鞣花酸制備工藝研究進展

趙斌斌，董 欣，李向勇*

1德州學院生命科學學院;2 德州學院物理與信息學院;3 山東省高校生物技術與生物資源利用重點實驗室，德州 253023

1 鞣花酸的分子結構及應用

鞣花酸(Ellagic acid，2，3，7，8-tetrahydroxybenzopyrano［5，4，3-cde］benzopyran-5，10-dione)，又名并沒食子酸、胡頹子酸，是一種廣泛存在于多種植物果實中，如軟果、堅果中的天然多酚組分。天然鞣花酸呈反式沒食子酸單寧結構［1］。鞣花酸分子式為C14H16O18(圖1)，在自然界中以縮合形式(如鞣花單寧、苷等)存在;可與三氯化鐵反應呈藍色，遇硫酸呈黃色。

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

鞣花酸具有多種生物活性功能，比如:其對化學物質誘導的癌變及其它癌變有明顯的抑制作用，特別是肝、肺等癌癥，對舌及皮膚腫瘤也有很好的抑制作用;鞣花酸還具有抗病毒作用，如:抗人體免疫缺陷病毒(HIV)的藥理學作用［2］，能抑制人體免疫缺陷病毒(HIV)的增殖［3］;同時，鞣花酸有較強的收斂作用，對多種細菌、真菌、酵母菌都有明顯的抑制作用［4］，能防止感染，抑制潰瘍［5］。此外，還具有降血脂、降血糖［6］、鎮靜［7］、預防骨質疏松［8］等多種生理作用。在本世紀初期，美國的布魯金斯癌癥研究所稱“鞣花酸是近十年抗癌制品的唯一天然品種”。近年來天然鞣花酸的開發和應用已成為科學研究的熱點，具有廣闊的發展空間。

天然的鞣花酸最先發現于樹莓［9］、栗子［10］、石榴［11］等植物中。游離鞣花酸在植物中含量較低。純化的鞣花酸為黃色針狀晶體，溶于堿、吡啶，微溶于水、醇，熔點(吡啶)大于360 ℃，在210～215 ℃時熔融分解，閃點187 ℃，自燃點526.6 ℃。自然界中多以縮合形式(如鞣花單寧、苷等)存在。鞣花酸的制備分為三種:化學合成法、化學降解法和天然產物降解法［12］。其中化學合成法是以沒食子酸(酯)為原料，在氧化劑條件下氧化耦合［13］;化學降解法是利用化學試劑如碳酸氫鈉、氫氧化鈉等對原料進行降解;天然產物降解法主要是利用能夠產生單寧酶的微生物如黑曲霉、木曲霉等對鞣花單寧進行分解得到［12］。沒食子酸與鞣花酸的平面結構一致，但其與天然鞣花酸成分有何立體異同，尚未見鑒別及臨床前研究［14］。鞣花酸的提取途徑主要有:利用其溶解性質從原料中提取;利用工程菌的發酵液提取。就目前而言，鞣花酸的提取方法主要有超聲萃取和酸水解法［15］、乙酸乙酯萃取法［16］、水解法［17，18］和分離沉淀法［19，20］等。

2 鞣花酸的提取

2.1 超聲萃取和酸水解法

超聲波可以快速高效地從原材料如石榴皮渣中萃取出天然鞣花酸。用稀鹽酸及石榴皮配制成的懸濁液超聲波萃取兩次，鞣花酸提取率最高達4.3%［15］。

利用超聲波萃取與酸水解聯合的方法，既可以廢料利用，為企業增收;而且還能使萃取和水解同步化，節約能源，降低生產成本，縮短生產周期，提高生產效率。因此，超聲波萃取和酸水解聯合提取法生產工藝在醫藥及食品加工業中具有很高的推廣價值。

2.2 乙酸乙酯萃取法

2004年漆淑華等人［16］用此方法從烏桕中提取鞣花酸。其萃取過程主要以85%的變性酒精為溶劑，提取烏桕枝條粉沫中的原料物質;提取液再依次用正丁醇、乙酸乙酯抽提;抽提液以氯仿-丙酮混合溶劑反復層析淋洗，得到鞣花酸及其衍生物。該工藝受原料中鞣花酸含量及工藝流程相對復雜的限制，雖可得到高純度的鞣花酸，但其實際生產意義不大。

2.3 水解法

以石榴皮為原料，通過有機溶劑提取鞣花單寧，再經酸水解得到鞣花酸的方法幾年前已有報道［17］。最近楊笑笑等［18］建立了以60%乙醇超聲提取石榴皮粉末，粗提物經石油醚萃取除去脂溶性物質后，經乙酸乙酯萃取的產物用酸水解法水解制備鞣花酸的方法。該方法的鞣花酸得率可達32.7%。此工藝制備方法簡單、合理、可行，為其在食品、化妝品等更廣泛領域的開發與研究提供參考。

2.4 分離沉淀法［19］

1988年陳素文等［20］從橡碗浸提液中分離得到鞣花酸，該方法主要通過改變植物組織浸提液pH，利用各物質在pH 及沉降系數上的差異，采用自然沉降法，實現對鞣花酸的分離。自然沉降法分離鞣花酸，具有設備、操作簡單，溶劑、動力消耗少，成本低，以及生產規模及生產原料不受限制等優勢，因此該工藝可用于高純度鞣花酸的生產。

3 鞣花酸的化學制備

3.1 通過單寧氧化分解［21］

水解單寧在堿性條件下水解，可以獲得鞣花酸。五倍子中大約含有50%～70%的水解單寧，提取單寧后，選用碳酸氫鈉或碳酸鈉作添加劑，氧化制備鞣花酸［22］。北京化工大學在前人研究［23］的基礎上，開發了以五倍子為原料制備鞣花酸的工藝。該方法通過蒸餾水與五倍子混合浸取單寧酸，再經堿化、氧化、酸化處理得到鞣花酸。

五倍子為中國特有資源，在川、貴一帶多有種植，且沒食子單寧的含量高。該工藝常溫常壓下即可進行，產品純度高。生產成本約為國際市場價的20%左右，具有很好的前景［24］。

也有報道利用鞣花單寧在酸性、加熱條件下，經回流、收集等過程用于制備鞣花酸［21］。此法產率在40%左右，但需在高溫條件下進行酸解，條件不易控制且耐酸設備價格昂貴，故實際生產中較少使用。

3.2 沒食子酸(酯)氧化聚合制備

在過氧化物酶催化下，沒食子酸(酯)可生成鞣花酸［24］。此工藝過程中，鞣花酸的產率可達20%～30%，但沒食子酸(酯)的制備過程繁瑣，且生產用酶需精制純化，分離純化有一定的困難，故而，目前較少用此法進行鞣花酸的生產。

圖2 沒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

圖3 沒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

過氧化物酶催化沒食子酸(酯)生成鞣花酸，其工藝流程如圖2、圖3 所示。

4 真菌發酵法制備

固態條件下，分別以蔓越橘［25］、馬蹄參、橡椀果實橡子［26，27］、石炭酸灌木等為原料，經過黑曲霉、假絲酵母［28］等真菌發酵，可以得到鞣花酸。但因原料中單寧含量較少，故產量低，并且鞣花酸的分離、純化非常困難，因此該法只適于在實驗室中生產［29-33］。

5 鞣花酸的發展及前景

自上世紀50年代，便已開始了對鞣花酸的研究，80年代將之試用于臨床治療。經過近10年研究及臨床試驗，天然鞣花酸的市場產品系列已被確定為抗癌變、抗誘/突變、抗菌、抗病毒的有效產品［14］。現階段，在國外以鞣花酸為主要成分的保健品銷量日益增長，利用其抗氧化性，并將之用于化妝品行業也已有報道。在歐美等發達國家，鞣花酸是暢銷抗癌保健品。在國內，對鞣花酸的研究則是剛剛起步，但開發前景看好［34］。在國際上，鞣花酸已列入《國際化妝品原料標準目錄》(INCI)，在我國，鞣花酸列入了國家食品藥品監督管理局發布的《國際化妝品原料標準中文名稱目錄》(2010年版)［35］。目前，鞣花酸的年需求量約50～100 t，每噸價格在20 萬元左右。因此鞣花酸的生產規模與市場需求已經形成矛盾，市場急需具有更高效率的生產方法以提高鞣花酸的市場供應。

表1 列舉了幾種用于鞣花酸生產的工藝方法，并對它們的優缺點分別進行了比較。通過比較，我們認為包括超聲萃取和酸水解法、水解法、分離法、以五倍子為原料生產鞣花酸等的幾種方法具有較好的推廣價值，但都或多或少地存在一些問題。這些問題的解決會加快鞣花酸工業化生產的進程。但我們不能僅僅停留在對老方法的改進上，還要不斷探究新方法。比如，加壓液體萃取、亞臨界水萃?。?6］、二氧化碳超臨界萃取、超高靜壓萃取等技術。相信隨著對鞣花酸研究的不斷深入，其提取合成工藝將臻于完美。

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

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