香精與香料(39)—大茴香醛與八角茴香

1、簡(jiǎn)介

【別名】茴香醛；4-甲氧基苯甲醛；對(duì)茴香醛

【英文名】p-Anisaldehyde;Anisic aldehyde

【分子式】C8H8O2

【分子量】136.15

【CAS號(hào)】123-11-5

【色 狀】 無(wú)色至淡黃色液體。

【香 氣】 有似強(qiáng)烈的茴芹和山楂香氣。青香，茴青香氣?；ㄏ闼粕介ㄏ?，豆香似香莢蘭豆。還有些藥草、辛香甜味。香氣強(qiáng)烈，頗留長(zhǎng)。較大茴香醇清強(qiáng)而粗糙。

【相對(duì)密度(25/ 25℃)】 1.1190 ～ 1.1230

【折光指數(shù)(20℃)】 1.5710 ～ 1.5740

【溶解度(25℃)】 1毫升樣品全溶于3毫升60%(v/v)乙醇中。

【性質(zhì)】易溶于乙醇、乙醚、丙酮、氯仿等，溶于苯，不溶于水。能隨水蒸汽揮發(fā)。

【保存】存放于陰涼干燥處，不露天堆放。

2、用途

該品具有持久的山楂香氣。在山楂花、葵花、紫丁香香精中作主體香料；在鈴蘭香精中作定香劑；在桂花香精中作修飾劑，也可用于日用香精和食品香精。該品是我國(guó) GB2760-86規(guī)定為暫時(shí)允許使用的食用香料，主要用以配制香草、香辛料、杏、奶油、茴香、焦糖、櫻桃、巧克力、胡桃、樹(shù)莓、草莓、薄荷等型香精。與蜜橘等的精油配合，效果很好。作為無(wú)氰鍍鋅DE添加劑的優(yōu)良光亮劑，它能在較寬的電流范圍內(nèi)提高陽(yáng)極極化,獲得光亮鍍層,為環(huán)保創(chuàng)造有利條件。醫(yī)藥工業(yè)用于制造抗微生物的藥物羥氨芐基青霉素等，是抗組織胺藥物的中間體。

3、生產(chǎn)方法

(1)、由對(duì)甲酚經(jīng)甲基化而成對(duì)甲酚甲醚，加二氧化錳和硫酸使之氧化而成。

(2)、由苯甲醚氧化而得。

(3)、茴香腦臭氧化制備茴香醛

以茴香腦為原料，乙酸和環(huán)己烷的混合物做溶劑，臭氧化法制備茴香醛?？疾炝巳軇?、臭氧化時(shí)間、還原劑用量、還原分解時(shí)間和還原溫度對(duì)反應(yīng)結(jié)果的影響，初步探討了臭氧化反應(yīng)級(jí)數(shù)。優(yōu)化的工藝條件為，優(yōu)（乙酸）：優(yōu)（環(huán)己烷）=1：4，臭氧化時(shí)間為100min，n（NaHSO3）／（茴香腦）=1:1，還原分解時(shí)間60min，還原溫度80℃。在此條件下，產(chǎn)品收率≥84％，純度≥98％。

(4)、八角茴香油制備茴香醛

八角茴香北方稱(chēng)大料，南方叫麥角；作為中藥稱(chēng)大茴香、八角。有強(qiáng)烈的山楂花香氣，味甘，性溫。八角是我國(guó)南亞熱帶特有的珍貴經(jīng)濟(jì)樹(shù)種。林產(chǎn)品八角果和八角油(茴香油)是優(yōu)良的調(diào)味化妝香料和醫(yī)藥原料。由八角茴香油通過(guò)氧化可制得重要的有機(jī)中間體-茴香醛(又稱(chēng)對(duì)甲氧基苯甲醛)，由于其具有持久的山楂香氣，芬芳誘人，因而廣泛用于配制甜花香型、丁香和山楂香型等多種香精，用于食品、糖類(lèi)及飲料用香精的配制；在有機(jī)中間體方面，他是制備藥物卟啉類(lèi)光敏劑、羥氨卡基青霉素等的中間體；在農(nóng)業(yè)上，還可作為殺蟲(chóng)劑、生物生長(zhǎng)抑制劑等?？紤]到我國(guó)廣西等地盛產(chǎn)八角茴香原料，而茴香醛又具有很好的市場(chǎng)前景和很高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，故而對(duì)以茴香油為原料制備茴香醛課題進(jìn)行了一定的研究。針對(duì)傳統(tǒng)的茴香醛的制備方法存在著前處理復(fù)雜、設(shè)備腐蝕嚴(yán)重、污染大、收率低等缺點(diǎn)，本文在以下兩個(gè)方面進(jìn)行了系統(tǒng)的研究：

[1]對(duì)以茴香油為原料臭氧氧化-還原制備茴香醛的工藝過(guò)程，在單因素實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上通過(guò)正交實(shí)驗(yàn)得到了優(yōu)化工藝操作條件。研究結(jié)果與現(xiàn)有先從茴香油中提取茴香腦，再對(duì)茴香腦進(jìn)行氧化反應(yīng)制備茴香醛的工藝相比較，反應(yīng)步驟短，操作簡(jiǎn)便。

[2]采用紫外分光光度法對(duì)測(cè)定茴香醛含量測(cè)定過(guò)程進(jìn)行了探索，得到了測(cè)定過(guò)程最佳操作參數(shù)。此法與現(xiàn)有的氣相色譜法檢測(cè)茴香醛含量方法相比較，最大的優(yōu)點(diǎn)在于方法簡(jiǎn)便、易操作、對(duì)設(shè)備的要求低并且準(zhǔn)確、快速，具有很好的推廣前景和參考價(jià)值。

本研究的結(jié)果如下：

[1]對(duì)臭氧化環(huán)節(jié)的條件進(jìn)行優(yōu)化，得到優(yōu)化工藝條件為：復(fù)合溶劑中兩種溶劑比例為1：3，溶劑與原料比例為5：1，反應(yīng)溫度為15℃，反應(yīng)時(shí)間為25min。此時(shí)反應(yīng)的收率為79.3％。

[2]紫外分光光度法檢測(cè)茴香醛含量的最佳的反應(yīng)條件：將稀釋到一定比例的樣品1mL于10mL具塞比色管中，加入6mol／L鹽酸2mL，然后加入0.08mol／L硫代巴比妥酸溶液2mL，用蒸餾水稀釋至刻度，搖勻，放置一段時(shí)間后，用1cm比色皿，以空白樣為參照，測(cè)量其吸光度值。代入標(biāo)準(zhǔn)曲線，可求得茴香醛的含量。本課題的主要特點(diǎn)在于：首次將紫外分光光度法用于檢測(cè)茴香醛含量；首次得到了用茴香油為原料直接氧化制備茴香醛工藝技術(shù)。本項(xiàng)目由屬于復(fù)旦大學(xué)委托立題開(kāi)發(fā)，研究結(jié)果對(duì)于廣西地區(qū)八角的深加工具有一定的理論價(jià)值和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

4、藥理活性

(1)、八角茴香（Illicium verum）：化學(xué)成分，抗病毒性質(zhì)，和臨床的相關(guān)性

八角（SA：Illicium verum Hook. f.），更好地稱(chēng)為中國(guó)八角，屬于木蘭科，是一種芳香植物。它有一個(gè)星形，它的果實(shí)作為香料在東方菜肴中是一個(gè)非常重要的元素。在中國(guó)和越南等國(guó)家，它是一種被高度重視的藥用植物，具有許多藥用價(jià)值（圖1），它是一種常用的香料。已經(jīng)報(bào)道了南極洲的一些具有生物重要性的植物化學(xué)物質(zhì)。它還具有抗菌、抗病毒和抗氧化的特性（喬治，2012）。除了中國(guó)的用途外，果實(shí)在印度傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)體系中也被稱(chēng)為阿育吠陀，對(duì)消化不良、脹氣、痙攣性結(jié)腸痛、痢疾、咳嗽、哮喘、風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎面部癱瘓，等等有幫助。此外，南極洲的精油由前炔基C6-C3化合物、木質(zhì)素、倍半萜類(lèi)和黃酮類(lèi)組成，每一種都有不同類(lèi)型的化合物，這對(duì)其巨大的藥用價(jià)值也很重要。在所有這些化合物中，茴香烯化合物是造成其特有味道的原因。此外，SA精油中存在的α-蒎烯、β-蒎烯、肉豆蔻烯、α-黃柏烯、γ-松油醇、芳樟醇、α-松油醇、雌三醇、反式茴香醚、α-立方體氧化茶烯和α-胡麻烯等化合物也被報(bào)道含有一些生物活性。此外，從這種植物物種中提取生物活性化合物已經(jīng)建立了許多程序，其中，水蒸氣蒸餾、蒸汽蒸餾、溶劑萃取、超臨界流體二氧化碳萃取、水蒸氣蒸餾頂空溶劑微萃取和微波輔助萃取過(guò)程是最常見(jiàn)的。SA吸引了科學(xué)界，因?yàn)樗幸环N叫做莽草酸的特殊化合物，在制造禽流感藥物奧司他韋（Tamiflu?）的過(guò)程中充當(dāng)化學(xué)前體。該綜述的目的是介紹I. verum（SA）的一般特征、化學(xué)特性和抗病毒特性，以及對(duì)其用途的未來(lái)展望。[1]

圖1 八角精油的藥理活性 [1]

(2)、八角茴香的生物活性和化學(xué)成分

據(jù)估計(jì)，中國(guó)66%的八角收獲被用于制造克流感（奧司他韋，一種感冒藥）。僅在廣西省，就有大約350,000公頃的農(nóng)田用于種植八角樹(shù)，年產(chǎn)量為80,000噸。幾乎需要30公斤的八角才能產(chǎn)生1公斤的莽草酸，足以治療一個(gè)人。據(jù)報(bào)道，八角具有抗菌、抗真菌和抗氧化的活性。Padmashree等人（2007）指出，八角的粉末，特別是它們的乙醇/水提取物作為天然抗氧化劑有很大的潛力。Yang等人(2010)介紹了八角茴香作為天然抗微生物劑，用于治療抗生素病原體。Abdallah等人（2013年）研究了大茴香油在細(xì)胞培養(yǎng)中對(duì)牛皰疹病毒1型（BHV-1）的抗病毒活性，他們發(fā)現(xiàn)大茴香油對(duì)MDBK細(xì)胞的毒性高達(dá)100 μg/ml，還能抑制BHV-1的生長(zhǎng)和發(fā)展。Sung等人（2012）推薦八角茴香用于治療炎癥性疾病。Alhajj等人（2015）指出，中國(guó)八角可以作為一種天然的添加劑來(lái)提高肉雞的免疫反應(yīng)能力和性能。八角最重要的特性之一是助消化，可以使哺乳期的母親促進(jìn)母乳分泌，對(duì)哮喘、支氣管炎和干咳有抗菌和抗真菌的作用，使人呼吸清新，并確保良好的睡眠。Fagundes等（2014）認(rèn)為八角茴香精油中的茴香烯可以通過(guò)GC-MS、NMR和UV-VIS進(jìn)行鑒定和測(cè)定，并為大鼠血漿中該化合物的測(cè)定開(kāi)發(fā)了一種優(yōu)越的HPLC方法。Zhang等人（2015）研究了八角的特征芳香成分，他們確認(rèn)了47個(gè)化合物，其中反式茴香烯、雌三醇和茴香醛是主要的芳香成分。反式茴香醚的含量最高（75.76%），其次是芳樟醇（1.44%），檸檬烯（1.01%），4，-甲氧基苯丙酮（0.72%）最低。Bhatti等人(2017)認(rèn)為，駐留在八角茴香中的原兒茶酸很可能是其抗氧化作用的基礎(chǔ)。八角茴香揮發(fā)油可以應(yīng)用于不同的行業(yè)，如化妝品、醫(yī)藥或食品行業(yè)；在后者中，它可能取代目前使用的合成抗氧化劑，以克服合成添加劑對(duì)公眾健康的不利影響（Aly等人，2016）。[2]

圖2 八角茴香的植物形態(tài)圖[2]

(3)、八角茴香葉子和樹(shù)枝各種提取物的植物化學(xué)成分和抗菌活性的比較

以前的研究已經(jīng)揭示了八角茴香果實(shí)的許多生物活性；然而，它的葉子和小枝的活性仍未被發(fā)現(xiàn)。本研究旨在研究八角茴香的葉子和小枝的各種提取物的植物化學(xué)成分和抗菌活性。草藥提取物通過(guò)超臨界二氧化碳萃?。⊿FE）和95%的乙醇萃取制備，然后根據(jù)溶劑的極性進(jìn)行分區(qū)萃取。通過(guò)使用九種臨床抗生素耐藥分離物，包括金黃色葡萄球菌、銅綠假單胞菌和鮑曼不動(dòng)桿菌，對(duì)抗菌活性進(jìn)行了分析。在測(cè)試的樣品中，SFE提取物對(duì)測(cè)試菌株表現(xiàn)出更廣泛和更強(qiáng)的抗菌活性，MIC范圍在0.1-4.0毫克/毫升之間，MBC在0.2-4.5毫克/毫升之間。通過(guò)掃描電子顯微鏡的觀察發(fā)現(xiàn)，抗菌活性的潛在機(jī)制涉及破壞測(cè)試病原體的膜完整性。通過(guò)氣相色譜-質(zhì)譜法對(duì)化學(xué)成分的評(píng)估表明，在SFE提取物中存在茴香烯、茴香醛、茴香丙酮和茴香醇，顯示出與觀察到的抗菌活性有明顯的關(guān)聯(lián)性。因此，八角茴香的葉子和樹(shù)枝在開(kāi)發(fā)為新的天然抗菌劑方面具有很大的潛力。[3]

圖3 葉子的SFE提取物A和B在6-8小時(shí)內(nèi)抑制了試驗(yàn)菌株的生長(zhǎng)，而在雙倍劑量的MIC下效果持續(xù)了24小時(shí)（圖1A-D）。同樣，樹(shù)枝的A和B提取物在6-12小時(shí)內(nèi)抑制試驗(yàn)菌株的生長(zhǎng)，而在雙倍劑量的MIC下效果持續(xù)了24小時(shí)（圖1E，H）。樹(shù)葉和樹(shù)枝的乙醇粗提物能在8-12小時(shí)內(nèi)抑制試驗(yàn)菌株的生長(zhǎng)，而在雙倍劑量的MIC下效果持續(xù)24小時(shí)（圖1J）。結(jié)果表明，八角茴香的葉子和樹(shù)枝的提取物表現(xiàn)出殺菌能力，可能使其被開(kāi)發(fā)為天然抗生素，以對(duì)付臨床抗生素耐藥病原體。

(4)、八角茴香果實(shí)的乙醇提取物對(duì)脂蛋白E基因敲除小鼠的動(dòng)脈粥樣硬化有保護(hù)作用

八角茴香在傳統(tǒng)上被用于中藥治療許多炎癥性疾病，包括皮膚炎癥和風(fēng)濕病。作者使用高脂飲食（HFD）喂養(yǎng)的載脂蛋白E基因敲除（ApoE-/-）小鼠，研究其作為預(yù)防炎癥和血管疾病的藥物在小鼠動(dòng)脈硬化模型中的應(yīng)用。作者研究了八角茴香對(duì)TNF-α刺激的HASMCs（人類(lèi)主動(dòng)脈平滑肌細(xì)胞）的細(xì)胞毒性、NF-κB活性和粘附分子表達(dá)的影響。載脂蛋白-/-小鼠，喂食高脂蛋白，每天口服八角茴香（100或200毫克/公斤）或阿托伐他?。?0毫克/公斤）治療12周，通過(guò)進(jìn)行油紅O和iNOS染色，分別評(píng)估動(dòng)脈粥樣硬化病變和炎癥反應(yīng)。通過(guò)Western blot分析測(cè)量主動(dòng)脈中炎癥細(xì)胞因子（即NF-κB、TNF-α、IL-1β、COX、IκB-α、Iκκ-α/β）和粘附分子的表達(dá)。結(jié)果在TNF-α刺激的HASMCs中，八角茴香處理組降低了NF-κB的轉(zhuǎn)錄活性，NF-κB蛋白水平在10-100μg/mL的八角茴香范圍內(nèi)以劑量依賴(lài)的方式降低，削弱了這些細(xì)胞中導(dǎo)致炎癥的粘附分子的表達(dá)。在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中，用八角茴香或阿托伐他汀治療可抵消HFD喂養(yǎng)的ApoE-/-小鼠體重、血壓和脂質(zhì)水平的特征性變化。此外，八角茴香治療減少了主動(dòng)脈粥樣硬化斑塊病變和iNOS激活的免疫反應(yīng)性。炎癥粘附分子和細(xì)胞因子（TNF-α、IL-1β、NF-κB、COX、IκB-α、Iκκ-α/β）的主動(dòng)脈表達(dá)是HFD喂養(yǎng)的ApoE-/-小鼠的特征，通過(guò)每天口服八角茴香或阿托伐他汀進(jìn)行12周的治療而減弱，并且草藥酊劑的效果最強(qiáng)。因此，八角茴香的有益作用與iNOS介導(dǎo)的炎癥反應(yīng)的明顯減少相一致，導(dǎo)致炎癥相關(guān)的基因表達(dá)減少。用八角茴香治療可能是一種新的治療方法，也可能是高脂血癥-動(dòng)脈粥樣硬化的新型治療策略的基礎(chǔ)。[4]

為了探索八角茴香精油對(duì)高脂血癥與動(dòng)脈粥樣硬化的作用機(jī)制，我們研究了小鼠模型的主動(dòng)脈iNOS表達(dá)水平。在HFD喂養(yǎng)的ApoE-/-小鼠中觀察到許多iNOS細(xì)胞。Illicium v. 200 mg/kg治療導(dǎo)致HFD喂養(yǎng)的ApoE-/-小鼠的iNOS激活完全減少（圖4a和b）。此外，在主動(dòng)脈組織的蛋白質(zhì)中，200毫克/公斤Illicium v.降低了iNOS的表達(dá)（圖4c）。這些數(shù)據(jù)表明有一個(gè)iNOS依賴(lài)的機(jī)制。[4]

圖4 高脂飲食喂養(yǎng)的ApoE-/-小鼠主動(dòng)脈的代表性組織學(xué)截面。a和b 主動(dòng)脈組織樣本被切除，固定在4%的甲醛中，嵌入石蠟中，然后切片。iNOS的免疫組織化學(xué)染色（A，放大率×200；B，×400）。

5、八角茴香提取物對(duì)Wistar Rat（Rattus norvegicus）糖尿病的降血糖和抗氧化作用

糖尿病是一種在人們中相當(dāng)普遍的疾病。糖尿病的原因根據(jù)這組疾病的分類(lèi)而有所不同。如果糖尿病沒(méi)有得到適當(dāng)和正確的處理，就會(huì)出現(xiàn)慢性高血糖，導(dǎo)致氧化應(yīng)激，所以病人會(huì)抱怨糖尿病的一些并發(fā)癥，而這些并發(fā)癥實(shí)際上是由自由基引起的。八角（Illicium Verum）是經(jīng)常被使用的植物之一，其中之一是作為食物的香料。八角有幾種化合物，其中一種是黃酮類(lèi)化合物，它是作為一種易氧化的化合物（抗氧化劑），所以它經(jīng)常被用作傳統(tǒng)藥物來(lái)治療許多疾病。在體外的一些研究中，這種八角植物也被證明具有足夠高的抗氧化劑水平，如黃酮類(lèi)和酚類(lèi)，因此它可以作為外源性抗氧化劑的來(lái)源，可以幫助內(nèi)源性抗氧化劑如谷胱甘肽（GSH）減少進(jìn)入并保持身體細(xì)胞正常狀態(tài)的自由基。這項(xiàng)研究是通過(guò)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行的，在糖尿病大鼠身上進(jìn)行，看給予八角茴香提取物對(duì)葡萄糖水平和血液中內(nèi)源性抗氧化劑（谷胱甘肽）水平的影響。2-3個(gè)月大的雄性大鼠多達(dá)24只，分為6組，即陰性對(duì)照組（只給小鼠喝蒸餾水），糖尿病大鼠不治療組（陽(yáng)性對(duì)照），糖尿病大鼠用根糖治療（陽(yáng)性對(duì)照），糖尿病大鼠通過(guò)治療八角的提取物50，100和150毫克/公斤體重的大鼠。這項(xiàng)研究進(jìn)行了7天。在第0天和第7天測(cè)量GSH水平。為了分析葡萄糖和GSH的平均數(shù)據(jù)的差異，采用了統(tǒng)計(jì)學(xué)方法。Wilcoxon檢驗(yàn)的結(jié)果顯示，對(duì)照組和用八角茴香提取物處理的糖尿病大鼠組之間的血糖水平有顯著差異（P < 0.05）。給予八角茴香提取物的糖尿病大鼠的血糖水平有顯著下降。給予八角茴香提取物150毫克/公斤體重的糖尿病大鼠組的血糖水平下降幅度最大。另外，已知對(duì)照組和糖尿病大鼠組在八角茴香提取物的處理下，GSH水平有差異，但從統(tǒng)計(jì)學(xué)上看，差異并不明顯。給予50mg/kg體重的八角茴香提取物，GSH水平增加0.03μM/mL。[5]

參考文獻(xiàn)

[1] Patra, Jayanta Kumar; Das, Gitishree; Bose, Sankhadip; Banerjee, Sabyasachi; Vishnuprasad, Chethala N.; Pilar Rodrigueza Torres, Maria; Shin, Hana Seung (2020). Star anise ( Illicium verum): Chemical compounds, antiviral properties, and clinical relevance. Phytotherapy Research, 1-20. doi:10.1002/ptr.6614.

[2] Shahrajabian, Mohamad Hesam; Sun, Wenli; Cheng, Qi (2019). Chinese star anise and anise, magic herbs in traditional Chinese medicine and modern pharmaceutical science. Asian Journal of Medical and Biological Research, 5(3), 162–179. doi:10.3329/ajmbr.v5i3.43584 .

[3] Yang, E.-C., Hsieh, Y.-Y., & Chuang, L.-Y. (2021). Comparison of the Phytochemical Composition and Antibacterial Activities of the Various Extracts from Leaves and Twigs of Illicium verum. Molecules, 26(13), 3909. doi:10.3390/molecules26133909.

[4] Park, Sun Haeng; Sung, Yoon-Young; Nho, Kyoung Jin; Kim, Ho Kyoung (2015). Protective activity ethanol extract of the fruits of Illicium verum against atherogenesis in apolipoprotein E knockout mice. BMC Complementary and Alternative Medicine, 15(1), 1-10. doi:10.1186/s12906-015-0750-0.

[5] Anna Maria Dewajanthi, Agus Limanto, Clarita Clarita, Audrey Fidelia. HYPOGLICEMIC AND ANTIOXIDANT ACTIVITIES IN EXTRACTS STAR ANISE (ILLCIUM VERUM HOOK.F) ON WISTAR RAT (RATTUS NORVEGICUS) DIABETES. Indonesian Journal of Biotechnology and Biodiversity, 2020, 4(1): 34-43.