肌醇的制備方法簡述

□陳 建 曾曉丹 夏 陳 栢鳳女

肌醇是一個6羥基天然活性物質(zhì)，廣泛存在于動植物體中。幾乎所有生物都含有游離態(tài)或結(jié)合態(tài)的肌醇。在植物中，肌醇主要以肌醇磷酸酯形式存在，在全谷物、豆類、果仁和種子等中有高比例含量，并且是種子萌芽的首要能量源泉。肌醇作為一種“生物活素”，參與體內(nèi)的新陳代謝，具有免疫、預(yù)防和治療某些疾病等各種作用，曾被稱作維生素B8。肌醇在國內(nèi)是肌醇片的藥物原料，用于降血脂、治療肝脂肪過多癥、肝硬化癥等疾病。肌醇也廣泛用作食品、飼料產(chǎn)品添加劑。肌醇以粉劑、片劑和膠囊等終端產(chǎn)品形式，是歐美國家流行的食物補(bǔ)充劑。

一、肌醇

肌醇的制備主要包括幾種途徑：①從肌醇含量較高的植物原料直接提取。②從植物原料中，特別是農(nóng)副產(chǎn)物中提取肌醇磷酸酯，例如菲汀（植酸鈣鎂）、植酸鈉等物質(zhì)，然后水解轉(zhuǎn)化而得。水解方法包括強(qiáng)酸高溫高壓水解法、常壓催化水解法和常溫常壓酶促溫和水解法。③化學(xué)合成方法。現(xiàn)將這3種途徑簡述如下。

1.從植物原料中直接提取肌醇

（1）南瓜中肌醇的提取 南瓜富含肌醇，特別是楊紅娟等人研究培育的富含肌醇的南瓜品種，其肌醇含量為661mg/100 g。因此，從南瓜中提取天然的肌醇，是可行的方向。

范子劍等報道過溶劑法提取南瓜肌醇的工藝研究。工藝流程是：南瓜→粉碎→過篩→加入溶劑升溫提取→離心，保留液體→濃縮→調(diào)節(jié)pH→過柱純化→肌醇精品。工藝條件是乙醇濃度60%、浸提時間2.5小時、浸提溫度60℃、料液比為1∶30（W∶V），兩次連續(xù)浸提效果比較理想，得率可以穩(wěn)定在0.51%。

（2）蕎麥中肌醇的提取 蕎麥中富含具有降糖功效的手性肌醇，其中川蕎1號中，D-手性肌醇約為0.41%。盧丞文等研究了蕎麥中肌醇的提取。他采用溶劑法提取，利用超聲波輔助提取蕎麥中D-手性肌醇，最佳提取工藝條件為溶劑體積分?jǐn)?shù)50%乙醇，料液比為1∶15，超聲時間為30分鐘，提取溫度為50℃，蕎麥提取物中D-手性肌醇含量為5.19mg/g。同時他還探索了微生物輔助法提取肌醇，利用米曲霉發(fā)酵蕎麥后，其糖含量大大下降，而D-手性肌醇含量可提高到6.07mg/g。

（3）長角豆中肌醇的提取 夏濤等人對長角豆中的肌醇進(jìn)行了提取，他采用溶劑法，結(jié)合植酸酶酶解，并通過樹脂純化，最后得到了富含肌醇的混合物。按干燥的長角豆粉計算，純肌醇比例高達(dá)10.76%。

從植物原料直接提取肌醇的方法順應(yīng)人類追求天然、無化學(xué)過程、無污染等健康消費(fèi)理念，有很強(qiáng)的商業(yè)賣點。但由于天然的肌醇含量不高，制約了實現(xiàn)工業(yè)化的高產(chǎn)量和低成本。

2.以肌醇磷酸酯水解法制備肌醇本方法主要是將農(nóng)產(chǎn)品加工提取的肌醇磷酸酯徹底水解制備肌醇。例如從玉米精深加工過程中產(chǎn)生的廢水中，或稻谷打米加工產(chǎn)生的米糠中提取菲汀，也有從芝麻、大豆、麥麩、蓖麻子、亞麻種子中提取菲汀，然后將菲汀用各種方法水解，經(jīng)精制純化制備肌醇。

（1）加壓水解法制備肌醇 高溫加壓水解菲汀制備肌醇是當(dāng)今大生產(chǎn)最常用的方法，一般工藝過程為：原料→酸浸→中和、過濾、洗滌→植酸鹽粗品→脫色、過濾→精制植酸鹽→加壓水解→中和水解液、過濾→脫色、過濾→濃縮、結(jié)晶→溶解除雜、結(jié)晶離心→肌醇精品。

加壓水解法需要較大壓力(＞0.6 MP a)和較高溫度（＞120℃），反應(yīng)條件比較劇烈，需要大量酸堿液體，設(shè)備成本和能耗較高。

（2）常壓水解法制備肌醇 為避免高溫高壓等較苛刻的工藝要求，人們嘗試研究了各種能在常壓條件下催化水解菲汀制備肌醇的催化劑和新工藝。

例如，在喬亭祥等發(fā)明的常壓水解法中，菲汀水溶液的濃度為42%～44%，JCH催化劑由改性甘油與1‰尿素、1‰碳酸鈣復(fù)配而成。JCH催化劑與菲汀水溶液按1∶5.5～6.0的比例 (重量比)添加，在140～148℃溫度下水解3～4小時后，趁熱過濾，靜置濾液時成品結(jié)晶，過濾后的產(chǎn)品于90～95℃下烘30～50分鐘，即可得符合或超過美國藥典NFXII標(biāo)準(zhǔn)的肌醇。

馬敬中等用微波助水解研究發(fā)現(xiàn)，溶劑用1∶1體積比的甘油和水，植酸濃度約為0.5 mol/L，微波強(qiáng)度為100%，輻射時間約為80分鐘，水解液中加入濃度約為0.05 mol/L的鹽酸，肌醇得率為85%左右。

李志洲等研究利用玉米皮先制備菲汀，再在微波條件下制備肌醇。其中在制備菲汀時要添加甘油1.2%(體積比)，尿素 1.1%，硫酸鈉 1.5%(質(zhì)量比)，接著在制備肌醇時要添加碳酸鈣。水解反應(yīng)的條件是，微波功率為500 W，反應(yīng)溫度為70℃，反應(yīng)時間為9分鐘，此時肌醇的得率最高，為1.5%。

朱傳方等的研究是利用脫脂米糠先制備菲汀，再在常壓下，利用一縮二乙醇水解，當(dāng)植酸含量在50%～70%時，植酸溶液與一縮二乙醇的比為1∶1(G/G)，可使水解溫度上升到130℃以上。

李靜在研究中提到利用自制SO42-/TiO2型固體超強(qiáng)酸作為水解工業(yè)植酸的催化劑，從稻殼中提取菲汀后水解制備肌醇，其轉(zhuǎn)化率為62.98%。

（3）酶促法制備肌醇 理論上講，酶催化菲汀水解制備肌醇的工藝條件最溫和。楊連生等報道過酶促水解工藝流程是：植酸鈣→預(yù)處理→酶解→中和→脫色→離子交換→除雜→真空濃縮→結(jié)晶→肌醇。在這一過程中，反應(yīng)時間是20小時、反應(yīng)溫度50℃、酶量0.5%（酶/植酸鈣）、pH值6，經(jīng)后處理，肌醇在提取液中可達(dá)到6.2 g/L水平。王晗光等在酶促法研究中，為提高酶效率探尋過酶激活劑的工作。

據(jù)報道，酶促法在美國已有小規(guī)模的商業(yè)化生產(chǎn)線。雖然目前酶促法水解制備肌醇工業(yè)化項目還不多，但也許這是一個發(fā)展方向。

筆者所在功能食（藥）品研究室，也開展酶催化菲汀水解制備肌醇的研究，并取得階段性結(jié)果。

3.化學(xué)合成法

區(qū)別于傳統(tǒng)的生產(chǎn)途徑，有報道以D-(+)葡萄糖經(jīng)脫氧、硝化、環(huán)化、水解等一系列化學(xué)反應(yīng)過程，最后經(jīng)純化精制得到肌醇。

以上3種制備肌醇的方法各有特點。從充分利用農(nóng)作物自然資源、回圈經(jīng)濟(jì)、環(huán)保理念和成本等角度而言，第二類方法，即從農(nóng)副產(chǎn)物提取菲汀，然后水解制備肌醇，特別是發(fā)展高效溫和的酶促法由菲汀制備肌醇，應(yīng)該更值得推崇。