CN102190697A - 一种超声强化提取及分级纯化芦笋皂苷的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于生化工程技术领域，具体地，为一种超声强化提取及分级纯化芦笋皂苷的方法。本发明的超声强化提取及分级纯化芦笋皂苷的方法，包括以下步骤：1)将芦笋下脚料在超声提取设备中进行强化提取；2)浓缩液加入水饱和正丁醇进行萃取；3)进行泡沫分离纯化，回收得到的泡沫；4)利用大孔树脂柱层析进行纯化，收集洗脱液，进行干燥处理即得高纯度芦笋皂苷。根据本发明的方法，采用的超声强化提取方法具有提取温度低、时间短、效率高、操作简便、能耗低、对有效成分破坏小等特点。另外，采用溶剂萃取、泡沫分离和柱层析进行分级纯化，可以得到低、中、高不同含量的芦笋皂苷产品。
Description
技术领域
本发明涉及生化工程技术领域，具体地，涉及一种超声强化提取及分级纯化芦笋皂苷的方法。
背景技术
芦笋(Asparagus officinalis)是一种具有保健功效的名贵蔬菜，被誉为世界十大名菜之一，以嫩茎供食用，质地鲜嫩，风味鲜美，柔嫩可口，在国际上有“蔬菜之王”的美称，在欧洲其消费量仅次于番茄、青刀豆、蘑菇和豇豆。被世界卫生组织列为世界十大最具有营养价值的蔬菜之首，是国际上公认的防癌保健蔬菜。目前，芦笋的消费量和种植面积逐年快速增长，其下脚料的利用也就变得意义重大。
芦笋含有多种对人体有益的成分，其中皂苷是其主要的活性成分之一。国内外学者研究了芦笋中皂苷类成分，目前，在芦笋中已经提取分离得到了十几种皂苷单体。国外许多文献指出甾体皂苷类化合物是主要的抗癌成分。
目前，对芦笋皂苷的提取已经取得了一些研究进展。安玉会等对芦笋用正丁醇为提取溶剂并利用硅胶柱层析进行纯化，得到Rf(Remove Factor)分别为0.72和0.26的两种物质(河南医科大学学报，1998，33(4)：14-15)。方幼兰用95％乙醇，液料比(V/W)6∶1，90℃下提取4小时，分别从新鲜和干燥的芦笋样品中提取得到了皂苷，平均得率分别为1.70％、4.01％，并利用氧化铝进行了柱层析分离，并对分离得到的皂苷进行了结构与性质的分析(生物工程学报，2005，21(3)：446-450)。刘杰采用正交试验对芦笋下脚料中皂苷的提取条件进行了优选，其最优提取条件为85℃下加入35倍量70％乙醇，回流提取两次，每次0.5小时。按照该提取条件其提取率为4.11％(光明中医，2008，(23)11：1672-1676)。另外，黄云祥(公开号，CN1793165A)公开的方法中以乙醇为介质对芦笋皂苷进行提取，并用沉淀剂除杂，进一步利用AB-8、X-5、NAK-9进行纯化。最终得到的皂苷纯度达到81.1％。瞿伟菁(公开号，CN101559157A)公开的方法中同样采用乙醇为提取剂，提取物再经过萃取和大孔树脂纯化，终产品皂苷纯度达到50-60％，得率仅为0.5-0.6％，张立伟(CN101474350A)公开方法中的提取剂也为乙醇，其提取率为1.9-2.5％，得到的产品经大孔树脂进行纯化，纯度最高为42.0％。目前，芦笋皂苷均是采用常规溶剂浸提法进行提取，存在的主要问题是提取温度高、提取时间长、提取能耗高、提取物中皂苷含量较低，限制了其应用。
发明内容
本发明的目的是提供一种超声强化提取及分级纯化芦笋皂苷的方法。
根据本发明的超声强化提取及分级纯化芦笋皂苷的方法，包括以下步骤：
1)将芦笋下脚料粉碎，筛分，加入乙醇，在超声提取设备中进行强化提取，经液-固分离得到芦笋皂苷提取液，提取液减压蒸馏回收乙醇后得浓缩液；
2)将步骤1)得到的浓缩液加入水饱和正丁醇进行萃取，得到萃取液，将萃取剂减压回收，得到初步纯化的浸膏；
3)将步骤2)得到的浸膏配制成水溶液，通入空气进行泡沫分离纯化，回收得到的泡沫；
4)将步骤3)得到的泡沫进行减压蒸馏，得到的浸膏配成水溶液，调节pH，并上样至大孔树脂，收集洗脱液，进行干燥处理即得高纯度芦笋皂苷。
根据本发明的方法，超声波具有快速破碎细胞、强化胞内物质释放和扩散的作用；而选择适当的大孔树脂可以提高分离皂苷的纯度，本发明的发明人经过大量筛选，发现在本发明的超声强化提取及分级纯化芦笋皂苷的方法中使用大孔树脂ADS-7或HP-20能够显著提高分离的芦笋皂苷纯度；另外，由于纯化过程中采用分级纯化方式进行，可以得到不同含量的产品，以满足不同生产需求。
根据本发明的超声强化提取及分级纯化芦笋皂苷的方法，其中，在步骤2)中，浓缩液与水饱和正丁醇的体积比为1∶0.3-1∶1。
根据本发明的超声强化提取及分级纯化芦笋皂苷的方法，其中，在步骤4)中，上样体积与所用大孔树脂体积的比值为0.2-2。
根据本发明的超声强化提取及分级纯化芦笋皂苷的方法，其中，在步骤1)中，提取所用乙醇浓度为50-90％；固液比为1∶5-1∶20W/V。
根据本发明的超声强化提取及分级纯化芦笋皂苷的方法，其中，在步骤3)中，进行泡沫分离纯化所用的溶液浓度为2-20mg/ml，泡沫纯化的空气流速为20-40L/h。
根据本发明的超声强化提取及分级纯化芦笋皂苷的方法，其中，在所述步骤4)中，上样浓度为20-200mg/ml，pH值为5-8，吸附流速为0.5-2.5ml/min。
因此，本发明的方法可以具体包括以下步骤：
1)将芦笋下脚料粉碎，过10-40目筛，按固/液比1∶5-1∶20(W/V)加入50-90％的含水乙醇，在超声功率20-800W/cm2，温度20-60℃条件下，提取10-50分钟，经液-固分离得到芦笋皂苷的提取液，提取液减压蒸馏回收乙醇；
2)将步骤1)得到的浓缩液按体积比为1∶0.3-1∶1加入水饱和正丁醇进行萃取，按相同的方法再重复2-3次，合并萃取液，萃取剂减压回收，得到初步纯化的浸膏；
3)将步骤2)得到的浸膏，按浓度为2-20mg/ml配制成水溶液，以20-40L/h的流量通入空气，回收得到的泡沫；
4)将步骤3)得到的泡沫进行减压蒸馏，得到的浸膏溶解到蒸馏水中配制成浓度为20-200mg/ml的溶液，调节pH为5-8，该溶液以0.5-2.5ml/min的吸附流速进行大孔树脂吸附，其中上样体积与所用大孔树脂体积的比值为0.2-2；
5)将步骤4)得到的已经吸附样品的大孔树脂先用2倍柱体积蒸馏水进行冲洗，再用pH为3-5、浓度为10-50％的含水乙醇以流速0.5-2.5ml/min进行洗脱；
6)将步骤5)得到的洗脱液进行干燥处理即得高纯度芦笋皂苷；
7)将步骤5)得到的洗脱后大孔树脂用3-5倍体积的95％乙醇进行活化处理后可循环使用4-6次。
本发明针对芦笋皂苷提取分离中存在的问题，采用了超声强化的提取方法。超声波具有快速破碎细胞、强化胞内物质释放和扩散的作用，超声强化提取时间短、提取温度低、效率高、操作简便、对有效成分破坏小，可以在缩短提取时间、降低能耗的同时提高提取效率。另外，本发明采用溶剂萃取、泡沫分离和柱层析的新组合方式进行分级纯化，可以得到低(19-21％)、中(55-68％)、高(82-92％)不同含量的芦笋皂苷产品，降低纯化成本，满足芦笋新产品开发的不同要求。
附图说明
图1为本发明的方法流程图。
具体实施方式
实施例1
1)将芦笋下脚料粉碎，过10目筛，按固/液比1∶10(W/V)加入70％的含水乙醇，在超声功率300W/cm2，温度60℃条件下，提取10分钟，经液-固分离得到芦笋皂苷的提取液，提取液减压蒸馏回收乙醇，提取率为4.5％，纯度为19％；
2)将步骤1)得到的浓缩液按体积比为1∶0.5加入水饱和正丁醇进行萃取，按相同的方法再重复2次，合并萃取液，萃取剂减压回收，得到纯度为40％的浸膏；
3)将步骤2)得到的浸膏，配制成浓度为16mg/ml的水溶液，以40L/h的流量通入空气，回收得到的泡沫，泡沫中芦笋皂苷的纯度为58％；
4)将步骤3)得到的泡沫进行减压蒸馏，得到的浸膏溶解到蒸馏水中配制成浓度为20mg/ml的溶液，调节pH为6，该溶液以1.5ml/min的吸附流速进行大孔树脂(ADS-7)吸附，其中上样体积与所用大孔树脂体积的比值为1.6；
5)将步骤4)得到的已经吸附样品的大孔树脂先用2倍柱体积蒸馏水进行冲洗，再用pH为4的10％含水乙醇以1.0ml/min的流速进行洗脱；
6)将步骤5)得到的洗脱液进行干燥处理即得纯度为85％的芦笋皂苷；
7)将步骤5)得到的洗脱后大孔树脂用5倍体积的95％含水乙醇进行活化处理后可循环使用5次。
实施例2
1)将芦笋下脚料粉碎，过20目筛，按固/液比1∶15(W/V)加入80％的含水乙醇，在超声功率800W/cm2，温度20℃条件下，提取20分钟，经液-固分离得到芦笋皂苷的提取液，提取液减压蒸馏回收乙醇，提取率为4.8％，纯度为20％；
2)将步骤1)得到的浓缩液按体积比为1∶0.7加入水饱和正丁醇进行萃取，按相同的方法再重复3次，合并萃取液，萃取剂减压回收，得到纯度为40％浸膏；
3)将步骤2)得到的浸膏，配制成浓度为20mg/ml的水溶液，以20L/h的流量通入空气，回收得到的泡沫，泡沫中芦笋皂苷的纯度为55％；
4)将步骤3)得到的泡沫进行减压蒸馏，得到的浸膏溶解到蒸馏水中配制成浓度为80mg/ml的溶液，调节pH为7，该溶液以2.0ml/min的吸附流速进行大孔树脂(HP-20)吸附，其中上样体积与所用大孔树脂体积的比值为2.0；
5)将步骤4)得到的已经吸附样品的大孔树脂先用2倍柱体积蒸馏水进行冲洗，再用pH为3的20％含水乙醇以0.5ml/min的流速进行洗脱；
6)将步骤5)得到的洗脱液进行干燥处理即得纯度为82％的芦笋皂苷；
7)将步骤5)得到的洗脱后大孔树脂用3倍体积的95％乙醇进行活化处理后可循环使用6次。
实施例3
1)将芦笋下脚料粉碎，过30目筛，按固/液比1∶20(W/V)加入90％的含水乙醇，在超声功率500W/cm2，温度30℃条件下，提取40分钟，经液-固分离得到芦笋皂苷的提取液，提取液减压蒸馏回收乙醇，提取率为4.6％，纯度为21％；
2)将步骤1)得到的浓缩液按体积比为1∶0.9加入水饱和正丁醇进行萃取，按相同的方法再重复2次。合并萃取液，萃取剂减压回收，得到纯度为42％浸膏；
3)将步骤2)得到的浸膏，配制成浓度为2mg/ml的水溶液，以25L/h的流量通入空气，回收得到的泡沫，泡沫中芦笋皂苷的纯度为65％；
4)将步骤3)得到的泡沫进行减压蒸馏，得到的浸膏溶解到蒸馏水中配制成浓度为120mg/ml的溶液，调节pH为8。该溶液以2.5ml/min的吸附流速进行大孔树脂(ADS-7)吸附，其中上样体积与所用大孔树脂体积的比值为0.2；
5)将步骤4)得到的已经吸附样品的大孔树脂先用2倍柱体积蒸馏水进行冲洗，再用pH为4的30％含水乙醇以2.0ml/min的流速进行洗脱；
6)将步骤5)得到的洗脱液进行干燥处理即得纯度为90％的芦笋皂苷；
7)将步骤5)得到的洗脱后大孔树脂用4倍体积的95％乙醇进行活化处理后可循环使用4次。
实施例4
1)将芦笋下脚料粉碎，过40目筛，按固/液比1∶10(W/V)加入50％的含水乙醇，在超声功率200W/cm2，温度40℃条件下，提取20分钟，经液-固分离得到芦笋皂苷的提取液，提取液减压蒸馏回收乙醇，提取率为4.4％，纯度为20％；
2)将步骤1)得到的浓缩液按体积比为1∶1加入水饱和正丁醇进行萃取，按相同的方法再重复2次，合并萃取液，萃取剂减压回收，得到纯度为42.5％浸膏；
3)将步骤2)得到的浸膏，配制成浓度为7mg/ml的水溶液，以30L/h的流量通入空气，回收得到的泡沫，泡沫中芦笋皂苷的纯度为60％；
4)将步骤3)得到的泡沫进行减压蒸馏，得到的浸膏溶解到蒸馏水中配制成浓度为150mg/ml的溶液，调节pH为5。该溶液以0.5ml/min的吸附流速进行大孔树脂(HP-20)吸附，其中上样体积与所用大孔树脂体积的比值为0.7；
5)将步骤4)得到的已经吸附样品的大孔树脂先用2倍柱体积蒸馏水进行冲洗，再用pH为5的40％含水乙醇以2.5ml/min的流速进行洗脱；
6)将步骤5)得到的洗脱液进行干燥处理即得纯度为88％的芦笋皂苷；
7)将步骤5)得到的洗脱后大孔树脂用3倍体积的95％乙醇进行活化处理后可循环使用5次。
实施例5
1)将芦笋下脚料粉碎，过30目筛，按固/液比1∶5(W/V)加入60％的含水乙醇，在超声功率400W/cm2，温度50℃条件下，提取20分钟，经液-固分离得到芦笋皂苷的提取液，提取液减压蒸馏回收乙醇，提取率为4.8％，纯度为20％；
2)将步骤1)得到的浓缩液按体积比为1∶0.3加入水饱和正丁醇进行萃取，按相同的方法再重复3次。合并萃取液，萃取剂减压回收，得到纯度为48％浸膏；
3)将步骤2)得到的浸膏，配制成浓度为12mg/ml的水溶液，以35L/h的流量通入空气，回收得到的泡沫，泡沫中芦笋皂苷的纯度为68％；
4)将步骤3)得到的泡沫进行减压蒸馏，得到的浸膏溶解到蒸馏水中配制成浓度为200mg/ml的溶液，调节pH为5，该溶液以1.0ml/min的吸附流速进行大孔树脂(ADS-7)吸附，其中上样体积与所用大孔树脂体积的比值为1.2；
5)将步骤4)得到的已经吸附样品的大孔树脂先用2倍柱体积蒸馏水进行冲洗，再用pH为3的50％含水乙醇以0.5ml/min的流速进行洗脱；
6)将步骤5)得到的洗脱液进行干燥处理即得纯度为92％的芦笋皂苷；
7)将步骤5)得到的洗脱后大孔树脂用4倍体积的95％乙醇进行活化处理后可循环使用6次。
对比实施例1
除使用大孔树脂AB-8外，其余步骤同实施例1，得纯度为72％的芦笋皂苷。
对比实施例2
除使用大孔树脂D101外，其余步骤同实施例2，得纯度为69％的芦笋皂苷。
Claims (7)
1.一种超声强化提取及分级纯化芦笋皂苷的方法，所述方法包括以下步骤：
1)将芦笋下脚料粉碎，筛分，加入乙醇，在超声提取设备中进行强化提取，经液-固分离得到芦笋皂苷提取液，提取液减压蒸馏回收乙醇后得浓缩液；
2)将步骤1)得到的浓缩液加入水饱和正丁醇进行萃取，得到萃取液，将萃取剂减压回收，得到初步纯化的浸膏；
3)将步骤2)得到的浸膏配制成水溶液，通入空气进行泡沫分离纯化，回收得到的泡沫；
4)将步骤3)得到的泡沫进行减压蒸馏，得到的浸膏配成水溶液，调节pH，进行大孔树脂柱层析纯化，收集洗脱液，进行干燥处理即得高纯度芦笋皂苷。
2.根据权利要求1所述的超声强化提取及分级纯化芦笋皂苷的方法，其特征在于，所述大孔树脂为ADS-7或HP-20。
3.根据权利要求1所述的超声强化提取及分级纯化芦笋皂苷的方法，其特征在于，在步骤2)中，浓缩液与水饱和正丁醇的体积比为1∶0.3-1∶1。
4.根据权利要求1所述的超声强化提取及分级纯化芦笋皂苷的方法，其特征在于，在步骤4)中，上样体积与所用大孔树脂体积的比值为0.2-2。
5.根据权利要求1所述的超声强化提取及分级纯化芦笋皂苷的方法，其特征在于，在步骤1)中，提取所用乙醇浓度为50-90％；固液比为1∶5-1∶20W/V。
6.根据权利要求1所述的超声强化提取及分级纯化芦笋皂苷的方法，其特征在于，在步骤3)中，进行泡沫分离纯化所用的溶液浓度为2-20mg/ml，泡沫纯化的空气流速为20-40L/h。
7.根据权利要求1所述的超声强化提取及分级纯化芦笋皂苷的方法，其特征在于，在所述步骤4)中，上样浓度为20-200mg/ml，pH值为5-8，吸附流速为0.5-2.5ml/min。
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