منتول و کاربرد آن در صنعت

منتول یک الکل مونوترپن حلقوی است که دارای خصوصیات خنک کننده شناخته شده و بوی نعناع باقیمانده بقایای روغنی است که از آن به دست می آید. بدلیل این خصوصیات است که علاوه بر وانیل و مرکبات یکی از مهمترین مواد افزودنی طعم دهنده است. به همین دلیل در انواع محصولات مصرفی از شیرینی هایی مانند شکلات و آدامس گرفته تا محصولات مراقبت از دهان مانند خمیر دندان و همچنین در داروهای بدون نسخه به دلیل خنک کننده بودن و اثرات بیولوژیکی آن استفاده می شود.

منتول یک ترکیب آلی است که به صورت مصنوعی ساخته شده یا به طور طبیعی از روغن نعناع فلفلی یا سایر نعناع حاصل می شود. این ماده مومی، کریستالی و به رنگی شفاف یا سفید است که در دمای اتاق جامد است و کمی بالاتر از آن ذوب می شود.

شکل اصلی منتول که در طبیعت رخ می دهد (-) – منتول است که به کانفیگوراسیون (1R، 2S، 5R) اختصاص داده شده می شود. منتول دارای خاصیت بی حس کننده و ضد جوش موضعی است و از آن برای تسکین سوزش جزئی گلو استفاده می شود. منتول همچنین به عنوان آگونیست گیرنده مواد افیونی کاپا عمل می کند.

منتول طبیعی به عنوان یک ایزومر فضایی خالص، تقریباً همیشه فرم (1R ، 2S ، 5R) (گوشه سمت چپ پایین شکل زیر) وجود دارد. هشت ایزومر فضایی احتمالی عبارتند از:

در ترکیب طبیعی، گروه ایزوپروپیل در جهت ترانس به دو گروه متیل و هیدروکسیل قرار دارد. بنابراین، می توان آن را به هر روش نشان داد:

انانیتومرهای (+) – و (-) – منتول براساس ترکیبات سیکلوهگزان خود از بین آنها پایدار ترین هستند. با وجود خود حلقه در یک ترکیب صندلی، هر سه گروه بزرگ می توانند در موقعیت های استوائی قرار گیرند.

دو شکل کریستالی برای منتول راسمیک دارای نقاط ذوب 28 درجه و 38 درجه سانتیگراد است. (-) – منتول خالص دارای چهار شکل کریستالی است که پایدارترین شکل آن α ، به شکل سوزنی های پهن است.

Mentha arvensis (نعناع وحشی) گونه اصلی نعناع است که برای تهیه کریستال های منتول طبیعی و پوسته های منتول طبیعی مورد استفاده قرار می گیرد. این گونه در درجه اول در منطقه اوتار پرادش در هند پرورش می یابد.

منتول به طور طبیعی در روغن نعناع (همراه با کمی منتون، استر متیل استات و سایر ترکیبات)، که از Mentha × piperita (نعناع) حاصل می شود، وجود دارد. منتول ژاپنی همچنین حاوی درصد کمی از یک اپیمر نئومنتول است.

اثرات خنک کننده آن منحصر به داروها نیست. تقریباً یک چهارم سیگارهای موجود در بازار حاوی منتول هستند و مقادیر کمی از منتول حتی در سیگارهای غیر منتول نیز درج شده است. منتول طبیعی به طور انحصاری از Mentha canadensis جدا شده است، اما همچنین می تواند از طریق فرآیندهای مختلف در مقیاس صنعتی سنتز شود. اگرچه منتول در هشت شکل استریوایزومری وجود دارد، (-)- Menthol از منبع طبیعی و منتول سنتز شده با همان ساختار، ایزومر برتر است.

تقاضا برای منتول زیاد است و قبلاً تخمین زده می شد که میزان استفاده از منتول در سراسر جهان 30 تا 32000 تن در سال است. منتول یک ترکیب غالب از اسانس ها  نیست زیرا تنها به عنوان ماده تشکیل دهنده تعداد محدودی از گیاهان معطر یافت می شود. این گیاهان دارای فعالیت های بیولوژیکی در شرایط in vitro و in vivo مانند اثرات ضد باکتریایی، ضد جلبک، ضد قارچ ، ضد سرطان و ضد درد هستند و همچنین یک ماده ضدعفونی کننده مؤثر هستند. علاوه بر این، منتول یکی از مؤثرترین ترپن ها است که برای تقویت نفوذ پوست در داروهای مورد استفاده قرار می گیرد.

منتول (همچنین با نام نعناع کافور نیز شناخته می شود) یک الکل مونوترپن حلقوی است که به عنوان ماده اصلی تشکیل دهنده اسانس Mentha canadensis L و M. x piperita L. (نعناع) یافت می شود. منتول همراه با منتون، ایزومنتون و سایر ترکیبات، طعم و بوی مینتی خنک کننده را به گیاهان، به ویژه اعضای جنس منتا منتقل می کند. در ابتدا گیاهان تنها منبع منتول بودند و قبل از سازی و مشخص شدن ترکیبات در ژاپن برای اهداف دارویی کشت می شدند.

به طور کلی وقتی در رابطه با منتول صحبت می کنیم، به این معنی است که معمولاً L- یا (-)-Menthol است. از نظر تجاری، این ترکیب مهمترین ترکیب جداسازی شده طبیعی است.

منتول در مارک های سیگار غیر منتول نیز در مقادیر کم وجود دارد و تخمین زده می شود که یک چهارم سیگارهای فروخته شده حاوی منتول باشد. “خنک شدن” دود منتول برای سیگاری هایی که سیگارهای منتخب را به خصوص در ایالات متحده ترجیح می دهند لذت بخش است.

منتول همچنین به عنوان یک ماده در انواع مختلف محصوات مصرفی گنجانده شده است که این محصولات شامل داروسازی، مواد آرایشی و سموم دفع آفات، آب نبات، آدامس، لیکور، خمیردندان، شامپو و صابون به عنوان یک ماده خنک کننده و / یا تقویت کننده طعم هستند.

منتول یکی از اسانس ها در تعداد بسیار کمی از گیاهان معطر است که به دلیل داشتن خاصیت بیولوژیکی مختلف از جمله ضد میکروب، ضد سرطان و ضد التهاب شناخته شده است. این گیاهان همچنین به عنوان دفع حشرات یا بخورهای ضد عفونی کننده استفاده می شوند.

فرمول منتول C10H20O (وزن مولکولی 156.27) یک ترکیب طبیعی است که دارای سه اتم کربن نامتقارن است و بنابراین، دارای چهار جفت ایزومر نوری یعنی (+) و (-) ایزومنتول، (+)و (-) منتول، (+) و (-)نئومنتول، (+) و (-) نئوایزومنتول است.

فرم اصلی منتول موجود در طبیعت (-)-Menthol است که دارای پیکربندی 1R,3R,4S است. این فرم معمولاً مورد استفاده قرار می گیرد زیرا این ماده نسبت به سایر ایزومرهای منتول دارای خاصیت خنک کننده بیشتری است. مانند سایر الکل های اشباع شده، منتول از جهات مختلفی واکنش نشان می دهد و می تواند به منتون اکسیده شود.

منتول ماده ای سفید یا بی رنگ، پوسته ای و کریستالی است، در دمای اتاق جامد با چگالی 0.890 کیلوگرم در دسی متر مکعب (25 درجه سانتیگراد) و بسته به خلوص منتول نقطه ذوب آن 41 تا 44 درجه سانتیگراد است. منتول کاملاً در آب محلول نیست (435.5 میلی گرم در لیتر در دمای 25 درجه سانتیگراد)، اما به طور آزاد در الکل، دی اتیل اتر یا کلروفرم محلول است.

مونوترپن ها مانند منتول در درجه اول از گیاهان معطر گرفته می شوند. آنها پیام رسان های شیمیایی با عملکردهای متنوع و سایر ترکیبات آلی اسانسی هستند. منتول از روغن ذرت حاصل می شود که با تقطیر بخار تولید می شود. روغن ذرت دارای مقدار منتول 55-85٪ است.

به طور کلی منتول طبیعی در صنایع غذایی ترجیح داده می شود، زیرا L- منتول مصنوعی تحت تاثیر آلاینده هایی که در طی فرآیند تبلور بوجود می آیند، قرار می گیرد.

عرضه اصلی منتول به طور طبیعی بدست می آید و در سال 2007، تولید جهانی  (-)-Mentholتقریبا 19000 تن بود. فقط حدود 6300 تن مصنوعی تولید می شد. شرکت ژاپنی Takasago سالانه بیش از 2000 تن L- منتول مصنوعی با استفاده از β -pinene به عنوان ماده اولیه تولید می کند. جایزه نوبل شیمی در سال 2001 برای این کار به استاد نویوری داده شد.

ویژگی های فیزیکی و شیمیایی منتول

سدیم تری پلی فسفات سدیم صنعتی در 60 ~ 70 درجه سانتیگراد حل شده و محلول آبی از 17 تا 22 درصد تهیه می شود ، و برای حذف ناخالصی های نامحلول فیلتر می شود. و سپس با استفاده از خلاء ، تبلور ، جداسازی و خشک کردن محصول ایجاد می شود.

خواص منتول

اثرات خنک کنندگی منتول

منتول به دلیل اثر خنک کنندگی و یا حس خنک کننده بودن در هنگام استنشاق، جویده شدن، مصرف یا اعمال بر روی پوست بسیار شناخته شده است که این اتفاق بدلیل توانایی منتول در فعال سازی شیمیایی کانال کاتیونی پتانسیلی گیرنده حساس به سرما یا (TRPM8) است.

فعالیت ضد قارچ منتول

منتول در مقابل Fusarium verticillioides با استفاده از روش حساسیت آگار نیمه جامد مورد آزمایش قرار گرفت. استفاده از 200 ppm منتول، رشد قارچ F. verticillioides را 75 درصد کاهش داده است. در بررسی دیگری، بخار روغن نعناع و دو جزء اصلی آن (منتول و منتون) در برابر دو قارچ (Sclerotinia sclerotiorum و spuc Mucor) در یک سیستم بسته ارزیابی شد. نتایج نشان داد که منتول به تنهایی ترکیبات ضد قارچ روغن نعناع است، در حالیکه منتون به تنهایی هیچ تاثیری در تمام غلظت های آزمایش شده نشان نداده است.

فعالیت ضد باکتری منتول

فعالیت ضد باکتریایی 20 مونوترپن که معمولاً در گیاهان معطر یافت می شود (به عنوان مثال منتول، کافور، کاروون ، 1،8-سینئول، ترپینن-4-ال، یک ترپینئول، ایزومنتول و لینالول) با استفاده از روش انتشار دیسک آزمایشگاهی علیه چند مورد بررسی شد. سویه های باکتریایی. منتول و تمام مونوترپن های دیگر به جز کافور و 1،8 سی سینئول مهار رشد گونه های باکتریایی را از خود نشان دادند. اگرچه منتول و روغن نعناع فعالیت آنتی باکتریایی را نشان داده اند، مکانیسم عمل به روشنی مشخص نشده است. اثرات سمی بر روی غشا غالباً برای روشن شدن فعالیت آنتی میکروبی روغن مورد استفاده قرار می گیرد.

منتول Menthol


کیسه 25 کیلویی
فروش منتول گرید دارویی، جهت کسب اطلاعات بیشتر با دکتر کمیکال تماس بگیرید.

فعالیت ضد ویروسی روغن های غنی از منتول

اسانس ها برای قرن ها در طب سنتی برای درمان عفونت های ویروسی مورد استفاده قرار گرفته اند. این تحقیق باعث شد تا فعالیت ضد ویروسی برخی از اسانس های معمولی مشخص شود. ظرفیت مهاری روغن M. piperita که حاوی منتول (8/42٪)، منتون (6/14٪) و ایزومنتون (5.9٪) به عنوان ترکیبات اصلی بود، در شرایط آزمایشگاهی سلول های RC-37 در برابر ویروس تبخال سیمپلکس نوع 1 (HSV-1) و نوع 2 (HSV-2) ارزیابی شد.

منتول یکی از عناصر مهم اسانسی از جنس منتا است و از زمان باستان در طب سنتی برای معالجه چندین بیماری مورد استفاده قرار گرفته است. منتول در زمینه های متنوعی از صنایع دارویی و آرایشی گرفته تا دخانیات و صنایع غذایی استفاده می شود که کاربردهای آن به عنوان تقویت کننده طعم، نگهدارنده و خنک کننده مورد استفاده قرار می گیرند. خواص بیولوژیکی بی شماری به منتول و روغن های نعناع سرشار از منتول نسبت داده شده است از جمله اثرات ضد باکتری و ضد درد. یکی از تأثیرات مهم منتول، احساس خنکی است که هنگام جویدن، استنشاق یا استفاده از آن روی پوست ایجاد می شود.

علاوه بر این، منتول می تواند باعث افزایش نفوذ در پوست شود. بنابراین، یک فرمولاسیون موضعی که به دلیل خاصیت خنک کنندگی و همچنین اثر تقویت کننده آن در ترکیب با مسکن ضد التهابی مانند ایندومتاسین که دارای منتول است، ممکن است منجر به اثرات هم افزایی شود. با توجه به سمیت کم این ترکیب، جای تعجب نیست که این یک موضوع محبوب برای تحقیقات بوده و همچنین از نظر تجاری بسیار حائز اهمیت است.

تولید منتول

منتول طبیعی با انجماد روغن نعناع بدست می آید. بلورهای تولید شده منتول سپس با تصفیه جدا می شوند.

کل تولید جهانی منتول در سال 1998، 12000 تن بود که از این تعداد 2.500 تن مصنوعی بود. در سال 2005، تولید سالانه منتول مصنوعی تقریبا دو برابر بود. قیمت ها در محدوده 10 تا 20 دلار / کیلوگرم با پیک های قیمتی در حدود 40 دلار / کیلوگرم قرار دارند اما به 100 دلار در هر کیلوگرم رسیده اند. در سال 1985 ، تخمین زده می شد که چین بیشترین میزان تولید منتول طبیعی در جهان را تولید می کند، اگرچه به نظر می رسد هند چین را به مقام دوم سوق داده است.

منتول به عنوان یک انانتیومر واحد (94 % e.e) در مقیاس 3000 تن در سال توسط شرکت بین المللی تاکازاگو تولید می شود. این روند شامل یک سنتز نامتقارن است که توسط تیمی به سرپرستی ریژجی نوری ، ساخته شده است که به دلیل شناخت کار خود در این فرآیند، برنده جایزه نوبل شیمی برای سال 2001 شد.

منتول راسمیک همچنین با هیدروژناسیون تیمول، منتون یا پلگون می تواند تشکیل شود. در هر دو مورد با پردازش بیشتر (جداسازی کریستالیزاسیون کانگلومرات های متیل بنزوات) امکان تغلیظ L-enantiomer یا انانتیومر اسانسی وجود دارد، با این حال تمایل به این کار کمتر است، اگرچه هزینه های پردازش بالاتر ممکن است با کاهش هزینه های مواد اولیه جبران شود. یک مزیت دیگر این فرآیند این است که D- منتول به عنوان یک کمک کایرال، همراه با انانتیومر L جهت ارائه با قیمت پایین تر امکان پذیر می شود.

فرآیند تولید منتول کریستال

  • انجماد روغن نعناع.
  • از بین بردن بلورهای روغن از روغن باقیمانده توسط سانتریفیوژ.
  • خشک کردن بلورها.

پس از جمع آوری روغن نعنا از کشاورزان، باید قبل از خنک شدن فیلتر شود زیرا معمولاً حاوی مقداری آب و ناخالصی های دیگر است که از تشکیل شدن بلورهای منتول جلوگیری می کند. برای تبلور، برخی تولید کنندگان از فیلتر و از سانتریفیوژ کردن روغن استفاده می کنند.

کریستاله کردن منتول

روغن خالص به آرامی و به تدریج خنک می شود تا دمای کمتری حاصل شود که به موجب آن بلورهای منتول تشکیل می شود. فرآیند انجماد معمولاً شامل سه مرحله (I) سرد در دمای 14 درجه سانتیگراد (II)) 10درجه سانتیگراد و III)) -5 درجه سانتیگراد برای ساعت ها است. بعضی اوقات، روند واقعی 48 ساعت طول می کشد و دمای خنک کننده تا دمای 20- درجه سانتیگراد کاهش می یابد. برخی از تولید کنندگان محفظه بزرگ یخچال را به کار می گیرند. گیاهان بزرگ مجهز به اتاق های انجماد معمولی هستند. خنک کننده تدریجی و آهسته باعث تشکیل کریستال های بزرگ و منظم تر می شود.

جداسازی کریستال های منتول از روغن

این کار ابتدا با جدا کردن روغن مایع باقیمانده از کریستال و سانتریفیوژ کردن کریستال ها در سانتریفیوژهای بزرگ که با سرعت حدود 1200 دور در دقیقه می چرخند انجام می شود. برخی از تولید کنندگان طی فرآیند سانتریفیوژ، کریستال ها را با مقدار کمی آب شستشو می دهند.

خشک شدن بلورهای منتول

کریستال های سانتریفیوژ بر روی سینی ها در محفظه های بزرگ و یا اتاق مخصوص پخش می شوند که به مدت تقریبی 36 ساعت در یک جریان آهسته هوا با دمای حدود 26 درجه سانتیگراد خشک می شوند. این عملیات باید با دقت انجام شود. سپس کریستال ها آماده بسته بندی و بازاریابی است.

بیوسنتز منتول

در شکل زیر بیوسنتز (-)- منتول نشان داده شده است:

آنزیم لیمونن سینتاز با استفاده از پیش ماده جرانیل دی فسفات باعث حلقه زایی پیش ماده دی فسفاته شده که طی یک سری فرآیندهای اکسایش و کاهش توسط مولکول های O2 و NADPH، (-)- منتول بدست می آید.

 

کاربردهای منتول

منتول به دلایل مختلفی در بسیاری از محصولات استفاده می شود. که شامل:

  • در محصولات بدون نسخه برای تسکین کوتاه مدت گلودرد جزئی و تحریک جزئی دهان یا گلو.

به عنوان مثال: بالم لب و داروهای سرفه.

  • به عنوان یک داروی ضد حساسیت برای کاهش خارش.
  • به عنوان یک ضد درد موضعی، برای تسکین درد و دردهای جزئی مانند گرفتگی عضلات، اسپرین ها، سردرد و شرایط مشابه، به تنهایی یا همراه با مواد شیمیایی مانند کافور، روغن اکالیپتوس یا کپسایسین استفاده می شود. در اروپا به نظر می رسد که به عنوان ژل یا کرم استفاده می شود.
  • به عنوان یک تقویت کننده در انتقال داروی ترانس درمال.
  • در مواد ضدعفونی کننده سینه و سینوس ها (کرم، پچ یا استنشاق بینی).

مثال ها: ویکس، منتولاتوم، وپورم، منتیزان. منتول در برخی از داروهای مورد استفاده در معالجه آفتاب سوختگی، زیرا حس خنک کنندگی را ایجاد می کند (که اغلب با آلوئه همراه است).

  • منتول به عنوان یک افزودنی استعمال دخانیات در برخی از مارک های سیگار، برای عطر و طعم و کاهش سوزش های گلو و سینوس ناشی از استعمال دخانیات. منتول همچنین باعث افزایش تراکم گیرنده نیکوتین و افزایش پتانسیل اعتیادآور محصولات توتون و تنباکو می شود.
  • منتول معمولاً در محصولات بهداشت دهان و دندان و داروهای ضد بوی بد دهان مانند دهانشویه، خمیردندان، اسپری دهان و زبان و بطور کلی به عنوان ماده طعم دهنده مواد غذایی مورد استفاده قرار می گیرد. مانند آدامس و آب نبات.
  • به عنوان سموم دفع آفات کنه زنبورهای عسل.
  • در عطر سازی، از منتول برای تهیه استرهای متیل برای تولید نت های گل (بخصوص گل رز) استفاده می شود.
  • در محصولات کمک های اولیه مانند “یخ معدنی” برای ایجاد یک اثر خنک کننده به عنوان جایگزینی برای یخ واقعی در صورت عدم وجود آب یا برق (کیسه، لکه بدنه / آستین یا خامه).
  • منتول در بعضی از محصولات زیبایی مانند نرم کننده مو بر اساس مواد طبیعی موجود است.
  • به عنوان یک آرامش بخش عضلانی ضد اسپاسم و صاف در آندوسکوپی دستگاه گوارش فوقانی
  • در شیمی آلی، منتول به عنوان کمک کایرال در سنتز نامتقارن (asymmetric synthesis) مورد استفاده قرار می گیرد. به عنوان مثال، استرهای سولفینات ساخته شده از سولفینیل کلریدها و منتول می توانند با واکنش با معرف های ارگانولیتیوم یا معرف های گرینیارد، برای تولید سولفوکسیدهای انانتیومری خالص استفاده شوند. منتول با اسیدهای کربوکسیلیک کایرال واکنش می دهد و دیاستومرهای استرهای منتیل را ایجاد می کند، که برای جداسازی کایرال مفید هستند.

نمونه هایی از مصارف منتول: منتول در بسیاری از محصولات مصرفی مختلف از جمله (A) شکلات، (B) آدامس و (C) خمیر دندان استفاده می شود.

دوز مصرفی منتول

دوز مصرفی تخمین زده شده برای منتول (و روغن نعناع) در انسان ممکن است به حداقل 50-500 میلی گرم در کیلوگرم باشد. اثرات دوز مصرفی بیش از حد، درد شکم، فیبریلاسیون دهلیزی، اغما، سرگیجه، بی حالی، تهوع، بثورات پوستی، لرزش، استفراغ، سرگیجه است.

مقالات مرتبط