CN100434134C - 一种连续提取分离植物中有效成分的方法 - Google Patents

Abstract

一种连续提取分离植物中有效成分的方法，本发明与传统溶剂提取方法的本质区别在于：在溶剂的选择上，利用对有效成分溶解性弱的溶剂，换取对杂质类型选择性强的手段，通过溶剂连续流动的方式连续提取，再通过另一相溶剂或吸附剂连续选择性转移有效成分或溶剂再生循环提取分离。本发明将各种溶剂连续流动方式有机的组合起来构成连续循环运行模式，达到提取分离同步完成，从而大大降低用于周转的溶剂量，减少蒸发方式的溶剂回收再生，降低能耗和溶剂消耗，提高安全性。另外，用工少、劳动强度低，以设备(泵)为控制手段，降低控制故障成本，并使自动化操作成为可能。

Description

一种连续提取分离植物中有效成分的方法

技术领域

本发明涉及从天然植物中提取有效成分的方法，尤其是一种连续提取分离植物中有效成分的方法。

背景技术

植物提取物产业是应国际市场需求而产生的一个新兴行业，其技术和质量控制尚处于不断发展之中。为使中药能获得更好的继承和发展，促进中药进入国际市场，获得国际认可，国内也逐步形成了中药提取物的概念，并启动了中药现代化工程，其目的是使中药产品从研发到质量控制上接近或超过国外天然产物。

植物提取物是从植物中分离出来的有效成分。从植物中提取有效成分一般都采用溶剂法。这种方法是利用溶剂对有效成分的溶解，将有效成分从植物中分离出来。其过程包括利用溶剂从植物中将有效成分溶解扩散出来，通过固液分离获取提取液的过程以及通过回收溶剂浓缩后获得粗提物。此时由于粗提物所含成分复杂，有效成分含量也低，通常还需要一步或多步的纯化过程。

然而，为了达到上述目的，以往传统典型的做法是：利用相似相溶的原则，选择对提取物(有效成分)溶解度大，同时对杂质的溶解度尽可能小的溶剂进行提取。这种做法的好处是尽可能快的将有效成分从植物中分离出来，而且使用的溶剂量较少，但其存在的致命缺陷是：与有效成分极性强、弱相近的杂质同时被大量提取出来，这样势必增加了后道工序的分离难度，最终导致提取效果差。其原因是：第一，由于有效成分与其极性强、弱相近的杂质同时存在，要去除这些杂质需要经过多次分离，而且分离难度大。第二，由于植物中有效成分含量通常很低，植物本身又具有比重小体积大的特性，要使溶剂能完全浸泡药材需要的溶剂量就大，药材吸附溶剂需多次提取才能接近提取完全，累计溶剂用量通常需要至少十倍以上的溶剂量，导致溶剂使用量回收量大、损耗高、能耗高、劳动强度大。第三，长时间的受热导致有效成分的破坏，收率下降，同时杂质成分破坏导致分离困难。正因为强、弱两相极性的杂质同时大量存在，常需要经过几步纯化、沉降、萃取、柱分离等，溶剂用量大、操作烦琐、有效成分损耗高、劳动强度大、对人的操作依赖性强，易导致控制故障成本的增加。

导致以上问题的主要因素在于提取物行业是在传统的中成药生产的基础上发展起来的，思路上仍然沿用传统对有效成分溶解度大的溶剂选择方式进行粗分离，然后再考虑其它的纯化手段，因而制约了提取物的技术进步。

发明内容

本发明从逆向思维的角度出发，以选择对有效成分溶解性弱的溶剂换取对杂质类型选择性强为核心，提出一种连续提取分离植物中有效成分的方法，其目的是通过先后分离强极性杂质和弱极性杂质的手段，来提高从天然植物中提取有效成分技术水平和质量，克服现有技术的不足。

为达到上述目的，本发明采用的第一技术方案是：一种连续提取分离植物青蒿叶中有效成分青蒿素的方法，包含以下内容：

(1)、渗漉提取

以含有有效成分青蒿素的植物青蒿叶为原料，选择对有效成分溶解性弱，而对相对于有效成分极性强的杂质溶解性强的溶剂甲醇或乙醇为提取溶剂，通过连续渗漉方法以溶剂连续流动的方式连续提取含有有效成分和相对于有效成分极性强的杂质的提取液(而相反极性杂质尽量不被提出)；所述提取溶剂对植物中有效成分的完全溶解性在以下范围：完全溶解每公斤植物中的有效成分需要≥10升，＜35升范围的溶剂用量；

(2)、萃取转移

以提取液为对象，选择与提取溶剂极性相反，而且互不相溶的溶剂石油醚为萃取溶剂，通过连续萃取方法以溶剂连续流动的方式，将提取液中的有效成分转移到萃取溶剂中得到萃取液，而杂质保留在提取溶剂中；

(3)、连续循环组合

从萃取中回收或再生的提取溶剂重新投入渗漉提取，以此构成连续的提取循环；萃取液经纯化或/和浓缩得到粗结晶或产品，从纯化或/和浓缩中回收或再生的萃取溶剂重新投入萃取转移，以此构成连续的萃取循环。

为达到上述目的，本发明采用的第二技术方案是：一种连续提取分离植物红车轴草中有效成分异黄酮的方法，包含以下内容：

(1)、渗漉提取

以含有有效成分异黄酮的植物红车轴草为原料，选择对有效成分溶解性弱，而对相对于有效成分极性强的杂质溶解性强的溶剂甲醇或乙醇为提取溶剂，通过连续渗漉方法以溶剂连续流动的方式连续提取含有有效成分和相对于有效成分极性强的杂质的提取液；所述提取溶剂对植物中有效成分的完全溶解性在以下范围：完全溶解每公斤植物中的有效成分需要≥10升，＜35升范围的溶剂用量；

(2)、萃取转移

以提取液为对象，选择与提取溶剂极性相反，而且互不相溶的石油醚和乙酸乙酯混合溶剂为萃取溶剂，通过连续萃取方法以溶剂连续流动的方式，将提取液中的有效成分转移到萃取溶剂中得到萃取液，而杂质保留在提取溶剂中；

(3)、连续循环组合

从萃取中回收或再生的提取溶剂重新投入渗漉提取，以此构成连续的提取循环；萃取液经纯化或/和浓缩得到粗结晶或产品，从纯化或/和浓缩中回收或再生的萃取溶剂重新投入萃取转移，以此构成连续的萃取循环。

为达到上述目的，本发明采用的第三技术方案是：一种连续提取分离植物红车轴草中有效成分异黄酮的方法，包含以下内容：

(1)、渗漉提取

以含有有效成分异黄酮的植物红车轴草为原料，选择对有效成分溶解性弱，而对相对于有效成分板性弱的杂质溶解性强的石油醚和乙酸乙酯混合溶剂为提取溶剂，通过连续渗漉方法以溶剂连续流动的方式连续提取含有有效成分和相对于有效成分极性弱的杂质的提取液；所述提取溶剂对植物中有效成分的完全溶解性在以下范围：完全溶解每公斤植物中的有效成分需要≥10升，＜35升范围的溶剂用量；

(2)、吸附转移

以提取液为对象，选择硅胶吸附剂，采用柱层析方法以提取液连续流动方式选择性吸附有效成分，乙醇洗脱解析吸附剂得到的解析液直接作为产品或再经浓缩得到粗结晶；吸附过程中杂质保留在提取溶剂中，回收或再生的提取溶剂重新投入渗漉提取，以此构成连续的提取循环。

上述技术方案中的有关内容解释如下：

1、在上述第一和第二方案中，所述纯化是以萃取液为对象，选择吸附剂，采用柱层析方法以提取液连续流动方式选择性吸附有效成分，解析吸附剂得到的解析液直接作为产品或再经浓缩得到粗结晶；吸附过程中杂质保留在萃取溶剂中，再生萃取溶剂用于循环萃取。

2、在上述第一、第二和第三方案中，所述提取溶剂对植物中有效成分的完全溶解性在以下较好范围：完全溶解每公斤植物中的有效成分需要≥12升，≤25升范围的溶剂用量，最佳范围：完全溶解每公斤植物中的有效成分需要≥15升，≤20升范围的溶剂用量。

3、在上述第一、第二和第三方案中，极性的强弱是相对于有效成分(目标物)而言的，可参见图1所示。

本发明原理是(见图1所示)：

1、与传统溶剂法选择对有效成分溶解度大的溶剂思路相反，本发明选择对有效成分溶解性弱，而对相对于有效成分极性强的杂质或极性弱的杂质溶解性强的的溶剂，通过渗漉提取有效成分。该步中，提取液除溶剂外，含有有效成分和杂质，其中，杂质成分的极性取决于溶剂的选择，换句话说，如果选择强极性溶剂提取液中的杂质为强极性杂质，而弱极性杂质则不易被提取。相反，如果选择弱极性溶剂则杂质为弱极性杂质，而强极性杂质则不易被提取。这样做的目的是以溶剂对有效成分的低溶解性，来换取对杂质极性强弱类型的选择性，从而简化进一步提纯、分离的技术难度。因为当提取液中同时含有以有效成分为中心的强极性杂质和弱极性杂质时，进一步提纯、分离是最困难的，而提取液中只含有有效成分和相对于有效成分极性强的杂质或极性弱的杂质，可以降低难度。

2、根据提取液所含的有效成分以及杂质成分的特点，选择柱吸附或液液萃取的方式进行分离。其中，采用萃取方法分离时选择与提取溶剂极性相反，而且互不相溶的溶剂，通过液液萃取将有效成分从提取液中转移到萃取液中，而杂质仍保留在提取溶剂中，从而可以得到粗提液。举例来讲：提取中针对弱极性有效成分选取极性强的溶剂在较低温度下渗漉提取，此时获得的提取液中杂质成分为强极性杂质，弱极性杂质则不易被提取出来，再选取很弱的极性溶剂连续萃取转移有效成分。正因为选择的萃取溶剂的弱极性，则强极性杂质一般不会或少量转移到萃取溶剂相中，达到纯化的目的。也可以通过连续吸附方式对萃取液进一步处理，除掉夹带杂质，或吸附有效成分除去脂溶性杂质。对于强极性有效成分则正好相反处理。另外，提取液也可以通过直接吸附方式进行分离。对于难以进行固液分离的植物，可以将其粉末悬浮于一定极性的溶剂中，另一相溶剂直接连续进行萃取，并对流出的萃取液不断用第三种溶剂萃取转移或吸附转移并再生溶剂循环萃取的方式达到提取分离目的。

3、由于提取工艺中使用的溶剂对有效成分的溶解性弱，要将有效成分从植物中完全提取需要溶剂量较大。为了克服这一缺陷，将提取和分离中回收或再生的溶剂量新投入提取和分离工艺，从而构成提取循环与萃取循环有机组合的连续循环运行模式，则可以有效解决这一问题。

总之，本发明以选择对有效成分溶解性弱的溶剂换取对杂质类型选择性强为核心，通过先后分离强极性杂质和弱极性杂质的手段，来提高从天然植物中提取有效成分技术水平和质量。

由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点和效果：

1、本发明在提取和分离方案中选择对有效成分溶解度低，而突出选择杂质的极性类型具有实质性特点，这样做所获得的效果是大大降低了后道的提纯和分离技术难度，使整个工艺变得更加简单而富有成效，但是所存在的不足是溶剂的使用量较大。然而，将提取和分离中回收或再生的溶剂重新投入提取和分离工艺，从而构成提取循环与分离循环有机组合的连续循环运行则克服了溶剂用量大的缺陷，因此在工业上具有实用价值。由此产生的效果相对于传统技术方案具有显著的技术进步。

2、本发明连续提取分离的方式是选用各种溶剂连续流动式的提取分离方式，有机的组合起来，达到提取分离同步完成。以连续流动中的有效成分转移获取溶剂再生循环，大大降低用于周转的溶剂量，减少蒸发方式的溶剂回收再生，降低能耗和溶剂消耗，提高安全性。另外，用工少、劳动强度低，以设备(泵)为控制手段，降低控制故障成本，并使自动化操作成为可能。

附图说明

附图1为本发明有效成分和杂质强、弱极性分布以及选择提取成分原理图；

附图2为传统从青蒿叶中提取分离青蒿素的生产工艺流程图；

附图3为本发明从青蒿叶中提取分离青蒿素的生产工艺流程图；

附图4为传统从红车轴草中提取分离异黄酮的生产工艺流程图；

附图5为本发明从红车轴草中提取分离异黄酮的生产工艺流程图；

附图6为本发明从红车轴草中提取分离异黄酮的另一种生产工艺流程图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：

实施例一：从青蒿叶中连续提取分离青蒿素的方法(青蒿素生产)

1、传统生产方法

参见图2，传统方式选用6号油或石油醚提取，用硅胶吸附青蒿素及强极性杂质，同时除去脂溶性杂质，再解析，浓缩结晶，最后重结晶。有效成分平均收率在75％。溶剂使用量大。

2、本发明生产方法

本实施例溶剂选择思路为使用强极性溶剂确保提取过程中弱极性杂质如蜡质成分不被提出，主要杂质成分为强极性成分(相对于目标物青蒿素而言)，对提取液萃取纯化时，再选用极性很弱的溶剂，以确保强极性杂质保留在原提取液中，而青蒿素转移到弱极性溶剂中。如此处理可连续分出青蒿素含量最高达95％粗品。只需要重结晶一次就可得到合格产品，条件选择合理可获得90％以上的转移率。

参见图3，具体过程为将青蒿叶原料置于渗漉罐中，利用计量泵以每小时为渗漉罐体积(升)的1-4倍的流速连续将一定含水量的甲醇或乙醇(以甲醇为例，含醇量30％-55％)流经换热器加热到20-35℃温度，连续从底部进入渗漉罐渗漉提取，连续流出的提取液与石油醚通过连续逆流萃取塔萃取交换，将青蒿素连续的转移到石油醚中。脱去了青蒿素的原提取溶液，又重新经过计量泵进入渗漉罐，构成连续提取循环。含有青蒿素的石油醚经浓缩回收得到粗结晶，而回收出的石油醚又重新回到塔中萃取转移青蒿素，构成萃取转移循环。直至达到预期的提取率止。整个过程通过变频器控制液体流速，全部操作只需通过启动、关闭按钮即可完成，简单易控。一般提取溶剂选择以甲醇为例，不应高于50％的含醇量，随着含醇量下降，粗晶质量提高，重结晶损失下降，但低于30％的含醇量时，提取速度过慢，没有实际意义。

实施例二：从红车轴草中连续提取分离异黄酮的方法(异黄酮生产)

1、传统生产方法

参见图4，传统方式为高度乙醇提取、浓缩、水沉、脱脂等处理过程，获取20％以上的产品，要再经过溶剂溶解处理。

2、本发明生产方法

本实施例溶剂选择思路为使用强极性溶剂确保提取过程中弱极性杂质如油脂类成分不被提出，主要杂质成分为强极性成分(相对于目标物异黄酮而言)，对提取液萃取纯化时，再选用极性很弱的溶剂，以确保强极性杂质保留在原提取液中。异黄酮成分转移到弱极性溶剂中。如此处理可连续分出异黄酮一步达到出口含量标准。

参见图5，具体过程为将红车轴草原料置于渗漉罐中，利用计量泵以每小时为渗漉罐体积(升)的1-4倍的流速连续将一定含水量的甲醇或乙醇(甲醇为例，含醇量30％-45％)流经换热器加热到20-35℃温度，连续从底部进入渗漉罐渗漉提取，连续流出的提取液与石油醚和乙酸乙酯的混合溶剂(石油醚∶乙酸乙酯＝1∶0.5～1∶2)通过连续逆流萃取塔萃取交换，将异黄酮连续的转移到混合溶剂中，脱去了异黄酮的原提取溶液，又重新经过计量泵进入渗漉罐，构成连续提取循环。含有异黄酮的混合溶剂经浓缩回收得到粗结晶，而回收出的混合溶剂又重新回到塔中萃取转移异黄酮，构成萃取转移循环。直至达到预期的提取率止。整个过程通过变频器控制液体流速，全部操作只需通过启动、关闭按钮即可完成，简单易控。一般提取溶剂选择以甲醇为例，不应高于50％的含醇量，随着含醇量下降，粗晶质量提高，重结晶损失下降，但低于20％的含醇量时，提取速度过慢，没有实际意义。通过调整醇的含水量和萃取溶剂极性可分别获得8％，10％，20％，25％，40％等不同含量规格的产品，萃取液经过硅胶吸附再生溶剂，循环萃取，硅胶解析可获得更高含量产品。

实施例三：从红车轴草中连续提取分离异黄酮的另一种方法(异黄酮生产)

本实施例选择弱极性溶剂提取，使强极性杂质尽量不被提取出，主要杂质成分为弱极性成分(相对于目标物异黄酮而言)，对提取液用硅胶连续吸附，杂质成分保留在原提取液中，异黄酮成分吸附在硅胶中，提取完成可用乙醇直接从硅胶中洗出产品，如此处理可一步达到异黄酮含量符合出口标准。

参见图6，具体过程为将红车轴草原料置于渗漉罐中，利用计量泵以每小时为渗漉罐体积(升)的1-4倍的速度连续将乙酸乙酯和石油醚的混合溶剂(石油醚∶乙酸乙酯＝1∶0.5-1∶2)流经换热器加热到20-35℃温度，连续从底部进入渗漉罐渗漉提取。流出的提取液连续流经硅胶层析柱，将异黄酮连续的吸附到硅胶层析柱中，脱去了异黄酮的原提取溶液，又重新经过计量泵进入渗漉罐，循环至提取完成。含有异黄酮的硅胶经乙醇洗脱处理得到产品。整个过程通过变频器控制液体流速，全部操作只需通过启动、关闭按钮即可完成，简单易控。调整混合溶剂比例可分别获得8％，10％，20％，25％，40％等不同含量规格的产品。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1、一种连续提取分离植物青蒿叶中有效成分青蒿素的方法，其特征在于包含以下内容：

(1)、渗漉提取

以含有有效成分青蒿素的植物青蒿叶为原料，选择对有效成分溶解性弱，而对相对于有效成分极性强的杂质溶解性强的溶剂甲醇或乙醇为提取溶剂，通过连续渗漉方法以溶剂连续流动的方式连续提取含有有效成分和相对于有效成分极性强的杂质的提取液；所述提取溶剂对植物中有效成分的完全溶解性在以下范围：完全溶解每公斤植物中的有效成分需要≥10升，＜35升范围的溶剂用量；

(2)、萃取转移

以提取液为对象，选择与提取溶剂极性相反，而且互不相溶的溶剂石油醚为萃取溶剂，通过连续萃取方法以溶剂连续流动的方式，将提取液中的有效成分转移到萃取溶剂中得到萃取液，而杂质保留在提取溶剂中；

(3)、连续循环组合

从萃取中回收或再生的提取溶剂重新投入渗漉提取，以此构成连续的提取循环；萃取液经纯化或/和浓缩得到粗结晶或产品，从纯化或/和浓缩中回收或再生的萃取溶剂量新投入萃取转移，以此构成连续的萃取循环。

2、一种连续提取分离植物红车轴草中有效成分异黄酮的方法，其特征在于包含以下内容：

(1)、渗漉提取

以含有有效成分异黄酮的植物红车轴草为原料，选择对有效成分溶解性弱，而对相对于有效成分极性强的杂质溶解性强的溶剂甲醇或乙醇为提取溶剂，通过连续渗漉方法以溶剂连续流动的方式连续提取含有有效成分和相对于有效成分极性强的杂质的提取液；所述提取溶剂对植物中有效成分的完全溶解性在以下范围：完全溶解每公斤植物中的有效成分需要≥10升，＜35升范围的溶剂用量；

(2)、萃取转移

以提取液为对象，选择与提取溶剂极性相反，而且互不相溶的石油醚和乙酸乙酯混合溶剂为萃取溶剂，通过连续萃取方法以溶剂连续流动的方式，将提取液中的有效成分转移到萃取溶剂中得到萃取液，而杂质保留在提取溶剂中；

(3)、连续循环组合

从萃取中回收或再生的提取溶剂重新投入渗漉提取，以此构成连续的提取循环；萃取液经纯化或/和浓缩得到粗结晶或产品，从纯化或/和浓缩中回收或再生的萃取溶剂重新投入萃取转移，以此构成连续的萃取循环。

3、根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述纯化是以萃取液为对象，选择吸附剂，采用柱层析方法以提取液连续流动方式选择性吸附有效成分，解析吸附剂得到的解析液直接作为产品或再经浓缩得到目标物粗结晶或产品；吸附过程中杂质保留在萃取溶剂中，再生萃取溶剂用于循环萃取。

4、一种连续提取分离植物红车轴草中有效成分异黄酮的方法，其特征在于包含以下内容：

(1)、渗漉提取

以含有有效成分异黄酮的植物红车轴草为原料，选择对有效成分溶解性弱，而对相对于有效成分极性弱的杂质溶解性强的石油醚和乙酸乙酯混合溶剂为提取溶剂，通过连续渗漉方法以溶剂连续流动的方式连续提取含有有效成分和相对于有效成分极性弱的杂质的提取液；所述提取溶剂对植物中有效成分的完全溶解性在以下范围：完全溶解每公斤植物中的有效成分需要≥10升，＜35升范围的溶剂用量；

(2)、吸附转移

以提取液为对象，选择硅胶吸附剂，采用柱层析方法以提取液连续流动方式选择性吸附有效成分，乙醇洗脱解析吸附剂得到的解析液直接作为产品或再经浓缩得到目标物粗结晶；吸附过程中杂质保留在提取溶剂中，回收或再生的提取溶剂重新投入渗漉提取，以此构成连续的提取循环。

5、根据权利要求1或2或4所述的方法，其特征在于：所述提取溶剂对植物中有效成分的完全溶解性在以下范围：完全溶解每公斤植物中的有效成分需要≥12升，≤25升范围的溶剂用量。

6、根据权利要求5所述的方法，其特征在于：所述提取溶剂对植物中有效成分的完全溶解性在以下范围：完全溶解每公斤植物中的有效成分需要≥15升，≤20升范围的溶剂用量。

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