A sáfránysav előállítási folyamatának optimalizálása gardénia sárga pigmentből ortogonális kísérleti módszer alapján
A sáfránysav (szerkezeti képlet az 1. ábrán látható) a Crocus sativus L. írisz növény egyik fő hatóanyaga, amely farmakológiai hatásokkal rendelkezik, például neurológiai betegségek, szív- és érrendszeri betegségek, antioxidációs és daganatellenes hatások kezelésére. Számos tanulmány kimutatta, hogy a hagyományos kínai gyógyszer, a Gardenia jasminoides Elli gazdag sáfrányglikozidokban, amelyek aglikonja a sáfránysav, és a növényi erőforrások bőségesek. A projektcsoport a korai szakaszban poliamid oszlopkromatográfiával létrehozott egy előkészítési eljárást a gardenia sárga pigmentjének a gardeniából történő dúsítására és kivonására, és először bizonyította, hogy a gardenia sárga pigmentje jó antioxidáns, antihipoxia és fáradtság elleni biológiai aktivitással rendelkezik, és jó fejlesztési értékkel bír. Farmakokinetikai vizsgálatok azonban kimutatták, hogy a sáfrányglikozidok eredeti formájukban nem szívódnak fel a véráramba, és biológiai hasznosulásuk alacsony orális beadást követően, ami végül sáfránysavvá hidrolízishez vezet. A további releváns kutatások elvégzéséhez nagy tisztaságú sáfránsav előállítására van szükség. Zhang makropórusos adszorpciós gyantán keresztül elválasztotta és dúsította a sáfrány összes szaponinjait, és 10% KOH-val hidrolizálta őket, hogy nyers sáfránysavat kapjon. Fang és munkatársai gardénia sárga pigmentet vontak ki gardéniából, és 10% KOH oldattal hidrolizálták, hogy nyers sáfránsav-kivonatot állítsanak elő. A nagy tisztaságú sáfránsav előállítása általában további összetett tisztítási folyamatokat igényel, mint például oszlopkromatográfiás vagy átkristályosítás. Mivel azonban a sáfránsav vízben való feloldása nehézkes, és az általános szerves reagensekben, például etanolban és metanolban rosszul oldódik, a tényleges tisztítási folyamat gyakran szerves reagensek, például piridin és DMF használatát igényli, ami megnehezíti a szerves maradékok elkerülését; ugyanakkor a nagy mennyiségű szerves reagensek használata komoly környezetszennyezést is okozhat. A meglévő előállítási folyamat bonyolult műveleti lépésekkel és hosszú előkészítési ciklusokkal jár, ami megnehezíti a nagy tisztaságú sáfránysav ipari előállítását.

Ez a tanulmány ortogonális kísérletet tervezett a lúgos hidrolízis folyamatfeltételeinek szisztematikus vizsgálatára. A kroketinsav-tartalmat és -hozamot értékelési indikátorként használtuk a gardeniasárga pigment lúgos hidrolízisfolyamatának ortogonális tervezéssel történő optimalizálásához. Ugyanakkor a lúgos hidrolízis után a gardenia sárga pigment kezelési módszerét javítottuk, hogy nagy hozamot, nagy tisztaságot és kevesebb lépéssel, maradék szerves oldószer nélkül történő előállítási módszert érjünk el. Ez referenciát nyújt a gardenia kroketinsav kivonásához és ipari előállításához, és elősegíti a kroketinsav széles körű fejlesztését és alkalmazását az élelmiszer- és gyógyászati területeken.

A kutatócsoport a korai szakaszban poliamid oszlopkromatográfiával gyorsan kivonta és dúsította a nagy tisztaságú gardénia sárga pigmentet a gardéniából. A 440 nm-nél lévő abszorpciós csúcsot HPLC-vel detektálták, és megállapították, hogy a fő összetevői a krocin-1 és a krocin-2 voltak. Ennek alapján a gardenia sárga pigmentet a kroketinsav előállításának nyersanyagaként használták.

Jelenleg a sáfránsav előállítására szolgáló módszerek többnyire lúgos hidrolízist alkalmaznak a gardéniában lévő sáfrányglikozidok sáfránsavvá történő hidrolízisére, és a sáfránsav későbbi tisztítása általában oszlopkromatográfiás vagy átkristályosítási módszereket alkalmaz. A krocetin oldhatatlan fizikai tulajdonságai miatt azonban az oszlopkromatográfiás vagy átkristályosítási eljárás nemcsak nehézkes, időigényes, nagy mennyiségű reagenseket fogyaszt, és súlyosan szennyezi a környezetet, hanem a szerves reagensek, például DMF használata esetén nehéz elkerülni a szerves maradványokat is.

Ez a tanulmány a hidrolizált reakcióoldat különböző kezelési módszereinek alkalmazásával vizsgálta és optimalizálta a kroketinsav előállítási folyamatát. Az optimalizálás után a folyamat lépései egyszerűek voltak, és a nagy tisztaságú kroketinsavat egy lépésben állították elő a gardenia sárga pigmentből, kiküszöbölve az olyan fárasztó tisztítási folyamatokat, mint az oszlopos elválasztás vagy az átkristályosítás, elkerülve a szerves reagensek fogyasztását és a maradék reagensek problémáját a folyamatban. Az előállítási folyamat zöld és környezetszennyezés-mentes volt, és a kapott kroketinsav-tartalom elérhette a 95%-t is. Ugyanakkor a sáfránysav hozamának javítása érdekében a gardenia sárga pigment lúgos hidrolízisének folyamatát vizsgálták a folyamat optimalizálása alapján. Egytényezős vizsgálatot végeztünk az anyag-folyadék arány, a NaOH koncentráció, a hidrolízis hőmérséklete és a hidrolízis ideje kiválasztásával. A vizsgálati eredmények alapján ortogonális kísérleteket terveztek, és a lúgos hidrolízis optimális feltételeit a tartalom és a hozam mint értékelési mutatók felhasználásával határozták meg.

Ebben a kísérletben optimalizálták a sáfránysav előállításának útvonalát a gardeniasárga pigmentből, és egytényezős és ortogonális kísérleteket terveztek a lúgos hidrolízis optimális körülményeinek optimalizálására. Gyors, nagy hozamú és nagy tisztaságú módszert kaptunk a sáfránysav előállítására. Az általánosan használt módszerekkel összehasonlítva nem igényel utólagos tisztítási kezelést, nem igényel szerves oldószereket, megtakarítja az előállítási időt és költségeket, és jó referencia jelentőséggel bír a sáfránysav kivonására és előállítására a gardéniából.