專利名稱：一種純化甘草次苷的方法
技術領域：
本發明涉及一種利用非極性大孔吸附樹脂從甘草酸的生物轉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：
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藥領域具有廣闊的應用前景。
Brieskorn等和Mizutani等用化學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行水解而得到含甘草次苷的生物轉化液，該生物轉化液尚含有未反應的甘草酸、游離酶或生物組織碎片等雜質，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，要采取適當的分離純化手段才能得到純度較高的甘草次苷。市場上的產品為甘草次苷∶甘草酸約為3∶7的混合品，甘草次苷的純度在30％左右，主要在食品領域用作甜味劑。隨著甘草次苷應用領域的不斷擴大，急需解決高純度甘草次苷的制備問題。
本發明需要解決的技術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，以克服現有技術的上述缺陷。
發明內容
發明人發現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，分子結構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行分離純化，可以達到制備純度大于80％的甘草次苷的目的。
本發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，僅有多孔的骨架，其性質和活性炭、硅膠等吸附劑相似。與活性炭等經典吸附劑相比，非極性大孔樹脂具有選擇性好、解吸容易、機械強度好、可反復使用和流體阻力小等優點。本發明優選的非極性大孔吸附樹脂是以苯乙烯為單體、二乙烯苯為交聯劑聚合而成的大網格吸附劑。本發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。
本發明是通過以下步驟實現的(1)吸附柱的裝填非極性大孔吸附樹脂按常規方法預處理后，裝填到吸附柱內作為交換柱。吸附柱一般采用玻璃柱或耐有機溶劑、耐酸堿的或陶瓷內襯的不銹鋼柱；(2)樹脂的吸附過程將粗甘草次苷溶液通過步驟(1)所述的交換柱進行動態吸附，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到貫穿點(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，包括以下連續步驟a.酸性水溶液沖洗步驟(2)中經動態吸附達到貫穿點的交換柱，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，對交換柱進行動態的洗雜，至流出液中無甘草酸。在操作時控制的條件為(a)有機溶劑的濃度在0.001-50％之間，優選在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行動態的洗脫，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.有機溶劑的濃度在50-100％之間，優選在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，易進行工業化生產。而且樹脂經處理后，可反復使用，分離效果不減，適用于工業化生產。通過本發明中所述的方法制得的純度大于80％的甘草次苷可廣泛應用于食品，醫藥，化妝品等領域中。
具體實施例方式
實施例1用非極性大孔吸附樹脂X-5(南開大學化工廠)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，至吸附達到貫穿點，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-水溶液對交換柱進行動態的洗雜，至流出液中無甘草酸；70％的乙醇-水溶液進行動態的洗脫，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％。
實施例2用非極性大孔吸附樹脂NKA(南開大學化工廠)裝填交換柱(Φ2.0×12cm)，其他步驟同實施例1。收集該洗脫過程中的洗脫液，經干燥后，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，其他步驟同實施例1。收集該洗脫過程中的洗脫液，經干燥后，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，至吸附達到貫穿點，其他步驟同實施例1中所述。收集該洗脫過程中的洗脫液，經干燥后，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施例4所述，收集該洗脫過程中的洗脫液，經干燥后，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％。
實施例6用30％的甲醇-水溶液對NKA樹脂裝填的交換柱進行動態的洗雜，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行動態的洗脫，至流出液中無甘草次苷，其他步驟及條件同實施例4所述。收集該洗脫過程中的洗脫液，經干燥后，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％。
實施例7用30％的丙酮-水溶液對NKA樹脂裝填的交換柱進行動態的洗雜，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行動態的洗脫，至流出液中無甘草次苷，其他步驟及條件同實施例4所述。收集該洗脫過程中的洗脫液，經干燥后，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％。
實施例8用pH值為8的NaOH溶液對交換柱進行動態的洗雜，至流出液中無甘草酸，pH值為12的NaOH溶液對交換柱進行動態的洗脫，至流出液中無甘草次苷，其他步驟及條件同實施例4。收集該洗脫過程中的洗脫液，經干燥后，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％。
實施例9用pH值分別為8的KOH溶液對交換柱進行動態的洗雜，至流出液中無甘草酸，pH值為12的KOH溶液對交換柱進行動態的洗脫，至流出液中無甘草次苷，其他步驟及條件同實施例4。收集該洗脫過程中的洗脫液，經干燥后，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％。
實施例10用pH值分別為8的氨水溶液對交換柱進行動態的洗雜，至流出液中無甘草酸，pH值為12的氨水溶液對交換柱進行動態的洗脫，至流出液中無甘草次苷，其他步驟及條件同實施例4。收集該洗脫過程中的洗脫液，經干燥后，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行動態吸附，至吸附達到貫穿點，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-水溶液進行動態的洗雜，至流出液中無甘草酸，70％的乙醇-水溶液進行動態洗脫，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步驟(1)吸附柱的裝填非極性大孔吸附樹脂按常規方法預處理后，裝填到吸附柱內作為交換柱；(2)樹脂的吸附過程將粗甘草次苷溶液通過步驟(1)所述的交換柱進行動態吸附，至交換柱中樹脂的吸附達到貫穿點，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步驟a.酸性水溶液沖洗步驟(2)中由動態吸附達到貫穿點的交換柱，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，對交換柱進行動態的洗雜，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，對交換柱進行動態的洗脫，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)中收集的洗脫液經干燥后，即制得高純度的甘草次苷。
2.根據權利要求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、二乙烯苯為交聯劑聚合而成的大網格吸附劑。
3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于吸附柱采用玻璃柱或耐有機溶劑、耐酸堿的或陶瓷內襯的不銹鋼柱。
4.根據權利要求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.根據權利要求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.根據權利要求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溶劑為甲醇、乙醇、丙酮，濃度在0.001-50％之間。
7.根據權利要求6所述的方法，其特征在于洗雜過程中有機溶劑的濃度在25-50％之間。
8.根據權利要求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.根據權利要求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溶劑為甲醇、乙醇、丙酮，濃度在50-100％之間。
10.根據權利要求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
本發明公開了一種分離制備高純度甘草次苷的方法，用國產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化溶液為上樣的粗品溶液，使其通過交換柱，動態吸附至貫穿點。酸性水溶液沖洗后，低濃度的有機溶劑或pH值較低的堿性溶液作為洗脫液對交換柱進行動態的洗雜，后用高濃度的有機溶劑或pH值較高的堿性溶液作為洗脫液對交換柱進行動態的洗脫，收集該洗脫過程中的洗脫液，經干燥后，得到純度大于80％的甘草次苷固體粉末。本發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，易進行工業化生產的特點。
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 優先權日2006年6月6日
發明者盧定強, 李暉, 戴燕, 韋萍, 歐陽平凱 申請人:南京工業大學