香精与香料(39)—大茴香醛与八角茴香

1、简介

【别名】茴香醛；4-甲氧基苯甲醛；对茴香醛

【英文名】p-Anisaldehyde;Anisic aldehyde

【分子式】C8H8O2

【分子量】136.15

【CAS号】123-11-5

【色 状】 无色至淡黄色液体。

【香 气】 有似强烈的茴芹和山楂香气。青香，茴青香气。花香似山楂花香，豆香似香荚兰豆。还有些药草、辛香甜味。香气强烈，颇留长。较大茴香醇清强而粗糙。

【相对密度(25/ 25℃)】 1.1190 ～ 1.1230

【折光指数(20℃)】 1.5710 ～ 1.5740

【溶解度(25℃)】 1毫升样品全溶于3毫升60%(v/v)乙醇中。

【性质】易溶于乙醇、乙醚、丙酮、氯仿等，溶于苯，不溶于水。能随水蒸汽挥发。

【保存】存放于阴凉干燥处，不露天堆放。

2、用途

该品具有持久的山楂香气。在山楂花、葵花、紫丁香香精中作主体香料；在铃兰香精中作定香剂；在桂花香精中作修饰剂，也可用于日用香精和食品香精。该品是我国 GB2760-86规定为暂时允许使用的食用香料，主要用以配制香草、香辛料、杏、奶油、茴香、焦糖、樱桃、巧克力、胡桃、树莓、草莓、薄荷等型香精。与蜜橘等的精油配合，效果很好。作为无氰镀锌DE添加剂的优良光亮剂，它能在较宽的电流范围内提高阳极极化,获得光亮镀层,为环保创造有利条件。医药工业用于制造抗微生物的药物羟氨苄基青霉素等，是抗组织胺药物的中间体。

3、生产方法

(1)、由对甲酚经甲基化而成对甲酚甲醚，加二氧化锰和硫酸使之氧化而成。

(2)、由苯甲醚氧化而得。

(3)、茴香脑臭氧化制备茴香醛

以茴香脑为原料，乙酸和环己烷的混合物做溶剂，臭氧化法制备茴香醛。考察了溶剂、臭氧化时间、还原剂用量、还原分解时间和还原温度对反应结果的影响，初步探讨了臭氧化反应级数。优化的工艺条件为，优（乙酸）：优（环己烷）=1：4，臭氧化时间为100min，n（NaHSO3）／（茴香脑）=1:1，还原分解时间60min，还原温度80℃。在此条件下，产品收率≥84％，纯度≥98％。

(4)、八角茴香油制备茴香醛

八角茴香北方称大料，南方叫麦角；作为中药称大茴香、八角。有强烈的山楂花香气，味甘，性温。八角是我国南亚热带特有的珍贵经济树种。林产品八角果和八角油(茴香油)是优良的调味化妆香料和医药原料。由八角茴香油通过氧化可制得重要的有机中间体-茴香醛(又称对甲氧基苯甲醛)，由于其具有持久的山楂香气，芬芳诱人，因而广泛用于配制甜花香型、丁香和山楂香型等多种香精，用于食品、糖类及饮料用香精的配制；在有机中间体方面，他是制备药物卟啉类光敏剂、羟氨卡基青霉素等的中间体；在农业上，还可作为杀虫剂、生物生长抑制剂等。考虑到我国广西等地盛产八角茴香原料，而茴香醛又具有很好的市场前景和很高的经济价值，故而对以茴香油为原料制备茴香醛课题进行了一定的研究。针对传统的茴香醛的制备方法存在着前处理复杂、设备腐蚀严重、污染大、收率低等缺点，本文在以下两个方面进行了系统的研究：

[1]对以茴香油为原料臭氧氧化-还原制备茴香醛的工艺过程，在单因素实验基础上通过正交实验得到了优化工艺操作条件。研究结果与现有先从茴香油中提取茴香脑，再对茴香脑进行氧化反应制备茴香醛的工艺相比较，反应步骤短，操作简便。

[2]采用紫外分光光度法对测定茴香醛含量测定过程进行了探索，得到了测定过程最佳操作参数。此法与现有的气相色谱法检测茴香醛含量方法相比较，最大的优点在于方法简便、易操作、对设备的要求低并且准确、快速，具有很好的推广前景和参考价值。

本研究的结果如下：

[1]对臭氧化环节的条件进行优化，得到优化工艺条件为：复合溶剂中两种溶剂比例为1：3，溶剂与原料比例为5：1，反应温度为15℃，反应时间为25min。此时反应的收率为79.3％。

[2]紫外分光光度法检测茴香醛含量的最佳的反应条件：将稀释到一定比例的样品1mL于10mL具塞比色管中，加入6mol／L盐酸2mL，然后加入0.08mol／L硫代巴比妥酸溶液2mL，用蒸馏水稀释至刻度，摇匀，放置一段时间后，用1cm比色皿，以空白样为参照，测量其吸光度值。代入标准曲线，可求得茴香醛的含量。本课题的主要特点在于：首次将紫外分光光度法用于检测茴香醛含量；首次得到了用茴香油为原料直接氧化制备茴香醛工艺技术。本项目由属于复旦大学委托立题开发，研究结果对于广西地区八角的深加工具有一定的理论价值和实际应用价值。

4、药理活性

(1)、八角茴香（Illicium verum）：化学成分，抗病毒性质，和临床的相关性

八角（SA：Illicium verum Hook. f.），更好地称为中国八角，属于木兰科，是一种芳香植物。它有一个星形，它的果实作为香料在东方菜肴中是一个非常重要的元素。在中国和越南等国家，它是一种被高度重视的药用植物，具有许多药用价值（图1），它是一种常用的香料。已经报道了南极洲的一些具有生物重要性的植物化学物质。它还具有抗菌、抗病毒和抗氧化的特性（乔治，2012）。除了中国的用途外，果实在印度传统医学体系中也被称为阿育吠陀，对消化不良、胀气、痉挛性结肠痛、痢疾、咳嗽、哮喘、风湿性关节炎面部瘫痪，等等有帮助。此外，南极洲的精油由前炔基C6-C3化合物、木质素、倍半萜类和黄酮类组成，每一种都有不同类型的化合物，这对其巨大的药用价值也很重要。在所有这些化合物中，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-黄柏烯、γ-松油醇、芳樟醇、α-松油醇、雌三醇、反式茴香醚、α-立方体氧化茶烯和α-胡麻烯等化合物也被报道含有一些生物活性。此外，从这种植物物种中提取生物活性化合物已经建立了许多程序，其中，水蒸气蒸馏、蒸汽蒸馏、溶剂萃取、超临界流体二氧化碳萃取、水蒸气蒸馏顶空溶剂微萃取和微波辅助萃取过程是最常见的。SA吸引了科学界，因为它含有一种叫做莽草酸的特殊化合物，在制造禽流感药物奥司他韦（Tamiflu®）的过程中充当化学前体。该综述的目的是介绍I. verum（SA）的一般特征、化学特性和抗病毒特性，以及对其用途的未来展望。[1]

图1 八角精油的药理活性 [1]

(2)、八角茴香的生物活性和化学成分

据估计，中国66%的八角收获被用于制造克流感（奥司他韦，一种感冒药）。仅在广西省，就有大约350,000公顷的农田用于种植八角树，年产量为80,000吨。几乎需要30公斤的八角才能产生1公斤的莽草酸，足以治疗一个人。据报道，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，特别是它们的乙醇/水提取物作为天然抗氧化剂有很大的潜力。Yang等人(2010)介绍了八角茴香作为天然抗微生物剂，用于治疗抗生素病原体。Abdallah等人（2013年）研究了大茴香油在细胞培养中对牛疱疹病毒1型（BHV-1）的抗病毒活性，他们发现大茴香油对MDBK细胞的毒性高达100 μg/ml，还能抑制BHV-1的生长和发展。Sung等人（2012）推荐八角茴香用于治疗炎症性疾病。Alhajj等人（2015）指出，中国八角可以作为一种天然的添加剂来提高肉鸡的免疫反应能力和性能。八角最重要的特性之一是助消化，可以使哺乳期的母亲促进母乳分泌，对哮喘、支气管炎和干咳有抗菌和抗真菌的作用，使人呼吸清新，并确保良好的睡眠。Fagundes等（2014）认为八角茴香精油中的茴香烯可以通过GC-MS、NMR和UV-VIS进行鉴定和测定，并为大鼠血浆中该化合物的测定开发了一种优越的HPLC方法。Zhang等人（2015）研究了八角的特征芳香成分，他们确认了47个化合物，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%），柠檬烯（1.01%），4，-甲氧基苯丙酮（0.72%）最低。Bhatti等人(2017)认为，驻留在八角茴香中的原儿茶酸很可能是其抗氧化作用的基础。八角茴香挥发油可以应用于不同的行业，如化妆品、医药或食品行业；在后者中，它可能取代目前使用的合成抗氧化剂，以克服合成添加剂对公众健康的不利影响（Aly等人，2016）。[2]

图2 八角茴香的植物形态图[2]

(3)、八角茴香叶子和树枝各种提取物的植物化学成分和抗菌活性的比较

以前的研究已经揭示了八角茴香果实的许多生物活性；然而，它的叶子和小枝的活性仍未被发现。本研究旨在研究八角茴香的叶子和小枝的各种提取物的植物化学成分和抗菌活性。草药提取物通过超临界二氧化碳萃取（SFE）和95%的乙醇萃取制备，然后根据溶剂的极性进行分区萃取。通过使用九种临床抗生素耐药分离物，包括金黄色葡萄球菌、铜绿假单胞菌和鲍曼不动杆菌，对抗菌活性进行了分析。在测试的样品中，SFE提取物对测试菌株表现出更广泛和更强的抗菌活性，MIC范围在0.1-4.0毫克/毫升之间，MBC在0.2-4.5毫克/毫升之间。通过扫描电子显微镜的观察发现，抗菌活性的潜在机制涉及破坏测试病原体的膜完整性。通过气相色谱-质谱法对化学成分的评估表明，在SFE提取物中存在茴香烯、茴香醛、茴香丙酮和茴香醇，显示出与观察到的抗菌活性有明显的关联性。因此，八角茴香的叶子和树枝在开发为新的天然抗菌剂方面具有很大的潜力。[3]

图3 叶子的SFE提取物A和B在6-8小时内抑制了试验菌株的生长，而在双倍剂量的MIC下效果持续了24小时（图1A-D）。同样，树枝的A和B提取物在6-12小时内抑制试验菌株的生长，而在双倍剂量的MIC下效果持续了24小时（图1E，H）。树叶和树枝的乙醇粗提物能在8-12小时内抑制试验菌株的生长，而在双倍剂量的MIC下效果持续24小时（图1J）。结果表明，八角茴香的叶子和树枝的提取物表现出杀菌能力，可能使其被开发为天然抗生素，以对付临床抗生素耐药病原体。

(4)、八角茴香果实的乙醇提取物对脂蛋白E基因敲除小鼠的动脉粥样硬化有保护作用

八角茴香在传统上被用于中药治疗许多炎症性疾病，包括皮肤炎症和风湿病。作者使用高脂饮食（HFD）喂养的载脂蛋白E基因敲除（ApoE-/-）小鼠，研究其作为预防炎症和血管疾病的药物在小鼠动脉硬化模型中的应用。作者研究了八角茴香对TNF-α刺激的HASMCs（人类主动脉平滑肌细胞）的细胞毒性、NF-κB活性和粘附分子表达的影响。载脂蛋白-/-小鼠，喂食高脂蛋白，每天口服八角茴香（100或200毫克/公斤）或阿托伐他汀（10毫克/公斤）治疗12周，通过进行油红O和iNOS染色，分别评估动脉粥样硬化病变和炎症反应。通过Western blot分析测量主动脉中炎症细胞因子（即NF-κB、TNF-α、IL-1β、COX、IκB-α、Iκκ-α/β）和粘附分子的表达。结果在TNF-α刺激的HASMCs中，八角茴香处理组降低了NF-κB的转录活性，NF-κB蛋白水平在10-100μg/mL的八角茴香范围内以剂量依赖的方式降低，削弱了这些细胞中导致炎症的粘附分子的表达。在动物实验中，用八角茴香或阿托伐他汀治疗可抵消HFD喂养的ApoE-/-小鼠体重、血压和脂质水平的特征性变化。此外，八角茴香治疗减少了主动脉粥样硬化斑块病变和iNOS激活的免疫反应性。炎症粘附分子和细胞因子（TNF-α、IL-1β、NF-κB、COX、IκB-α、Iκκ-α/β）的主动脉表达是HFD喂养的ApoE-/-小鼠的特征，通过每天口服八角茴香或阿托伐他汀进行12周的治疗而减弱，并且草药酊剂的效果最强。因此，八角茴香的有益作用与iNOS介导的炎症反应的明显减少相一致，导致炎症相关的基因表达减少。用八角茴香治疗可能是一种新的治疗方法，也可能是高脂血症-动脉粥样硬化的新型治疗策略的基础。[4]

为了探索八角茴香精油对高脂血症与动脉粥样硬化的作用机制，我们研究了小鼠模型的主动脉iNOS表达水平。在HFD喂养的ApoE-/-小鼠中观察到许多iNOS细胞。Illicium v. 200 mg/kg治疗导致HFD喂养的ApoE-/-小鼠的iNOS激活完全减少（图4a和b）。此外，在主动脉组织的蛋白质中，200毫克/公斤Illicium v.降低了iNOS的表达（图4c）。这些数据表明有一个iNOS依赖的机制。[4]

图4 高脂饮食喂养的ApoE-/-小鼠主动脉的代表性组织学截面。a和b 主动脉组织样本被切除，固定在4%的甲醛中，嵌入石蜡中，然后切片。iNOS的免疫组织化学染色（A，放大率×200；B，×400）。

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

糖尿病是一种在人们中相当普遍的疾病。糖尿病的原因根据这组疾病的分类而有所不同。如果糖尿病没有得到适当和正确的处理，就会出现慢性高血糖，导致氧化应激，所以病人会抱怨糖尿病的一些并发症，而这些并发症实际上是由自由基引起的。八角（Illicium Verum）是经常被使用的植物之一，其中之一是作为食物的香料。八角有几种化合物，其中一种是黄酮类化合物，它是作为一种易氧化的化合物（抗氧化剂），所以它经常被用作传统药物来治疗许多疾病。在体外的一些研究中，这种八角植物也被证明具有足够高的抗氧化剂水平，如黄酮类和酚类，因此它可以作为外源性抗氧化剂的来源，可以帮助内源性抗氧化剂如谷胱甘肽（GSH）减少进入并保持身体细胞正常状态的自由基。这项研究是通过实验进行的，在糖尿病大鼠身上进行，看给予八角茴香提取物对葡萄糖水平和血液中内源性抗氧化剂（谷胱甘肽）水平的影响。2-3个月大的雄性大鼠多达24只，分为6组，即阴性对照组（只给小鼠喝蒸馏水），糖尿病大鼠不治疗组（阳性对照），糖尿病大鼠用根糖治疗（阳性对照），糖尿病大鼠通过治疗八角的提取物50，100和150毫克/公斤体重的大鼠。这项研究进行了7天。在第0天和第7天测量GSH水平。为了分析葡萄糖和GSH的平均数据的差异，采用了统计学方法。Wilcoxon检验的结果显示，对照组和用八角茴香提取物处理的糖尿病大鼠组之间的血糖水平有显著差异（P < 0.05）。给予八角茴香提取物的糖尿病大鼠的血糖水平有显著下降。给予八角茴香提取物150毫克/公斤体重的糖尿病大鼠组的血糖水平下降幅度最大。另外，已知对照组和糖尿病大鼠组在八角茴香提取物的处理下，GSH水平有差异，但从统计学上看，差异并不明显。给予50mg/kg体重的八角茴香提取物，GSH水平增加0.03μM/mL。[5]

参考文献

[1] Patra, Jayanta Kumar; Das, Gitishree; Bose, Sankhadip; Banerjee, Sabyasachi; Vishnuprasad, Chethala N.; Pilar Rodriguezâ Torres, Maria; Shin, Hanâ 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.