CN101157827B

CN101157827B - 从杜仲叶和皮中提取长丝杜仲胶的方法

Info

Publication number: CN101157827B
Application number: CN200710077958.0A
Authority: CN
Inventors: 张学俊; 韩三法; 王庆辉; 成川
Original assignee: Guizhou University
Current assignee: Guizhou University
Priority date: 2007-09-27
Filing date: 2007-09-27
Publication date: 2014-03-05
Anticipated expiration: 2027-09-27
Also published as: CN101157827A

Abstract

本发明公开了从杜仲叶和皮中提取长丝杜仲胶的方法，以石油醚为溶剂提取杜仲胶，方法是：先将杜仲叶或杜仲皮处理成小片，用NaOH溶液溶解角质层；接着用纤维素酶水解细胞壁；然后加入沸程温度为60℃～90℃的石油醚溶剂，在85℃条件下回流浸提，趁热过滤，冷却后再冷冻，过滤得到长丝杜仲胶。NaOH浓度为0.5％～1.5％NaOH，溶解时间为6h；纤维素酶水解细胞壁时pH为4、温度50℃；酶解1-2h，回流浸提2h；在-20℃～0℃下冷冻30～60min。本方法可高效率地、完全地提取杜仲胶；获得原生态的杜仲胶，保持其原有的生物特性、物理性能和物理状态，保持原有的分子结构和聚合度；采用纤维素酶对预处理后的杜仲叶原料进行提取，在获得高收率的同时获得高品质的杜仲胶。

Description

从杜仲叶和皮中提取长丝杜仲胶的方法

技术领域

本发明涉及一种提取天然高分子材料的方法，具体而言涉及采用溶剂从天然植物杜仲叶和皮中提取长丝杜仲胶的方法。

背景技术

杜仲胶(Eucommia ulmoides gum)，国际上俗称其为gutta-percha或balata，是杜仲植物中含有的天然生物高分子材料。杜仲胶因其具有独特的反式-聚异戊二烯(C₅H₈)_n分子结构，表现出许多独特的性质和功能，是一种特殊的功能生物材料。由于杜仲胶的聚合是在生物酶的作用下进行的，故聚合物中不含任何小分子催化剂，或者单体物质，表现出极高的电绝缘性。该聚合物的特殊的物理、化学性质主要源于其分子结构。此外，通过电镜观察用溶剂法浸提杜仲胶后的残渣，发现如果原料未经发酵、滚压等工序处理，胶线细胞壁未经破坏，则在浸提过程中，胶体很难全部溶解，尤其是分子量高的部分，这样将严重影响杜仲胶的提取率，对资源造成浪费。因此高的分子量和均一的聚合度，即长丝杜仲胶的获取一直是科研人员所追求的目标。现有专利及文献报道的方法，绝大部分都存在着在提取杜仲胶之前，对原料进行粉碎、碾压处理这一过程。在对原料用溶剂浸提前，先对原料进行滚压、粉碎等处理，以提高溶剂的提取效。但是在这过程中，沿细胞生长的长条状高聚合度的杜仲胶会被剪切成细小的短链，这就破坏了这种天然聚合物原来的结构，失去了其原有的高聚合度，和高聚合度所赋予的拉伸性、韧性、弹性、结晶等特性。申请人在CN1948410号专利申请件中提出了石油醚循环提取杜仲胶的新方法，大大节省了溶剂的用量及减少了环境的污染，但该方法还是需要将杜仲叶或杜仲皮通风干燥再经机械粉碎，过筛，一定程度上会破坏杜仲胶原来的结构。

发明内容

本发明的目的在于提供一种从杜仲叶和皮中提取长丝杜仲胶的方法，以克服现有技术中在进行原料预处理时，经过机械破碎而破坏杜仲胶原有结构，大大地降低杜仲胶丝的拉伸性、韧性、弹性、结晶等宝贵性能的缺陷。

由于杜仲是落叶乔木，利用杜仲叶为原料可以实现资源的充分利用，和可持续发展。发明人在大量的研究过程中发现杜仲叶片与空气相接触的外表面上覆盖着一层保护层，就是所谓的角质层(cuticle)，或称为角质膜(cuticular embrane)。这是一层高分子网状聚合物，阻碍了酶与底物纤维素的接触。因此，欲使果胶酶和纤维素酶能水解叶中的果胶和纤维，就必须除去这层保护层。一系列的研究发现，①为了对纤维素细胞壁进行酶降解，需要用溶剂溶解该角质层，经过对19种溶剂的选择试验和筛选，进行比较得知，氢氧化钠水溶液溶解角质层的能力最强，而且NaOH浓度的增大可以有效地提高杜仲叶中一些成分的水解量，充分地暴露出纤维素细胞壁，即碱浓度的提高使酶对纤维素细胞壁的水解作用增强；②温度的提高有助于碱降解角质阻碍层的作用；在实际应用中选用70℃左右，以期同时保护和提取药用天然产物成分；③尽量降低碱液的浓度，保护其他的天然成分和减轻污染处理，采用0.5％～1.5％NaOH溶液作用于杜仲叶，在2h内碱首先将杜仲叶角质层降解成碎片并使之溶解；在2～3h碱液开始对杜仲细胞壁致密的纤维素起到润胀和疏松作用，并有少量的降解发生；在3～6h时碱液将纤维素结晶基本润胀和疏松；④pH为4时，酶的活性最高，达到最大酶解效率，此时酶降解细胞壁纤维素的效果最好。

基于上述研究成果，发明人提供的从杜仲叶中提取长丝杜仲胶的方法是：先将杜仲叶或杜仲皮处理成约1～3cm²的片，用NaOH溶液溶解杜仲叶的角质层及木质素；接着用纤维素酶水解细胞壁；然后加入沸程温度为60～90℃的石油醚溶剂，在75℃～85℃条件下回流浸提，趁热过滤，冷却后再于冷冻，过滤得到长丝杜仲胶；滤得的石油醚溶液与杜仲叶滤渣进行第二次提取，方法同前。

上述NaOH溶液的浓度为0.5％～1.5％NaOH；溶解角质层的时间为6h，温度为60℃～70℃。

上述用纤维素酶水解细胞壁的工艺条件是pH为4、温度为50℃，酶解时间为1-2h。

上述回流浸提时间为2h；冷冻温度-20℃～0℃，冷冻时间30～60min。

本发明的方法可以高效率地、完全地提取植物中的杜仲胶；获得原生态的杜仲胶，保持其原有的生物特性、物理性能和物理状态，保持原有的分子结构和聚合度。本发明是在原来研究的基础上，在用石油醚提取之前，采用纤维素酶对经稀碱液预处理后杜仲叶原料进行纤维素细胞壁水解处理，在获得高收率的同时获得高品质的杜仲胶。

附图说明

图1为石油醚升温溶解杜仲胶和降温析出杜仲胶变化曲线；图2为杜仲叶粉碎后直接用石油醚提取的杜仲胶；图3为杜仲叶经碱处理后用石油醚提取的杜仲胶；图4为杜仲叶粉碎后直接用纤维素酶处理，然后用石油醚提取的杜仲胶；图5为杜仲叶片经碱处理，再经酶处理，然后用石油醚提取的杜仲胶。

从图2-5可见，本发明方法处理后的杜仲胶颜色浅，这是由于碱液、酶溶液将杜仲叶中的绝大部分非胶质物质溶解，只有很少的色素和脂类进入石油醚中；此外，由于图3和图5未对杜仲叶进行粉碎，提取的杜仲胶有着很强的坚韧度，用手很难撕裂，而经过粉碎处理得到图2和图4的杜仲胶，相对较容易用手撕裂；就提取率来说，图4的提取率最高，达到杜仲叶干重的3.58％，图5采用本方法的提取率为3.05％，然而，图2为2.50％，图3仅为1.02％。

具体实施方式

以下实施例用于进一步说明本发明：

第一步：除去角质层

将杜仲叶或杜仲皮轻度粉碎，处理成约1～3cm²的片，置于250ml的三角烧杯中，加入质量分数为1％的NaOH溶液200ml，于30℃～70℃、120r/min的摇床振荡6h；过滤，将所得滤渣分别用2000ml蒸馏水冲洗至pH值为7.0，然后置50℃烘箱中干燥至恒重；

第二步：酶水解细胞壁纤维

将上一步骤中得到滤渣叶片中加入50mL pH为4的从张家港市金源生物化工有限公司购得的纤维素酶液，和相应的pH＝4的缓冲液100ml，摇匀；置于50℃的水浴摇床中，在转速为120r/min的条件下振摇2h；同样进行过滤，叶片滤渣于50℃烘箱中干燥至恒重，称量；酶解时间为1-2h；

第三步：长丝杜仲胶的溶剂提取

将经过碱水解除去角质层，并经酶水解纤维素细胞壁后的杜仲叶片50g，加入120mL石油醚，在75℃～85℃条件下回流浸提2h，趁热过滤，冷却后再于0℃冷冻30min，过滤得到长丝杜仲胶；再用滤得的石油醚溶液与杜仲叶滤渣进行第二次提取，方法同前。

得到的杜仲胶如图5所示。

Claims

1.一种从杜仲叶或杜仲皮中提取长丝杜仲胶的方法，以石油醚为溶剂，从杜仲叶或杜仲皮中提取杜仲胶，其特征是：先将杜仲叶或杜仲皮轻度粉碎，处理成1～3cm²的片，用NaOH溶液溶解杜仲叶或杜仲皮的角质层；接着用纤维素酶水解细胞壁；然后加入沸程温度为60℃～90℃的石油醚溶剂，在85℃条件下回流浸提，趁热过滤，冷却后再冷冻，过滤得到长丝杜仲胶。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述杜仲叶或杜仲皮轻度粉碎，得到1～3cm²的片；所述NaOH溶液的浓度为0.5％～1.5％NaOH；所述溶解角质层的时间为6h。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述用纤维素酶水解细胞壁的工艺条件是pH为4、温度为50℃，酶解时间为1～2h。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述回流浸提时间为2h；冷冻温度为-20℃～0℃，冷冻时间为30～60min。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于将经过碱水解除去角质层、并经酶水解纤维素细胞壁后的杜仲叶或杜仲皮片50g加入120mL石油醚，在75℃～85℃条件下回流浸提2h，趁热过滤，冷却后再于0℃冷冻30min，过滤得到长丝杜仲胶；再用滤得的石油醚溶液与杜仲胶滤渣进行第二次提取，提取方法同前。