CN102304165B - 离子交换纤维提取纯化甘草酸的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明是利用离子交换纤维提取纯化甘草酸的一种方法。该方法操作步骤具体为：将甘草药材洗净干燥粉碎后煎煮浸取。在甘草酸原液浓度0.04～6.0g·L-1，温度10～85℃，流速0.3～8.0BV·h-1(BV：柱体积)，pH值为6.0～12.0的条件下，用离子交换纤维柱进行吸附。再用洗脱剂洗脱，洗脱温度10～90℃，流速0.2～10.0BV·h-1，洗脱剂为水、醇或其混合物与浓度为0.5～6.0mol·L-1的HCl pH调节剂以体积比为2～10∶1配制而成。收集洗脱液，回收有机物得甘草酸提取物粉末。该方法工艺简单，设备易得，运行成本低，节能效果显著，产品纯度高，适合于规模化生产。

Description

离子交换纤维提取纯化甘草酸的方法
技术领域
本发明涉及用离子交换纤维提取、分离和纯化天然植物药用成分的方法，具体地说，是用离子交换纤维提取纯化甘草酸的方法。
背景技术
离子交换纤维(Ion Exchange Fiber，IEF)是一种纤维状离子交换吸附材料，它由许多纤维单丝组成，直径小，其范围在20～300μm之间。本身由固定离子及和固定离子符号相反的活动离子所构成。当与能解离化合物的溶液接触时，离子交换纤维的活动离子即与溶液中相同符号的离子进行交换，故称离子交换纤维。和颗粒状离子交换剂相比，离子交换纤维具有比表面大，直径小，吸附、解吸速度快，交换容量大，容易再生，使用形式多样等特点。
离子交换纤维主要有四类：强酸性阳离子交换纤维、弱酸性阳离子交换纤维、强碱性阴离子交换纤维、弱碱性阴离子交换纤维。
若以R代表强碱阴离子纤维的骨架，则纤维与皂苷溶液充分接触时，发生交换反应，反应过程不断消耗强碱阴离子交换纤维的交换基团，造成纤维的交换能力减弱，甚至失去交换能力。为了恢复纤维的交换能力，可以用一定浓度的NaOH溶液通过已经失效的纤维层，使纤维恢复交换能力。因此离子交换能力是可逆的。这种可逆性使纤维可以反复使用。
甘草为豆科植物甘草(Glycyrrhiza uralensis Fisch)的干燥根和根茎。甘草根呈圆柱形，长25～100cm，直径0.6～3.5cm，外皮松紧不一。表面红棕色或灰棕色，具显著的纵皱纹，沟纹，皮孔及稀疏的细根痕。质坚实，断面略显纤维性，黄白色，粉性。根茎呈圆柱形，表面有牙痕，断面中部有髓。味甜而特殊。甘草具有补脾益气、清热解毒、祛痰止咳、缓急止痛、调和诸药的功效。用于脾胃虚弱，倦怠乏力，心悸气短，咳嗽痰多，脘腹、四肢挛急疼痛，痈肿疮毒，缓解药物毒性、烈性。
甘草主要化学成分有四类：三萜类、黄酮类、生物碱类及多糖类。其中三萜类成分有甘草酸、甘草次酸等；黄酮类成分有甘草黄酮、异甘草黄酮、甘草素、异甘草素等；生物碱类为四氢喹啉类化合物；多糖类为中性多糖。
甘草酸异名甘草皂甙，甘草甜素。分子式C42H62O16，分子量822.92。由冰乙酸中结晶出的甘草酸为无色柱状结晶(冰醋酸)，熔点约220℃，易溶于热的稀乙醇，几乎不溶于无水乙醇或乙醚，其水溶液有微弱的起泡性及溶血性。甘草酸在甘草植物中常以钾盐、钙盐形式存在，是甘草甜味成分，其盐易溶于水，于水溶液中加稀酸即可析出游离的甘草酸。
甘草酸是甘草中最主要的活性成分。甘草酸及其系列产品，对肉瘤、癌细胞生长有抑制作用，对艾滋病的抑制率更高达90％，有较强的增加人体免疫功能作用，而且也是很好的食品添加剂和香料基料。近年来，它在医药、化工、食品、日用化工等行业也得到了广泛应用。
目前，甘草酸的提取方法有很多种。常用的方法是冷浸法，但较为费时；还有一些比较传统的提取方法如水煎醇沉法、渗漉法都是目前提取甘草酸的主要方法。随着现代科学技术的发展，一些其他领域的技术也应用到甘草酸的提取中，如超声波/微波提取、大孔树脂吸附技术和高速逆流色谱技术等。在甘草酸的提取纯化工艺中，最关键的是分离纯化这个工序。
但这些方法效率均较低，分离出来的甘草酸纯度较低，重复性差，生产环节多，材料消耗大，造成了严重的环境污染，生产成本高，周期长。使得分离过程中的指标不好监控。不利甘草酸的规模化生产。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有的技术不足，提供一种分离纯化甘草酸的方法，使其产品纯度高、杂质含量少、操作工艺简捷、生产成本低，适合于规范和规模化生产甘草酸。
本发明为了解决上述技术问题采用的技术方案是：
(1)将甘草(Glycyrrhiza uralensis Fisch.)、胀果甘草(Glycyrrhiza inflata Bat.)和光果甘草(Glycyrrhiza glabra L.)的干燥根及根茎洗净、干燥、粉碎后煎煮浸提；
(2)浸提液用离子交换纤维柱吸附；
(3)将吸附在离子交换纤维柱上的甘草酸解吸(洗脱)；
(4)洗脱液干燥得到含甘草酸纯化提取物粉末。
其中，步骤(1)的甘草酸浸取粉末可以通过含甘草酸的原材料加水、醇、氨水或其混合物煎煮获得，优选水、醇、或其混合物煎煮，浸提温度为18～95℃；优选接近溶液沸点的温度；pH值为5.0～13.0；优选pH值为7.0～12.0；浸提时间为2～7小时；优选4.0～6.0h；浸提次数2～5次；优选3次。
其中，步骤(2)使用的离子交换纤维为强碱性离子交换纤维或弱碱性离子交换纤维。优选强碱性离子交换纤维，该类型纤维用于皂苷的分离纯化，是首次采用。所处理的药材和纤维的重量比为2～30∶1，优选5～25∶1；先以1～5倍柱体积的水湿法装柱，优选2～3倍柱体积的水；再以甘草酸原液浓度0.04～6.0g·L-1，优选0.08～4.0g·L-1；温度为10～85℃，优选40～80℃；流速0.3～8.0BV·h-1，优选0.8～5.0BV·h-1；pH值为6.0～12.0，优选pH值为6.0～11.0的条件吸附。
其中，步骤(3)是先以1～4倍柱体积的水洗脱，优选2倍柱体积的水洗脱；再以2～12倍柱体积的洗脱剂洗脱，优选4～8倍柱体积的10～75％乙醇水溶液与酸配制的洗脱剂洗脱；洗脱温度为10～90℃，优选温度为50～80℃；流速0.2～10.0BV·h-1，优选流速0.3～7.0BV·h-1；洗脱剂为水、乙醇或其混合物与浓度为0.5～6.0mol·L-1的HCl pH调节剂以体积比为2～10∶1配制而成，优选体积比3～7。收集洗脱液。
其中，步骤(4)是回收洗脱液中有机物得浓缩液，再经真空减压干燥或冷冻干燥得粉末。
本发明适用任一含有甘草酸原材料的甘草酸的提取纯化。
本发明有益效果体现在：
1.本发明的甘草酸生产方法，采用了碱性离子交换纤维作为分离材料，是首次使用在甘草酸生产上。
2.所用的生产设备简单，药材纤维比例较低，提取液不经浓缩和任何纯化处理，直接上纤维层析柱，工艺简单，生产过程短，运行成本低，效率高、节能效果显著。
3.本发明方法提高了甘草酸纯度和收率，产品质量标准可控，溶液经蒸馏回收后可循环使用，无二次污染，适用于规模化生产。
4.所用纤维可再生循环利用。
具体实施方案
以下用实施例进一步阐述本发明，但并不因此将本发明限制在具体实施例范围内。
实施例1
将甘草洗净干燥粉碎后称取20g粉末，用体积比为70％的乙醇水溶液160mL，调其pH值为7，在70℃处煎煮5.0小时，再以150mL的水煎煮4.0小时，合并煎煮液并冷却，调溶液pH值为11.0，以流速1.5BV·h-1，经过重量为1.0g、床体积为10mL的强碱性离子交换纤维柱进行吸附。再以流速4.0BV·h-1，3倍柱体积的水洗脱，后以5倍柱体积的65％的乙醇与盐酸(65％乙醇：3mol·L-1盐酸的体积比4∶1)的混合液洗脱，回收乙醇得甘草酸提取物，其中甘草酸含量为63.17％，收率为4.54％。
实施例2
将甘草洗净干燥粉碎后称取200g粉末，用pH＝7的蒸馏水与乙醇配成体积比为70％乙醇的水溶液1800mL，在75℃下提取5.0小时，再以1600mL的混合液煎煮3.0小时。得到的甘草酸粗品收率为11.53％，纯度为32.61％。在上柱药液pH值为9.0、流速2.0BV·h-1、药液浓度为0.3mg·mL-1的条件下，过重量为12.0g、床体积为120mL的强碱性离子交换纤维柱进行吸附。用解吸剂为60％乙醇和3mol·L-1盐酸的混合液(体积比4∶1)7BV，洗脱流速3.0BV·h-1进行洗脱。回收乙醇得纯化的甘草酸提取物，其中甘草酸含量为61.21％，收率为4.32％。

Claims (2)

1.一种甘草的甘草酸提取物的生产方法，包括步骤：
(1)将甘草的干燥根及根茎洗净、干燥、粉碎后煎煮浸提；
(2)浸提液用强碱性离子交换纤维柱吸附；
(3)将吸附在离子交换纤维柱上的甘草的甘草酸解吸；
(4)洗脱液干燥得到含甘草的甘草酸的纯化提取物粉末；
其中，步骤(1)使用的浸提溶剂为水、醇或其混合物，浸提溶剂与原料的重量比为8～30∶1，浸提温度为18～95℃，pH值为5.0～13.0，浸提时间为2～7小时，浸提次数2～5次；
步骤(2)是先以1～5倍柱体积的水湿法装柱，再以浸提液原液浓度或浓缩浓度0.04～6.0g·L-1，温度10～85℃，流速0.3～8.0BV·h-1，pH值6.0～12.0的条件进行吸附；
步骤(3)是先以1～4倍柱体积的水洗脱，再以2～12倍柱体积的洗脱剂洗脱，收集洗脱液；洗脱温度为10～90℃；流速为0.2～10.0BV·h-1；所述洗脱剂由水、乙醇或其混合物与浓度为0.5～6.0mol·L-1的盐酸以体积比为2～10∶1配制而成；
步骤(4)是回收洗脱液中有机物的浓缩液，再经真空减压干燥或冷冻干燥得到粉末。
2.按照权利要求1所述的方法，其中步骤(2)使用纤维的重量和药材重量之比为1∶2～30。
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