Optimización del proceso de preparación del ácido de azafrán a partir del pigmento amarillo de gardenia basado en el método experimental ortogonal
El ácido del azafrán (fórmula estructural mostrada en la Figura 1) es uno de los principales principios activos de la planta Iris Crocus sativus L., que tiene efectos farmacológicos como el tratamiento de enfermedades neurológicas, enfermedades anti cardiovasculares, antioxidación y efectos antitumorales. Un gran número de estudios han demostrado que la medicina tradicional china Gardenia jasminoides Elli es rica en glucósidos de azafrán con ácido de azafrán como aglicona, y los recursos de la planta son abundantes. El equipo del proyecto estableció un proceso de preparación para enriquecer y extraer el pigmento amarillo de gardenia mediante cromatografía en columna de poliamida en la fase inicial, y por primera vez demostró que el pigmento amarillo de gardenia tiene buenas actividades biológicas antioxidantes, antihipoxia y antifatiga, y tiene un buen valor de desarrollo. Sin embargo, los estudios farmacocinéticos han demostrado que los glucósidos del azafrán no pueden absorberse en el torrente sanguíneo en su forma original, y su biodisponibilidad es baja tras la administración oral, lo que conduce en última instancia a la hidrólisis en ácido de azafrán. Para seguir realizando investigaciones relevantes, es necesario preparar ácido de azafrán de gran pureza. Zhang separó y enriqueció las saponinas totales del azafrán mediante resina de adsorción macroporosa, y las hidrolizó con 10% KOH para obtener ácido de azafrán crudo. Fang et al. extrajeron pigmento amarillo de gardenia y lo hidrolizaron con solución 10% KOH para preparar extracto crudo de ácido de azafrán. La preparación de ácido de azafrán de gran pureza suele requerir procesos de purificación más complejos, como la cromatografía en columna o la recristalización. Sin embargo, debido a la dificultad de disolver el ácido del azafrán en agua y a su escasa solubilidad en reactivos orgánicos generales como el etanol y el metanol, el proceso de purificación real suele requerir el uso de reactivos orgánicos como piridina y DMF, lo que dificulta evitar los residuos orgánicos; al mismo tiempo, el uso de una gran cantidad de reactivos orgánicos también puede causar una grave contaminación medioambiental. El proceso de preparación existente tiene pasos operativos complicados y ciclos de preparación largos, lo que dificulta la producción industrial de ácido de azafrán de gran pureza.

Este estudio diseñó un experimento ortogonal para investigar sistemáticamente las condiciones del proceso de hidrólisis alcalina. El contenido y el rendimiento de ácido crocetínico se utilizaron como indicadores de evaluación para optimizar el proceso de hidrólisis alcalina del pigmento amarillo de gardenia mediante un diseño ortogonal. Al mismo tiempo, se mejoró el método de tratamiento del pigmento amarillo de gardenia tras la hidrólisis alcalina para obtener un alto rendimiento, una alta pureza y un método de preparación con menos pasos y sin disolventes orgánicos residuales. Esto proporciona una referencia para la extracción y producción industrial del ácido crocetínico de gardenia, y favorece el amplio desarrollo y aplicación del ácido crocetínico en los campos de la alimentación y la medicina.

El grupo de investigación extrajo y enriqueció rápidamente pigmento amarillo de gardenia de gran pureza a partir de gardenia utilizando cromatografía en columna de poliamida en la etapa inicial. El pico de absorción a 440 nm se detectó mediante HPLC, y se descubrió que sus principales componentes eran la crocina-1 y la crocina-2. Basándose en esto, el pigmento amarillo de gardenia se utilizó como materia prima para preparar el ácido crocetínico.

En la actualidad, los métodos de preparación del ácido de azafrán utilizan principalmente la hidrólisis alcalina para hidrolizar los glucósidos de azafrán de la gardenia y convertirlos en ácido de azafrán, y la posterior purificación del ácido de azafrán suele realizarse mediante cromatografía en columna o métodos de recristalización. Sin embargo, debido a las propiedades físicas insolubles de la crocetina, el proceso de preparación mediante cromatografía en columna o recristalización no sólo es engorroso, requiere mucho tiempo, consume una gran cantidad de reactivos y contamina gravemente el medio ambiente, sino que también es difícil evitar los residuos orgánicos cuando se utilizan reactivos orgánicos como DMF.

En este estudio se investigó y optimizó el proceso de preparación del ácido crocetínico utilizando diferentes métodos de tratamiento de la solución de reacción hidrolizada. Tras la optimización, los pasos del proceso fueron sencillos, y se preparó ácido crocetínico de gran pureza en un solo paso a partir de pigmento amarillo de gardenia, eliminando los tediosos procesos de purificación como la separación en columna o la recristalización, evitando el consumo de reactivos orgánicos y el problema de los reactivos residuales en el proceso. El proceso de preparación era ecológico y no contaminante, y el contenido de ácido crocetínico obtenido podía alcanzar más de 95%. Al mismo tiempo, para mejorar el rendimiento del ácido de azafrán, se investigó el proceso de hidrólisis alcalina del pigmento amarillo de gardenia con el fin de optimizar el proceso. Se llevó a cabo una investigación de factor único seleccionando la relación material/líquido, la concentración de NaOH, la temperatura de hidrólisis y el tiempo de hidrólisis. Se diseñaron experimentos ortogonales basados en los resultados de la investigación y se determinaron las condiciones óptimas para la hidrólisis alcalina utilizando el contenido y el rendimiento como indicadores de evaluación.

En este experimento se optimizó la ruta para preparar ácido de azafrán a partir del pigmento amarillo de gardenia, y se diseñaron experimentos de factor único y ortogonales para optimizar las condiciones óptimas de la hidrólisis alcalina. Se obtuvo un método rápido, de alto rendimiento y gran pureza para preparar ácido de azafrán. En comparación con los métodos comúnmente utilizados, no requiere tratamiento de purificación posterior, no implica disolventes orgánicos, ahorra tiempo de producción y costes, y tiene un buen significado de referencia para la extracción y preparación de ácido de azafrán de gardenia.