CN101701013A - 一种用水作溶剂从松树皮中提取原花青素的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用水作溶剂从松树皮中提取原花青素的方法，该方法是以松树皮为原料，水为提取溶剂，利用超声波技术进行强化浸提，得到原花青素浸提液，再用微滤除杂、超滤纯化、纳滤浓缩的膜分离技术处理后，得到原花青素浓缩液，经真空或冷冻干燥，最后得到原花青素产品。本发明仅以水作为提取溶剂，利用超声波提取技术和膜分离技术，使整个工艺过程处在低温条件下操作，不但有效成分提取得率高，生物活性物质不受破坏，而且生产安全环保，产品无化学溶剂残留，实现真正意义上的天然、绿色产品，也是一种对环境极为友好的生产方法。

Description

一种用水作溶剂从松树皮中提取原花青素的方法

技术领域

本发明涉及一种从松树皮中提取原花青素的方法，具体地说是一种利用超声波提取技术和膜分离技术从松树皮中提取分离原花青素的方法，属于天然产物提取技术领域。

技术背景

原花青素是广泛存在于植物界中的多酚类化合物，是由儿茶素或表儿茶素通过C-C键结合而形成的黄烷-3-醇聚合体。原花青素是一种新型高效抗氧化剂，其抗氧化活性是维生素C的20倍、维生素E的50倍，是目前为止所发现的最强效的自由基清除剂，对70多种疾病具有直接或间接的预防和治疗作用，在医药、食品、保健、化妆品等领域有着广泛的用途。松树皮是原花青素的重要资源，原料来源丰富，价格便宜，具有很好的开发应用价值。

目前，从松树皮中提取原花青素的方法，大致可分为有机溶剂萃取法和大孔树脂分离法。如美国专利US3436407，该方法用沸水浸提松树皮原料，得到原花青素浸提液，浸提液加入NaCl至饱和后，过滤除去沉淀物，再用乙酸乙酯进行萃取，萃取液脱水后，加入三氯甲烷，使原花青素形成沉淀物，沉淀物干燥后即得原花青素产品；中国专利ZL99116183.1，该方法用乙醇溶液浸提松树皮原料3次，浸提液减压浓缩至1/3～2/3后，加入2～3倍体积的水，静置10～24小时，取上清液减压浓缩至20～26波美度，再加入2～6倍体积的丙酮，静置10～24小时，取上清液减压浓缩至不含丙酮为止，浓缩液真空干燥或喷雾干燥得到原花青素产品；中国专利ZL03117429.9，该方法用热水浸提松树皮原料2次，浸提液合并后减压浓缩至1/2，浓缩液用高速离心机进行固液分离，去除固体杂质后，再减压浓缩至4/5，浓缩液导入萃取塔，用2倍体积的乙酸乙酯进行对流萃取，重复萃取4～5次，合并萃取液，回收有机溶剂后，将得到的稠膏加适量去离子水稀释后进行喷雾干燥，最后得到原花青素产品。有机溶剂萃取法，使用多种有机溶剂，操作步骤复杂，溶剂回收成本高，易造成环境污染，还有有机溶剂残留于提取产物中，影响原花青素的品质和用途。中国专利ZL02115423.6，该方法用含有偏磷酸或亚硫酸盐的水浸提松树皮原料，得到原花青素浸提液，过滤除杂后，通过大孔树脂吸附柱，用水洗涤杂质后，再用乙醇或甲醇溶液冲洗树脂吸附柱，原花青素洗脱液减压浓缩后，冷冻、喷雾或真空干燥即得原花青素产品；中国专利公开号为CN1923830A，该方法以松树皮为原料，沸水为提取溶剂，得到原花青素浸提液，经离心除杂和静置澄清后，上大孔树脂吸附柱，用乙醇溶液洗脱树脂吸附柱，得到原花青素洗脱液，真空浓缩回收乙醇后，喷雾干燥得到原花青素产品。大孔树脂分离法技术比较成熟，也可获得含量较高的原花青素产品，但由于树脂本身会吸附一些对人体产生危害的物质，运用该技术分离出的原花青素产品，近年来在保健食品的审批上受到限制，影响了该产品的进一步开发应用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是在于克服上述现有技术存在的提取流程繁杂、生产成本高、产品安全性差的不足，提出一种用水作溶剂从松树皮中提取原花青素的方法，工艺简便、提取率高、生产成本低。

本发明的技术方案为：一种用水作溶剂从松树皮中提取原花青素的方法，以松树皮为原料，水为提取溶剂，进行超声波强化浸提，得到原花青素浸提液；然后，原花青素浸提液用微滤除杂、超滤纯化、纳滤浓缩的膜分离技术处理后，得到原花青素浓缩液；原花青素浓缩液再进行真空或冷冻干燥，得到原花青素产品，具体步骤如下：

1、浸提：以干净的、没有腐烂和发霉的松树皮为原料，粉碎至10～60目，加入重量为松树皮原料4～20倍的纯水、去离子水或蒸馏水，进行超声波强化浸提，超声波频率为20～100KHz，超声波功率为100～2000W，超声浸提时间为5～40min，超声浸提次数为1～2次，离心分离后，得到澄清浸提液。

2、微滤：将澄清浸提液送入微滤系统进行微滤除杂，微滤采用孔径为0.1～10μm微滤膜，优选0.5μm，材料为有机高分子微孔滤膜或无机陶瓷微孔滤膜，操作压力为0.05～1.0Mpa，操作温度为20～50℃，得到微滤透过液。

3、超滤：将微滤透过液送入超滤系统进行超滤纯化，超滤采用截流相对分子质量为50000～200000道尔顿的超滤膜，优选100 000道尔顿，材料为中空纤维超滤膜，操作压力为0.05～0.2Mpa，操作温度为20～50℃，得到超滤透过液。

4、纳滤：将超滤透过液送入纳滤系统进行纳滤浓缩，纳滤采用截流相对分子质量为100～400道尔顿的纳滤膜，优选200道尔顿，纳滤材料为卷式纳滤膜，操作压力为0.4～2.0Mpa，操作温度为20～50℃，得到纳滤浓缩液。

5、干燥：将纳滤浓缩液送入真空或冷冻干燥设备进行真空或冷冻干燥，得到原花青素产品。

本发明的主要特点是利用超声波提取技术和膜分离技术从松树皮中提取分离原花青素。超声波提取技术是利用超声波的空化作用加速植物有效成分的浸出提取，同时超声波产生的振动加强了细胞内物质的释放、扩散和溶解，且被浸提的物质生物活性基本保持不变。与常规提取方法相比，具有提取时间短、提取得率高、无需加热提取等优点。膜分离技术是以外界能量或化学位差为推动力，依靠膜的选择性透过作用进行物质的分离、纯化和浓缩的一种技术，其实质近似于筛分过程，是根据滤膜孔径的大小或者所截留的物质分子质量大小的差异，使物质透过或被膜截留，从而达到物质分离的目的。与传统分离方法相比，具有室温操作、无相变、能耗低、分离效率高、环境友好等优点。因此，本发明的方法充分利用了超声波提取技术和膜分离技术从松树皮中提取分离原花青素产品。

植物提取物主要是由许多以自然体系状态存在的化合物组成的天然混合物，它们的化学成分与植物的生物进化过程有着密切的关系，随着长期的进化过程而形成了十分复杂的混合物，为植物提供非常完善的防御机制。也正是这些独特的混合物，使植物提取物成为人类健康的重要补充剂。因此，植物提取物的研究不仅仅是分析其中一种特殊成分单独的作用，还应朝着植物化学成分整体间的健康防病功能。同时，获得的植物提取物除了尽可能完整地保留各种不同的活性成分外，还应尽可能与原有植物中自然存在的活性成分保持比例一致。

本发明依据现代膜分离技术的重要特征，利用膜孔径大小将物质分离为具有某一分子量区段的多种活性成分，同时满足分离产物与原有物质有效成分比例保持一致的要求，采用微滤除杂、超滤纯化、纳滤浓缩的膜分离技术，截留松树皮浸取液中淀粉、蛋白质、果胶、单宁、树脂等相对分子质量较大的化合物，它们中的绝大多数没有药理活性，为非药效成分或药效较低的成分，而分离、纯化、浓缩相对分子质量较小的化合物，包括各种原花青素化合物以及羟基-肉桂酸、咖啡酸、阿魏酸、没食子酸和香草酸等有机酸，从而完好地保留了以自然体系状态存在的、比例均衡的抗氧化剂混合物成分，提高了产品的生物活性和药理功效。

有益效果：

1)采用超声波提取技术和膜分离技术从松树皮中提取分离原花青素，在低温条件下操作，无需加热提取，能耗低，无相变，提取效率高，不同于其它破坏或损伤提取物化学结构的提取方法，生物活性物质和营养成分损失极少。

2)采用微滤除杂、超滤纯化、纳滤浓缩的膜分离技术，截留浸提液中淀粉、蛋白质、果胶、单宁、树脂等相对分子质量较大的化合物，分离、纯化、浓缩相对分子质量较小的化合物，包括各种原花青素化合物和有机酸，完好地保持了松树皮中固有的有效成分的自然组成。

3)仅以纯水、去离子水或蒸馏水为提取溶剂，无需使用有机溶剂，整个生产过程实现清洁生产工艺和工艺用水可回收循环使用，生产安全环保，且产品无化学残留，实现真正意义上的天然、绿色产品，是一种对环境极为友好的生产方法。

附图说明

图1为本发明利用超声波提取技术和膜分离技术从松树皮中提取分离原花青素工艺方法的流程示意图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明，但它们并不是对本发明的限制。

在实施例中，以儿茶素为对照品，用香草醛-盐酸比色法测定产品中原花青素含量；以没食子酸为对照品，用Folin-Ciocalteau比色法测定产品中总多酚含量。

实施例1

称取干净的、没有腐烂和发霉的松树皮100g，粉碎至60目，加入1000mL蒸馏水，在超声波功率100W、频率20KHz、温度50℃的条件下，超声浸提30min，重复浸提1次，合并2次浸提液，在4000转/min条件下，离心20min，得到澄清浸提液。澄清浸提液用0.45μm微孔滤膜进行抽滤，得到微滤透过液。微滤透过液用截留相对分子质量为100 000道尔顿的中空纤维超滤膜进行超滤，在室温条件下，调节回流阀控制压力至0.1Mpa，收集超滤透过液。超滤透过液用截留相对分子质量为200道尔顿的卷式纳滤膜进行浓缩，在室温条件下，调节回流阀控制压力至1.6Mpa，收集纳滤浓缩液。纳滤浓缩液进行冷冻干燥，得到4.8g原花青素产品。原花青素产品提取得率为4.8％wt，其中原花青素含量为67.1％wt，总多酚含量为85.7％wt。

实施例2

称取干净的、没有腐烂和发霉的松树皮10kg，粉碎至40目，加入100L去离子水，在超声波功率1000W、频率40KHz、温度45℃的条件下，超声浸提40min，重复浸提1次，合并2次浸提液，用离心机进行固液分离，去除固体杂质，得到澄清浸提液。澄清浸提液通过增压泵送入微滤装置，用0.5μm管式陶瓷微孔滤膜进行微滤，料液温度控制在35℃左右，调节回流阀控制压力至0.6Mpa，收集微滤透过液。微滤透过液通过增压泵送入超滤装置，用截留相对分子质量为100 000道尔顿的中空纤维超滤膜进行超滤，料液温度控制在35℃左右，调节回流阀控制压力至0.12Mpa，收集超滤透过液。超滤透过液通过增压泵送入纳滤装置，用截留相对分子质量为200道尔顿的卷式纳滤膜进行浓缩，料液温度控制在40℃左右，调节回流阀控制压力至1.8Mpa，收集纳滤浓缩液。纳滤浓缩液进行真空干燥，得到422g原花青素产品。原花青素产品提取得率为4.2％wt，其中原花青素含量为68.5％wt，总多酚含量为87.3％wt。

Claims (6)

1.一种用水作溶剂从松树皮中提取原花青素的方法，其特征在于：以松树皮为原料，水为提取溶剂，进行超声波强化浸提，得到原花青素浸提液；然后，原花青素浸提液用微滤除杂、超滤纯化、纳滤浓缩的膜分离技术处理后，得到原花青素浓缩液；原花青素浓缩液再进行真空或冷冻干燥，得到原花青素产品。

2.根据权利要求1所述的用水作溶剂从松树皮中提取原花青素的方法，其特征在于：所述的松树皮为干净的、没有腐烂和发霉的松树皮，粉碎至10～60目，水为纯水、去离子水或蒸馏水。

3.根据权利要求1所述的用水作溶剂从松树皮中提取原花青素的方法，其特征在于：所述的超声波强化浸提的松树皮原料与水溶剂的重量比为1∶4～20。

4.根据权利要求1所述的用水作溶剂从松树皮中提取原花青素的方法，其特征在于：所述的超声波强化浸提的超声波频率为20～100KHz，超声波功率为100～2000W，超声浸提时间为5～40min，超声浸提次数为1～2次。

5.根据权利要求1所述的用水作溶剂从松树皮中提取原花青素的方法，其特征在于：微滤除杂采用0.1～10μm孔径的微滤膜；超滤纯化采用截流相对分子质量为50000～200000道尔顿的超滤膜；纳滤浓缩采用截流相对分子质量为100～400道尔顿的纳滤膜。

6.根据权利要求1所述的用水作溶剂从松树皮中提取原花青素的方法，其特征在于：所述的微滤膜为有机高分子微孔滤膜或无机陶瓷微孔滤膜，操作压力为0.05～1.0Mpa，操作温度为20～50℃；超滤膜为中空纤维超滤膜，操作压力为0.05～0.2Mpa，操作温度为20～50℃；纳滤膜为卷式纳滤膜，操作压力为0.4～2.0Mpa，操作温度为20～50℃。

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