精品茄尼醇的提取研究

管烽伟 顾美娟

摘   要：以质量分数为58%左右的茄尼醇半成品为原料提取精品茄尼醇，探讨了活性炭的用量、脱色温度、硅胶目数、流动相比例对实验结果的影响。实验结果表明：当活性炭加入量为3 g，脱色温度为70 ℃，200～300 目的硅胶为固定相，V（乙酸乙酯）∶V（石油醚）=1∶9的混合液为流动相，所得洗脱液进行重结晶后，可将茄尼醇含量提纯至91.5%以上。

关键词：茄尼醇;提取;层析

茄尼醇[1]是一种不饱和的聚异戊二烯醇，属四倍半萜醇，具有特殊的全反式链式结构，分子式为C45H74O，分子质量为630，熔点41.5～42.5 ℃，易溶于乙醚、丙酮，烃类等有机溶剂，不溶于水，无光学活性，广泛存在于高等植物、哺乳动物和微生物体内，烟叶、马铃薯叶和桑叶中含量突出，尤其是烟叶中茄尼醇含量高达0.03%～3%。该物质本身具有抗菌、消炎、抗溃疡和治疗心血管疾病等作用，同时也是用于合成辅酶Q10、维生素K、抗癌增效剂SDB等的药用中间体原料。

由于高纯度茄尼醇是合成辅酶Q10的重要原料，因此辅酶Q10的市场直接决定于茄尼醇的市场情况。辅酶Q10在医药、保健和化妆品领域中应用十分广泛，欧美诸国和日本等发达国家，已把人体内辅酶Q10含量的高低作为衡量身体健康与否的重要指标。随着国际市场上辅酶Q10建议用量的提高和需求量的日益增大，国际市场对茄尼醇的需求量也与日俱增。由于我国烟草种植面积和产量均居世界首位，因此发展茄尼醇产业有着得天独厚的优势。目前，国内外提取茄尼醇的方法有超临界CO2萃取法、硫脲包合法、聚合态共沉淀法、动态轴向压缩色谱法和模拟移动床动态轴向压缩色谱法等方法[2-5]，但是也存在一些不足：超临界CO2萃取法和硫脲包合法无法达到高纯度茄尼醇的要求，聚合态共沉淀法具有靶向性的高分子基团的化合物价格高，并且具有靶向性的高分子化合物性质不稳定，比较容易变性，此方法很难实现工业化生产。动态轴向压缩色谱法和模拟移动床动态轴向压缩色谱法对设备的要求比较严格，鉴于实际情况，实验室中不适合采用。本研究采用柱层析法提取高纯度茄尼醇。

前期，笔者[6]已经对烟草中的粗品茄尼醇含量提纯至58%，本实验主要是在前期的研究基础上，继续对58%的茄尼醇进行提纯研究。

1    实验部分

1.1  实验装置

实验装置如图1～2所示。

1.2  原料及仪器

1.2.1  原料及试剂

茄尼醇半成品（质量分数58%左右），乙酸乙酯、乙腈（分析纯），石油醚（60～90），活性炭，硅胶（200～300 目），石英砂。

1.2.2  仪器

LC-1100型高效液相色谱仪（安捷伦公司），C18反相柱（安捷伦公司），数显智能控温磁力搅拌器（巩仪市英峪华仪器厂），旋转蒸发仪（天津玻璃仪器厂），冷凝管，三颈烧瓶，柱层析装置（自行设计，见图2）。

1.3  分析方法

Agilent LC-1100型高效液相色谱仪，DAD紫外检测器，检测器波长210 nm;流动相为甲醇和乙醇，体积比例1∶1，流速为1 mL/min;柱温30 ℃。

1.4  实验步骤

茄尼醇半成品在图1脱色装置中经过脱色处理后，过滤除去活性炭，取滤液进一步到图2柱层析装置中进行层析，分段收集层析液并进行分析，将收集到茄尼醇浓度最高的溶液进一步重结晶，得到精品茄尼醇。

2    实验结果与讨论

2.1  脱色实验

2.1.1  活性炭的加入量选择

称取茄尼醇半成品5 g，溶解于40 mL层析液[V（石油醚）∶ V（乙酸乙酯）=9∶1]中，溶解均匀后倒入250 mL三颈烧瓶3中，再向其中加入活性炭，控制加熱磁力搅拌器4的温度为70 ℃，搅拌回流30 min，用布氏漏斗将悬浊液中的活性炭滤掉，滤液用高效液相色谱进行分析，分别控制加入活性炭的量分别为2 g，3 g，4 g，实验结果如表1所示。

从表1可以看出，当活性炭的加入量为2 g时，滤液颜色仍为黄色，即脱色不充分;当活性炭的加入量为3 g和4 g时，滤液颜色均变为淡黄色，即脱色充分;从表中还可以看出茄尼醇的含量不随活性炭的加入量增加而变化，故选择活性炭的加入量为3 g。

2.1.2  脱色温度的选择

称取茄尼醇半成品5 g，溶解于40 mL层析液[V（石油醚）∶ V（乙酸乙酯）=9∶1]中，溶解均匀后倒入250 mL三颈烧瓶中，再向其中加入活性炭3 g，控制加热磁力搅拌器4的温度分别为60 ℃、70 ℃、80 ℃，搅拌回流30 min，用布氏漏斗将悬浊液中的活性炭滤掉，滤液用高效液相色谱进行分析，实验结果如表2所示。

从表2可以看出，当脱色温度为60 ℃时，滤液颜色为黄色，当温度在70 ℃以上时，滤液颜色为浅黄色，说明脱色较充分，但是当温度为80 ℃时，茄尼醇含量有所下降，此时，有部分茄尼醇被氧化，因此，选择脱色温度为70 ℃。

2.2.1  洗脱液比例的选择

取硅胶150 g（200～300 目）注入图2的柱层析装置中，将脱色所得的滤液进行层析实验，分别控制流动相为石油醚与乙酸乙酯的混合液[V（乙酸乙酯）∶V（石油醚）=1∶9]、石油醚与乙酸乙酯的混合液[V（乙酸乙酯）∶V（石油醚）=2∶9]、石油醚[V（乙酸乙酯）∶V（石油醚）=0∶9]洗脱，观察色带，收集洗脱液，实验结果如表3所示。其中，t0段、t1段和t2段分别代表不同的色带，峰号代表出峰次序，1为茄尼醇以前的所有杂质峰的质量分数总合，2代表茄尼醇的质量分数，3代表茄尼醇后的一个杂质的质量分数。

实验结果表明，当洗脱液为V（乙酸乙酯）∶V（石油醚）=1∶9的混合液时层析时色带颜色区分比较明显，当洗脱液为V（乙酸乙酯）∶V（石油醚）=2∶9的混合液时层析时色带颜色区分不明显，而当当洗脱液为V（乙酸乙酯）∶V（石油醚）=0∶9时，色带颜色区分较明显，但是流动相流速较慢，因此选择洗脱液为V（乙酸乙酯）∶V（石油醚）=1∶9的混合液，此时，茄尼醇的最高质量分数可达到90.321 8%。

2.2.2  硅胶目数的选择

取硅胶150g注入图2的柱层析装置中，将脱色所得的滤液进行层析实验，控制流动相为石油醚与乙酸乙酯的混合液[V（乙酸乙酯）∶V（石油醚）=1∶9]，分别选择硅胶目数为200～300 目和100～200 目进行试验。实验结果如表4所示。

从表4可以看出，当硅胶目数为200～300目时进行实验比较合适。

2.3  精制实验

取收集到的t2段洗脱液500 mL，用旋转蒸发仪浓缩后加入乙腈溶解，放入-5 ℃的冰箱中静置过夜，过滤，干燥得到微黄色的晶体，采用高效液相色谱对晶体进行分析。其中，茄尼醇的质量分数为91.532 1%，高效液相图谱如图3所示。

3    结语

本实验探讨了茄尼醇半成品制备精品茄尼醇的方法，分析了活性炭的用量、脱色温度、硅胶目数、流动相比例对实验结果的影响。当取5 g茄尼醇半成品加入3 g活性炭时，控制脱色温度为70℃进行脱色，取此时的滤液以200～300 目的硅胶为固定相，V（乙酸乙酯）∶V（石油醚）=1∶9的混合液为流动相进行层析，收集相应滤液进行精制，可得到91.5%以上的茄尼醇。本实验所用的工艺方法与传统的方法相比，能耗低、过程比较简单，符合当今绿色化工的原则，可以为精品茄尼醇生产放大研究提供依据。

[参考文献]

[1]李英杰.废次烟草中茄尼醇的提取利用研究进展[J].山东化工，2017（12）：70-73.

[2]范   忠，陈   峰，周   芸.烟草中茄尼醇检测方法研究进展[J].中国农学通报，2017（30）：279-284.

[3]赵映瑜，龙佳朋，刘冬蕾.烟叶中茄尼醇的溶剂萃取工艺研究[J].应用化工，2016（1）：30-34.

[4]张   露.响应面法优化微波辅助提取烟叶中茄尼醇的工艺研究[J].杭州化工，2016（12）：8-10.

[5]孫银合，黄仁亮，邢肖肖.氨浸预处理法辅助提取烟草中茄尼醇[J].精细化工，2013（1）：32-35.

[6]MEIJUAN G，ZHENGGUI G，BO L，et al. Experimental study of refining solanesol from crude solanesol by saponification[J]. Chemistry and Chemical Engineering，2008（24）：453-456.

Study on the extraction of fine Solanesol

Guan Fengwei1， Gu Meijuan2

（1.Chemical Engineering Institute， Nanjing Technology University， Nanjing 211800， China;

2.Academic Affairs Office， Nanjing Polytechnic Institute， Nanjing 210048， China）

Abstract：Solanesol was refined from the semi-finished materials（the massfraction of solanesol about 58%） in this paper. The amount of activated carbon， decolorization temperature， silica gel number and the mobile phase ratio were investigated. The results of experiment showed that about 91.5% purity of solanesol can be achieved with the optimal conditions， which as follows： the amount of activated carbon was 3 g， decolorization temperature was 70 ℃， silica gel number was 200～300 m， and the mobile phase was V（乙酸乙酯）∶V（石油醚）=1∶9.

Key words：Solanesol; extract ; chromatography