，至流出液中無甘草次苷，其他步驟及條件同實(shí)施例4。收集該洗脫過程中的洗脫液，經(jīng)干燥后，得到高純度的甘草次苷固體粉末約為0.9553g，純度約為86.04％，收率約為64.96％。
實(shí)施例11用非極性大孔吸附樹脂NKA裝柱(Φ5.0×20cm)，4.8g/L(pH值5.8)的甘草次苷粗品溶液通過該交換柱進(jìn)行動態(tài)吸附，至吸附達(dá)到貫穿點(diǎn)，控制溶液的流速為2BV/h。pH值為4的酸性水溶液及去離子水沖洗交換柱后，用濃度為30％的乙醇-水溶液進(jìn)行動態(tài)的洗雜，至流出液中無甘草酸，70％的乙醇-水溶液進(jìn)行動態(tài)洗脫，至流出液中無甘草次苷。收集該洗脫過程中的洗脫液，經(jīng)干燥后，得到高純度的甘草次苷固體粉末約為4.650g，純度為86.53％，收率約為65.08％。
權(quán)利要求
1.一種純化甘草次苷的方法，其特征在于包括以下連續(xù)步驟(1)吸附柱的裝填非極性大孔吸附樹脂按常規(guī)方法預(yù)處理后，裝填到吸附柱內(nèi)作為交換柱；(2)樹脂的吸附過程將粗甘草次苷溶液通過步驟(1)所述的交換柱進(jìn)行動態(tài)吸附，至交換柱中樹脂的吸附達(dá)到貫穿點(diǎn)，即流出液的濃度為上樣溶液濃度的5％-10％，在操作時所要控制的條件為控制溶液的濃度在0.001-100g/L之間、pH值在4.5-8之間、溶液通過交換柱時的流速在0.5-10BV/h之間；(3)樹脂的洗雜過程包括以下連續(xù)步驟a.酸性水溶液沖洗步驟(2)中由動態(tài)吸附達(dá)到貫穿點(diǎn)的交換柱，在操作時控制水溶液的pH值在3-5之間；b.去離子水沖洗上述步驟a)沖洗過的交換柱，至流出液呈中性；c.低濃度的有機(jī)溶劑或pH值較低的堿性溶液作為交換柱洗雜過程中所用的洗脫液，對交換柱進(jìn)行動態(tài)的洗雜，至流出液中無甘草酸；(4)樹脂的洗脫過程高濃度的有機(jī)溶劑或pH值較高的堿性溶液作為交換柱洗脫過程中所用的洗脫液，對交換柱進(jìn)行動態(tài)的洗脫，至流出液中無甘草次苷，而此時收集的流出液，即為高純度的甘草次苷溶液；(5)甘草次苷的干燥將步驟(4)中收集的洗脫液經(jīng)干燥后，即制得高純度的甘草次苷。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于非極性大孔吸附樹脂為以苯乙烯為單體、二乙烯苯為交聯(lián)劑聚合而成的大網(wǎng)格吸附劑。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于吸附柱采用玻璃柱或耐有機(jī)溶劑、耐酸堿的或陶瓷內(nèi)襯的不銹鋼柱。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于樹脂的吸附過程中控制溶液的pH值在4.5-8之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于樹脂的吸附過程中控制溶液的pH值在5-6之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于樹脂的洗雜過程中低濃度的有機(jī)溶劑為甲醇、乙醇、丙酮，濃度在0.001-50％之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于洗雜過程中有機(jī)溶劑的濃度在25-50％之間。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于洗雜過程中pH值較低的堿性溶液為NaOH、KOH、氨水，pH值在7.5-9之間。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于樹脂的洗脫過程中高濃度的有機(jī)溶劑為甲醇、乙醇、丙酮，濃度在50-100％之間。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于樹脂的洗脫過程中pH值較高的堿性溶液為NaOH、KOH、氨水，控制堿性溶液的pH值在9-14之間。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種分離制備高純度甘草次苷的方法，用國產(chǎn)非極性大孔吸附樹脂裝填交換柱。以離心或過濾后的甘草酸的生物轉(zhuǎn)化溶液為上樣的粗品溶液，使其通過交換柱，動態(tài)吸附至貫穿點(diǎn)。酸性水溶液沖洗后，低濃度的有機(jī)溶劑或pH值較低的堿性溶液作為洗脫液對交換柱進(jìn)行動態(tài)的洗雜，后用高濃度的有機(jī)溶劑或pH值較高的堿性溶液作為洗脫液對交換柱進(jìn)行動態(tài)的洗脫，收集該洗脫過程中的洗脫液，經(jīng)干燥后，得到純度大于80％的甘草次苷固體粉末。本發(fā)明公開的分離純化方法具有工藝操作簡單，分離效果好，成本消耗低，易進(jìn)行工業(yè)化生產(chǎn)的特點(diǎn)。
文檔編號C07J75/00GK1865277SQ20061008523
公開日2006年11月22日 申請日期2006年6月6日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月6日
發(fā)明者盧定強(qiáng), 李暉, 戴燕, 韋萍, 歐陽平凱 申請人:南京工業(yè)大學(xué)