鞣花酸制备工艺研究进展

赵斌斌，董 欣，李向勇*

1德州学院生命科学学院;2 德州学院物理与信息学院;3 山东省高校生物技术与生物资源利用重点实验室，德州 253023

1 鞣花酸的分子结构及应用

鞣花酸(Ellagic acid，2，3，7，8-tetrahydroxybenzopyrano［5，4，3-cde］benzopyran-5，10-dione)，又名并没食子酸、胡颓子酸，是一种广泛存在于多种植物果实中，如软果、坚果中的天然多酚组分。天然鞣花酸呈反式没食子酸单宁结构［1］。鞣花酸分子式为C14H16O18(图1)，在自然界中以缩合形式(如鞣花单宁、苷等)存在;可与三氯化铁反应呈蓝色，遇硫酸呈黄色。

图1 鞣花酸分子式Fig.1 Chemical structure of ellagic acid

鞣花酸具有多种生物活性功能，比如:其对化学物质诱导的癌变及其它癌变有明显的抑制作用，特别是肝、肺等癌症，对舌及皮肤肿瘤也有很好的抑制作用;鞣花酸还具有抗病毒作用，如:抗人体免疫缺陷病毒(HIV)的药理学作用［2］，能抑制人体免疫缺陷病毒(HIV)的增殖［3］;同时，鞣花酸有较强的收敛作用，对多种细菌、真菌、酵母菌都有明显的抑制作用［4］，能防止感染，抑制溃疡［5］。此外，还具有降血脂、降血糖［6］、镇静［7］、预防骨质疏松［8］等多种生理作用。在本世纪初期，美国的布鲁金斯癌症研究所称“鞣花酸是近十年抗癌制品的唯一天然品种”。近年来天然鞣花酸的开发和应用已成为科学研究的热点，具有广阔的发展空间。

天然的鞣花酸最先发现于树莓［9］、栗子［10］、石榴［11］等植物中。游离鞣花酸在植物中含量较低。纯化的鞣花酸为黄色针状晶体，溶于碱、吡啶，微溶于水、醇，熔点(吡啶)大于360 ℃，在210～215 ℃时熔融分解，闪点187 ℃，自燃点526.6 ℃。自然界中多以缩合形式(如鞣花单宁、苷等)存在。鞣花酸的制备分为三种:化学合成法、化学降解法和天然产物降解法［12］。其中化学合成法是以没食子酸(酯)为原料，在氧化剂条件下氧化耦合［13］;化学降解法是利用化学试剂如碳酸氢钠、氢氧化钠等对原料进行降解;天然产物降解法主要是利用能够产生单宁酶的微生物如黑曲霉、木曲霉等对鞣花单宁进行分解得到［12］。没食子酸与鞣花酸的平面结构一致，但其与天然鞣花酸成分有何立体异同，尚未见鉴别及临床前研究［14］。鞣花酸的提取途径主要有:利用其溶解性质从原料中提取;利用工程菌的发酵液提取。就目前而言，鞣花酸的提取方法主要有超声萃取和酸水解法［15］、乙酸乙酯萃取法［16］、水解法［17，18］和分离沉淀法［19，20］等。

2 鞣花酸的提取

2.1 超声萃取和酸水解法

超声波可以快速高效地从原材料如石榴皮渣中萃取出天然鞣花酸。用稀盐酸及石榴皮配制成的悬浊液超声波萃取两次，鞣花酸提取率最高达4.3%［15］。

利用超声波萃取与酸水解联合的方法，既可以废料利用，为企业增收;而且还能使萃取和水解同步化，节约能源，降低生产成本，缩短生产周期，提高生产效率。因此，超声波萃取和酸水解联合提取法生产工艺在医药及食品加工业中具有很高的推广价值。

2.2 乙酸乙酯萃取法

2004年漆淑华等人［16］用此方法从乌桕中提取鞣花酸。其萃取过程主要以85%的变性酒精为溶剂，提取乌桕枝条粉沫中的原料物质;提取液再依次用正丁醇、乙酸乙酯抽提;抽提液以氯仿-丙酮混合溶剂反复层析淋洗，得到鞣花酸及其衍生物。该工艺受原料中鞣花酸含量及工艺流程相对复杂的限制，虽可得到高纯度的鞣花酸，但其实际生产意义不大。

2.3 水解法

以石榴皮为原料，通过有机溶剂提取鞣花单宁，再经酸水解得到鞣花酸的方法几年前已有报道［17］。最近杨笑笑等［18］建立了以60%乙醇超声提取石榴皮粉末，粗提物经石油醚萃取除去脂溶性物质后，经乙酸乙酯萃取的产物用酸水解法水解制备鞣花酸的方法。该方法的鞣花酸得率可达32.7%。此工艺制备方法简单、合理、可行，为其在食品、化妆品等更广泛领域的开发与研究提供参考。

2.4 分离沉淀法［19］

1988年陈素文等［20］从橡碗浸提液中分离得到鞣花酸，该方法主要通过改变植物组织浸提液pH，利用各物质在pH 及沉降系数上的差异，采用自然沉降法，实现对鞣花酸的分离。自然沉降法分离鞣花酸，具有设备、操作简单，溶剂、动力消耗少，成本低，以及生产规模及生产原料不受限制等优势，因此该工艺可用于高纯度鞣花酸的生产。

3 鞣花酸的化学制备

3.1 通过单宁氧化分解［21］

水解单宁在碱性条件下水解，可以获得鞣花酸。五倍子中大约含有50%～70%的水解单宁，提取单宁后，选用碳酸氢钠或碳酸钠作添加剂，氧化制备鞣花酸［22］。北京化工大学在前人研究［23］的基础上，开发了以五倍子为原料制备鞣花酸的工艺。该方法通过蒸馏水与五倍子混合浸取单宁酸，再经碱化、氧化、酸化处理得到鞣花酸。

五倍子为中国特有资源，在川、贵一带多有种植，且没食子单宁的含量高。该工艺常温常压下即可进行，产品纯度高。生产成本约为国际市场价的20%左右，具有很好的前景［24］。

也有报道利用鞣花单宁在酸性、加热条件下，经回流、收集等过程用于制备鞣花酸［21］。此法产率在40%左右，但需在高温条件下进行酸解，条件不易控制且耐酸设备价格昂贵，故实际生产中较少使用。

3.2 没食子酸(酯)氧化聚合制备

在过氧化物酶催化下，没食子酸(酯)可生成鞣花酸［24］。此工艺过程中，鞣花酸的产率可达20%～30%，但没食子酸(酯)的制备过程繁琐，且生产用酶需精制纯化，分离纯化有一定的困难，故而，目前较少用此法进行鞣花酸的生产。

图2 没食子酸酶催化氧化制取鞣花酸Fig.2 Preparation of ellagic acid by catalyzed oxidation with gallic acid

图3 没食子酸酯酶催化氧化制取鞣花酸Fig.3 Preparation of ellagic acid by catalyzed oxidation with gallic acid esters

过氧化物酶催化没食子酸(酯)生成鞣花酸，其工艺流程如图2、图3 所示。

4 真菌发酵法制备

固态条件下，分别以蔓越橘［25］、马蹄参、橡椀果实橡子［26，27］、石炭酸灌木等为原料，经过黑曲霉、假丝酵母［28］等真菌发酵，可以得到鞣花酸。但因原料中单宁含量较少，故产量低，并且鞣花酸的分离、纯化非常困难，因此该法只适于在实验室中生产［29-33］。

5 鞣花酸的发展及前景

自上世纪50年代，便已开始了对鞣花酸的研究，80年代将之试用于临床治疗。经过近10年研究及临床试验，天然鞣花酸的市场产品系列已被确定为抗癌变、抗诱/突变、抗菌、抗病毒的有效产品［14］。现阶段，在国外以鞣花酸为主要成分的保健品销量日益增长，利用其抗氧化性，并将之用于化妆品行业也已有报道。在欧美等发达国家，鞣花酸是畅销抗癌保健品。在国内，对鞣花酸的研究则是刚刚起步，但开发前景看好［34］。在国际上，鞣花酸已列入《国际化妆品原料标准目录》(INCI)，在我国，鞣花酸列入了国家食品药品监督管理局发布的《国际化妆品原料标准中文名称目录》(2010年版)［35］。目前，鞣花酸的年需求量约50～100 t，每吨价格在20 万元左右。因此鞣花酸的生产规模与市场需求已经形成矛盾，市场急需具有更高效率的生产方法以提高鞣花酸的市场供应。

表1 列举了几种用于鞣花酸生产的工艺方法，并对它们的优缺点分别进行了比较。通过比较，我们认为包括超声萃取和酸水解法、水解法、分离法、以五倍子为原料生产鞣花酸等的几种方法具有较好的推广价值，但都或多或少地存在一些问题。这些问题的解决会加快鞣花酸工业化生产的进程。但我们不能仅仅停留在对老方法的改进上，还要不断探究新方法。比如，加压液体萃取、亚临界水萃取［36］、二氧化碳超临界萃取、超高静压萃取等技术。相信随着对鞣花酸研究的不断深入，其提取合成工艺将臻于完美。

表1 鞣花酸提取及合成方法比较Table 1 Comparison of different preparation methods of ellagic acid

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