基于正交实验法优化从栀子黄色素中制备藏红花酸的工艺

阳志强1  乌 兰1*  李茂星1,2,3,4  李晓琳2,3  韩天翔1  王维刚2,3,4  王 芃2,3,4

藏红花酸(结构式见图１)是鸢尾科植物藏红花(Crocus sativus L.)的主要有效成分之一具有治疗神经系统疾病、抗心血管疾病、抗氧化、抗肿瘤等药理作用。大量研究表明传统中药栀子(Gardenia jasminoides Elli)富含以藏红花酸为苷元的藏红花苷类成分，且植物资源丰富。项目组前期建立了聚酰胺柱层析法从栀子中富集提取栀子黄色素的制备工艺，并首次证明栀子黄色素具有良好的抗氧化、抗缺氧、抗疲劳的生物活性，具有良好的开发价值。然而，药代动力学研究表明，藏红花苷类成分不能以原型吸收入血，口服后体内生物利用度不高，最终会水解成藏红花酸。为了进一步开展相关研究，需要制备高纯度的藏红花酸。Zhang通过大孔吸附树脂分离富集得到藏红花总苷，在藏红花总苷中加入10％KOH水解得到藏红花酸粗品。Fang等从栀子中提取栀子黄色素后，用10％KOH溶液水解制备了藏红花酸粗提物。高纯度藏红花酸的制备通常需要进一步采用柱层析法或重结晶等繁琐复杂的纯化工艺，但由于藏红花酸难溶于水，在乙醇、甲醇等一般有机试剂中溶解性也不好，实际纯化过程往往需要使用吡啶、DMF等有机试剂，难以避免有机残留；同时大量有机试剂的使用，还会造成严重环境污染。现有制备工艺操作步骤繁琐、制备周期长，难以实现高纯度藏红花酸的工业化生产。

本研究设计正交实验对碱水解的工艺条件进行系统研究，以藏红花酸含量和得率为考察指标，对栀子黄色素的碱水解工艺进行正交优化，同时对栀子黄色素碱水解后的处理方法进行改进，以期得到一种高得率、高纯度，并且制备步骤少，过程不存在有机溶剂残留的制备方法，为栀子中藏红花酸的提取制备及工业化生产提供参考，以利于藏红花酸在食药领域的广泛开发及应用。

课题组前期通过聚酰胺柱层析法快速从栀子中提取富集了高纯度的栀子黄色素，通过HPLC检测其在440nm处的吸收峰，发现其主要成分为藏红花苷-1及藏红花苷-2，在此基础上以栀子黄色素为制备藏红花酸原料。

目前制备藏红花酸的方法多采用碱水解，将栀子中的藏红花苷水解为藏红花酸，而藏红花酸的后续纯化常用柱层析或重结晶等方法。但由于藏红花酸难溶的物理性质，采用柱层析或重结晶的制备工艺时，不仅操作步骤繁琐、制备周期长、消耗大量试剂、严重污染环境，而且使用DMF等有机试剂时，更难以避免有机残留。

本研究对水解后的反应液采用不同的处理方法，对藏红花酸的制备工艺进行了考察和优化，优化后工艺步骤简单，从栀子黄色素中一步制备得到高纯度藏红花酸，省去了柱分离或重结晶等繁琐的纯化过程，避免了有机试剂的消耗和过程中残留试剂的问题，制备过程绿色无污染，获得的藏红花酸含量能达到95％以上。同时为提高藏红花酸的得率，在优化工艺的基础上，对栀子黄色素碱水解过程进行了考察。选取料液比、NaOH浓度、水解温度和水解时间进行单因素考察，并通过考察结果设计正交实验，以含量和得率为评价指标，确定了碱水解的最佳条件。

本实验对栀子黄色素制备藏红花酸的路线进行了优化，并设计单因素实验和正交实验优选出碱水解的最佳条件，得到了一种快速、高得率、高纯度制备藏红花酸的方法，相较于常用的方法，不需要进行后续的纯化处理，不涉及有机溶剂，节约了生产时间和成本，对从栀子中提取制备藏红花酸具有较好的参考意义。该研究成果发表在《天然产物研究与开发》2022年第1期，欢迎引用(点击左下方“阅读原文”可查看全文)。

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