甘草酸单铵盐的制备及纯化新工艺研究

史高峰，徐 静，周宝华，邓 丽，陈学福

(兰州理工大学石油化工学院，甘肃兰州730050)

甘草酸单铵盐的制备及纯化新工艺研究

史高峰，徐 静，周宝华，邓 丽，陈学福

(兰州理工大学石油化工学院，甘肃兰州730050)

考察了以甘草为原料，采用溶剂法制得甘草酸单铵盐，并利用工业乙醇和80%乙醇为重结晶溶剂对其精制纯化。通过对比实验，确定了新的溶剂法工艺条件为:热回流法提取的甘草酸，经工业乙醇浸提、浓氨水氨化，在酸化过程中，先加一定量冰乙酸调节pH到4.5，再加前述2倍量冰乙酸制得甘草酸单铵盐粗品，其含量达66.7%，得率为2.58%。获得了结晶精制纯化工艺为:经工业乙醇、80%的乙醇和工业乙醇对粗品交替重结晶三次，固液比分别为1∶40、1∶15和1∶40，最终甘草酸单铵盐含量达80.1%，得率为1.36%。

甘草酸，甘草酸单铵盐，冰乙酸，重结晶，乙醇

甘草酸单铵盐(monoammonium glycyrrhizinate，简称MAG)为白色针状结晶(稀乙醇)，熔点212～217℃(分解)，无臭，味甜［1］，可溶于热水，极微溶于无水乙醇，几乎不溶于氯仿、乙醚、苯，不溶于冰醋酸。它是一种高甜度、低热量、安全无毒的甜味剂［2］，而且可作为制备甘草次酸［3－4］、高纯度甘草酸［5］的中间体，因此被广泛用于食品、医药和化妆品等行业。当前MAG的制备主要采用溶剂法，即先冷浸制得甘草酸粗粉，再以它为原料经浸提、氨化、酸化等步骤制得，文献［2，6－8］对浸提所用溶剂及方法、氨化方法已作了改进，并采用柱分离得到精品，但依然存在操作时间长或产品含量低等缺点。本文以甘草为原料，热回流提取甘草酸，并对酸化方法作调整，最后通过不同浓度和固液比的乙醇重结晶得其精品，以高效液相色谱法测定其含量，旨在改进MAG的制备及纯化工艺，得到含量较高的产品，为工业化生产提供依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

胀果甘草 国外进口;工业乙醇(乙醇含量95%) 工业级;甲醇、乙腈 天津光复精细化工研究所，色谱纯;甘草酸单铵盐标准品(含量75%)

Sigma公司;其它化学试剂 均为分析纯。

SHZ－D(Ⅲ)型循环水泵 天津华鑫仪器厂;旋转蒸发仪RE－3000 上海亚荣生化仪器厂;电子分析天平 FA－1004 上海恒平科学仪器有限公司;Survwyor高效液相色谱分析仪 配有PDA检测器，美国Finnigan公司。

1.2 实验方法

1.2.1 工艺流程 甘草→热回流→抽滤→真空浓缩→酸沉→水洗→干燥→浸提→脱色→真空浓缩→氨化→酸化→过滤→洗涤→重结晶→过滤→干燥→成品

1.2.2 MAG含量的测定方法 以从Sigma公司购买的含量为75%的MAG标准品作为对照，采用高效液相色谱(HLPC)法测定制得的MAG的含量。

1.2.2.1 HPLC色谱条件 色谱柱为SB－C18色谱柱(150×2.1mm，Agilet);流动相:乙腈∶甲醇∶NH4Ac/HAc(0.1mol/L)=68∶32∶1;柱温:20℃;流速:0.2mL/min;进样量:5μL。

1.2.2.2 标准曲线的绘制 精密称取MAG标准品1.45mg，甲醇定容于10mL容量瓶中作为储备液，取该液1mL再以甲醇稀释定容于10mL容量瓶中;自动进样1、3、5、7、9μL，在上述色谱条件下检测，每个浓度的标准品平行测定3次，求出峰面积平均值。以峰面积(Y)对浓度(X)进行回归，得线性方程:Y=1387.7X+43749，R=0.9993。结果表明，MAG进样量在1～9μL范围内线性关系良好。

图1 峰面积与浓度的线性关系图

1.2.3 实验过程

1.2.3.1 甘草酸的粗提 称取甘草100.0g，切碎，加入含氨为 0.5%的 10%(质量分数)乙醇水溶液800.0g，于80℃回流提取两次，每次2h，过滤，合并提取液，真空浓缩至原体积的1/8，在剧烈搅拌下滴加经稀释过的硫酸(浓硫酸∶水=1∶1，V/V)，调节pH至1.5～2.0，放置3h，减压过滤，滤饼用水洗涤pH至3.5，烘干得甘草酸粗品8.61g。

1.2.3.2 甘草酸的精提 将甘草酸粗品加入861.0g工业乙醇，于45～50℃回流提取两次，每次2h，减压过滤，合并滤液，加活性炭0.22g，于80℃煮沸20min，趁热过滤，真空浓缩至70mL，得精制的甘草酸乙醇溶液。

1.2.3.3 氨化 将精制甘草酸液冷却至室温，在搅拌条件下滴加浓氨水调节pH至7.5，待黄色沉淀(甘草酸三铵盐)不再产生后，放置0.5h。

1.2.3.4 酸化 将黄色沉淀先加入4.3mL的冰乙酸调pH至4.5，并于75℃保温5～10min，然后冷却至室温，再加8.6mL的冰乙酸，放置结晶1h，过滤，分别用少量冰乙酸和无水乙醇洗涤，烘干得 MAG粗品2.58g。

1.2.3.5 甘草酸单铵盐的精制纯化 将该粗品加入103.2g工业乙醇，于80℃热溶，趁热过滤，滤液冷却至室温，析晶1h，过滤;所得固体加入38.7g 80%乙醇，于80℃热溶，趁热过滤，冷却至室温，析晶2h，过滤;所得固体再加入103.2g工业乙醇，于80℃热溶，趁热过滤，冷却至室温，析晶1h，过滤，干燥得精品1.36g。

2 结果与讨论

2.1 热回流法提取甘草酸的确定

目前提取甘草酸的方法很多，如传统的冷浸、热浸、热回流、渗漉等以及近年来发展起来的超声波、微波辅提等方法［9－10］。冷浸、渗漉、热浸等工艺操作时间较长(30h以上)，设备占用率高，增加了生产成本。超声波、微波萃取法提取具有效率高、选择性好、省时等优点，但目前还大多集中于实验室中的小批量研究［11］或中试研究，还没有研发出配套成熟的工业化提取设备［12］。而文献［7］认为只有冷浸法提取甘草酸适合用溶剂法制备MAG，为此分别考察以水冷浸和含氨0.5%的10%乙醇(质量分数)溶液热回流提取的甘草酸(固液比均为1∶8，g/g;次数均为两次)用溶剂法制备MAG(其中酸化过程均为改进后的，见2.2)，结果如表1。

表1 冷浸与热回流提取甘草酸制备MAG的对比

通过表1可以看出，两种方法所制备的MAG粗品含量基本接近，但后者操作时间短，得率(以原草计，下同)较高，表明热回流较冷浸提取的甘草酸更适合用溶剂法制备MAG。

2.2 酸化方法的改进

热回流法提取的甘草酸粗品，经工业乙醇精提、浓氨水氨化后，向甘草酸三铵盐加入冰乙酸，除生成MAG外，还生成乙酸铵，它与反应剩余的乙酸形成乙酸铵—乙酸缓冲溶液。在该酸性缓冲体系中，随着酸度的提高，MAG的溶解度逐渐下降而较快地析出，若全为冰乙酸时，MAG不溶，即溶解度约为0;当调节pH到4.5时(理论计算［13］此时乙酸铵∶乙酸 =1∶1.4)，MAG会缓慢析出，若再向其中加入一定量的冰乙酸调节该溶液酸度，MAG就会以合适的速度析晶，含量也会较高。需要注意的是，此过程中大量杂质也要逐渐析出，故控制析晶速度，尽可能有利于目标物的析出成为解决问题的关键。为此考察冰乙酸不同的再加入量对MAG粗品含量的影响，结果见表2。

表2 乙酸不同再加入量对MAG粗品含量的影响

由表2可知，不再加冰乙酸与其他再加冰乙酸所得的粗品，其含量都低，可能是由于析出时间太长，析出速度太慢，大量杂质伴随析出;而冰乙酸加入越多，析出相对较快，所得粗品含量越高;同时，再加3倍与再加2倍的冰乙酸所得粗品相比较，含量都较高且析出时间短，但冰乙酸加入量越大，对设备的要求越高，成本越高，从经济和工业化的角度考虑，再加2倍的冰乙酸比较合理。

2.3 MAG的精制纯化

为了得到含量较高的MAG，以乙醇溶液重结晶溶剂，考察重结晶的最佳固液比、次数以及方法对其含量的影响。

2.3.1 重结晶溶剂对应的固液比的选择 由于MAG粗品在不同溶剂(80℃)中的溶解度不同，要求固液比也就不同，进而决定其溶解和析晶速度，导致含量不同。分别以工业乙醇和80%的乙醇溶液为溶剂重结晶(一次)，考察其纯化效果，结果见表3。

表3 工业乙醇和80%乙醇对MAG粗品结晶纯化效果的对比

从表3可看出，两种溶剂均可作为重结晶的溶剂，使MAG的含量提高;从产品含量、得率和操作时间上综合考虑，当选用工业乙醇时，最佳固液比为1∶40;当选用80%乙醇时，最佳固液比为1∶15。

2.3.2 重结晶(同种溶剂)次数对MAG含量的影响

对于上述两种溶剂，以确定的最佳固液比，分别考察重结晶次数对MAG纯化效果的影响，结果见表4和表5。

表4 重结晶(工业乙醇)次数对MAG含量和得率的影响

表5 重结晶(80%乙醇)次数对MAG含量和得率的影响

从表4、表5可以看出，在所用溶剂不变的条件下，增加重结晶的次数，其含量只有小幅度提高。

2.3.3 溶剂交替重结晶对MAG含量的影响 由于在同种溶剂条件下，难以用多次重结晶达到理想的纯化效果，考察使用两种溶剂交替重结晶对其纯化效果，结果见表6。醇、80%乙醇重结晶，以此类推。

表6 两种溶剂交替重结晶对MAG含量的影响

从表6可以看出，当交替使用这两种溶剂时，可以较大程度地提高MAG含量，特别是采用工业乙醇、80%乙醇和工业乙醇的顺序交替重结晶，含量提高到了80.1%。

2.3.4 精制纯化重现性效果验证 准确称取含量为66.7%的MAG粗品2.58g，依次按固液比1∶40、1∶15和1∶40加入工业乙醇、80%乙醇、工业乙醇三次重结晶，得MAG精品1.35g，含量为80.2%。精制纯化效果表明，该工艺重现性好。

3 结论

3.1 通过对比实验，确定了改进的溶剂法工艺条件为:热回流提取的甘草酸，经工业乙醇精提、浓氨水氨化后，在酸化过程中，先加一定量冰乙酸调节pH到4.5，再加前述2倍量冰乙酸制得MAG粗品，其含量达66.7%，得率为2.58%，该工艺操作时间短，粗品含量和得率高。

3.2 获得了MAG的精制纯化工艺为:用工业乙醇、80%乙醇和工业乙醇交替重结晶三次，固液比分别为1∶40、1∶15和1∶40，最终的MAG含量达80.1%，得率为1.36%，该工艺重现性好，可为工业化生产提供依据。

［1］刘淼.中草药成分提取分离与制剂加工新技术新工艺新标准［M］.北京:中国教育出版社，2003:778－781.

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［5］李仕坤，谢蓥.纯甘草酸结晶的提取［J］.兰州医学院学报，1992，18(4):254－255.

［6］佟连生，田云.从甘草酸粗品制取甘草酸单铵盐［J］.黑龙江医药科学，2004，27(4):51.

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Study on new process for the production and purification of monoammoniun glycrrhizinate

SHI Gao－feng，XU Jing，ZHOU Bao－hua，DENG Li，CHEN Xue－fu
(Institute of Petro－Chemical Technology，Lanzhou University of Technology，Lanzhou 730050，China)

Through solvent process，monoammoniun glycrrhizinate was gained from radix glycyrrhizae，and it was refined through recrystallization method using the solvent—industrial alcohol and 80% alcohol.The improve conditions of solvent process were found by the contrast experiment，they were glycrrhizin extracted hot reflux，and then digestioned by industrial alcohol，aminateed by stronger ammonia water，treated through first dropwise a certain quality of glacial acetic acid into triammonium glycyrrhizinate at pH 4.5 and then dropwise 2 times of glacial acetic acid mentioned earlier，purity and yield of crude monoammoniun glycrrhizinate were 63.3%and 2.58%.Following the optimum conditions，recrystallization were tested，they were treated by recrystaled in sequence of industrial alcohol，80%alcohol and industrial alcohol with solid－to－liqid ratio of 1∶40，1∶15，1∶40 for crude monoammoniun glycrrhizinate，purity and yield of monoammoniun glycrrhizinate were 80.1%and 1.36%after all.

glycrrhizin;glacial acetic acid;monoammoniun glycrrhizinate;recrystal;alcohol

TS201.1

A

1002－0306(2011)04－0324－03

2010－04－07

史高峰(1963－)，男，博士，教授，主要从事天然药物、天然有机合成及生物化工等方面的研究。