莽草酸的生物活性及其提取工艺的研究进展

2011-04-10林华卫乔良博丁雷涛刘军海

化工技术与开发 2011年10期

林华卫，马雄，乔良博，丁雷涛，刘军海

（陕西理工学院化学与环境科学学院，陕西汉中 723001）

莽草酸（Shikimic Acid）是从八角茴香中提取的一种单体化合物，生物活性广泛，具有抗炎、镇痛等作用，是抗癌药物中间体。自禽流感爆发，罗氏专利药“达菲”被认定为抗击禽流感最有效药物后，制备该药的主要原料——莽草酸便引起了人们的广泛关注。目前工业生产中用于提取莽草酸的主要原料为八角、松针等，除了植物，莽草酸还广泛存在于微生物中，通过微生物发酵也能提取莽草酸。目前提取莽草酸以八角为主。本文简要介绍了莽草酸的生物活性，综述了其提取工艺的研究进展，旨在为莽草酸的研发提供理论参考。

1 生物活性及其应用

1.1 对心血管系统的作用

莽草酸对心血管系统的作用表现在抗血栓形成和抑制血小板聚集的作用。陈骁熠等［1］采用体外给药方法观察马尾松中的莽草酸对Collagen和ADP诱导的血小板聚集的影响，发现莽草酸有很好的抑制体外Collagen、ADP诱导的血小板聚集活性，且剂量和作用呈现一定的正相关性。说明马尾松中的莽草酸能抑制血小板聚集，具有抗凝血作用，可防止血栓形成。

1.2 抑制血小板聚集作用

莽草酸可通过影响花生四烯酸代谢，从而抑制血小板的聚集。陈骁熠等［2］采用比浊法测定马尾松中莽草酸抗血小板凝集活性。结果表明，用高效液相分离纯化制备的莽草酸，在体外呈浓度依赖性抑制二磷酸腺苷（ADP）、胶原诱导的家兔血小板聚集。异亚丙基莽草酸（ISA）是从中药八角属植物八角茴香中提取的有效成分为莽草酸的合成衍生物。ISA能够明显抑制多种诱导剂所致的血小板聚集以及实验性血栓的形成，对培养的海马以及神经细胞具有直接的神经保护作用，可对抗脑缺血—再灌注诱导的急性炎症反应［3］。

1.3 抗炎作用

以莽草酸为前体物质，经衍生化后得到的ISA能抑制二甲苯所导致的小鼠耳廓肿胀、足跖肿胀和棉球肉芽肿，揭示该药物可抑制炎症早期的渗出和水肿以及炎症晚期组织的增生及肉芽组织的形成，具有明显的抗炎作用。另外ISA可对人宫颈癌Hela细胞转录因子STAT1、STAT3、NF-κB表达作用产生影响，ISA可能通过下调转录因子NF-κB的活性，抑制炎症因子的表达，对炎症反应起到抑制作用［4~5］。

1.4 镇痛作用

莽草酸具有一定的镇痛作用，其主要通过影响动物的神经中枢，从而达到抑制的效果。林洁等［6］研究了八角茴香药用成分的提取工艺及其对小鼠的镇痛作用。结果表明，八角茴香含有莽草酸成分，其提取物对扭体法致小鼠疼痛的镇痛作用与生理盐水组比较差异有显著性（P＜0.05）；给药后20min、60min痛阈潜伏期也比生理盐水组明显延长（P＜0.05），但与阿司匹林组比较差异无显著性（P＞0.05）。

1.5 抗脑缺血

莽草酸及其衍生物还具有抗脑缺血作用，主要表现在缩小大鼠局灶性脑缺血后脑梗死体积、降低神经功能评分、减轻脑水肿程度和增加缺血区脑血流量等指标。王祖磊等［7］在八角茴香及其提取物莽草酸的应用进展中也表明莽草酸具有抗脑缺血的活性。

2 莽草酸的提取

回流提取法是研究最早，也是比较简单成熟的莽草酸提取工艺。目前研究较多的提取工艺有匀浆提取、微波辅助提取和超声波提取等。

2.1 回流提取法

莽草酸溶于水、乙醇和甲醇等溶剂，故一般采用水和甲醇为提取剂。提取步骤是把提取剂加入到粉碎的原料中，浸提后加热回流，最后减压抽滤得到莽草酸。采用甲醇作为提取剂效果比水好，但考虑到实验的安全性以及成本的因素，在实际的工业生产中多采用水为提取剂。

刘永友等［8］研究了以蒸馏水为提取剂提取八角茴香中莽草酸的最佳工艺条件。最佳工艺条件为液固比 20∶1，浸提温度为 100℃，时间为120min，提取两次，莽草酸的提取率为8.117%。

目前工业化生产莽草酸很少用回流提取法，主要是因为相比其它提取方法，回流提取法提取莽草酸提取率低，初提取物中杂质多；莽草酸易升华，提取液中溶剂的去除不宜在高温下进行，所以溶剂回收操作需花费大量时间。因上述原因此法难以大规模推广应用，有被淘汰的趋势。

2.2 匀浆提取法

匀浆提取法是指生物组织通过加入溶剂进行组织匀浆或磨浆，以提取组织中有效成分的一种方法。一般流程是将物料置于匀浆机内，与提取剂在匀浆装置中混合，通过机械及液力剪切作用将物料打碎，强化提取的目的。

匀浆提取法提取莽草酸的得率较高，提取速度快，温度低，能耗低。杨磊等［9］用匀浆提取法提取红皮云杉针叶中的莽草酸，采用响应面优选法得出最佳工艺条件为：提取时间为3min，提取温度为 40℃，提取料液比为 1∶10，得率可达 0.84%。

刘玉［10］采用匀浆法从白扦中提取莽草酸，得到最佳工艺条件为：提取温度为40℃，提取时间为3min，提取料液比为1∶10。莽草酸的得率可达0.84%，莽草酸的纯度可达 6.15%。

匀浆法提取优势明显，但对匀浆装置的要求非常高，一定程度限制了其发展，因此近年来这方面的研究还不是很多，有待于科研工作者进行更深入的研究。

2.3 微波辅助提取法

微波辅助提取法是利用高温高压促使高分子分解、加速化学键断裂和产生自由基等。一般流程是将提取剂加入原料中，再置于微波装置中处理，最后过滤得到莽草酸。

微波辅助提取法与回流提取法相比具有省时、高效、节能等优点。如林海禄等［11］采用微波提取法提取八角茴香中的莽草酸，最终确认的最佳工艺条件为：固液比为1∶15，提取时间为12min，微波功率为400W，莽草酸的得率为2.77%。时间明显提高了10倍。

采用微波提取法在提取过程中温度迅速上升，从而影响得率，适当提高提取时间和多次微波法可以很好解决这个问题。姚菁华等［12］采用多次微波辅助提取八角茴香中的莽草酸。确立了最佳工艺条件为：微波时间19min，甲醇溶液提取3次，液料比为 17.3∶1，平均得率为 3.03%。

近年来，对微波辅助法的研究主要是对微波条件的优化，然而莽草酸是比较不稳定的化合物，操作不当会造成莽草酸的破坏，从而影响得率。所以微波提取对操作要求严格，特别是对温度的控制方面。

2.4 超声波提取法

超声波提取法具有提取速度快、得率高及对热不稳定物质破坏少等特点。超声波提取原理是利用超声波破碎细胞和强化传质作用，使溶剂分子渗透到组织细胞中，能更好地与溶质分子接触，使细胞中可溶成分更快地释放出来。

超声波提取主要用乙醇和水作为溶剂提取，如谢济运等［13］采用超声波乙醇为溶剂提取湿地松针中的莽草酸，最佳工艺条件为：松针粒度为420μm、超声波功率为250W、乙醇浓度为65%、提取温度为 60℃、料液比为1∶23和超声时间为15min，莽草酸的提取率为 1.73%。

近几年来，超声波提取作为超声波技术的一方面，取得了很好的进展，提取方法也从单一的利用超声波发展为超声波辅助提取、超声波协同其他技术进行提取。从目前已有的研究结果看，超声波提取技术在提取产率方面令人满意。在今后对超声波提取的研究中，应着重深入研究其在提取各物质方面的机理，总结整理成一套完整的提取体系，并且要在与更多技术结合及辅助提取方面做更深入的研究，促进超声波提取进入应用领域。