CN102349934B - 一种虫草菌丝体有效成分的提取工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及中药材有效成分的提取，具体涉及虫草菌丝体有效成分的提取工艺。本发明提取工艺针对要解决的技术问题，先采用液体发酵虫草菌丝体和发酵液固液分离以后，用冷冻干燥的方法将菌丝体干燥，干燥后的虫草菌丝体粉碎到20目到40目，用二氧化碳超临界萃取出虫草素等易受热破坏的脂溶性成分，超临界提取后的虫草菌丝体再用水提取醇沉的方法获得虫草多糖，将超临界提取物和水提醇沉提取物按提取比例混合后，得到虫草菌丝体全新成分提取物。本发明提取工艺大大的节约了资源，并提高了有效成分的含量和功效作用。
Description
技术领域
本发明涉及中药材有效成分的提取，具体涉及虫草菌丝体有效成分的提取工艺。
背景技术
一、虫草：
中文名称为冬虫夏草，英文名称为plantworms；entomophyte，学名(拉丁文名)为Cordyceps sinensis。
定义：蝙蝠蛾幼虫被虫草菌(Cordyceps sinensis)感染，死后尸体、组织与菌丝结成坚硬的假菌核，在冬季低温干燥土壤内保持虫形不变达数月之久(冬虫)，待夏季温湿适宜时从菌核长出棒状子实体(子囊座)并露出地面(夏草)，又名中华虫草，又称为夏草冬虫，简称虫草。是中国传统的名贵药材。真正的冬虫夏草均为野生，它主要产于中国青海、西藏、新疆、四川、云南、甘肃、贵州等省及自治区的高寒地带和雪山草原。
冬虫夏草含水分10.84％，脂肪8.4％，粗蛋白25.32％，粗纤维18.53％，碳水化物28.90％，灰分4.10％。脂肪含饱和脂肪酸13.00％，不饱和脂肪酸82.2％。此外，还含虫草酸约7％，是奎宁酸的异构物。又含冬虫夏草素，是一种淡黄色结晶粉末，在试管内能抑制链球菌、鼻疽杆菌、炭疽杆菌、猪出血性败血症杆菌及葡萄状球菌的生长。另含维生素B120.29微克/100克，尚含有麦角脂醇、六碳糖醇、生物碱等。是著名的滋补强壮药，常用肉类炖食，有补虚健体之效。适用于治疗肺气虚和肺肾两虚、肺结核等所致的咯血或痰中带血、咳嗽。气短、盗汗等，对肾虚阳痿、腰膝酸疼等亦有良好的疗效，也是老年体弱者的滋补佳品。
临床上使用虫草素多为辅助治疗恶性肿瘤，症状得到改善的在91.7％以上；主要用于鼻癌、咽癌，肺癌，白血病，脑癌以及其他恶性肿瘤的患者。北冬虫夏草中虫草酸的含量为3.09克，野生的虫草为5.54克，虫草酸是一种D-甘露醇，甘露醇能提高血浆渗透压，导致组织内的水分进入血管内，从而减轻组织水肿，补充血浆。虫草酸多用于脑水肿，防治急性肾功能衰竭，有调节心、脑、血管的作用，促进人体的新陈代谢、改善人体的微循环、降血脂、降血压。北冬虫夏草中，虫草多糖的含量为12.8克，而野生为7.0克，虫草多糖在人体内的作用机理是：促进T淋巴细胞、巨噬细胞、白细胞的增殖与分化，产生各种免疫活性因子，促进骨髓干细胞、生殖细胞的增殖与分化，促进心、脑细胞的新陈代谢与血液循环。虫草多糖的药理试验证明：虫草多糖具有抗肿瘤、抗传染病的功效、增强性功能、补肾壮阳、益精气、防止衰老、延年益寿；对老年人慢性支气管炎、肺源性心脏病有显著的功效。能提高肝脏的解毒能力，起到扶肝的作用。降血糖、降血脂，贫血的患者用于补血，增强脾脏的营养性血，虫草多糖、生物活性强，适应性广，还具耐缺氧、镇痛、镇静的作用。
发酵虫草菌丝体含有超氧化物歧化酶(SOD)，酶活(u/mi)，含量为184.4，野生为149.4，比酶活(u/mi)，含量为42.4，而野生为10.3。超氧化物歧化酶，是一种非常重要的抗氧化酵素，在人体内自然生成的一种酶，它是保护人身体细胞的物质，它可以帮助体内消除细胞腺粒体过多产生的自由基，避免细胞受到氧化、老化或破坏；自由基对抗体的损伤和伤害是引起人体衰老和死亡的重要原因之一。可使红血球内的SOD活性增强，活化细胞，达到抗老回春的作用。超氧化歧化酶的功能是抗衰老、抗氧化、消除日光辐射药物等，使身体所产生的超氧自由基，能抑制病毒、增强免疫功能、保持青春容颜等有显著作用。
近年来资源日益衰竭，人们尝试培养冬虫夏草菌丝体作天然虫草的替代，已经获得认可。系采用从天然冬虫夏草中分离出虫草菌种，人工培养液体发酵制成。虫草有效成分的提取方法主要是水提醇沉，也就是先用水提取，然后将提取液浓缩到一定浓度，加乙醇至70％的浓度，多糖会从溶液中沉淀下来，取沉淀物干燥，就得到粗多糖了。水提时，可采用高温、酶解、微波、超声波等不同方法进行。但是这种提取对虫草素、虫草酸、SOD等成分的提取并不理想，往往在提取干燥时被破坏，或者被醇沉溶液带走，使虫草有效成分并没有全部提取出来。
二、虫草素和虫草多糖
1、虫草素：中文同义词：3′-脱氧腺苷；虫草菌素；蛹虫草菌素；3-脱氧酰苷；冬虫夏草素；冬虫夏草菌素。
英文名称：Cordycepin是虫草中(尤其是核苷类)主要活性成分，也是第一个从真菌中分离出来的核苷类抗生素。虫草素是一种天然来源的药物，具有抗肿瘤、抗菌抗病毒、免疫调节、清除自由基等多种药理作用外，有良好的临床应用前景。目前虫草素的研究现正成为药物化学中一个极其活跃的领域。其特有的抗菌抗病毒活性，已引起全球科技发达国家的高度重视。它能抑制病毒的RNA合成；对枯草杆菌和鸟结核杆菌均有抑制作用；对HIV-I型病毒也有杀伤作用；尤其对多种实体恶性肿瘤有很强的抑制作用。因此，将其作为一种用途广泛的新药来开发是必然的趋势。
虫草素具有脂溶性，受热容易破坏，常规提取是用10倍量的水于80℃热回流提取3次每次90分钟，但是提取效率并不高。温度如果超过80度很容易被破坏。
2、虫草多糖：从冬虫夏草菌丝体中提取出的有效成分还有虫草菌丝体多糖，虫草菌丝体多糖是由甘露糖、虫草素、腺苷、半乳糖、阿拉伯糖、木糖精、葡萄糖、岩藻糖组成的多聚糖。实验证明，虫草菌丝体多糖可提高人体免疫功能，升高白细胞，临床已用于治疗恶性肿瘤。
虫草多糖常用的提取方法是先用水煎煮提取，然后将提取液浓缩到一定浓度，加乙醇至70％的浓度，多糖会从溶液中沉淀下来，取沉淀物干燥，就得到粗多糖了。
综上所述，要想同时完全提取出虫草多糖和虫草素是不太可能的。还有SOD、不饱和脂肪酸、挥发油等成分也是受热容易破坏的。本发明工艺针对以上矛盾提供了解决方式。
发明内容
本发明的目的是提供一种虫草菌丝体有效成分的提取方法，以克服现有技术中的不足。本发明提取工艺主要是采用液体发酵的虫草菌丝体，用冷冻干燥技术干燥的菌丝体粉为原料，因为冷冻干燥没有受热，虫草发酵菌丝体有效成分几乎全部保留下来，再利用二氧化碳超临界提取出虫草素、SOD、不饱和脂肪酸等不耐热有效成分后，再利用多糖溶解性质，用水煎煮提取出虫草多糖成分，两者按提取比例混合，达到减少成分破坏，使虫草菌丝体提取物含有全成分的目的。
为了实现上述目的，本发明采用如下的技术方案来实现：
本发明的虫草菌丝体的主要有效成分为虫草素和虫草多糖；且虫草素是虫草腺苷有效成分中的一种，另外虫草菌丝体的有效成分中还含有SOD、不饱和脂肪酸等有效成分。
本发明的虫草菌丝体有效成分的提取方法，包括如下步骤：
(1)将粉碎到20目到40目粒度的虫草菌丝体冻干粉称重。
本发明的虫草菌丝体冻干粉采用冷冻干燥技术获得。
较佳的，所述虫草菌丝体冻干粉中水分的重量百分含量在7％以下。
虫草菌丝体冻干粉采用如下的方法制得：虫草液体发酵成虫草菌丝体，发酵液固液分离，采用冷冻干燥的方法将虫草菌丝体干燥，冷冻干燥后的虫草菌丝体进行粉碎即得。冻干后的虫草菌丝体要粉碎到20目到40目。
(2)将所述虫草菌丝体冻干粉进行二氧化碳超临界萃取，分离获得虫草菌丝体超临界提取物和虫草菌丝体渣。
较佳的，所述二氧化碳超临界萃取的方法为：将所述虫草菌丝体冻干粉加入到超临界萃取釜中，在压力为18-26MPa，温度为35-50℃，CO2流量为60-160L/min的条件下，采用虫草菌丝体冻干粉质量的0.5-3倍的乙醇水溶液为夹带剂，萃取2-3h，在分离釜中分离获得虫草菌丝体超临界提取物和虫草菌丝体渣。
较佳的，所述乙醇水溶液中乙醇的质量百分比的浓度为60-95％，更佳的，所述乙醇夹带剂的质量百分比浓度为95％。
较佳的，所述虫草菌丝体超临界提取物为虫草素、SOD、不饱和脂肪酸等有效成分提取物。
(3)将超临界提取后的虫草菌丝体渣用水煎煮提取，将煎煮提取的提取液依次经真空减压浓缩和喷雾干燥后获得虫草多糖提取物。
较佳的，虫草菌丝体渣用水煎煮提取的方法为：虫草菌丝体渣粉加入虫草菌丝体渣粉干重的7.5-8.5倍量水，加热煎煮提取三次，每次的保温时间为1.4-1.6小时，离心分离提取液，合并三次提取液。
较佳的，所述真空减压浓缩时，控制真空度在0.08-0.09MPa之间，温度在65-85℃之间。较佳的，所述煎煮提取的提取液真空减压浓缩至比重为1.1-1.2即可；更佳的，所述真空减压浓缩至比重为115左右。
较佳的，所述喷雾干燥时，进风温度控制在175±3℃，出风温度控制在75±3℃。
(4)将获得的虫草菌丝体超临界提取物和虫草多糖提取物均匀混合，获得所述虫草菌丝体有效成分的提取物。
上述虫草菌丝体有效成分的提取物即为成分全面的虫草菌丝体提取物。
本发明的虫草菌丝体有效成分的提取工艺具有如下特点：
1、虫草液体发酵固液分离以后，一般是将菌丝体固体部分用热风循环烘箱80度干燥或者进风温度170度喷雾干燥成粉的，烘箱干燥大约需要10到24小时才能达到干燥要求，受热时间长，喷雾干燥是瞬时高温干燥，受热时间短，但是温度高。对虫草菌丝体成分都有破坏作用。本发明工艺采用冷冻干燥的虫草菌丝体冻干粉为原料，本身就是没有成分损失的原料。
2、虫草菌丝体冻干粉，用二氧化碳超临界萃取，对成分不会产生任何破坏。将粒度为20～40目的虫草菌丝体冻干粉加入到超临界萃取釜中，在一定的条件下萃取，在分离釜中分离虫草素等有效成分提取物；本发明工艺降低了有机溶剂的使用，提高了生产效率，降低了生产成本。虫草菌丝体超临界提取物的提取收率为6.7％左右，经测定虫草腺苷的含量3.1％，虫草腺苷的提取率为95％左右。
3、超临界提取后的虫草菌丝体粉经加热煎煮、真空减压浓缩，、喷雾干燥后，获得的虫草多糖的提取收率为25％左右，经检测多糖含量30％，虫草多糖的提取率为95.5％。
4、将每百公斤虫草菌丝体超临界提取物和虫草多糖提取物混合均匀，就得到成分全面的虫草菌丝体提取物。
本发明提取工艺针对要解决的技术问题，先采用液体发酵虫草菌丝体和发酵液固液分离以后，用冷冻干燥的方法将菌丝体干燥，干燥后的虫草菌丝体粉碎到20目到40目，用二氧化碳超临界萃取出虫草素等易受热破坏的脂溶性成分，超临界提取后的虫草菌丝体再用水提取醇沉的方法获得虫草多糖，将超临界提取物和水提醇沉提取物按提取比例混合后，得到虫草菌丝体全新成分提取物。本发明提取工艺大大的节约了资源，并提高了有效成分的含量和功效作用。
附图说明
图1虫草菌丝体有效成分的提取工艺流程图
具体实施方式
下面结合具体实施例进一步阐述本发明，应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的保护范围。
实施例1虫草菌丝体有效成分的提取
如图1所示的虫草菌丝体有效成分的提取工艺流程图：
1、虫草菌丝体冻干粉粉碎成20-40目颗粒，称量投料量，放入萃取釜。要求颗粒均匀，水分不大于7％。
2、二氧化碳流体提取3小时，压力为21MPa，温度为45度，夹带剂乙醇水溶液的使用量按菌丝体0.5倍量，乙醇水溶液中乙醇的质量百分比浓度可以是60-95％，更适合的浓度是95％。
3、提取中，分离釜分离，分离釜I排放提取物，分离釜II排放乙醇。乙醇回收，残留提取物和分离釜I提取物混合，得虫草菌丝体超临界提取物，装入食用塑料桶中，提取收率为6.7％左右，经测定虫草腺苷的含量为3.1％。
上述虫草腺苷的含量是参考中国药典2010版一部虫草项下进行测定的。
4、提取结束，打开萃取釜，排放虫草菌丝体渣。
5、虫草多糖提取物：将虫草菌丝体渣投入提取罐中，用水煎煮提取三次，每次加工艺用水8倍量，煎煮保温1.5小时，过滤提取液，三次提取液合并，转减压真空浓缩岗位。
6、提取液浓缩，开启真空泵及循环水冷却泵，待真空度升至0.04MPa时，向蒸发器中加入提取液至液面高度在下视镜中部，继续抽真空，待真空度至0.08MPa时，打开蒸汽开关，控制真空度在0.08-0.09MPa之间、温度65-85℃之间，保持液位在视镜范围内。
当液体浓缩至比重为1.15左右时(60℃)，快速滤过(孔径80目)，滤液置喷雾干燥贮罐中，以备喷雾干燥用。
7、喷雾干燥，进风温度控制在175±3℃，出风温度控制在75±3℃。收集虫草多糖提取物。装入PE袋中，提取收率为25％左右，经检测多糖含量30％左右。
上述虫草多糖的含量是参考中国药典2010版一部黄精项下多糖检测方法进行检验的。
8、批量混合，将虫草菌丝体超临界提取物和虫草菌丝体多糖提取物，全部吸附混合均匀，装入PE袋中，称重，每桶包装不超过25kg。
混合后的总提取收率大约为30％。
实施例2虫草菌丝体有效成分的提取
1、虫草菌丝体冻干粉粉碎成20-40目颗粒，称量投料量，与实施例1相同量，放入萃取釜。要求颗粒均匀，水分不大于7％。
2、二氧化碳流体提取2-3小时，压力控制为18-26MPa，温度控制为35-50度，夹带剂乙醇水溶液的使用量按菌丝体0.5-3倍量，乙醇水溶液中乙醇的质量百分比浓度可以是60-95％，更适合的浓度是95％。
3、提取中，分离釜分离，分离釜I排放提取物，分离釜II排放乙醇。乙醇回收，残留提取物和分离釜I提取物混合，得虫草菌丝体超临界提取物，装入食用塑料桶中，提取收率为6.7％左右，经测定虫草腺苷的含量3.1％。
上述虫草腺苷的含量是参考中国药典2010版一部冬虫夏草项下方法进行测定的。
4、提取结束，打开萃取釜，排放虫草菌丝体渣。
5、虫草多糖提取物：将虫草菌丝体渣投入提取罐中，用水煎煮提取三次，每次加工艺用水7.5-8.5倍量，煎煮保温1.4-1.6小时，过滤提取液，三次提取液合并，转减压真空浓缩岗位。
6、提取液浓缩，开启真空泵及循环水冷却泵，待真空度升至0.04MPa时，向蒸发器中加入提取液至液面高度在下视镜中部，继续抽真空，待真空度至0.08MPa时，打开蒸汽开关，控制真空度在0.08-0.09MPa之间、温度65-85℃之间，保持液位在视镜范围内。
当液体浓缩至比重为1.10-1.20时(60℃)，快速滤过(孔径80目)，滤液置喷雾干燥贮罐中，以备喷雾干燥用。
7、喷雾干燥，进风温度控制在175±3℃，出风温度控制在75±3℃。收集虫草多糖提取物。装入PE袋中，提取收率为25％左右，经检测多糖含量30％左右。
上述虫草多糖的含量是参考中国药典2010版一部黄精项下多糖检测方法进行检验的。
8、批量混合，将虫草菌丝体超临界提取物和虫草菌丝体多糖提取物，全部吸附混合均匀，装入PE袋中，称重，每桶包装不超过25kg。
混合后的总提取收率大约为30％。
Claims (8)
1.一种虫草菌丝体有效成分的提取方法，包括如下步骤：
（1）将粒度为20～40目的虫草菌丝体冻干粉称重；
（2）将所述虫草菌丝体冻干粉进行二氧化碳超临界萃取，分离获得虫草菌丝体超临界提取物和虫草菌丝体渣；
（3）将超临界提取后的虫草菌丝体渣用水煎煮提取，将煎煮提取的提取液依次经真空减压浓缩和喷雾干燥后获得虫草多糖提取物；
（4）将获得的虫草菌丝体超临界提取物和虫草多糖提取物均匀混合，获得所述虫草菌丝体有效成分的提取物；
步骤（1）中，所述虫草菌丝体冻干粉采用如下步骤的方法制得：虫草液体发酵成虫草菌丝体，发酵液固液分离，采用冷冻干燥的方法将虫草菌丝体干燥，冷冻干燥后的虫草菌丝体进行粉碎即得；
步骤（2）中，所述二氧化碳超临界萃取的方法为：将所述虫草菌丝体冻干粉加入到超临界萃取釜中，在压力为18－26MPa，温度为35－50℃，CO2流量为60－160L/min的条件下，采用虫草菌丝体冻干粉质量的0.5－3倍的乙醇水溶液为夹带剂，萃取2－3h，在分离釜中分离获得虫草菌丝体超临界提取物和虫草菌丝体渣；
所述虫草为冬虫夏草；所述虫草菌丝体超临界提取物为虫草素、SOD、不饱和脂肪酸等有效成分提取物。
2.如权利要求1所述的虫草菌丝体有效成分的提取方法，其特征在于，步骤（1）中，所述虫草菌丝体冻干粉中水分的重量百分含量在7%以下。
3.如权利要求1所述的虫草菌丝体有效成分的提取方法，其特征在于，步骤（2）中，所述乙醇水溶液中乙醇的质量百分比浓度为60-95%。
4.如权利要求1所述的虫草菌丝体有效成分的提取方法，其特征在于，步骤（3）中，虫草菌丝体渣用水煎煮提取的方法为：虫草菌丝体渣粉加入虫草菌丝体渣粉干重的7.5-8.5倍量水，加热煎煮提取三次，每次的保温时间为1.4-1.6小时，离心分离提取液，合并三次提取液。
5.如权利要求1所述的虫草菌丝体有效成分的提取方法，其特征在于，步骤（3）中，所述真空减压浓缩时，控制真空度在0.08-0.09MPa之间，温度在65—85℃之间；所述煎煮提取的提取液真空减压浓缩至比重为1.1-1.2。
6.如权利要求1所述的虫草菌丝体有效成分的提取方法，其特征在于，步骤（3）中，所述喷雾干燥时，进风温度控制在175±3℃，出风温度控制在75±3℃。
7.一种虫草菌丝体有效成分的提取物，为根据权利要求1-6任一项所述的虫草菌丝体有效成分的提取方法提取获得。
8.如权利要求7所述的虫草菌丝体有效成分的提取物，其特征在于，所述虫草菌丝体有效成分主要为虫草素和虫草多糖。
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