CN101502559B

CN101502559B - 高压连续提取决明子的有效成分的方法

Info

Publication number: CN101502559B
Application number: CN2009100380565A
Authority: CN
Inventors: 梁勇; 徐明忠
Original assignee: South China Normal University
Current assignee: South China Normal University
Priority date: 2009-03-20
Filing date: 2009-03-20
Publication date: 2011-11-16
Anticipated expiration: 2029-03-20
Also published as: CN101502559A

Abstract

本发明公开了一种高压连续提取决明子的有效成分的方法，其包括以下步骤：(1)破碎：将决明子粉碎成30～80目颗粒；(2)浸泡：决明子与乙醇按料液比1∶10～30混合浸泡30～60分钟；(3)高压提取：将步骤(2)中所得的料液送入高压提取器中，料液在30～90Mpa高压作用下连续循环多次通过高压提取器的环形工作间隙，料液以高速多次冲击到高压提取器内的碰撞环上，使决明子的细胞壁经多次撞击而彻底破裂，有效成分扩散于溶剂中；所述连续循环的时间在10～30min范围内；(4)固液分离：取出经高压处理的料液，进行固液分离，分别获得提取液和料渣。本发明的工艺操作简单、安全。

Description

高压连续提取决明子的有效成分的方法

技术领域

本发明涉及一种中草药的提取方法，尤其涉及一种高压连续提取决明子的有效成分的方法。

背景技术

决明子为豆科植物决明CassiaobtusifoliaL.或小决明C.toraL.的干燥成熟种子，为临床常用中药，《神农本草经》将其列为上品。现代研究证明决明子具有降血压、降血脂、保肝及抑菌等活性，同时它又可作为食品，是保健饮料的良好原料。因此，决明子在药用、保健方面都具有广泛的研究、利用和开发前景。目前，天然药物的提取方法有蒸煮法、回流提取、低温浸渍、渗漉提取、超临界CO₂萃取、微波提取、超声波提取，但是技术效果都不甚理想，如：决明子提取物的生物活性和药理活性低；决明子的有效成分提取率低；提取时间长，能耗高；需要进行多次提取才能将有效成分提取完全；需进行多次提取，有机溶剂使用量大，造成能源浪费；有机溶剂使用量大，存在有机溶剂残留的问题；有机溶剂回收的成本高，增加了产品的生产成本。另外，超声波提取、微波提取方法不易实现工业规模。而超临界CO₂仅适于提取脂溶性物质，且需在高压条件下进行，设备复杂，造价高，生产成本过高，不利于广泛应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高压连续提取决明子的有效成分的方法，该方法具有提取效率高、时间短、操作简单、能耗低等优点。

本发明的目的是通过以下技术措施来实现的：一种高压连续提取决明子的有效成分的方法，其包括以下步骤：

(1)破碎：将决明子粉碎成30～80目颗粒；

(2)浸泡：决明子与乙醇按料液比1∶10～30混合浸泡30～60分钟；

(3)高压提取：将步骤(2)中所得的料液送入高压提取器中，料液在30～90Mpa高压作用下连续通过高压提取器的环形工作间隙，以高速撞击到高压提取器内的碰撞环上，使决明子的细胞壁破裂，有效成分扩散于溶剂中；

(4)固液分离：取出经高压处理的料液，进行固液分离，分别获得提取液和料渣。

以上步骤(1)～步骤(4)均可在室温下进行，所述的室温是指15～35℃，较佳的温度范围为25～35℃，最佳的温度范围30～35℃。

本发明步骤(3)中料液在高压作用下高速通过高压提取器的环形工作间隙，其流速在瞬间被加速，从而产生巨大的压力降，当压力降低到液体的饱和蒸汽压(或空气分离压)时，液体就开始“沸腾”，迅速“汽化”，内部产生大量汽泡含有大量微汽泡的液体朝缝隙出口流出，流速逐渐降低，压力又随之提高，压力增加到一定值时，液体中的汽泡突然破灭而重新凝结，汽泡在瞬时大量生成和溃灭形成了空穴现象。而空穴现象似无数的微型炸弹，能量强烈释放产生强烈的高频振动，同时伴随着强烈的湍流产生的强烈的剪切力，液体中的决明子颗粒就在空穴、湍流的剪切力的共同作用下被粉碎成微粒。

本发明所述的步骤(2)中决明子与乙醇优选的料液比在1∶10～25的范围内，最佳的料液比则在1∶15～20的范围内。

本发明可以作以下改进：所述的步骤(3)中料液在30～90Mpa高压作用下连续循环多次通过高压提取器的环形工作间隙，以便使决明子的细胞壁经过多次撞击，有利于进一步提高决明子有效成分的提取率；所述连续循环的过程中可在10～30min的时间范围内。最佳连续循环时间在20～30min范围内。

本发明所述的步骤(3)中高压提取的较佳压力值在40～90Mpa范围内，最佳压力值在50～80Mpa范围内。

本发明中所述的乙醇的浓度为50％～90％，其较佳的浓度为60％～90％，最佳的浓度为60％～80％。

本发明与现有技术相比具有以下显著效果：

(1)本发明提供的决明子中有效成分的提取方法采用了室温下的高压连续提取技术。料液连续通过高压提取器的环形工作间隙，撞击碰撞环而产生的强大撞击和因静压力突降与突升而产生的空穴爆炸力以及湍流产生的强烈的剪切力等的综合作用力使料液中的决明子颗粒被粉碎成微粒，彻底破坏细胞，使细胞内部的有效成分扩散到细胞外的溶剂中，达到提取的目的。

(2)根据图1关于本发明不同提取压力对决明子有效成分的提取率的曲线可知：在料液比、高压提取时间、乙醇浓度相同的条件下，决明子的有效成分中的黄酮的提取率随压力的升高而逐渐增加，但是压力在大于60Mpa时，黄酮的提取率增加不明显；决明子的有效成分蒽醌的提取率则没有明显的变化，表明蒽醌的提取率与提取压力的变化关联不大；多糖的提取率则在压力升高时会出现波动，多糖提取率在40Mpa时突然降低，而后连续升高。表明本发明所述的高压提取的压力F在20≤F＜40Mpa和40＜F≤90Mpa范围内，所获得的决明子总体有效成分的提取率较佳，最佳效果的压力值在50～90Mpa的范围内，综合能耗及成本等因素，最佳值在50～80Mpa的范围内。

根据图2所示的本发明不同提取时间对决明子有效成分的提取率的曲线可知：在料液比、高压提取压力、乙醇浓度相同条件下，决明子的有效成分多糖的提取率随着连续循环提取时间的增加而增大，而蒽醌、黄酮的提取率不会随着连续循环提取时间的增加而明显增大。因此，所述的连续循环提取时间在10～30min的范围内，所获得决明子总体有效成分的提取率为较佳，最佳的时间值在20～30min的范围内。

根据图3所示的本发明不同乙醇浓度对决明子有效成分的提取率的曲线可知：在料液比、高压提取压力、连续循环提取时间等相同的条件下，决明子的有效成分蒽醌、黄酮的提取率均随乙醇浓度的增大而逐渐增加，而增大至70％以上时提取率没有明显的变化。由于多糖是水溶性的且易分解，在乙醇浓度增大时提取率反而有所降低。因此，所述的乙醇浓度在60％～90％的范围内，所获得决明子总体有效成分的提取率为较佳，最佳的乙醇浓度在60％～80％的范围内。

根据图4所示的本发明溶剂的用量对决明子有效成分的提取率的曲线可知：在高压提取压力、连续循环提取时间、乙醇浓度相同的条件下，在决明子和乙醇的料液比为1∶10～1∶20时，蒽醌、黄酮和多糖的提取率随着使用的乙醇体积倍数增大而增大，而乙醇体积倍数为30时，蒽醌、黄酮和多糖的提取率都有明显降低。因此，所述决明子和乙醇的料液比在1∶10～1∶25范围内，获得决明子总体有效成分的提取率为较佳，最佳料液比在1∶15～1∶20范围内。

综上所述，综合能耗及成本等因素，表明本发明的技术参数的最佳值如下：高压提取压力50～80Mpa，连续循环提取时间20～30min，决明子和乙醇的料液比1∶15～1∶20。

(3)本发明由于高压提取器和外界环境有着良好的热交换，在整个提取过程中可维持在室温下进行，因而最大程度地保留了中药材中生物活性物质及各种营养成分的天然结构，避免了因热效应引起的有效成分变性、损失、药理活性降低等问题。因此高压连续提取的有效成分的生物活性和药理活性均优于其它提取方法，尤其优于煎煮法和回流提取法。

(4)本发明与现有技术相比具有提取率高、得到的有效成分多的优点，参见表1和图5～7：

表1：三种提取方法提取率的比较

由表1可以看出在不同提取方法中，在溶剂料液比相同情况下本发明的提取时间最短，是常规热回流提取时间的1/7，而提取率最高，黄酮、蒽醌、多糖的提取率前者分别是后者的1.4倍、1.3倍、1.15倍。而回流提取与超声提取得率相近，因此，本发明的提取时间和提取率均明显优于超声提取法和回流提取法。

图5～7所示的HPLC指纹图谱显示：三种提取方法得到的提取物的HPLC指纹图谱中的峰相似，都集中在保留时间10-55min和72-90min，这表明本发明没有改变决明子中的有效成分。而且在图5中显示决明子含量相同的情况下，本发明所得到的提取物中各峰高均比回流法和超声提取法的高，且提取物中峰数也较多，可见本发明不仅提取率高，而且能将决明子的绝大部分有效成分均提取出来。

(5)表2和图8～10是各提取法中的料渣中决明子有效成分含量测定结果，通过对比表明本发明的提取时间短，而且能将绝大部分的有效成分提取出来。

表2：提取后料渣中有效成分含量的比较

表2和图8～10表明在决明子含量相同的情况下，三种不同提取方法的料渣的提取物的HPLC指纹图谱明显不同。在图10中，本发明的料渣经超声提取的提取物HPLC指纹图谱中在保留时间80-90min有少许峰，而在图8、9回流提取法和超声提取法的料渣经超声提取的提取物HPLC指纹图谱中在保留时间为10-55min和72-90min中还有比较多的峰，表明本发明对决明子中的黄酮、蒽醌、多糖等不同性质的有效成分提取最完全。

(6)本发明是绿色制造技术，只使用电能，而不需要锅炉等热源，因此无灰尘、炉渣等废物、废气排放；在提取过程中溶剂还可以回收，没有废液排放，是一种完全的绿色制造技术。

(7)本发明的工艺操作简单、安全。由于本发明技术使用的是液体传质，液体的可压缩性非常小，可以仅借助机械完成，操作简单，适宜规模化、现代化生产。

附图说明

图1是本发明中不同提取压力对提取率的影响的曲线图；

图2是本发明中不同提取时间对提取率的影响的曲线图；

图3是本发明中不同的乙醇浓度对提取率的影响的曲线图；

图4是本发明中溶剂的用量对提取率的影响的曲线图；

图5是回流提取方法提取的决明子提取液的HPLC指纹图谱；

图6是超声提取方法提取的决明子提取液的HPLC指纹图谱；

图7是本发明提取的决明子提取液的HPLC指纹图谱；

图8是回流提取方法的决明子料渣经超声提取的提取物的HPLC指纹图谱；

图9是超声提取方法的决明子料渣经超声提取的提取物的HPLC指纹图谱；

图10是本发明的决明子料渣经超声提取的提取物的HPLC指纹图谱；

图11是本发明高压连续提取决明子有效成分的设备结构示意图；

图12是图11中本发明设备的局部结构示意图。

具体实施方式

图11、12所示的本发明实施例中使用的高压连续提取的设备：它包括用管道2、浓浆泵3、6、10及储罐5、7、9、11、14依次连接的粉碎机15、搅拌罐1、高压提取器8和固液分离器，其中，所述粉碎机15为细粉碎机，也可以采用超微粉碎机，该粉碎机15可采用一台或多台相串联的粉碎机组，所述固液分离器由离心分离及过滤两级设备连接组成，离心分离设备为串联的卧式离心机12及管式离心机13，过滤设备为压榨机或者压滤机，在离心分离过程中，第一步先实现离心分离，可用串联的卧式离心机和管式离心机，如果渣还含有过多的水，可再用压榨机、压滤机等设备进行压榨，其中压榨机、压榨机、压滤机压力设置为60～120t压力。

如图6所示，所述的高压提取器包括高压泵(图中未示出)、设有空腔的阀体84、设有通孔的阀座81、碰撞环82和与高压弹簧连接的阀芯83，阀芯83位于阀体空腔的一端，阀体空腔的另一端安装有阀座81，阀体84上开有液体进口811和液体出口813，高压泵的输出端与阀体84的液体进口811连通，阀体84的液体进口811则与阀座81中的通孔连通，阀座81为凸台结构，其具有肩部，碰撞环82与阀座81同轴固定在阀体84中，碰撞环82位于阀座肩部之端面处，阀座81位于阀体空腔内的端面与阀芯端面之间留有供液体流过的流动间隙，该间隙位于碰撞环82的内壁中部，部分碰撞环与阀芯相套，使两者之间留有碰撞料液的环形工作间隙812，所述阀体84上的液体出口813与环形工作间隙812相连通，用于排出高压破裂后的料液，该环形工作间隙812在0.1～1mm的范围内。

实施例1：

(1)破碎：将决明子粉碎至40～60目；

(2)浸泡：决明子与60％乙醇按料液比1∶15(g/ml)混合浸泡35分钟；

(3)高压提取：将步骤(2)中所得的料液经浓浆泵送入高压提取器中，料液在50Mpa的高压作用下连续循环多次通过高压提取器的环形工作间隙，以高速撞击到高压提取器内的碰撞环上，连续循环的过程持续10分钟，使决明子的细胞壁彻底破裂，有效成分扩散于溶剂中；

(4)固液分离：取出经高压处理的料液，先由浓浆泵送入卧式离心机进行固液分离，分别获得提取液和料渣。经测定，黄酮的提取率1.215％，蒽醌的提取率0.075％，多糖的提取率9.83％。

上述步骤(1)～(4)均在室温下进行。

实施例2：

(1)破碎：将决明子粉碎至40～60目；

(2)浸泡：决明子与70％乙醇按料液比1∶20(g/ml)混合浸泡30分钟；

(3)高压提取：将步骤(2)中所得的料液经浓浆泵送入高压提取器中，料液在60Mpa的高压作用下连续循环多次通过高压提取器的环形工作间隙，以高速撞击到高压提取器内的碰撞环上，连续循环的过程持续30分钟，使决明子的细胞壁彻底破裂，有效成分扩散于溶剂中；

(4)固液分离：取出经高压处理的料液，先由浓浆泵送入卧式离心机进行固液分离，分别获得提取液和料渣，然后用压滤机对料渣进行压榨，压力设置为60T。经测定，黄酮的提取率1.233％，蒽醌的提取率0.089％，多糖的提取率10.55％。

上述步骤(1)～(4)均在室温下进行。

实施例3：

(1)破碎：将决明子粉碎至40～60目；

(2)浸泡：决明子与80％乙醇按料液比1∶30(g/ml)混合浸泡30分钟；

(4)固液分离：取出经高压处理的料液，先由浓浆泵送入卧式离心机进行固液分离，分别获得提取液和料渣，然后用压滤机对料渣进行压榨，压力设置为80T。经测定，黄酮的提取率1.13％，蒽醌的提取率0.0092％，多糖的提取率10.15％。

上述步骤(1)～(4)均在室温下进行。

实施例4：

(1)破碎：将决明子粉碎至40～60目；

(2)浸泡：决明子与70％乙醇按料液比1∶10(g/ml)混合浸泡30分钟；

(3)高压提取：将步骤(2)中所得的料液经浓浆泵送入高压提取器中，料液在70Mpa的高压作用下连续循环多次通过高压提取器的环形工作间隙，以高速撞击到高压提取器内的碰撞环上，连续循环的过程持续10分钟，使决明子的细胞壁彻底破裂，有效成分扩散于溶剂中；

(4)固液分离：取出经高压处理的料液，先由浓浆泵送入卧式离心机进行固液分离，分别获得提取液和料渣，然后用压滤机对料渣进行压榨，压力设置为90T。经测定，黄酮的提取率1.261％，蒽醌的提取率0.101％，多糖的提取率10.74％。

上述步骤(1)～(4)均在室温下进行。

实施例5：

(1)破碎：将决明子粉碎至60～80目；

(2)浸泡：决明子与70％乙醇按料液比1∶20(g/ml)混合浸泡60分钟；

(3)高压提取：将步骤(2)中所得的料液经浓浆泵送入高压提取器中，料液在80Mpa的高压作用下连续循环多次通过高压提取器的环形工作间隙，以高速撞击到高压提取器内的碰撞环上，连续循环的过程持续20分钟，使决明子的细胞壁彻底破裂，有效成分扩散于溶剂中；

(4)固液分离：取出经高压处理的料液，先由浓浆泵送入卧式离心机进行固液分离，分别获得提取液和料渣，然后用压滤机对料渣进行压榨，压力设置为100T。经测定，黄酮的提取率1.347％，蒽醌的提取率0.128％，多糖的提取率11.80％。

上述步骤(1)～(4)均在室温下进行。

实施例6：

(1)破碎：将决明子粉碎至60～80目；

(2)浸泡：决明子与70％乙醇按料液比1∶15(g/ml)混合浸泡60分钟；

(3)高压提取：将步骤(2)中所得的料液经浓浆泵送入高压提取器中，料液在90Mpa的高压作用下连续循环多次通过高压提取器的环形工作间隙，以高速撞击到高压提取器内的碰撞环上，连续循环的过程持续20分钟，使决明子的细胞壁彻底破裂，有效成分扩散于溶剂中；

(4)固液分离：取出经高压处理的料液，先由浓浆泵送入卧式离心机进行固液分离，分别获得提取液和料渣，然后用压滤机对料渣进行压榨，压力设置为100T。经测定，黄酮的提取率1.46％，蒽醌的提取率0.137％，多糖的提取率12.05％。

上述步骤(1)～(4)均在室温下进行。

实施例7：

(1)破碎：将决明子粉碎至50～70目；

(3)高压提取：将步骤(2)中所得的料液经浓浆泵送入高压提取器中，料液在40Mpa的高压作用下连续循环多次通过高压提取器的环形工作间隙，以高速撞击到高压提取器内的碰撞环上，连续循环的过程持续10分钟，使决明子的细胞壁彻底破裂，有效成分扩散于溶剂中；

(4)固液分离：取出经高压处理的料液，先由浓浆泵送入卧式离心机进行固液分离，分别获得提取液和料渣，然后用压滤机对料渣进行压榨，压力设置为110T。经测定，黄酮的提取率1.04％，蒽醌的提取率0.0071％，多糖的提取率9.27％。

上述步骤(1)～(5)均在室温下进行。

实施例8：

(1)破碎：将决明子粉碎至60～80目；

(3)高压提取：将步骤(2)中所得的料液经浓浆泵送入高压提取器中，料液在30Mpa的高压作用下连续循环多次通过高压提取器的环形工作间隙，以高速冲击到高压提取器内的碰撞环上，连续循环的过程持续10分钟，使决明子的细胞壁彻底破裂，有效成分扩散于溶剂中；

(4)固液分离：取出经高压处理的料液，先由浓浆泵送入卧式离心机进行固液分离，分别获得提取液和料渣，然后用压滤机对料渣进行压榨，压力设置为120T。经测定，黄酮的提取率1.01％，蒽醌的提取率0.0065％，多糖的提取率9.13％。

上述步骤(1)～(4)均在室温下进行。

实施例9：

(1)破碎：将决明子粉碎至60～70目；

(2)浸泡：决明子与70％乙醇按料液比1∶10(g/ml)混合浸泡60分钟；

(3)高压提取：将步骤(2)中所得的料液经浓浆泵送入高压提取器中，料液在60Mpa的高压作用下连续循环多次通过高压提取器的环形工作间隙，以高速撞击到高压提取器内的碰撞环上，连续循环的过程持续25分钟，使决明子的细胞壁彻底破裂，有效成分扩散于溶剂中；

(4)固液分离：取出经高压处理的料液，先由浓浆泵送入卧式离心机进行固液分离，分别获得提取液和料渣，然后用压滤机对料渣进行压榨，压力设置为90T。经测定，黄酮的提取率1.23％，蒽醌的提取率0.084％，多糖的提取率10.18％。

上述步骤(1)～(4)均在室温下进行。

本发明可用其他的不违背本发明的精神或主要特征的具体形式来概述。无论从哪一点来看，本发明的上述实施方案都只能认为是对本发明的说明而不是限制，因此在与本发明的权利要求书相当的含义和范围内的任何改变，都应认为是包括在权利要求书的范围内。

Claims

1.一种高压连续提取决明子的有效成分的方法，其特征是，其包括以下步骤：

(1)破碎：将决明子粉碎成30～80目颗粒；

(3)高压提取：将步骤(2)中所得的料液送入高压提取器中，料液在30～90Mpa高压作用下连续循环多次通过高压提取器的环形工作间隙，料液以高速多次冲击到高压提取器内的碰撞环上，使决明子的细胞壁经多次撞击而彻底破裂，有效成分扩散于溶剂中；所述连续循环的时间在10～30min范围内；

2.根据权利要求1所述的高压连续提取决明子的有效成分的方法，其特征是，所述料液在高压提取器中连续循环的时间在20～30min范围内。

3.根据权利要求1或21所述的高压连续提取决明子的有效成分的方法，其特征是，所述的步骤(2)中决明子与乙醇的料液比为1∶10～25。

4.根据权利要求3所述的高压连续提取决明子的有效成分的方法，其特征是，所述的步骤(2)中决明子与乙醇的料液比为1∶15～20。

5.根据权利要求4所述的高压连续提取决明子的有效成分的方法，其特征是，所述的步骤(3)中高压提取的压力为40～90Mpa。

6.根据权利要求5所述的高压连续提取决明子的有效成分的方法，其特征是，所述的步骤(3)中高压提取的压力为50～80Mpa。

7.根据权利要求6所述的高压连续提取决明子的有效成分的方法，其特征是，所述的乙醇浓度为50％～90％。

8.根据权利要求7所述的高压连续提取决明子的有效成分的方法，其特征是，所述的乙醇浓度为60％～90％。

9.根据权利要求8所述的高压连续提取决明子的有效成分的方法，其特征是，所述的乙醇浓度为60％～80％。