常见凉味剂——薄荷脑
常见凉味剂——薄荷脑
薄荷脑是一种具有凉感和薄荷香味的单萜类有机物,广泛应用于食品、药品、化妆品等多个领域。本文将详细介绍薄荷脑的化学性质、物理性质、药理作用、应用领域以及合成方法等多个方面,帮助读者全面了解这种重要的天然化合物。
薄荷脑简介
薄荷脑是一种单萜类有机物,可以产生凉感和带来薄荷香味。此物质可从天然植物薄荷中通过水蒸汽蒸馏法提取精制得到,也可以通过合成方法制备。在常温下,薄荷脑是一种无色透明棱柱状或针状晶体物质。二战前,薄荷脑主要从中国和日本的植物中提取。二战期间,由于贸易线路的改变,巴西成为了薄荷脑的主要生产国。目前,印度是最大的薄荷种植国。据统计,2007年,世界薄荷年产量约4万吨。其中,28%的薄荷脑被用于口腔卫生护理,26.6%应用在药品里,25.3%被添加在烟草产品中,11%添加在糖果甜品中,9%被应用在剃须膏和其他产品中。薄荷脑是油溶性物质,经新陈代谢后会形成葡萄苷酸化合物,变得更易水溶,从而通过尿液排出。
薄荷的性质
薄荷脑基本化学结构:Chemical structure
分子式:C10H20O
化学命名:(1R,2S,5R)-5-methyl-2-propan-2-ylcyclohexan-1-ol
FEMA:2665
CAS:2216-51-5
天然薄荷脑存在一种纯立体异构体,总是以(1R,2S,5R)形式呈现(如下图所示),一般有八种可能存在的异构体。
薄荷脑物理化学性质
熔点Melting point: 41℃~44℃
摩尔质量 molar mass:156.269g/mol
外观appearance:无色透明棱柱状或针状晶体
气味odor:愉快的薄荷样香气
沸点boiling point:212.0~216.0℃
水溶性 solubility in water:微溶于水
薄荷的药理作用
左旋薄荷醇是最重要的调味化学品之一。薄荷醇被广泛用于药品、化妆品、牙膏、口香糖和其他卫生用品以及香烟中。薄荷脑有着局部麻醉剂作用和抗刺激性作用,广泛使用在增味剂以及药品里去缓解瘙痒,疼痛,以及鼻腔堵塞。当人们吸入,摄入薄荷脑或者将薄荷脑涂抹到皮肤上时,薄荷脑去引发皮肤上的冷感神经(TRPM8 Receptor)使凉感产生。吸入薄荷脑通过刺激嗅觉上皮的三叉神经,会带给生物机体内部独特的凉感。薄荷脑被应用在口腔护理中作为抗菌素使用,有效地抵抗链球菌和乳酸菌。FDA允许薄荷脑在非处方药中使用的最大浓度是16%。有时钙的浓度对冷热感受器会有影响,主要体现在带来温度感知的差异。有时当人们注射钙溶液时,会感觉到温热感。这是因为钙会显著的提高热感的释放频率,抑制冷感神经释放。
薄荷脑产品应用
薄荷脑和其的相关凉味剂被广泛地使用在食品、药品、化妆品领域。薄荷脑最先开始是被认为是一种增味剂并带来芳香感,同时也提高了药品、糖果之类的口感。
药品领域
(1)薄荷脑在药品领域有着广泛的应用,如作为原料药应用在连花清瘟胶囊中,还有薄荷脑可用在像润唇膏和咳嗽药品等非处方产品中,去短期缓解轻症状的喉咙干涩以及口部炎症,也被用在止痒剂中去调节痒感。
祝冬青等人《枇杷润喉糖制备工艺的研究》中,以枇杷润喉糖感官评分为指标,采用正交试验法优化其配方。当枇杷果浸膏 10%(v/w)、金银花浸提液 6%(v/w)、 薄荷脑 0.4%(w/w)、食用香精 0.1%(w/w)时,制成的枇杷润喉糖的风味最好。薄荷在止痒剂中的应用如下:
实例1
复方氯霉素搽剂
处方:
氯霉素 6g 醋酸铝溶液 72mL碳酸钙 60g 氧化锌 60g薄荷脑 6g樟脑 2.4g 鱼肝油 420mL司盘-80 2g 氢氧化钙溶液加至1000g
制法:取氯霉素、氧化锌、碳酸钙,加司盘-80与鱼肝油研和,缓缓加预先混合的醋酸铝溶液与氢氧化钙溶液(约350mL),依同一方向研成乳状液,加樟脑与薄荷脑的共熔液,再加氢氧化钙溶液至全量,研匀即得。
作用与用途:收敛、止痒、消炎。用于皮炎、湿疹等。
实例2
小儿痱子粉
制法:麝香草酚薄荷脑、樟脑各1.6g,薄荷油1.6mL,加水杨酸5g,升华硫5g,氧化锌 50g,淀粉50g,滑石粉加至1000g混匀,过筛即成。
实例3
小儿痱子洗剂
处方:
薄荷脑 5g 樟脑 5g液化酚10mL 乙醇 200Ml 加水至1000mL
制法:取薄荷脑、樟脑研细共熔,加入适量乙醇与液化酚,缓缓加水,随加随搅至全量,搅匀即得。
作用与用途:有清凉止痒作用。用于小儿汗疹及痱子。
用法与用量:涂擦患处。
(2)用于抗炎和抗菌制剂中
实例4
复方硼合水杨酸钠乳膏
硼合水杨酸钠30g,薄荷脑5g,液体酚30mL,亚硫酸氢钠3g,白凡士林100g,十六醇90g,单硬脂酸甘油酯70g,甘油50g,月桂醇硫酸钠10g,2,6-二叔丁基对甲酚1g,液体石蜡60g,蒸馏水551mL。常法制成乳膏。本品具有无刺激性的特点,用于治疗体癣、股癣和手足癣等。
实例5
抗炎软膏
取消炎痛4g,月桂醇硫酸钠1.5g,十六醇13.5g,甘油10.0g,羊毛脂10.0g,凡士林10.0g,黄蜡3g,液体石蜡20.0g,薄荷脑3.0g,氯仿3.0g,二甲基亚砜5.0g,蒸馏水加至100g。常法制成 O/W型乳膏。本品用于右旋糖酐引起的水肿有较好的作用。
(3)稀释剂和芳香矫味剂
实例6
薄荷水
处方:薄荷油2ml,滑石粉15g,蒸馏水加至1000mL
制法:取薄荷油,加滑石粉,在研钵中研匀,移至有盖的玻璃瓶中,加水至1000mL,振摇 10分钟,用湿润的滤纸滤过,最初滤液如显浑浊,应再滤过至澄明,自滤器上添加水至全量,搅匀,即得。
作用与用途:矫味,祛风。用于胃肠气胀不适,或作赋形剂。
(4)通窍剂
实例7
鼻用薄荷滴丸
薄荷脑3g, 半合成脂肪酸脂97g, 以65% 乙醇为冷凝液,内径为5mm滴管,常法制成每丸重50mg的滴丸。
实例摘自《最新国家药用辅料标准手册(2006版)》
食品领域
薄荷脑在食品领域有着广泛的应用,如饮料、糕点、凉茶、口香糖、糖果、冷冻食品、零食等有添加薄荷清凉产品,起到清凉清新和饱满的感官效果。
日化领域
用于像漱口水牙膏等口腔清洁产品去治疗口臭
实例
复方水杨酸锌漱口剂
处方:水杨酸锌5.52g, NaF 0.5g, 甘油 20ml, 泊洛沙姆 10g, 吐温-80 1ml, 糖精:0.5g, 薄荷油 0.38ml, 桂皮醛 0.9ml, 乙醇 52.6ml, 着色剂 0.03个, 蒸馏水加至1000ml。
制法:先用适量蒸馏水溶解水溶性成分,将油溶性成分分散在乙醇中,再慢慢加入水溶液中加水至全量搅匀,必要时过滤即得。
实例
除臭爽口液
制法:荆芥醇浸出液 7mL,款冬花醇浸出液7mL,甘油7mL,薄荷脑1g,醋酸洗必泰0.4g,糖精1.2g,95%乙醇50 mL,香精适量,蒸馏水加至100mL。常法制成溶液。本品对口腔黏膜无刺激,可广泛用作口腔清洁剂。
另外,薄荷脑还用于日化产品如护发素、香波、洗发水中,也与其他护肤产品形成制剂用于治疗晒伤(由于产生凉感,可缓解疼痛)。
香料香精领域
用在香水中,增强花果香韵的作用。同时也用于各种香精中,起到清凉作用和制备薄荷香精。
烟草领域
用作烟草添加剂,给烟草提供香气,减少抽烟时的喉咙鼻窦刺激,增加尼古丁感受器的密度,在一些传统香烟和电子烟里均有添加。
薄荷的生物合成方法
薄荷脑是高价值的产物,由于它特殊的功能,薄荷脑占有很大一部分的市场份额。现在市场上的薄荷脑起源于植物提取液,但是这缺面临一个很大的挑战比如季候天气的波动,植物长周期的生长。薄荷脑现在可以用生物方法合成,过程以生成萜烯柠檬烯为起点,经过脱水一系列的还原以及异构化后形成薄荷脑。整个合成过程可以在椒样薄荷的分泌腺细胞内进行。新的研究表明,酵母菌发酵过程也可用于薄荷脑的合成,会极高的提升柠檬烯(薄荷脑主要的前质)的生成,从而便于薄荷脑产量的提高。薄荷脑优化方案可以通过提高生物催化的萜类化合物产量,提高生物酶的活性以及减少生物宿主萜类化合物毒素。
薄荷的化学合成方法
巴斯夫合成薄荷脑新工艺
从香叶醇或橙花醇或香叶醛或橙花醛合成左旋薄荷醇,所示的手性催化剂来自巴斯夫专利或专利申请中的代表性例子,可能是(也可能不是)实际效率最高的催化剂。
(-)-Menthol from Geraniol or Nerol or Geranial or Neral
A New BASF Process
德之馨合成薄荷脑工艺
(-)-Menthol Synthesis from m-Cresol / Thymol
Haarmann & Reimer Process
日本高砂合成薄荷脑工艺
(-)-Menthol Synthesis from Myrcene
Takasago Process
The Chiral Rhodium BINAP Catylyst
Key to the original Takasago Process
天然薄荷脑产品执行标准
国标:GB1886.199-2016 食品安全国家标准 食品添加剂 天然薄荷脑
行标:QB/T 1793-2014 天然薄荷脑
药典标准:中国药典2020版
目前,天然薄荷脑在食品、药品中应用广泛,合成薄荷脑在日化香精、化妆品中有应用。但在食品和药品领域,目前还没有合成薄荷脑应用的法律法规支持。