CN101077851B - 一种从荞麦麸皮中提取d-手性肌醇的方法 - Google Patents
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Abstract
一种从荞麦麸皮中提取D-手性肌醇的方法，是用水或≤60％的乙醇水溶液为提取剂，从荞麦麸皮中提取D-手性肌醇及其衍生物，提取液过滤浓缩后，水解将其中的D-手性肌醇衍生物转化为D-手性肌醇，经活性炭脱色、离子交换树脂分离精制，浓缩制成D-手性肌醇提取物产品。本发明利用加工面粉的副产物麸皮提取D-手性肌醇，提取后的加工废弃物少，资源利用率高，提取物中的D-手性肌醇含量可以达到40％以上。
Description
技术领域
本发明涉及一种从荞麦中提取D-手性肌醇的生产方法，具体地说，本发明涉及一种从荞麦麸皮中提取D-手性肌醇及其衍生物，并将其衍生物转化为D-手性肌醇的方法。
背景技术
糖尿病是由于人体内胰岛素缺乏或胰岛素不能有效发挥作用而导致的一种终身疾病，糖耐量受损则是一种早期的血糖稳态改变，具有β细胞早期损害，并伴随胰岛素抵抗综合征，反映了由血糖正常到糖尿病的过渡阶段。研究发现，糖耐量受损还是心血管疾病、肥胖、高血压、血脂紊乱、高胰岛素血症、微量白蛋白尿等疾病的危险因素和肿瘤病死率的独立危险因素。
科学研究证明，D-手性肌醇(D-Chiro-Inositol，简称DCI)在胰岛素信号传递过程中发挥着重要作用，是一种调节肌体血糖的功能因子。研究发现，正常人血液及尿液中含有一定浓度的D-手性肌醇，而在糖尿病人体液中则几乎检测不到。因此，提示糖尿病人可能无法产生足够的D-手性肌醇，造成胰岛素作用信号传递受阻。多个实验室的结果均确认，通过给试验动物补偿D-手性肌醇，能够有效促进胰岛素功能，降低血糖、血中胰岛素、血甘油三脂水平，显著改善糖耐量异常等症状。临床检验亦表明，纯化的D-手性肌醇对II类糖尿病、多囊性卵巢综合症有显著疗效。因此，从天然物质中有效地提取D-手性肌醇，对于开发防治II类糖尿病、多囊卵巢综合症、高血压、肥胖症及其它心血管疾病的药品将具有显著的学术价值和经济价值。
荞麦是一种对糖尿病有益的传统药食兼用资源，也是自然界中含有DCI及其衍生物最丰富的作物之一。荞麦中D-手性肌醇单体的含量很低，主要以衍生物的形式存在。在USP6,162,795中披露了荞麦种子中含有丰富的D-手性肌醇衍生物，并提出了提取这些衍生物的方法。D-手性肌醇衍生物是由D-手性肌醇单体与1～3个半乳糖以α-半乳糖苷键结合的一组糖甙化合物，在一定条件下可以水解释放出游离的D-手性肌醇单体。然而研究却发现，人体消化道内缺乏可使D-手性肌醇衍生物降解的α-半乳糖苷酶，D-手性肌醇衍生物在人体内无法降解为D-手性肌醇单体而发挥功效。因此，直接食用荞麦来降低血糖的效果不明显。
国内外文献USP6,162,795，CN1380276A，CN1442399A，CN1530119A等揭示了发芽能激活荞麦籽粒中的α-半乳糖苷酶，进而作用于D-手性肌醇衍生物，释放出酶解转化的D-手性肌醇单体，再通过提取富集等手段，可以得到D-手性肌醇单体或提取物。例如，CN1442399A是将荞麦成熟种子在22～30℃，0～30mMNaCl浓度下萌发7～22小时。处理后的荞麦种子中D-手性肌醇单体含量大幅度增加。再将处理后的荞麦种子用30～70％乙醇提取过滤，就可以得到含有D-手性肌醇的抽提物。
但上述方法需要处理整粒荞麦，其中的大量胚乳胚芽物质将会成为加工废弃物，荞麦中的糖类、淀粉、蛋白以及脂肪等也亦会成为杂质而影响D-手性肌醇的提取加工，因此D-手性肌醇的提取纯度低，资源利用率差。
发明内容
本发明的目的是提供一种以荞麦麸皮为原料生产D-手性肌醇单体的方法，以解决现有技术存在的提取纯度低和资源利用率差的问题。
经测定，荞麦麸皮中D-手性肌醇及D-手性肌醇衍生物的含量分别是荞麦面粉中的4.8倍和4.6倍。因此，利用荞麦制粉加工副产物——荞麦麸皮提取D-手性肌醇和D-手性肌醇衍生物，并进而将D-手性肌醇衍生物水解转化为D-手性肌醇，具有原料成本低，资源利用率高的特点。
本发明从荞麦麸皮中提取转化D-手性肌醇单体的方法是：在25～60℃温度下，用10～20倍重量的水或≤60％的乙醇水溶液为提取剂提取荞麦麸皮，提取液过滤浓缩后，获得含有D-手性肌醇及D-手性肌醇衍生物的提取浓缩液。
将上述提取浓缩液于200～240℃、1.6～2.6MPa压力下水解30～120min，得到D-手性肌醇水解液。
D-手性肌醇水解液经活性炭脱色、离子交换树脂分离精制后，浓缩制成D-手性肌醇提取物产品。
其中，可以将提取剂一次加入到荞麦麸皮中进行提取，也可以将提取剂分两次加入到荞麦麸皮中，分别提取后再合并提取液。
本发明中的离子交换树脂分离精制是将活性炭脱色液以5mL/min的速度通过离子交换树脂柱，并用蒸馏水洗脱。一般是先过强碱性阴离子交换树脂柱，再通后过强酸性阳离子交换树脂柱。本发明中采用的离子交换树脂分别是太原树脂厂生产的201×7型强碱性阴离子交换树脂和上海振光树脂厂生产的001×7型强酸性阳离子交换树脂。
本发明利用荞麦籽粒中D-手性肌醇及其衍生物含量最高的麸皮作为原料，通过提取分离、高压水解等工艺处理，释放出游离的D-手性肌醇单体，再进一步富集精制，得到了高含量的D-手性肌醇提取物。经过高压水解，可以使提取液中的D-手性肌醇浓度由原来的0.032％提高到0.2％，是处理前的6.25倍。经离子交换树脂分离精制后，可以将D-手性肌醇浓度提高1.3倍。最终提取物中D-手性肌醇含量可以达到40％以上。
另一方面，荞麦麸皮是荞麦制粉加工的副产物，本发明利用加工面粉的副产物麸皮来提取D-手性肌醇，使下脚料也能得以充分利用，因此，提取D-手性肌醇后的加工废弃物少，资源利用率显著高于已有的发芽转化技术。
采用本发明方法得到的D-手性肌醇提取物进行动物急性经口毒性试验，IC50值＞20.0g/kg体重，根据食品急性毒性分级标准，属实际无毒(北京大学营养与保健食品评价中心，样品受理编号：060007)，因此使用安全，可用于防治糖尿病的功能食品配料。
具体实施方式
实施例1
称取3Kg苦荞麸皮，经去杂清理后，置于不锈钢桶中，加入30L 60％乙醇水溶液，50℃下搅拌30min，离心过滤，滤渣中再加入30L 60％乙醇水溶液提取一次，离心弃渣，合并两次滤液，减压浓缩并回收溶剂后静置过夜，分离出黄酮类物质另行精制加工。滤液继续浓缩至原体积的1/3，置于高压釜中，于2.0MPa、217.7℃水解60min。水解液经10％(V/W)活性炭脱色后，以5mL/min的速度通过201×7型强碱性阴离子交换树脂柱和001×7型强酸性阳离子交换树脂柱，并用3倍柱体积的蒸馏水洗脱树脂柱。洗脱液经减压浓缩，制成D-手性肌醇提取物成品。
实施例2
称取3kg苦荞麸皮，去杂清理后，加60L蒸馏水，于25℃搅拌提取24h，离心弃渣、减压浓缩至原体积的1/5，于2.6Mpa、231℃水解30min。水解液经10％(V/W)活性炭脱色，以5mL/min的速度通过201×7型强碱性阴离子交换树脂柱和001×7型强酸性阳离子交换树脂柱，并用3倍柱体积的蒸馏水洗脱树脂柱。洗脱液经减压浓缩，制成D-手性肌醇提取物成品。
实施例3
称取3kg甜荞麸皮，经去杂清理后，加入45L蒸馏水，于30℃搅拌提取24h，离心弃渣、减压浓缩提取液至原体积的1/5，于2.0Mpa、217.7℃水解60min。水解液经10％(V/W)活性炭脱色后，以5mL/min的速度通过201×7型强碱性阴离子交换树脂柱和001×7型强酸性阳离子交换树脂柱，并用3倍柱体积的蒸馏水洗脱树脂柱。洗脱液经减压浓缩，制成D-手性肌醇提取物成品。
实施例4
称取3kg甜荞麸皮，经去杂清理后，用30L 20％乙醇水溶液于40℃下搅拌提取1h，离心过滤，滤渣中再加入30L 20％乙醇水溶液重复提取一次，合并滤液，减压浓缩至原体积的1/5，于1.6Mpa、206.3℃水解120min。水解液经10％(V/W)活性炭脱色后，以5mL/min的速度通过201×7型强碱性阴离子交换树脂柱和001×7型强酸性阳离子交换树脂柱，并用3倍柱体积的蒸馏水洗脱树脂柱。洗脱液经减压浓缩，制成D-手性肌醇提取物成品。
实施例5
样品用50％乙醇水溶液溶解，以苯基α-D-葡萄糖苷为内标物，经三甲基硅基咪唑-吡啶衍生化处理后，使用毛细管柱和氢火焰离子化检测器(FID)，以程序升温同时对样品中D-手性肌醇(DCI)和肌醇进行毛细管气相色谱法分离和测定。
色谱柱：SE-30毛细管柱，50m×0.25mm(id)，0.25μm。
程序升温：150℃(3min)，3℃/min，215℃(5min)，30℃/min，240℃(5min)，20℃/min，260℃(5min)，15℃/min，275℃(2min)。
气化室温度：280℃；检测室温度：280℃。
载气(N2)流量：2.0mL/min；不分流。
分别吸取标样溶液和样品溶液于具塞1.5mLEP管中，加40μL0.2％内标溶液，70℃真空干燥，加100μL三甲基硅基咪唑-吡啶溶液(1∶1)，70℃干燥箱中保持30mim，得到糖及糖醇的三甲基硅烷化衍生物，立即进样测定，以内标法计算样品中的DCI和肌醇含量，检测结果如下表所示：
| 测定项目 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 |
| DCI含量，％ | 45.0 | 43.6 | 41.7 | 39.4 |
| 肌醇含量，％ | 2.8 | 2.9 | 8.9 | 7.3 |
Claims (4)
1. 一种从荞麦麸皮中提取D-手性肌醇的方法，包括以下步骤：
a).在25～60℃温度下，用10～20倍重量的水或≤60％的乙醇水溶液为提取剂提取荞麦麸皮，提取液过滤浓缩后，获得含有D-手性肌醇及D-手性肌醇衍生物的提取浓缩液；
b).将上述提取浓缩液于200～240℃、1.6～2.6MPa压力下水解30～120min，得到D-手性肌醇水解液；
c).D-手性肌醇水解液经活性炭脱色、离子交换树脂分离精制后，浓缩制成D-手性肌醇提取物产品。
2. 根据权利要求1所述的从荞麦麸皮中提取D-手性肌醇的方法，其特征是所述的离子交换树脂分离精制是将活性炭脱色液以5mL/min的速度分别通过强碱性阴离子交换树脂柱和强酸性阳离子交换树脂柱，并用蒸馏水洗脱。
3. 根据权利要求1所述的从荞麦麸皮中提取D-手性肌醇的方法，其特征是所述的提取剂是一次加入到荞麦麸皮中进行提取，
4. 根据权利要求1所述的从荞麦麸皮中提取D-手性肌醇的方法，其特征是所述的提取剂是分两次加入到荞麦麸皮中，分别提取后再合并提取液。
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