乙醇草酸盐

[align=center]CNS食品添加剂—甘草酸盐性质概述[/align] 杨勉疾[align=center]2021年 7 月[/align]1.甘草酸盐系列物质理化性质概述1.1 甘草酸理化性质 甘草入药史自古以来，是最为广泛的药用植物之一。其中甘草酸(CA)被认为是其提取物中最主要活性成分。甘草酸呈白色结晶性粉末，甜度约为蔗糖的200倍。显甜迟后，但留甜时间长；相对密度(d204)：1.43；熔点在212-217℃左右；常压沸点972℃；闪点288℃；溶解性：难溶于冷水，易溶于热水，不溶于油脂，其热水溶液冷却后呈黏稠冻胶状。溶于丙二醇。 GA是一种单桥皂甙，其由三萜类疏水性苷元（18β甘草次酸）与亲水性二葡萄糖醛酸结合而成，GA的两亲性结构决定了其性能溶液中的物理性质。使得GA分子聚集水溶液中的表面活性化合物会导致聚集体、胶束的形成，并且在较高浓度下尤甚。其皂苷结构决定了GA许多特殊药理功能，调节其疏水分子形成水溶性复合物能力，可以用于调节其他物质化学稳定性，水溶性，生物利用度；以及在临床上应用于能性药物释放系统（DDS）。其有急性毒性：人体口经TDLo：280mg/kg/4W；小鼠口经LCLo：3gm/kg；小鼠腹经LCLo：2gm/kg；小鼠静脉LC：300mg/kg。在环境方面，甘草酸对水稍有危害，不可使未稀释或大量的产品接触地下水、水道或者污水系统。若无政府许可，不得排入周围环境。[1] 下图1.2分别为二维糖平台与三萜组成的基本结构单元透视图从两边伸出的部分；球和棍子（b）和空间填充（c）表示，显示由相互渗透的基本元素形成的通道单位（以浅灰色和深灰色显示的分子属于相邻单位）。通道约占晶体体积的42%。[align=center][img]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2021/08/202108081544564157_4482_1608728_3.png[/img][/align][align=center]图 1甘草酸二维结构[size=16px][2][/size][/align][align=center][img]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2021/08/202108081544567370_8_1608728_3.png[/img][/align][align=center]图 2 甘草酸三维立体结构[2][/align] 甘草酸作为一种多元酸，在碱性或离子液体内会不同程度脱质子成盐，在自然条件下，会和钾、钠离子结合存在。甘草酸盐是由甘草酸衍生的一系列盐类总称，包括甘草酸铵、甘草酸一钾及三钾、甘草甜素二钠等。1.2 甘草酸铵 甘草酸铵为白色粉末或淡黄色结晶型粉末，有强甜味，甜度约为蔗糖的200倍，溶于氨水，不溶于冰乙酸。应用于甜味剂，依照我国《食品添加剂使用卫生标准》，可按生产需要适量用于肉类罐头、调味品、糖果、饼干、蜜饯凉果、饮料等等。还可以用于进一步制备其他甘草酸盐类的中间物。 甘草酸单铵盐具激素样活性，但无激素的副作用，不仅对气管炎、支气管炎、咳嗽、哮喘等呼吸系统疾病有显著疗效。而且对消化道感染、乙肝、口腔溃疡、胃溃疡等也有奇效。对于多种毒素如白喉毒素、河月豕毒素、破伤风毒素和蛇毒等有着较强的解毒功效。同时还具有类似肾上腺皮质激素的作用。其毒理学半数致死量为10g/kg；经骨髓微核实验证实无致突变作用[3]。1.3 甘草酸一钾及三钾 甘草酸一钾及三钾类似白色或淡黄色粉末，无臭。有特殊甜味（甘草酸一钾为蔗糖的500倍；甘草酸三钾为蔗糖的150倍），甜味残留时间长，易溶于水，溶于稀乙醇、甘油、丙二醇，微溶于无水乙醇和乙醚。其同样应用于甜味剂，和甘草酸铵类似；毒理依据其半致死量为小鼠口服＞10g/kg[4]。 在化妆品行业，可配制成护肤霜，祛斑霜高级珍珠膏等，既有美容护肤，又能消炎、抗变态反应，治疗皮肤病等作用；在医药行业，可用于眼药水、口腔炎的药膏；在日化行业，可用于牙膏。1.4 甘草酸二钠 甘草酸二钠又名甘草甜素二钠。为白色至淡黄色粉末，味极甜，稀释4000倍仍有甜味，甜度约为蔗糖的150-200倍，且甜味残留时间长。易溶于水，溶于稀乙醇、甘油、丙二醇，不溶于无水乙醇、乙醚、氯仿和油脂。用作甜味剂。日本限用于酱油（0.015g/L）和豆酱（0.03-0.07g/L）。毒性为半致死量5g/kg[5]。 由于其在水中非常易溶解，溶液澄清透明，无杂质和怪味，口感好，在食品添加剂方面具有低热能、安全无毒和较强的医疗保健功效，是高血压、肥胖症、糖尿病、心脏病患者使用的最理想甜味剂，有浓郁的甘草特殊香味，具有保健、解毒、护肝、消炎、增香等功效，是非常理想的纯天然甜味剂原料。2.甘草酸盐的制备及检测标准2.1 甘草酸生产方法及指标[6] 甘草酸以甘草为直接制备原料。将甘草的根茎干燥后粉碎至0.833mm的粉末（保留纤维部分）取粉末及纤维200kg，加水1200kg，在85-100℃下浸提2h。过滤后滤渣再用1000kg水提取2h，过滤后滤渣再重复浸提1次。合并3次滤液，在搪瓷蒸发器中浓缩至1/5体积。冷却后加入95%乙醇，使乙醇浓度达到65%，静置24h，过滤除去植物蛋白、多糖等杂质。滤液中加入硫酸，调节PH至甘草酸沉淀析出。过滤。洗涤后，加入3倍的丙酮，加热可回流3h，倾出提取液，残渣再反复回流提取2次。合并3次提取液，过滤后回收丙酮，浸湿甘草酸，与45℃干燥1h，缓缓升温至85-95℃，快烘干时，升至100-105℃烘干5min，经粉碎后即得成品。 此外，也可直接用氨水萃取，经浓缩后用硫酸沉淀，再用95%乙醇重结晶而得。 其质量指标需要符合中国企标：水分≤13%；灰分15%；熔点为220℃。2.2甘草酸二钠制备及质量标准[7] 甘草酸二钠一般由甘草酸为直接原料。其一由甘草甜素与钠碱进行部分中和而后精制而成。其二，由甘草粉加五倍水煮沸抽提，滤去固形物，加稀硫酸至呈弱酸性。室温下放置至析出物沉降，除去上澄清液，沉淀经水析出后用氨水中和、过滤、滤液加醋酸使甘草甜素铵析出，用70%-80%乙醇重结晶，按理论值加入碳酸钠水溶液，减压浓缩而得。 其质量指标参照日本标准，1999。包括含量95%-100%，溶液性状：10%水溶液应透明；5%溶液PH值5.5-6.5，氯化物（Cl-计）≤0.014%；水分≤13%；砷含量＜4mg/kg；重金属＜40mg/kg等等。相应的质量指标分析手段一般均通过标准试剂化学滴定得到。2.3甘草酸一钾及三钾制备方法及质量标准[8] 以甘草酸粗品（含量75%）为原料，在乙醇中用氢氧化钾中和而得。将100g甘草酸盐粗品加入400ml工业乙醇中国，在40-50℃下搅拌提取1h。抽滤后滤渣用200ml乙醇在同样的条件下提取1h，合并提取液，在搅拌下加入20%的KOH乙醇溶液至PH至7-8为止。静置片刻后分离得甘草酸三钾黄色结晶200g，将其放入80-90ml冰醋酸中，加热至75℃，保温几分钟使其转化为单钾盐，抽滤得近白色甘草酸单钾盐粗品，用少量工业乙醇洗涤一次，以出去黄酮类色素和甘草次酸等杂质。粗品用400ml乙醇冰醋酸混合液溶解，加入10g活性炭，在80℃下脱色0.5h。过滤后滤液放置结晶，得产品25-30g，收率约为70%。 其质量指标包括含量（UV法≥98%；HPLC≥85%）；重金属≤0.001；砷盐≤0.0002；灰分≤9.63%；水中不溶物≤0.5%。2.4 间接甘草酸盐生产制备方法 为使甘草酸发挥更好的疗效和提高生产效率，非常需要实用性较强的制备甘草酸盐精品方法。 根据甘草酸易溶于热水，可溶于热稀醇，几乎不溶于无水乙醇和乙醚， 又可于水溶液中加稀酸游离液，又可于水溶液中加稀酸游离出来的性质,以及甘草酸锌盐、铁盐、铝盐及秘盐在热水中仅微溶或者不溶的性质,可以使甘草酸在水或稀醇溶液中与相应的无机盐水溶液反应制取需要的甘草酸盐。如果选用粗甘草酸溶液作原料,则得到甘草酸盐粗品,要制成精品往往需要反复多次精制,[font=times new roman][size=13px] [/size][/font]操作十分繁琐.如果选用甘草酸单按盐精品为原料,[font=times new roman][size=13px] [/size][/font]可以比较方便地制取草酸盐精品。在实际生产中,可以利用甘草或者甘草浸膏为原料,先制取甘草酸单按盐精品,然后再以甘草酸单按盐为原料制备甘草酸盐别的品种。在质量指标检测方面，甘草酸根含量测定可采用层析法，锌、秘、铝和铁的测定可采用容量分析或重量分析的方法。2.4.1甘草锌制备 取甘草酸单铁盐209溶于80%乙醇90ml中,加热回流,慢慢滴加予热至50℃的5%硫酸锌溶液80g，生成白色沉淀,加完硫酸锌溶液后,保温反应30min,之后降温至20℃,过滤,滤饼用6oml蒸馏水分三次清洗,滤尽母液,取出滤饼真空50℃干燥,得棕黄色甘草锌粉末19.69。测定甘草酸根含量87.6%,锌含为10.5%。2.4.2甘草酸秘制备 取甘草酸单铵盐溶于200ml热水中,于8℃在搅拌下慢慢滴加予热至60℃的10%的硝酸秘酸性溶509,需维持反应液为酸性(PH~3),生成白色沉淀,加完硝酸秘溶液后,保温反应30min,然后降温至30℃,过滤,滤饼用60rnl蒸馏水分三次清洗,滤尽母液,再以95%乙醇45ml分三次清洗,滤尽母液,在40~50℃真空干操,得白色甘草酸秘粉末21.39,测定甘草酸根含量82.2%,秘含量14%。3.甘草酸盐应用 邓淑华等人研究显示，甘草酸二钠、甘草酸二钾、甘草酸二铵在体外实验条件下，对金黄色葡萄球菌、白色葡萄球菌、大肠埃希氏菌、福氏志贺氏菌、乙型副伤寒沙门氏菌等细菌均表现了不同程度的抑菌作用。实验额外证实，甘草酸盐对乙型副伤寒沙门氏菌、金黄色葡萄球菌(附院)、福氏志贺氏菌等细菌具有一定的杀菌作用[9]。 甘草酸盐及甘草煎剂对杀虫双染毒的小鼠急性中毒不仅有顶防作用，而且甘草酸盐对急性中毒还有治疗作用，能明显降低杀虫双不同途径染毒之小鼠 、兔子的死亡率、其解毒机尚待进一步研究[10]。Francesco Maione[font=宋体]等人对单铵甘草酸盐抗炎抗伤害以小鼠实验进行以及生化和对接研究。在小鼠单次给药后的，一次腹腔注射AG对酵母多糖引起的足跖水肿和足跖肿胀均有抗炎作用腹膜炎。此外，在几种疼痛动物模型中，如扭体试验、福尔马林试验，酵母多糖诱发的痛觉过敏，试验前24小时给予AG可诱发痛觉过敏强烈的抗伤害作用。综上所述，所有这些发现都突出了AG在疼痛和或炎症相关疾病临床治疗中的潜在应用。AG与mPGES-2和COX-2的关键氨基酸相互作用。经过实验结果分析，甘草酸单铵的抗炎抗伤效应来自其与mPGES-2和COX-2的特异受体相互作用 。AG在结合处的定位较好COX-2与Trp387、Ser530（氢键）和Arg120等关键氨基酸相互作用时的囊袋。此外，通过结合刚性和柔性分子对接研究，两种可能的方法提出了AG与5-LO相互作用的机制：非氧化还原竞争结合和非氧化还原竞争结合Fe[/font][font=宋体]2+[/font][font=宋体]络合。而理论计算结果显示，前者结合能相对更低。[/font][font=宋体][11][/font]Carlotta Marianecci等人[font=宋体]研究表明甘草提取物可用于治疗皮炎、湿疹和银屑病，其疗效与皮质类固醇相当。在这项工作中，通过研究不同浓度的表面活性剂（吐温85和司班20）和胆固醇组成的囊泡在甘草酸铵（AG）释放中用于治疗各种炎症性疾病的效果。对囊泡进行了包括尺寸、ζ电位、各向异性、药物包封率、稳定性、细胞毒性评价和皮肤耐受性等方面的表征，证实纤维素膜在甘草酸铵囊泡的体外释药特性中作用[/font][font=宋体][12][/font][font=宋体]。[/font]甘草酸在大多数肝脏疾病的临床实践中用作肝脏保护剂。万荣等研究证实，甘草酸二铵减缓肝损伤并可阻止自然杀伤T细胞。其通过两种不同剂量甘草酸多铵给药对照试验，通过检测相应指标。得出预处理能显著降低血清ALT并改善cona诱导的自身免疫性肝组织损伤的结论。实验结果证实，DG预处理可下调攻击后的炎性细胞因子与Con A，并可以抑制胸腺T淋巴细胞凋亡。此外，甘草酸二铵还可有效地抑制CD4的增殖+CD25、CD69+、CD8+及CD69型+等外周血和脾脏的亚群，并显著下调NKT细胞的频率，同时上调树突状细胞的频率肝脏[13]。隋秀文等研究证明了甘草酸多铵盐和氯化锂共同作用抑制伪狂犬病病毒PrV感染，并可诱导PrV细胞凋亡。（PrV）是一种猪嗜神经性疱疹病毒与单纯疱疹病毒1型（HSV-1）有共同的基因组排列。其感染严重威胁畜牧业和人类健康。以甘草酸多铵盐为基底开发有效的抗病毒药物是减少PrV感染的重要策略之一[14]。李云等研究证实，甘草酸二铵（DG）具有抗炎和保肝药理作用。非酒精性脂肪肝（NAFLD），作为常见的慢性肝病，在世界范围内普遍存在。李云团队通过高脂饮食诱导的NAFLD模型小鼠实验，我们观察到DG可以减轻体重、肝脏脂肪变性以及肝脏炎症Illumina对16S rRNA的测序显示DG干预改变NAFLD小鼠肠道微生物群的组成，使得肠道菌群的丰富度显著增加。特别是DG降低了厚壁菌与拟杆菌的比率和产生内毒素的细菌（如脱硫弧菌）提高了益生菌如变形杆菌和乳酸杆菌的丰度。DG能增强短链蛋白的表达水平，如产脂肪酸（SCFA）的细菌、瘤胃科和漆树科，促进SCFA的产生。此外DG补充显著减轻了肠道低度炎症。促进细胞表达紧密连接蛋白、杯状细胞数量和粘蛋白分泌，从而增强肠屏障功能。因此，目前可以认为，DG对NAFLD的预防可能是通过调节肠道菌群和恢复肠道功能来实现的[15]。异甘草酸镁（MgIG）被广泛应用于慢性肝病的治疗。主要认为是通过作用于肝毒性诱导物质——甲氨蝶呤（MTX）诱导的肝毒性实现其效果。曹雨竹等人研究结果显示，预防性的给予小鼠MgIG（9和18mg/kg/天）可显著降低小鼠血液中血清天冬氨酸转氨酶和丙氨酸转氨酶的减少；MgIG还能减轻MTX诱导的肝纤维化。对MTX诱导的肝细胞损伤有较好的保护作用。此外，MTX还可诱导环氧合酶-2（COX-2）表达，给予MgIG后，肠道通透性和炎症减轻。总之，MgIG对甲氨蝶呤引起的肝毒性和肠道损伤有积极作用一种，是有可能缓解MTX肝脏和肠道副作用的药物[16]。4.总结甘草是一种豆科草本植物，其作史古已有之，必然意味着甘草所独具的 性质千百年来一直为人们所使用。而其主要活性成分甘草酸及其衍生盐类由于其甜度极高，且甜度留存时间长，主要用作甜味剂用于食品添加剂中。但都具有一定毒性，需要严格按照国家标准使用。此外，甘草酸盐还具有药理性质，在生物医药研究方面受到了学者的广泛关注，具有抗炎、保肝两方面的功能，因此也频繁应用与新型药物的开发，其价值也得到了更多的延伸。参考文献[1]甘草酸的制备及其在食品工业中的应用.食品工业，1994，（6）；49~51[2]Tykarska E , Gdaniec M . Toward Better Understanding of Isomorphism of Glycyrrhizic Acid and Its Mono- and Dibasic Salts[J]. Crystal Growth & Design, 2013, 13(3):1301-1308.[3]郑国斌.从甘草酸粗品制取甘草酸单钾盐.中国医药工业杂志，1995,26（2）；54[4-5，7-8]食品添加剂应用手册/孙平，张津凤主编.一北京：化学工业出版社，2010.10 ISBN978-7-122-09417-9[6]苌云玉.甘草酸盐制备方法研究[J].基层中药杂志,1995(04):33-34. [9]邓淑华,王晓斌,王鸿梅,刘艳华.甘草酸盐抗菌作用的实验研究[J].承德医 学院学报,2011,28(03):325-326.[10]黄能慧,曾样锬,刘季昆,夏炳南.甘草酸盐对农药(杀虫双)的解救作用[J].贵阳医学院学报,1982(03):21-22.[size=13px] [/size][11] Maione F , Minosi P , Giannuario A D , et al. Long-Lasting Anti-Inflammatory and Antinociceptive Effects of Acute Ammonium Glycyrrhizinate Administration: Pharmacological, Biochemical, and Docking Studies[J]. Molecules, 2019, 24(13)[12] [size=13px][color=#222222]Koide M , Takahashi M , Tamagaki S , et al. Catalytic effect of dipotassium glycyrrhizinate on the hydrolysis of nonionic ester surfactants[J]. Journal of the American Oil Chemists' Society, 1996, 73.[/color][/size][13]万荣, 刘莎, 范稚坚,等. 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最近在某一产品的来料的离子色谱(IC型号：Dionex DX-500) 监控中发现阴离子的总数值有不断上升的趋势，且不断逼近规格线（spec）。按相关的文件规定，一旦这些监控数据超过规格线，这些来料是不能接收。当我们将这些异常情况反馈给供应商后，供应商查找了他们出货之前同一批的IC监控数据，没有发现异常。但是我们把这些样品返回给他们，他们测试的IC结果跟我们的测试结果很类似，都偏高。这些样品出了什么问题呢？难道是这批样品在转运或者保存时被污染了?我们决定努力去找这出其中的根源。 http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2014/12/201412232237_528586_2942222_3.jpg 首先，我们对原始数据进行了分析。通过分析，发现这批样品中有个未知的离子的趋势跟总离子的趋势很类似，最近的走势也是不断往上扬。所以初步判断这个未知离子的增加可能是这批产品的总阴离子不断上升的原因。 http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2014/12/201412232237_528587_2942222_3.jpg 那这个未知离子是什么呢？查阅相关的文献和结合这个未知离子的保留时间，怀疑这个未知离子可能是草酸（草酸盐）。我们找来草酸钠试剂，用UDI水溶解它，配成100ug/L的草酸钠溶液。当把配好的草酸钠溶液注射到离子色谱中，发现草酸根保留时间（10.237min）跟平时样品中未知离子保留时间(10.317min)很相近。所以基本确认这个未知离子就是草酸盐。 http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2014/12/201412232238_528588_2942222_3.jpg 为了进一步确认这个未知离子就是草酸盐，我们还进行了加标实验。加标实验结果得到的重复回收率是103%。这就进一步证明了这个未知离子就是草酸（草酸盐）。 http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2014/12/201412232238_528589_2942222_3.jpg 那这些草酸（盐草酸）是怎么来的呢？这些样品从供应商转运到我们的工厂，整个过程是用保鲜膜密封好的。整个运转过程没有拆包过程，所以这些样品是不会跟外界有任何的接触。按常理来说，这些样品应该不会受到污染的。通过与供应商的交流，了解到这些样品是在供应商那边储存了一段时间(~3个月)，才运转到我们的公司。难道是供应商的存储地方有草酸盐，渗透到样品里而污染了样品？经过供应商的再三确认，他们存储样品的仓库是绝对没有草酸盐。那草酸盐是产品在自己存储的时候，自己产生的草酸盐？ 我们测试了不同存储时间的产品，得到一个令人诧异的结果：这些样品的草酸值和总阴离子的值跟存储之间有着很好的关联。在前6个月里，草酸和总阴离子的值随着存储时间的增加而增加，但过了6个月之后基本趋于稳定。 http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2014/12/201412232240_528590_2942222_3.jpg 产品在存储时是已经密封的，跟它接触的可能也就是从保鲜膜外面渗透进去的空气和水分，难道空气和水分会和这些产品发生反应而产生出草酸（草酸盐）吗？从上面的数据可以知道草酸（草酸盐）产生的过程应该是非常缓慢的。那怎么去验证这个猜测呢？ 我们选了两个不同存储时间的2批（#1：存储时间不到一个月，#2存储时间~3个月）样品，放到恒温恒湿烘箱中进行测试（测试条件：温度85℃，湿度85%，持续时间100小时）。我们分别用离子色谱测量这2批样品的阴离子（经过恒温恒湿测试和没有测试各测试一组）的值。最后的结果显示：经过恒温恒湿测试后，草酸跟明显增加，但是其他离子却减少了。 http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2014/12/201412232242_528591_2942222_3.jpg 这说明了在恒温恒湿测试过程中，其他离子因为水汽的冲洗而不断减少；但因为整个测试过程中因为发生了某些反应而产生了草酸（草酸盐），故草酸（草酸盐）没有减少反而增加了。 产品主要是有三个部件组合而成（#1：FX；#2：LB；#3:Baseplate）；那草酸（草酸盐）是由哪个部件产生的呢？通过研究和实验，我们发现草酸跟增加主要是这个部件(#3:Base Plate)。 http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2014/12/201412232243_528592_2942222_3.jpg 我们知道部件(Base Plate )的成份主要是不锈钢（Fe,Cr,Ni）。所以我们对草酸（草酸盐）产生的原理做了下面的推断：草酸（草酸盐）增加是由于在部件(Base Plate )的表面发生水解反应。整个化学反应过程是因为大气中的CO2和水汽在部件(Base Plate )的Fe,Cr的催化作用下发生了化学反应，不断产生草酸并附着在部件(Base Plate )的表面。 http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2014/12/201412232243_528593_2942222_3.jpg