CN101905090B - 一种极性或中极性植物源天然产物提取的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种极性或中极性植物源天然产物提取的方法，其将含有极性或中极性植物源天然产物的植物源物质破碎后加入水，在40-90℃下，升压至5-50MPa，循环通入高压二氧化碳处理1-60min。本发明的方法能够用于极性天然产物如花青素的提取，也可用于其他极性和中极性天然产物提取。

Description

一种极性或中极性植物源天然产物提取的方法

技术领域

本发明涉及一种天然产物的提取方法，特别是涉及一种采用高压二氧化碳技术(High Pressure Carbon Dioxide，HPCD)提取天然产物的方法。 

背景技术

一般来说，天然产物提取多采用溶剂浸提法，即根据目标物在溶剂中的溶解性，选用对目标物溶解度大、对非目标物不溶解或溶解度小的溶剂，进而选择性的使目标物从基质内溶出、进入溶剂的方法。溶剂浸提法分为水法和有机溶剂法，由于目标物一般分为亲水性和亲脂性两种，有机溶剂法可进一步分为亲水有机溶剂法(如乙醇、甲醇、丙酮法)和亲脂有机溶剂法(如石油醚、苯、氯仿、乙醚、乙酸乙酯、二氯乙烷，丙烷、丁烷法)。其中水法虽然安全性较好，但存在低温时目标物提取耗时长，生产效率低的问题；而高温时又存在对目标物选择性差、降解严重，能耗高等问题。而有机溶剂法也因有机溶剂残留而存在食品安全隐患。因此开发高效、安全的天然产物提取方法对有效利用生物资源，保护生态环境，节约能源，降低劳动成本具有重要的意义。 

随着科研工作者对天然产物研究范围的扩大和深度的提高、消费者对天然产物生理功能的更多了解和对安全的更高要求及生产者对日益增大的天然产物消费市场的高度重视，诸多提取技术如微波、超声波、高压脉冲电场、超临界流体和超高压等得以开发应用。但是，已有研究发现微波、超声波、高压脉冲电场技术在提取过程中存在对目标物显著降解的现象，而超临界流体技术主要针对天然产物中弱极性和非极性物质，超高压技术对设备的要求偏高、最低处理压力为 100MPa，生产成本较大。 

发明内容

本发明的目的是提供一种天然产物提取的新方法，该方法具有无毒，无害，环保，保证天然产物不降解、不氧化，便于工业化大规模生产，节能、运行成本低的特点。 

本方法主要应用于极性和部分中极性植物源天然产物的提取。这些提取产物多应用于农产品加工、食品加工领域。 

为达到上述目的，本发明的技术方案提供一种极性或中极性植物源天然产物提取的方法，其是将含有极性或中极性植物源天然产物的植物源物质破碎后加入水，在40-90℃下，升压至5-50MPa，循环通入高压二氧化碳处理1-60min。本发明采用在高压二氧化碳存在的环境下用水作为溶剂循环处理待提取物，因为采用的溶剂为水，故而安全性有所保证；同时采用高压二氧化碳体系(High Pressure CarbonDioxide，HPCD)，其中高压二氧化碳包括分子二氧化碳、碳酸、解离态的氢离子、碳酸氢根离子、碳酸根离子五种形态。提取时高压二氧化碳以动态的方式存在，形成涡流、剪切和搅拌等多种效应，可以提高目标物的传质扩散速率、缩短提取时间；并且保证整个提取过程处于高压、酸性和无氧的环境，有效地解决了提取过程中目标物降解问题；提取完卸压时，高压二氧化碳的“爆炸”效应又可以增强对被提取基质细胞结构的破坏，使细胞内物质溶出增多，提高得率。同时，高压二氧化碳具有杀菌钝酶的作用，可以钝化破坏天然产物的内源酶和杀死微生物，从而延长天然产物的货架期，为后续大规模、连续化分离纯化深度加工提供重要保障。所述的提取方法的压力仅为5-50MPa，对设备的要求低于超高压技术，同时它弥补了超临界流体技术对于极性和部分中极性天然产物提取的不足。故而，本发明提供的提取方法可在保证最终产物活性和安全性的前提下，加快目标物的提取速率、提高得率，从而提高生产效率。 

上述提取方法，可用于提取极性或中极性植物源天然产物，如花青素或黄酮或黄酮醇或单宁或多酚或硫代葡萄糖苷等。当然，理化性质与所述物质近似的物质也适用于本提取方法。 

上述提取方法，更为优选的温度为45-85℃。 

上述提取方法，更为优选的压力为6-48MPa。上述提取方法，更为优选的处理时间为10-50min。上述提取方法可在常规的可循环往复通气的反应容器中进行，如反应釜、反应罐等，只需要其包括通高压二氧化碳的进气口和出气口，并在出气口设置有过滤器，并在过滤器后设置有循环管道连通进气口即可。当然，还需要设置有进料口。 

上述提取方法，为了更进一步提高提取效率，可控制所述植物源物质加入水后形成的固液混合物与高压二氧化碳的体积比为1∶10-9∶10，优选1∶5-4∶5的体积比。此比值对提取效率有显著性影响，可以使得率提高15％左右，提取时间缩短40％左右。处理完成后卸压，待压力降至常压时，放出天然产物提取液。 

上述提取方法使用完后的高压二氧化碳可以实现回收利用，可以减少二氧化碳排放，不会去环境造成污染，对环境友好，符合发展“低碳”经济的要求。 

上述技术方案具有如下优点： 

1)本发明可用于极性天然产物如花青素的提取，也可用于其他极性和中极性天然产物提取。 

2)高压二氧化碳动态通过固液混合物，形成涡流、剪切和搅拌等多种效应，增加速传质过程、提高速率、减少时间。 

3)高压二氧化碳的存在保证整个提取过程处于高压、酸性和无氧的环境，有效地避免天然产物在提取过程中的降解。 

4)卸压过程中，高压二氧化碳的“爆炸”效应可以增强对被提取基质细胞结构的破坏，减少目标物传质阻力、提高提取效率。 

5)HPCD技术提取天然产物的同时，可对天然产物提取液进行杀菌钝酶，延长天然产物的货架期，为大规模、连续化生产提供重要保障。 

6)二氧化碳是一种无色、无味、无毒气体，即使有残留中也不会造成不良影响，充分保证天然产物的安全性。 

7)二氧化碳可以在一次提取过程中循环使用，在多次提取后回收利用，使得HPCD技术成为一种绿色环保加工技术、符合发展“低碳”经济的要求。 

具体实施方式

下面结合实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。 

实施例1： 

花青素的提取 

将富含天然产物花青素的植物基质如紫甘蓝破碎成丝，紫甘蓝丝置于尼龙袋中，放入预热至40℃的HPCD反应釜内，加入水作为提取溶剂，密闭反应釜，进气口处升压至15MPa，二氧化碳通过固液混合物，扩散至反应釜出口，通过出口处过滤器后、经循环管道再次进入进气口，固液混合物与高压二氧化碳的体积比为1∶5，通过固定反应釜体积和紫甘蓝固液混合物的体积来控制高压二氧化碳的体积，动态处理15min后，卸压，放出花青素提取液。对其进行定量分析、微生物指标测定和颜色评价。 

采用pH示差法对花青素得率进行定量分析，相比对照试验，此法得到的紫甘蓝花青素得率提高20％。提取时间缩短50％。采用色差仪进行颜色指数分析，红值均高于常规对照组。同时，有效降低了提取液的细菌总数。 

上述对照试验是：在常压下进行与本实施例相同方法的提取：其试验条件除处理压力为常压外，提取时间定义为提取液内花青素含量不变的点，其他试验条件完全同上述提取试验。 

实施例2： 

花青素的提取 

提取温度为60℃，压力为5MPa，固液混合物与高压二氧化碳的体积比为4∶5，提取时间为5min，其余具体操作同实施例1。 

此实施例得到的紫甘蓝花青素得率同对照试验相比提高10％。 

对照试验的定义法同实施例1。 

实施例3： 

花青素的提取 

提取温度为90℃，压力为45MPa，固液混合物与高压二氧化碳的体积比为4∶5，提取时间为60min，其余具体操作同实施例1。 

此法得到的紫甘蓝花青素得率同对照试验相比提高8％。 

对照试验的定义法同实施例1。 

实施例4： 

黄酮的提取 

将富含天然产物黄酮的植物基质如山楂破碎后置于尼龙袋中，提取温度为70℃，压力为8MPa，固液混合物与高压二氧化碳的体积比为3∶5，提取时间为20min，其余具体操作同实施例1。 

采用亚硝酸钠-硝酸铝比色法对得到的黄酮进行定量分析，相比对照试验，此法得到的黄酮的得率提高7％左右，提取时间缩短30％左右。 

对照试验的定义法同实施例1。 

实施例5： 

黄酮醇的提取 

将富含天然产物黄酮醇的植物基质如绿茶破碎后置于尼龙袋中，操作参数同实施例4，其余操作同实施例1。 

采用高效液相色谱法对得到的黄酮醇进行定量分析，相比对照试验，此法得到的黄酮醇得率同对照试验相比提高6％。 

对照试验的定义法同实施例1。 

实施例6： 

单宁的提取 

将富含天然产物单宁的植物基质如葡萄皮破碎后置于尼龙袋中，提操作参数同实施例4，其余操作同实施例1。 

采用铁氰化钾分光光度法对得到的单宁进行定量分析，相比对照试验，此法得到的单宁的得率提高12％左右，提取时间缩短9％左右。 

对照试验的定义法同实施例1。 

实施例7： 

多酚类物质的提取 

将富含天然产物多酚类物质的植物基质如树莓破碎后置于尼龙袋中，操作参数同实施例4，其余操作同实施例1。 

采用福林酚法对得到物质中的总酚进行定量分析，相比对照试验，此法得到的总酚的得率提高10％左右，提取时间缩短40％左右。 

对照试验的定义法同实施例1。 

实施例8： 

硫代葡萄糖苷的提取 

将富含天然产物硫代葡萄糖苷的植物基质如西兰花破碎后置于尼龙袋中，提取温度为60℃，压力为7MPa，固液混合物与高压二氧化碳的体积比为2∶5，提取时间为15min，其余具体操作同实施例1。 

采用硫酸根离子沉淀法对得到的硫代葡萄糖苷进行定量分析，相比对照试验，此法得到的硫代葡萄糖苷的得率提高14％左右，提取时间缩短40％左右。 

对照试验的定义法同实施例1。 

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。 

Claims (6)

1.一种极性或中极性植物源天然产物提取的方法，其特征在于，将含有极性或中极性植物源天然产物的植物源物质破碎后加入水，在40-90℃下，升压至5-50MPa，循环通入高压二氧化碳处理1-60min，所述植物源物质加入水后形成的固液混合物与高压二氧化碳的体积比为1∶10-9∶10。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述极性或中极性植物源天然产物为花青素或黄酮或黄酮醇或单宁或多酚或硫代葡萄糖苷。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述温度为45-85℃。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述压力为6-48MPa。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述处理时间为10-50min。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述植物源物质加入水后形成的固液混合物与高压二氧化碳的体积比为1∶5-4∶5。