CN101721452A

CN101721452A - 一种提高紫草利用率的新工艺

Info

Publication number: CN101721452A
Application number: CN201010045506A
Authority: CN
Inventors: 刘玉梅
Original assignee: Xinjiang University
Current assignee: Xinjiang University
Priority date: 2010-01-04
Filing date: 2010-01-04
Publication date: 2010-06-09
Anticipated expiration: 2030-01-04
Also published as: CN101721452B

Abstract

本发明提供了一种提高紫草利用率的新工艺。本发明采用中药紫草为原料，经过粉碎处理得到紫草粉后，采用超临界CO₂为萃取溶剂，控制相应的萃取温度、压力、CO₂流量和萃取时间，分离出含有脂溶性萘醌类成分的紫草浸膏。待分离出脂溶性紫草浸膏后，又以经超临界萃取后剩余的紫草粉残渣为原料，采用水或稀乙醇为原料，控制一定的萃取温度、时间、溶剂比例和萃取次数提取其中的水溶性多糖类成分；浓缩提取液，按比例加入高浓度的乙醇溶液，静置，过滤分离出沉淀，得紫草多糖。

Description

一种提高紫草利用率的新工艺

技术领域

本发明涉及一种从紫草中提取其中的脂溶性萘醌类色素成分和水溶性多糖成分的方法。更具体地，本发明涉及一种以紫草为原料，首先采用超临界或亚临界流体萃取技术从紫草分离出含脂溶性萘醌类色素成分的紫草浸膏，再利用提取后的紫草粉残渣为原料，采用水或稀乙醇水溶液为提取溶剂，进一步从中提取紫草多糖的新工艺。

背景技术

紫草为常用中药，以根入药.因其根呈紫色而得名。紫草始载于《神农本草经》中，味苦、性寒，具有凉血活血，清热解毒，消炎透疹等功效，用于血热毒盛，班疹紫黑，麻疹不透、疮疡、湿疹、吐血尿血、水火烫伤等症。我国收入药典的品种有三种，即新疆紫草(习称软紫草)、紫草和内蒙紫草。由于紫草和新疆紫草的化学成分极为相似，1995年版的《中华人民共和国药典》将新疆紫草列为正品，《中药志》、《全国中药汇编》和《中药大辞典》等书也把新疆紫草列为首位。药理学的研究表明，紫草含有多种生理活性成分，这些成分具有抗菌、抗氧、抗癌、抗生育、抗甲状腺、降血糖、保肝护肝和提高免疫力、抗病毒、抗肿瘤等多种功效。

近年来，日本、印度、中国(包括台湾、香港地区)等亚洲国家的研究人员对紫草的研究已有较多文献报道，已鉴定分离出紫草中具有生理活性的成分主要包括两大类，一类是脂溶性的萘醌类色素成分，另一类是水溶性成分。紫草的脂溶性成分中的萘醌类色素主要有：β，β’-二甲基丙烯酰紫草素、乙酰紫草素、β-羟基异戊酰紫草素、异戊酰紫草素、α-甲基-正丁酰紫草素、消旋乙酰阿卡宁、乙酰阿卡宁、β，β’-二甲基丙烯酰阿卡宁、β-乙酰氧基异戊酰阿卡宁、紫草素、消旋紫草素、β-羟基异戊酰阿卡宁、1-甲氧基乙酰紫草素、以及少量的去氧紫草素，其中，以β，β’-二甲基丙烯酰紫草素含量最高。水溶性活性成分主要是紫草多糖类。

从目前已有对紫草中活性成分的提取技术来看，中国专利CN1085708C公布了一种利用超临界CO₂萃取技术从东北硬紫草中分离其中紫草素及其衍生物的方法，该方法中所使用的CO₂萃取压力为300个大气压，萃取过程中需要采用35-70°乙醇为夹带剂；中国专利00122127.2也公布了一种采用CO₂萃取、溶剂夹带提取紫草素类的方法；中国专利200810209673.2、200410054722.1和00105615.8等均公布了利用乙醇或其它有机溶剂从紫草根中提取紫草红色素的方法；另一个中国专利200610144315.9公布了一种紫草多糖提取物、含紫草多糖提取物的组合物及其用途，并提供一种紫草多糖的提取和精制方法，具体为取紫草，粉碎，加水，回流提取，将提取液浓缩，冷却，在快速搅拌下，加入乙醇，醇沉，静置，抽滤取沉淀，得到醇沉产物等。由于新疆紫草的资源极为稀缺，上述对紫草的提取方法中大多数仅仅利用了紫草的脂溶性色素部分，如紫草素，异紫草素等及其衍生物，而个别技术为了利用紫草中的水溶性多糖又损失了其中的脂溶性萘醌类色素成分，因此均存在着紫草中活性成分不能完全利用等问题。

发明内容

针对现有技术中存在着一方面新疆紫草植物资源短缺，无法满足目前市场需求；另一方面紫草资源在加工过程中提取效率低、活性成分不能完全利用等问题，本发明提供一种提高紫草利用率的新工艺。本发明的目的是提供一种采用无毒，无害、无刺激性的超临界或亚临界流体萃取技术提取紫草中的脂溶性萘醌类色素，然后对分离出脂溶性成分的紫草粉的残渣，采用水或乙醇水溶液提取其中的另一类活性成分紫草多糖。所述的超临界或亚临界的萃取溶剂为CO₂、低级烷烃(如丙烷等)；而所述的用于从分离出脂溶性成分的紫草粉残渣中提取紫草多糖的溶剂水为纯净水、蒸馏水或去离子水，乙醇水溶液为乙醇含量不高于40％的任意比例的溶液。由于超临界萃取技术即具备的产品无溶剂残留、无污染、生物学活性高等特点，又具有不会在提取过程中使原料中其它未被提取的其它成分发生变化等优势，因此该提取工艺即保证了紫草天然活性不会改变，且其中活性较高，稳定性相对较弱的脂溶性色素类成分能够充分完全提取，又可以使同样具有生理活性的紫草多糖能够从上述工艺的萃取残渣中得以分离，有效地提高了紫草的综合利用价值。

为达到上述目的，本发明是采用如下技术方案予以实现的：

一种提高紫草利用率的新工艺，包括如下流程：

(1)采用紫草为原料，经过粉碎处理，得到粒度为10～80目的紫草粉，将其置于超临界萃取装置的萃取釜中，以CO₂为萃取溶剂，使紫草粉中的萘醌类脂溶性成分溶解在CO₂溶剂中；

(2)控制相应的分离温度和分离压力，使溶解有萘醌类脂溶性成分的CO₂溶剂通过超临界萃取装置的分离釜时，萘醌类脂溶性成分被留在了分离釜中从而得以分离；分离出的CO₂经冷凝压缩后又重新用高压泵泵入萃取釜中完成一次萃取分离过程。

(3)通过控制一定的萃取分离条件和萃取时间，体系中的CO₂如上述步骤所述的过程经多次循环提取，紫草粉中含有脂溶性萘醌类成分的紫草浸膏基本上被CO₂溶剂萃取分离到分离釜后，完成脂溶性成分的萃取过程，从分离釜中分离出含有脂溶性萘醌类成分的紫草浸膏；

(4)以上述步骤中从萃取釜中取出的经超临界萃取后剩余的紫草粉残渣为原料，采用水或稀乙醇水溶液为溶剂，控制一定的萃取温度、时间、溶剂比例和萃取次数提取其中的水溶性多糖类成分；合并提取液，经减压浓缩到一定体积后，过滤；滤液在搅拌下按相应的比例分步或一次加入高浓度的乙醇，静置，过滤，分离出所得的沉淀，得到紫草多糖。该紫草粗多糖由于基本不含紫草色素，精制过程更为简便。

所述的一种提高紫草利用率的新工艺，所选择的超临界CO₂萃取紫草中的萘醌类脂溶性成分的萃取温度范围为10～60℃、操作压力范围控制在10～45Mpa、分离压力控制在5～15Mpa、二氧化碳的流量控制在10～100kg/h，萃取时间控制在2～8h；优选的条件为萃取温度为40～60℃、操作压力范围控制在20～30Mpa、分离压力控制在5～8Mpa、二氧化碳的流量控制在20～50kg/h，萃取时间控制在1.5～5h。

所述的一种提高紫草利用率的新工艺，经超临界萃取后剩余的紫草粉残渣所采用的萃取溶剂为水或乙醇浓度为0～45％的稀乙醇水溶液，萃取温度为室温～70℃，料液比为1∶2～1∶20，萃取时间为1～10小时，萃取次数为1～5次；优选的提取溶剂可以是纯净水、蒸馏水或去离子水，也可以是乙醇含量＜30％的乙醇水溶液，优选的提取温度为50～60℃，料液比为1∶4～1∶12，萃取次数为2～3次。

所述的一种提高紫草利用率的新工艺，所述的乙醇水溶液提取紫草水溶性多糖类成分的工艺中，为提高对紫草粉残渣的萃取效率可以采用超声波或微波进行辅助萃取，依据提取的工艺条件，优选的超声时间10分钟～1小时；优选的微波作用时间为60秒～30分钟。

所述的一种提高紫草利用率的新工艺，所述的提取紫草多糖的多次提取后合并的水或乙醇水溶液，应控制在温度小于70℃的条件下减压浓缩，除去其中的大部分水或乙醇，浓缩后的体积优选的浓缩比例为总提取液量的5～30％；过滤，滤液采用高浓度的乙醇进行醇沉分离紫草多糖时，浓缩液和乙醇的体积比为4∶1～1∶10；高浓度乙醇溶液优选的为浓度≥95％的乙醇溶液或无水乙醇。

所述的一种提高紫草利用率的新工艺，还包括如下步骤，所述的高浓度乙醇沉淀多糖的方法，可以采用分步醇沉的方法按比例分步加入高浓度乙醇，也可以按比例一次加入高浓度的乙醇。当在不断搅拌下按比例分步加入高浓度乙醇，使溶液中的乙醇浓度从20％开始，以10％的浓度梯度增加到90％，根据紫草多糖在乙醇溶液中的溶解度不同，收集n个(1≤n≤8)溶解度或聚合度不同的紫草多糖；或者使浓缩液中加入高浓度乙醇的比例从5％起始，以5％的浓度梯度增加到90％，根据紫草多糖在乙醇溶液中的溶解度或聚合度不同，收集n个(1≤n≤18)溶解度或聚合度不同的紫草多糖沉淀。当采用在不断搅拌下按比例一次加入高浓度的乙醇时，得到紫草总多糖的沉淀。

本发明所取得的有益效果是：

1.本发明第一步所采用的方法利用超临界流体独特的溶解性能和扩散能力，从粉碎的紫草中萃取其中的脂溶性萘醌类活性成分，是纯物理分离过程，不会给原料中带入新的杂质和有毒物质，可以有效地保护原料中的未被提取的活性成分不会受到破坏和污染，为进一步利用该萃取残渣提取其它水溶性活性多糖提供了保障。并且，采用超临界CO₂萃取技术提取紫草浸膏操作过程简单，容易通过简单的工艺参数的控制调整达到较为理想的效果，提取效率高，所得紫草浸膏产品品质好，杂质含量低，用于进一步提纯单组分时优势更为明显。

2.本发明第二步所采用的原料为经超临界流体萃取掉脂溶性成分的萃取物质(紫草粉残渣)，采用水或乙醇水溶液提取、高浓度乙醇沉淀分离所得紫草多糖已基本不含紫草中的萘醌类脂溶性色素成分，紫草多糖的后处理简单，溶液精制提纯，无需进行多次脱色处理。所得紫草多糖的提取率高，纯度好。

3.本发明采用的工艺中不含对环境有害的有机溶剂，具有产品品质好、无溶剂残留、绿色环保等优点。

具体实施方式

下面采用具体实施例的方式具体地解释本发明，但本发明不局限于实施例。

实施例1：

取已粉碎到40目的紫草粉350g，装入1L的超临界CO₂萃取的萃取釜中，控制萃取温度为45℃，萃取压力为25Mpa，二氧化碳的流量控制在20kg/h，萃取时间2个小时。萃取结束后从分离釜中分离出13.8g紫草浸膏，紫草浸膏的收率为3.94％。

实施例2：

取已粉碎到40目的紫草粉365g，装入1L的超临界CO₂萃取的萃取釜中，控制萃取温度为50℃，萃取压力为30Mpa，二氧化碳的流量控制在30kg/h，萃取时间3个小时。萃取结束后从分离釜中分离出17.9g紫草浸膏，紫草浸膏的收率为4.90％。

实施例3：

取已粉碎到40目的紫草粉1865g，装入5L的超临界CO₂萃取的萃取釜中，控制萃取温度为50℃，萃取压力为25Mpa，二氧化碳的流量控制在50kg/h，萃取时间4个小时。萃取结束后从分离釜中分离出87.8g紫草浸膏，紫草浸膏的收率为4.71％。

实施例4：

取经超临界CO₂萃取后的萃余物紫草粉残渣100g，加入500mL去离子水，50℃萃取2h；过滤，滤渣再分别用300mL去离子水50℃萃取两次，每次1h；合并三次萃取液，减压浓缩到150mL水溶液，过滤，滤液在不断搅拌下加入95％的食用乙醇，使溶液的乙醇浓度达到85％，放置过夜，抽滤，得紫草多糖的沉淀1.6g。

实施例5：

取经超临界CO₂萃取后的萃余物紫草粉残渣100g，加入500mL去离子水，60℃辅助萃取1h，其中超声作用时间共3次15分钟；过滤，滤渣再分别用300mL去离子重复萃取2次；合并3次萃取液，减压浓缩到150mL水溶液，过滤，滤液在不断搅拌下加入95％的食用乙醇，使溶液的乙醇浓度达到90％，放置过夜，抽滤，得紫草多糖的沉淀2.1g。

实施例6：

取经超临界CO₂萃取分离出脂溶性紫草浸膏的萃余物2000g，加入8000mL15％的乙醇溶液，60℃萃取3h；过滤，滤渣再分别用3000mL去离子水重复萃取3次；合并4次萃取液，减压浓缩到2000mL水溶液，过滤，滤液在不断搅拌下加入95％的乙醇溶液，使溶液的乙醇浓度达到70％，静置过夜，抽滤，得紫草多糖的沉淀I 7.5g；滤液中再次添加无水乙醇溶液，使乙醇浓度达到80％，静置过夜，抽滤，得紫草多糖的沉淀II 14.9g；滤液滤液中再次添加无水乙醇溶液，使乙醇浓度达到80％，静置过夜，抽滤，得紫草多糖的沉淀III3.8g。

Claims

1.一种提高紫草利用率的新工艺，其特征在于包括以下步骤：

(2)控制相应的分离温度和分离压力，使溶解有萘醌类脂溶性成分的CO₂溶剂通过超临界萃取装置的分离釜时，萘醌类脂溶性成分被留在了分离釜中从而得以分离；

(3)分离出的CO₂经冷凝压缩后又重新用高压泵泵入萃取釜中进行多次循环提取，控制一定的萃取时间，紫草粉中含有脂溶性萘醌类成分的紫草浸膏基本上被CO₂溶剂萃取分离到分离釜后，完成脂溶性成分的萃取过程，从分离釜中分离出含有脂溶性萘醌类成分的紫草浸膏；

(4)以上述步骤中从萃取釜中取出的经超临界萃取后剩余的紫草粉残渣为原料，采用水或乙醇水溶液为溶剂，控制一定的萃取温度、时间、溶剂比例和萃取次数提取其中的水溶性多糖类成分；合并提取液，经减压浓缩到一定体积后，过滤；滤液在搅拌下按相应的比例分步或一次加入高浓度的乙醇，静置，过滤，分离出所得的沉淀，得到紫草多糖。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所选择的超临界CO₂萃取紫草中的萘醌类脂溶性成分的萃取温度范围为10～60℃、操作压力范围控制在10～45Mpa、分离压力控制在5～15Mpa、二氧化碳的流量控制在10～100kg/h，萃取时间控制在2～8h；优选的条件为萃取温度为40～60℃、操作压力范围控制在20～30Mpa、分离压力控制在5～8 Mpa、二氧化碳的流量控制在20～50kg/h，萃取时间控制在1.5～5h。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，经超临界萃取后剩余的紫草粉残渣所采用的萃取溶剂乙醇水溶液的浓度为0～45％，萃取温度为室温～70℃，料液比为1∶2～1∶20，萃取时间为1～10小时，萃取次数为1～5次。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，优选的提取溶剂是纯净水、蒸馏水、去离子水，或是乙醇含量＜30％的乙醇水溶液，优选的萃取温度为50～60℃，料液比为1∶4～1∶12，萃取次数为2～3次。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的乙醇水溶液提取紫草水溶性多糖类成分的工艺中，采用超声波或微波进行辅助萃取，依据提取工艺条件的要求，优选的超声波作用时间10分钟～1小时；优选的微波作用时间为60秒～30分钟。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的多次提取后合并的水或乙醇水溶液，温度控制在小于70℃的条件下减压浓缩，除去其中的大部分水或乙醇，浓缩后的体积优选的浓缩比例为总提取液量的5～30％；过滤，滤液采用高浓度乙醇沉淀多糖时浓缩液和乙醇的体积比为4∶1～1∶10；用于醇沉紫草多糖的高浓度乙醇溶液优选的为浓度≥95％的乙醇或无水乙醇。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的高浓度乙醇沉淀多糖的方法为在不断搅拌下按比例分步加入高浓度乙醇，使溶液中的乙醇浓度从20％开始，以10％的浓度梯度增加到90％，收集到n个(1≤n≤8)溶解度或聚合度不同的紫草多糖。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的高浓度乙醇沉淀多糖的方法为在搅拌下按比例一次加入高浓度的乙醇，得到紫草多糖。