摘要 从甘草中提取的甘草酸是一种高甜度、低热量、安全无毒的非热源性甜味剂,甜度约为蔗糖的200至250倍。甘草酸可用水、稀氨、醇氨等萃取;用硫酸或乙醇等进行精制;用2,4二硝基苯肼鉴别;可在252 nm的波长处紫外分光光度法测定其含量。
关键词 甘草甘草酸 提取工艺 萃取精制
1 甜味剂简介
目前国际上使用的甜味剂很多。有几种不同的分类方法,按其来源可分为天然甜味剂和人工合成甜味剂;以其营养价值来分可分为营养性和非营养性甜味剂;若按其化学结构和性质分类又可分为糖类和非糖类甜味剂等。糖类甜味剂如蔗糖、葡萄糖、果糖、果葡糖浆等在我国通常称为糖，并视为食品，仅糖醇类和非糖甜味剂才作为食品添加剂管理。甘草酸属于非糖类天然甜味剂[1]。
2 甘草酸的结构与性状
甘草来自豆科植物甘草的根及根状茎，含有很多化学成分，但以甘草酸和甘草次酸为主。实际存在形式主要为甘草酸（Glycyrrhizic acid）的钾、钙盐，是甘草的甜味成分。甘草酸（也称甘草甜素或甘草甜）的含量在5%～11％，甘草次酸含量在3%～7％。
甘草酸是一种五环三萜皂苷,分子式C42H62O16,相对分子质量为822.92 ,结构式如图1[2]。
甘草酸为白色结晶性粉末，无臭，有特殊甜味,熔点220℃，难溶于冷水和稀乙醇液，易溶于热水，水溶液呈弱酸性，冷却后呈黏稠状胶冻。甘草酸是由2个分子葡萄糖醛酸与甘草次酸结合而成的，其中甘草次酸（Glycyrrhetinic acid）是甘草酸的皂苷配基，也是甘草酸的有效活性成分之一。
3 提取工艺
近20年来,美国、日本、俄罗斯在从甘草中提取甘草酸方面作了大量的研究。目前有团块状、颗粒状和黏稠状等商业化产品。甘草酸的生产提取工艺路线有多种,大致可分为萃取和精制两大部分,效果较好的是水浸提法、氨浸提法、醇氨浸提法等。
3.1水浸提法
3.1.1 冷水浸提法
提取时，首先将甘草切细加5倍量的冷水浸泡2 d，浸提液过滤分别得到滤液和滤渣。往滤渣中再加入3倍量的冷水浸泡12 h，再次过滤得到滤液。合并两次滤液蒸发浓缩，冷却后加入乙醇并在低温下放置2 d，将混合液过滤再次蒸发浓缩滤液得到黑褐色黏稠状抽提液。此时抽提液中的甘草酸含量约为15%，干燥失重在35%以下，甘草抽提液再次浓缩干燥后生成甘草酸粗结晶，最后将此粗结晶在稀乙醇溶液中进行重结晶即可得到精制的甘草酸产品。
冷水浸提法简单,民间手工作坊多采用此法,但收率较低,浪费严重。
3.1.2 热水浸提法
甘草粗粉加5倍量的蒸馏水,在90 ℃回流提取2 h,反复提取3次。合并3次提取液蒸发浓缩至原体积的1/5。浓缩液冷却至室温后加3.5 mol/LH2SO4,调pH至2,静置12 h,甘草酸沉淀析出。过滤,沉淀用蒸馏水洗涤2次,并将水抽干,于70 ℃恒温干燥至恒重,研磨得棕黄色甘草酸粉末[3]。
热水浸提法成本较冷水浸提法高,但提取率亦较高,且产物较纯净，有效成分含量可大于 65％。
3.2 氨浸提法
将甘草洗净破碎后用12倍量0.5%的氨水浸提，浸提完成后过滤得到提取液，提取液浓缩至原体积的1/5，再用浓硫酸调节至pH=3使甘草酸沉淀析出，过滤得到粗甘草酸，用水充分洗涤至pH中性并于60 ℃条件下干燥得到粗甘草酸粉末。在粉末状粗干草酸中加入4倍量的乙醇加热回流3 h，过滤后滤渣中重新加入2倍量的新鲜乙醇重复回流二次。合并所有的回流液，加入10 g活性炭回流脱色30 min，冷却后再过滤除去活性炭。
氨浸提法成本较低,提取率也较好,但产物中混有部分甘草黄酮类物质，若要得到纯品,精制时必须除去黄酮类物质。
3.3 醇氨浸提法
甘草粗粉以含氨0.5 %的10 %的乙醇溶液作为提取剂,7倍用量,在85 ℃~88.5 ℃回流提取2.5 h,反复提取3次。合并3次提取液蒸发浓缩至原体积的1/5。浓缩液加入0.5体积的95 %乙醇,滤除植物蛋白等。滤液冷却至室温后加3.5 mol/L H2SO4,调pH至2,静置8 h,甘草酸沉淀析出。过滤,沉淀用蒸馏水洗涤2次,并将水抽干,于70 ℃恒温干燥至恒重,研磨得棕黄色甘草酸粉末[4]。
醇氨浸提法提取率比前几种高6 %左右,精制中沉淀较少，有效成分含量可大于 65 ％。若提取甘草酸后的甘草不再进行深加工,产品不要求更高的纯度,这种方法是比较好的。
3.4 分析方法
甘草酸的分析方法较多。根据国家药品监督管理局WS1-XG-2002国家药品标准,甘草酸定性分析采用与苯肼反应生成苯腙的方法。即取产品0.2 g，加水5 mL、盐酸3 mL,蒸馏，于蒸馏液中滴加2,4-二硝基苯肼乙醇试液2至3滴，应产生橙红色沉淀。定量分析采用紫外吸收分光光度法。即取产品40 mg，精密称量，置100 mL量瓶中，加稀乙醇溶解并稀释至刻度，摇匀。精密量取稀释液10 mL，置100 mL量瓶中，加稀乙醇稀释至刻度，摇匀，在252 nm的波长处测定吸收度，按甘草酸(C42H62O16)的吸收系数E为141计算。
4 应用前景
甘草素有“众药之王”之称。两千年来在我国传统医学宝库中占有重要的地位。甘草为豆科多年生草本植物,具有抗逆性强，耐瘠薄土壤、耐半干旱、耐盐碱等特性。主产于内蒙古、甘肃、新疆，东北、河北、山西等地也有,目前多为人工种植。在医药、保健、化妆等领域有广泛的应用。甘草具有理肺去痰、清热解毒、消炎止痛、抗氧化、抗过敏、明显抑制HIV增殖并可增强免疫等作用。对乙肝、出血热、癌症等有治疗、预防作用，甘草酸是一种高甜度、低热量、安全无毒的非热源性甜味剂,广泛应用于甜点、饮料、酱制品中，还可用于烟草制品中，提高其品位。在日本,甘草酸除用于酱油、豆酱、腌制品、风味食品、冷冻甜食之外，还用于与其他甜味剂（如甜菊糖、阿斯巴甜、糖精等）混配的混合型甜味剂。在正常使用限量范围内对人体无害。使用甘草酸可以克服使用白糖所引起的发酵、酸败等缺点，可使啤酒的发泡力增强，用于糖果、巧克力、口香糖，兼有润喉、消炎、洁齿的功效，用于酱油及腌制品，可以抑制盐味，增强风味；用于面包、蛋糕、饼干等食品，具有味甜、柔软、疏松、增泡的效果。
我国《食品添加剂卫生标准》（GB 2760-1996）规定：可按生产需要适量用于肉类罐头、调味料、糖果、饼干、蜜饯、凉果、饮料。FEMA(美国香味料和萃取物制造者协会)规定：甘草酸的最高用量，在饮料中为130 mg／kg；在糖果中为 460 mg／kg；在焙烤食品中为75 mg／kg；在胶姆糖中为 3200 mg／kg。
由于合成甜味剂(如糖精钠、天冬酸)的安全性尚未十分肯定,而糖类甜味剂对肥胖症、高血压和糖尿病等患者不利,天然非营养型甜味剂甚受重视。甘草提取物虽然早已被国家批准可用于食品添加剂，但是国内仍以中药消费为主，食品工业用之甚少。一方面由于食品行业对甘草提取物了解较少，另一方面也可能认为甘草提取物太贵。实际上按照目前每公斤400多元计算，每公斤食品添加量不超过0.5 g（相当于食品中甜度10 ％），那么每公斤食品只需增加成本0.2元。但由于使用甘草提取物使食品具有了防病抗病的功能，一旦消费者了解到这一点,是会乐于接受的。我国是甘草主要生产国和出口国，充分利用甘草资源提取甜味剂等高附加值产品对于发展我国农业生产很有意义。
参考文献
[1] 中国食品添加剂生产应用工业协会.食品添加剂手册.北京：中国轻工业出版社，1996:260
[2] 林春绵,徐明仙.精细化学品大全•食品和饲料添加剂卷.杭州：浙江科学技术出版社，2000:251
[3] 王雪梅.安徽大学学报(自然科学版),1999,23(1):78-80
[4] 王秀兰,常瑜,常艳红.应用科技,2001,28(12):45-48
[5] 凌关庭,唐述潮,陶民强.食品添加剂手册.第2版,北京：化学工业出版社，1997:458
[6] 周家华,崔英德,黎碧娜等.食品添加剂.北京：化学工业出版社，2001:169-170