CN101637667B - 一种三液相萃取天然产物有效成分的方法 - Google Patents
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Abstract
一种三液相萃取天然产物有效成分的方法，属于生物工程技术领域。其特征在于将无机盐溶液、亲水性低分子有机物以及疏水性有机物按比例直接加入到粉碎后的天然产物中或是将无机盐固体和疏水性有机物按比例加入到天然产物的亲水性低分子有机物提取液中，搅拌均匀，静置或离心，形成三液相，有效成分按照极性不同被分别富集在上相、中相和下相，部分蛋白、多糖和药材残渣分配在相界面之间，达到从天然产物中同时萃取得到极性不同的有效成分的目的。本发明的效果和益处是开发了一种易于产业化的天然产物有效成分的提取分离方法，提高了萃取效率，有效地将提取与分离纯化工艺相结合，有利于降低天然产物有效成分的生产成本。
Description
技术领域
本发明属于生物工程技术领域，涉及一种从天然产物中萃取有效成分的方法，特别涉及一种三液相萃取天然产物有效成分的方法。
背景技术
天然产物有效成分是指具有生物活性的、可以作为药用或营养保健价值的物质，一般是以植物为主，有效成分包括多糖、蛋白质、生物碱类、黄酮类、蒽醌及茶醌类、萜类及甾体类、皂苷类、香豆素与脂类、木脂素类、强心苷类、酚酸类、糖苷类、挥发油类、色素类等。
天然产物有效成分的提取方法主要是溶剂萃取法，其分离原理主要是依据物质在两个互不相溶的液相中分配特性的差异来进行分离。对于极性相差较大的有效成分，往往需要选择不同的溶剂，经多次萃取才能达到提取分离的目的。如对于水溶性成分采取水提醇沉的工艺，对脂溶性成分则通常采用醇提水沉的方法，对于极性更弱的成分则用正己烷或石油醚提取。这样往往导致操作步骤繁琐、提取不完全、成分相互掺杂、收率较低等问题。随着天然产物有效成分工业化的迅猛发展，实现天然产物有效成分的低成本、高收率及高效率的提取分离迫在眉睫。
源于上世纪60年代的双水相萃取技术由于其萃取条件温和、容易放大、可连续操作，在蛋白质等大分子和天然产物小分子有效成分的分离中得到应用，但由于传统双水相萃取中常用的聚合物(如聚乙二醇)价格较高、回收困难，因此实际应用较少。最近几年国内外又有学者提出用亲水性的短链醇与无机盐形成的新型双水相萃取天然产物中的有效成分，但有效成分多集中于上相(醇相)，难以得到有效地分离。多相萃取无疑是实现提取与分离的有效途径，如液-液-液三相萃取体系可同时萃取天然产物中的多种有效成分，在一定程度上改善提取效果，弥补两相萃取的不足，因而引起了国内外学者的广泛关注。如陈继等人采用高聚物/盐或两种高聚物加入到青霉素发酵液或滤液中形成两相，再加入酯类化合物形成三相，将青霉素的分离与纯化一步完成(中国专利：CN1324795A)。也有学者将聚环氧乙烷聚环氧丙烷(EOPO2500)/硫酸铵/磷酸三丁酯三相体系用于甘草粗提液中甘草酸和甘草黄苷的分离(Separation andPurification Technology，2007，53：216～223)。这两个实例都是基于传统双水相萃取发展出来的三液相萃取，主要缺陷仍然是所用聚合物价格过于昂贵。有人将氯仿-己烷-乙腈-水的饱和三相体系用于茴芹虎耳草固-液浸取后残渣中呋喃骈香豆精以及黄酮醇配糖的分离提纯，通过逆流萃取，分离纯化效果较好，但此方法所用的有机溶剂乙腈的毒性较强，在天然产物的分离纯化中应避免使用。有机膦、有机胺也因毒性或残留难以应用于天然产物的提取与分离。基于新型双水相萃取开发疏水性有机物/亲水性低分子有机物/无机盐/水三液相体系，从天然产物或其粗提液中同时萃取两种以上极性相差较大的有效成分是本发明提出的新设想。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对天然产物有效成分提取分离技术中存在提取效率低、溶剂用量大、成本高的不足，提供一种疏水性有机物/亲水性低分子有机物/无机盐/水三液相体系从天然产物或其粗提液中同时提取分离两种以上有效成分的方法。
本发明的技术方案是将疏水性有机物、亲水性低分子有机物以及无机盐溶液按比例加入到天然物质粉末中或是将无机盐固体和疏水性有机物按比例加入到天然产物的亲水性低分子有机物提取液中，搅拌均匀，静置或离心分相。
上述疏水性有机物为乙酸乙酯、叔丁醇、正己烷、氯仿和石油醚，无机盐为氯化钠、硫酸铵、硫酸钠、碳酸钠、碳酸钾、磷酸钾、磷酸二氢钾、磷酸氢二钾中的一种或几种组合；所选用的亲水性低分子有机物为甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、异丁醇、乙二醇、1，2-丙二醇、1，3-丙二醇、1，4-丁二醇、1，2-丁二醇、1，3-丁二醇、2，3-丁二醇、二氧六环、四氢呋喃、丙酮中的一种或几种组合；加入的疏水性有机物的质量分数为5～40％，亲水性低分子有机物的质量分数为15～40％，无机盐的质量分数为5～35％；料液比为1∶20～1∶200；萃取温度为15～30℃；搅拌均匀、静置分相0.5～4.0h，或在1000-8000rpm下离心5-20min。
本发明的效果和益处是和传统的提取分离方法相比，利用三液相体系对极性不同的有效成分进行同步提取与分离，完成目标产物的初步纯化，有效地提高萃取分离效率、简化生产工艺、降低生产成本、易于产业化。与基于传统双水相萃取发展起来的三液相萃取相比，有机溶剂廉价易回收，粘度低传质分相快，更适合天然产物的提取与分离。
具体实施方式
以下结合技术方案详细叙述本发明的具体实施方式。
实施例1：辣椒碱与辣椒红素的提取与分离
步骤1将干辣椒粉碎，过60目筛，得到干辣椒粉末。
步骤2取3.6g无水磷酸氢二钾和10.8g水配成磷酸氢二钾溶液。
步骤3将上述无机盐溶液和3.6g无水乙醇及2.0g正己烷加入到1.0g干辣椒粉末中，搅拌均匀，形成三液相体系，室温下静置分相2.0h。91％的辣椒红素分配在上相(正己烷相)，93％的辣椒碱分配在中相(乙醇相)，辣椒残渣则在中相和下相之间，其它成分，尤其是极性强的杂质则留在下相(盐相)。
实施例2：辣椒碱与辣椒红素的提取与分离
步骤1将干辣椒粉碎，过60目筛，得到干辣椒粉末。
步骤2取辣椒粉1.0g，用二氧六环33.0g在50℃下回流提取1.0h，共三次，过滤，合并滤液，得到干辣椒的二氧六环提取液。
步骤3配制质量分数为33.3％的磷酸氢二钾溶液。
步骤4将上述无机盐溶液6.4g，9.6g二氧六环提取液及4.0g正己烷混合，搅拌均匀，形成三液相体系，室温下静置分相2.0h。100％的辣椒红素分配在上相(正己烷相)，100％的辣椒碱分配在中相(二氧六环相)，此体系中没有残渣，其它成分，尤其是极性强的杂质则留在下相(盐相)。辣椒碱与辣椒红素实现了有效的分离。
实施例3：丹酚酸B与丹参酮IIA的分离
步骤1将丹参粉碎过60目筛，得到丹参粉末，用82％pH为2.0的乙醇溶液65℃下回流提取1.5h，料液比为1∶10，过滤，将残渣再用pH为2.0的水95℃回流提取0.5h，料液比为1∶20，过滤，合并两次提取液得到丹参粗提液。
步骤2测得上述丹参粗提液中乙醇的质量分数为28％，取此粗提液6.24g，加入1.76g固体硫酸铵，混合使其溶解。
步骤3向上述混合液中加入2.0g正己烷，搅拌均匀，形成三液相体系，室温下静置分相1.5h。92.7％的丹参酮IIA分配在上相(正己烷相)，93％的丹酚酸B分配在中相(乙醇相)，粗提液中残留的不溶物在相界面之间，86％的多糖集中在下相(盐相)。
实施例4：盾叶薯蓣中皂苷成分与皂苷元的提取与分离
步骤1将盾叶薯蓣粉碎过60目筛。取盾叶薯蓣粉末，按照料液比为1∶20加入70％(v/v)乙醇，冷浸12h，得到皂苷粗提液。
步骤2皂苷粗提液中乙醇的质量分数为54％，取此粗提液2.31g，加入1.14g固体硫酸铵，搅拌使其溶解。
步骤3向上述混合物中加入占双水相体系质量分数为20％的石油醚，混合均匀，形成三液相体系。室温静置4h后，100％的薯蓣皂苷元富集在上相(石油醚相)；盾叶新苷、三角叶薯蓣皂苷、葡萄糖二糖苷、葡萄糖三糖苷、延龄草次苷主要富集于中相(乙醇相)，回收率均在97％以上，72％的糖类集中在下相(盐相)。
实施例5：文冠果种仁中油脂、皂苷与蛋白的提取与分离
步骤1将文冠果种仁粉碎至一定粒径，得到文冠果种仁膏。
步骤2配制质量分数为16.7％的硫酸铵水溶液。
步骤3分别将7.5g正己烷、13.5g上述硫酸铵水溶液以及9g无水乙醇先后加入到1.5g文冠果种仁膏中，搅拌均匀，室温下静置分相2.0h后在5000r/min条件下离心10min，形成三液相体系。87％的油脂分配在上相(正己烷相)，83.5％的皂苷分配在中间相(乙醇相)，种仁蛋白及残渣集中在中相和下相的相界面之间，其它成分，尤其是极性强的杂质则主要集中在下相(盐相)。
Claims (3)
1.一种三液相萃取天然产物有效成分的方法，其特征在于：将疏水性有机物、亲水性低分子有机物以及无机盐溶液按比例直接加入到粉碎后的天然产物中或是将无机盐固体和疏水性有机物按比例加入到天然产物的亲水性低分子有机物提取液中，其中料液比为1∶20～1∶100，萃取温度为15～30℃，疏水性有机物的质量分数为5～40％，亲水性低分子有机物的质量分数为15～40％，无机盐的质量分数为5～35％，搅拌均匀、静置分相0.5～4.0h或者在1000-8000rpm下离心5-20min，有效成分依极性的差异分别被萃取到上相、中相和下相，部分蛋白和多糖以及药材残渣分配在相界面之间；所选用的疏水性有机物为乙酸乙酯、叔丁醇、正己烷、氯仿和石油醚；
所选用的亲水性低分子有机物为甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、异丁醇、乙二醇、1，2-丙二醇、1，3-丙二醇、1，4-丁二醇、1，2-丁二醇、1，3-丁二醇、2，3-丁二醇、二氧六环、四氢呋喃、丙酮中的一种或几种组合。
2.根据权利要求1所述的一种三液相萃取天然产物有效成分的方法，其特征在于：所选用的无机盐为氯化钠、硫酸铵、硫酸钠、碳酸钠、碳酸钾、磷酸钾、磷酸二氢钾、磷酸氢二钾中的一种或几种组合。
3.根据权利要求1所述的一种三液相萃取天然产物有效成分的方法，其特征在于：萃取操作是一次萃取、多次萃取、连续萃取或逆流萃取。
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