香精與香料(30)—薄荷腦

薄荷醇又稱薄荷腦、六氫百里香酚、六氫麝香草酚、5-甲基-2-異丙基環己醇，為薄荷和歐薄荷精油中的主要成分，以游離和酯的狀態存在。由于薄荷醇分子中有三個不對稱碳原子，所以有4種順、反異構體。每種順、反異構體又有3種旋光異構體，即L-體、D-體和DL-體。因此應有12種異構體。自然界中主要以L-體的形態存在于薄荷類植物的精油中。4種順、反異構體為：薄荷醇、異薄荷醇、新薄荷醇及新異薄荷醇。此4種異構體在物性方面略有差異。

此外，合成品與天然品的香氣也不相同。相對分子質量156.27。它們均為無色針狀晶體，或結晶性顆粒。L-體有較強的薄荷氣味及清涼爽快味道，而D-體及DL-的薄荷氣味就弱得多，但有甜味。天然的L-體的薄荷氣味比合成品要強烈得多。

薄荷油是由一種唇形科植物薄荷的莖葉經水氣蒸餾或萃取而得。中國各地都有栽培，生長于河溝邊或山野潮濕地。以江蘇太倉、海門、南通和上海嘉定、崇明等地的質量為好。薄荷本身就具有濃郁香氣清涼味，是中國特產，產量占世界首位。薄荷油中除薄荷醇為主要成分外，尚有薄荷酮、薄荷醇的醋酸酯及其他萜烯化合物。薄荷油冷至0℃以下即析出結晶，用酒精重結晶，可得純L-薄荷醇。

L-薄荷醇/L-Menthol，是全球用量最大的香料之一，由于其具備薄荷香氣以及清涼作用，被應用在食品、醫藥等領域，其中食品級L-薄荷醇應用最為廣泛，在2019年薄荷醇總銷量中占比85%以上。具體細分領域來看，L-薄荷醇可被應用在口腔衛生，藥品，化妝品，食品和飲料等領域，其中口腔衛生應用需求最高，在2019年需求占據全球總量的60%左右。

又名：左旋薄荷醇;L-薄荷醇,99%;L-孟醇/L-薄荷醇;5-甲基-2-異丙基環己醇;結晶薄荷腦;薄荷醇(標準品);薄荷腦(L-(-)-薄荷醇);薄荷冰;薄荷醇

CAS: 2216-51-5

分子式：C10H20O

分子量：156.27

基本情況

L-薄荷醇具較高商業價值，為世界銷量最大的香料單體之一。薄荷醇俗名薄荷腦，是薄荷和薄荷精油中的主要成份，以游離和酯的狀態存在。從分子結構上看，薄荷醇的主體是環己烷，有船式和椅式兩種構象,其中 椅式構象比較穩定，相較于船式構象的內能，椅式構象的內能低 (28.9-31.4 kJ/mol)。環己烷的三個取代基——甲基、羥基和異丙基都處于較穩定的橫鍵時就是薄荷醇，又叫正薄荷醇。正薄荷醇的熱力學穩定性使得其在合成薄荷醇以及后期異構的立體轉位過程中薄荷醇的含量處于較優狀態，薄荷醇可分為左旋薄荷醇（L-薄荷醇）和右旋薄荷醇（D薄荷醇）。從商業價值上看，左旋薄荷醇由于其含有薄荷香氣和清涼效果，商業價值較高，廣泛應用于口腔產品、煙草、化妝品、口香糖、甜食和藥物涂擦劑中，其中在口腔護理產品中用量最大，占比超過 1/3；而右旋薄荷醇商業價值較低。

化學性質

無色針狀結晶，具有清涼的薄荷香氣。相對密度d(15)15=0.890,熔點41～43℃，沸點216℃，111℃(2.67kPa)，比旋光度αD(20)=-49.3°，折射率nD(20)=1.4609。溶于乙醇、丙酮、乙醚、氯仿和苯等有機溶劑，微溶于水?；瘜W性質比較穩定，能與蒸汽一同揮發。大白鼠經口LD(50)：3.3g/kg，ADI：0～0.2mg/kg(FAO/WHO，1994)。

用途

薄荷腦是我國規定允許使用的食用香料，主要用于牙膏、糖果、飲料的加香。用量按正常生產需要，一般在口香糖中1100mg/kg；糖果中400mg/kg；烘烤食品中130mg/kg；冰淇淋中68mg/kg；軟飲料中35mg/kg。

GB2760-2014規定天然薄荷腦為允許使用的食用香料。供配制薄荷型香料(可占10%～18%)，亦可用于糖果(薄荷糖、膠姆糖)、飲料、冰淇淋等(用量0.054%～0.1%)。

薄荷腦和消旋薄荷腦均可用作牙膏、香水、飲料和糖果等的賦香劑。在醫藥上用作刺激藥，作用于皮膚或粘膜，有清涼止癢作用；內服可作為驅風藥，用于頭痛及鼻、咽、喉炎癥等。其酯用于香料和藥物。在世界上，我國和巴西是主要的天然薄荷生產國，薄荷油的年產量均達到2000-3000t。

薄荷油的主要成分。由于其特有的薄荷味和冷卻效果，廣泛應用于糖果、化妝品和牙膏中。

生產方法

中國生產主要方法是從薄荷油中用冷卻和重結晶的方法單離出薄荷腦，每年出口數百噸。由百里香酚加氫還原的方法制得薄荷醇則為L-旋光體、D-旋光體和消旋體的混合物，質量沒有單離產品好。薄荷腦主要用于牙膏、漱口水等日用香精中和薄荷糖、口香糖、煙酒等食用香精中。在醫藥上則用作醒腦、針灸、清毒劑等原料。

工業上從薄荷中提取薄荷油和薄荷腦采用水蒸汽蒸餾法和有機溶劑提取法，前者提取效率低，得油率為0.5-0.6%，后者存在有機溶劑殘留的毒性。

采用超臨界二氧化碳從薄荷中提取的薄荷腦（薄荷醇），則可消除上述兩種方法所產生的弊端。其得率比水蒸汽蒸餾法約高5倍，比有機溶劑法約高3倍，產品保持純天然特征，質量好，純度高，無溶劑殘留毒性，易達到出口要求，具有更好的競爭力，可以占領市場。

近年來，L-薄荷醇主要由Takasago工藝和Symrise工藝合成，Takasago工藝使用Noyori不對稱催化劑合成L-薄荷醇(圖1)，Symrise工藝采用百里酚加氫合成消旋體薄荷醇，通過精餾分離出L，D-薄荷醇，再經拆分制得L-薄荷醇(圖2)。德國Symrise公司為優化生產路線尤其是拆分路線，在2002年開發了脂肪酶拆分技術，通過從假絲酵母中提取的脂肪酶進行拆分，可得到大量左旋薄荷醇，但成本較高，不利于工業化。目前用于拆分薄荷醇異構體的方法主要有生物法非對映體選擇性拆分、生物催化對映體拆分、脂肪酶催化拆分等。由于脂肪酶已實現商業化生產，價格便宜，無輔因子要求，因而利用脂肪酶拆分外消旋薄荷醇是制備L-薄荷醇的主要方法。L-薄荷醇的生物合成過程是在薄荷M. x piperita中進行的，所有生物合成過程和相關酶均已鑒定。從萜烯檸檬烯開始合成，經羥基化，然后數步反應和異構化（圖3）。

圖1 Takasago 工藝生產L-薄荷醇的流程圖

圖2 Symrise工藝生產薄荷醇的流程圖

圖3 生物合成L-薄荷醇路線圖

薄荷腦天然存在于薄荷油中，含量高達80％，工業上可以從薄荷油中單離出薄荷腦。將薄荷原油冷凍至-20℃，分離出結晶粗薄荷腦；將母液進一步冷凍至-40℃，還可分離得到一部分粗薄荷腦。粗薄荷腦經加熱熔化，減壓脫去水分，并趁熱過濾。冷卻至0℃左右，靜置7～9d，分離得結晶，42℃烘干24h，晾至室溫即為成品。

L-薄荷醇工藝路線及現狀

目前實現工業化的工藝主要有德國德之馨的間甲酚工藝、日本高砂的香茅油工藝、巴斯夫的檸檬醛工藝：

1） 德之馨采用間甲酚為原料；2） 巴斯夫以檸檬醛為原料；3） 高砂采用以月桂烯為原料

全球化學合成L-薄荷醇競爭格局

我國的薄荷醇產業模式主要是采用加工提純的天然工藝，產能規模小，而需求量較大 。自于天然提取法，天然薄荷醇主要來自于天然薄荷腦中，但是由于氣候、種植等不確定因素的影響，無法保證穩定的天然薄荷醇產量，且天然薄荷醇總產量也無法滿足人們日常生活對薄荷醇的需求。

長期以來，我國的薄荷醇進口依賴程度較高，且國內L-薄荷醇產業模式主要是對天然薄荷腦的加工提純。相比之下，人工合成L-薄荷醇產業規模大，附加值高但技術門檻也相對較高。

2021 年 5 月 8 日，由萬華化學集團股份有限公司和上海交通大學聯合完成的“高效綠色不對稱催化制備L-薄荷醇技術”項目通過中國石油和化學工業聯合會成果鑒定。

萬華化學通過與上海交通大學產學研合作，攻克了以檸檬醛為核心原料的L-薄荷醇生產成套工藝技術，建成投產了1000 噸/年的工業化示范裝置，開創中國人工合成薄荷醇產業化先河，成為世界上第四家掌握薄荷醇生產核心技術的企業。

我國L-薄荷醇市場需求依賴進口 未來行業存在較大發展空間

根據新思界產業研究中心發布的《2020年l-薄荷醇產業標桿企業研究》顯示，L-薄荷醇作為一種應用廣泛的香料單體，在全球消耗量較高，年需求量約為4萬噸。L-薄荷醇可以通過天然提取和化學合成兩種方式生產，從植物中提取是主要來源，其產量占據全球總產量的七成左右。當前全球天然薄荷醇近七成是來源于印度、巴西，但由于天然薄荷醇產量容易受季節、種植等因素影響，產量不能夠滿足工業需求。而化學合成產量穩定且價格便宜，將成為L-薄荷醇的重點發展方向。

在國際中，當前能夠合成L-薄荷醇的生產企業主要有日本Takasago(高砂)、德國Symrise(德之馨)，以及BASF，其中Symrise是目前全球L-薄荷醇最大的供應商，而BASF當前產能較低。當前國內尚未出現L-薄荷醇生產企業，國內L-薄荷醇市場需求依賴進口，年進口量約為1萬噸。我國L-薄荷醇基本依賴進口，國內市場空白，行業擁有較大發展空間。目前海華科技在建3000噸薄荷醇產能，遠期規劃總產能1萬噸。

從生產方面來看，當前L-薄荷醇主要生產方式有三種，德之馨主要采用間甲酚為原料進行加工，是全球最大的L-薄荷醇生產企業，年產能在1萬噸左右。Takasago(高砂)公司采用月桂烯為原料，制備L-薄荷醇，該方法生產成本較高，且對環境會產生危害。除卻以上方式以外，L-薄荷醇還可以以亞洲薄荷油為原料，通過分離制備L-薄荷醇。

薄荷醇下游需求構成

薄荷腦產生涼味的作用原理

1.當薄荷醇吸入，食用或施用于皮膚上時，它能夠觸發皮膚對冷敏感的TRPM8受體，使人感到清涼，這一點與辣椒素類似，不過感應辣椒素的是熱受體。

2.薄荷醇的鎮痛性質通過κ-類鴉片受體介導的選擇性活化?？梢宰钄噔c通道降低電壓敏感性，從而降低了刺激肌肉的神經活動。有研究表明，薄荷醇不會增加異丁苯丙酸（布洛芬，鎮痛藥）的局部吸收，因為薄荷醇本身和止痛藥就具有互補作用。

鑒別方法

1．取本品1g，加硫酸20ml使溶解，即顯橙紅色，24小時后析出無薄荷腦香氣的無色油層（與麝香草酚的區別）。

2．取本品50mg，加冰醋酸1ml 使溶解，加硫酸6滴與硝酸1滴的冷混合液，僅顯淡黃色（與麝香草酚的區別）。

藥用價值

薄荷醇有重要藥用價值，因此薄荷和薄荷油成為重要中草藥。1600多年前中國就用薄荷治病。明代著名醫書《本草綱目》對薄荷的性能和醫療作用有詳細記載，說它“味辛、苦，性涼”。近代醫學證明它有興奮作用，使皮膚毛細管擴張，促進汗腺分泌，發汗解熱，疏散風熱，可用于治療感冒風熱。還有利喉作用，可用于治療風熱咽痛、咳嗽。有透發作用，能助麻疹透發。它還能作用于感覺神經末梢，能使感覺麻痹，所以外用有止痛止癢作用。還有較強的殺菌殺蟲作用。因有以上各種藥效，市售清涼油、風油精、仁丹等成藥中，薄荷都是重要成分之一。清涼油是由薄荷油、薄荷水加丁香油、樟腦、白蠟、白凡士林配制而成，俗稱萬金油，外用可治感冒頭痛、蟲咬發癢。將鮮薄荷葉揉搓后貼在太陽穴上，可治血管擴張性頭痛。能治鼻炎、抗膿毒、治皮膚病等，還廣泛用作牙膏、口香糖、酒、飲料、化妝品中的香料。

安全性

薄荷醇收載于美國FEMA2665，美國FDA批準用于食品。

儲存

閃點:93 ℃，可燃?；瘜W性質比較穩定，能與蒸汽一同揮發具有刺激性。避免氧化物接觸，保持容器密封，放入緊密的出藏器內，儲存在陰涼，干燥的地方。

國際市場薄荷油和薄荷醇各國產量占比

薄荷醇和薄荷油是一種天然香味化合物植物精油，國際市場需求量極大。薄荷油系從唇形科植物薄荷葉里蒸餾提取所得，薄荷醇則是從薄荷油中分離得到的一種結晶化合物。

印度低價傾銷

近幾年，全球薄荷醇年消耗量高達4萬噸，全球粗薄荷油年產量接近或超過10萬噸。目前，國際市場上的L-薄荷醇產品中有70%為天然產品，即從粗薄荷油里分離所得，僅30%為化學合成薄荷醇產品。天然薄荷醇主要用于醫藥業、食品飲料業和卷煙加工業，合成薄荷醇主要用于化妝品和日化工業。

上世紀70年代以前，我國一直是全球最大的薄荷種植國和薄荷油、薄荷醇出口國，中國產薄荷油香氣濃郁，深受海外用戶好評。我國商務部統計資料顯示，上世紀70年代我國年出口4000~5000噸純薄荷油和3500~3800噸薄荷醇產品。在國際市場，中國薄荷油和薄荷醇并無真正意義上的競爭對手。

但自上世紀80年代開始，印度農業部看好國際薄荷油和薄荷醇的市場前景，鼓勵本國農民大量種植薄荷，作為提取薄荷油和薄荷醇的原料，用于出口賺取外匯，提高農民收入。在印度政府新經濟政策激勵下，很多印度農民開始試種薄荷。由于印度的氣候和土壤非常適合薄荷生長，幾年后印度薄荷油產量迅速趕上并超過中國，加上印度人力成本很低，印度國營企業以低價收購農民手里的薄荷油和薄荷醇等原料，再加工后，向國際市場大量傾銷。

在廉價印度薄荷油和薄荷醇的挑戰下，我國傳統優質薄荷種植地區（主要集中在江蘇南通和鹽城東臺、大豐等縣市）的薄荷種植業和提取加工業開始萎縮，國內出口薄荷油、薄荷醇數量銳減。上世紀80年代末，我國薄荷油、薄荷醇出口量一度萎縮至2000噸左右，不足高峰時期的一半。

新競爭者加入

上世紀90年代后，印度面臨與中國相同的局面，遭到了來自南美洲巴西薄荷油的挑戰。巴西地廣人稀，土壤和氣候很適合種植薄荷類農作物，其薄荷油產量直線上升，對印度產品構成主要威脅。目前，印度和巴西已成為國際薄荷油、薄荷醇市場兩大競爭對手。

西方市場分析師指出，目前國際薄荷油和薄荷醇市場，印度產量占34%，巴西32%，兩者勢均力敵，中國21%，其他國家和地區產量僅13%。但中國產薄荷油香味純正，西方國家客戶更喜歡使用中國產薄荷油和薄荷醇，中國產品的賣價也比印度和巴西同類產品高得多。

近年來，印尼的加里曼丹島和蘇門達臘島開始試種薄荷并獲成功，但印尼地處熱帶，所產薄荷油質量不如中國產品好。近悉，巴西今年風調雨順，預期薄荷油、薄荷醇產量將創紀錄。而世界最大的薄荷種植國印度的很多地區今年春天遭遇嚴重的蝗蟲災害，薄荷葉產量下降，預計今年印度的薄荷油和薄荷醇出口量會減少。印度和巴西兩國薄荷產量一增一減，或有利于中國的薄荷油、薄荷醇出口。

中國提高合成能力

過去幾十年里，中國出口薄荷油因為濃郁香氣享譽國際，中國的薄荷油、薄荷醇產量和出口數量雖不如印度和巴西高，但一直是西方主要客戶眼里的優質產品。中國醫藥保健品進出口商會的統計數字顯示，2014年以來，我國薄荷醇出口一直保持增長態勢，2014年出口6280噸，2017年7420噸，2019年接近8000噸。據業內人士分析，中國薄荷醇雖然在國際市場賣價高于廉價的印度或巴西同類產品，但仍供不應求，原因是中國薄荷生長在暖溫帶，晝夜溫差大，容易積累有機物（香味物質），而印度和巴西均屬于熱帶氣候，雖然薄荷植株單產高，但有機物質（尤其香味物質）不如中國薄荷含量高。

由于人口眾多，我國雖然是世界主要的優質薄荷油、薄荷醇出口國，但也是全球最大的薄荷油、薄荷醇消費國。國內的L-薄荷醇因無法自給，每年都從海外進口1.2萬噸左右的化學合成L-薄荷醇產品。

據悉，國際薄荷醇市場70%為天然產品（即從薄荷油里提?。?，其余30%系人工合成產品。目前，國際合成薄荷醇市場主要被三大巨頭壟斷，即日本高砂香料公司、德國巴斯夫公司和德國德之馨公司。后兩者的合成薄荷醇產量約占國際合成薄荷醇總銷量的86%，日本產合成薄荷醇僅占14%。

由于看好薄荷醇的市場前景，我國已有多家醫藥化工企業開始籌建合成薄荷醇新生產線，以滿足國內市場需求。其中，海華科技公司投入數千萬元建設一條年產3000噸L-薄荷醇的新生產線，遠期規劃將擴產至年產1萬噸合成薄荷醇。浙江新和成藥業公司和萬華化工公司也在籌建合成薄荷醇生產線，這2家企業的薄荷醇預期年產量均為2000~3000噸。其中，海華科技的合成薄荷醇生產線已在建設，后兩家公司的薄荷醇生產線尚在規劃階段。

綜上所述，我國生產的天然薄荷油和薄荷醇因質量優異在國外市場享有盛譽，出口前景看好，而我國合成薄荷醇尚處在起步階段，無法與西方合成薄荷醇巨頭競爭。今后幾年，隨著國內合成薄荷醇新生產線竣工投產，我國有望重奪全球最大薄荷醇生產國和出口國的地位。