CN102389107B

CN102389107B - 利用富硅植物制备正硅酸提取液和硅补充剂的方法

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Publication number: CN102389107B
Application number: CN2011102074932A
Authority: CN
Inventors: 刘静波; 杨军
Original assignee: Jilin University
Current assignee: Jilin University
Priority date: 2011-07-25
Filing date: 2011-07-25
Publication date: 2013-03-20
Anticipated expiration: 2031-07-25
Also published as: CN102389107A

Abstract

本发明利用富硅植物制备正硅酸提取液和硅补充剂的方法属保健品制备方法的技术领域，特别涉及从富硅植物中制取正硅酸用以生产硅补充剂的方法。从常见的木贼科植物中提取正硅酸，提取液中加入甘油和氯化胆碱作为稳定剂，有效地阻止或避免提取液中的正硅酸发生多聚化，并且降低生产成本。采用pH为2～3的热水提取溶剂进行正硅酸的提取，有利于正硅酸的稳定，从而提高其得率。利用制得的正硅酸提取液添加辅料能够制备补硅制剂。

Description

利用富硅植物制备正硅酸提取液和硅补充剂的方法

技术领域

本发明属保健食品制备方法的技术领域，特别涉及从富硅植物中制取正硅酸用以生产硅补充剂的方法。

背景技术

在地球上，硅的含量仅次于氧。硅在动植物体内广泛存在。科学研究已经证明硅是鸡和鼠的必需元素，但目前尚未完全证明硅也是人体必需元素。尽管如此，越来越多的研究发现硅对于人体维持结缔组织的正常代谢、促进软骨和骨骼的正常生长、促进弹力蛋白的生成和维持粘多糖酶的正常表达等生物过程是至关重要的，机体缺乏硅可导致软甲症、脆甲症、牙齿疾病、骨质疏松、骨骼发育不良、脱发、皮肤老化、鼻窦炎、溃疡和动脉硬化等疾病。

目前尚未制定出硅的推荐摄入量，但研究表明每天摄入5～10mg的硅将有益于身体健康。

人体中硅的主要来源是食物。但人体对硅的吸收、同化能力是有限的。人体只能吸收、利用食物中含量极少的正硅酸和能够在胃肠中转变成正硅酸的其它形式的硅化合物。而食物加工的精细化程度的不断提升，进一步加剧了食物中这部分可利用硅的损失，人们将面临硅缺乏的潜在危险，因此开发补硅制剂有一定的经济意义和社会意义。

人体能够吸收利用的硅的形式是正硅酸，但正硅酸是不稳定的，当在水溶液中的浓度超过1mg/L时，正硅酸即可发生多聚化反应，形成不能被机体吸收利用的聚合物。因此在制备正硅酸时需要加入稳定剂，以避免正硅酸发生多聚化反应。目前常用的稳定剂主要是季铵盐类物质，因为季铵盐中的氮原子含有孤电子对，可以同正硅酸的硅烷醇基形成复合物，从而避免正硅酸的多聚化。季铵盐同正硅酸的结合不会影响正硅酸的利用率，被季铵盐稳定的正硅酸在进入肠胃后可被完全释放出来。最为常见的季铵盐类稳定剂是氯化胆碱。氯化胆碱安全性高、稳定性好，它与正硅酸形成的复合物也具有较高的稳定性，除此之外，氯化胆碱还可为机体补充胆碱。但是，氯化胆碱的价格昂贵，不利于工业化生产，因此需要寻求新的正硅酸稳定剂，以减少氯化胆碱的使用，控制生产成本。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种从富硅植物中制备安全性高、稳定性好的正硅酸提取液的方法，寻求新的正硅酸稳定剂，并以正硅酸提取液为原料开发补硅制剂。

利用富硅植物制备的正硅酸提取液是指从富硅植物，如木贼科植物木贼、问荆等植物中提取得到稳定的可溶性硅化合物溶液，可溶性硅化合物溶液主要成分是正硅酸(正硅酸质量含量占可溶性硅化合物的90～95％)。其中提取溶剂为pH2～3的盐酸水溶液，稳定剂为一定比例的甘油和氯化胆碱。经过提取得到的可溶性硅化合物可作为原料制备可用于人和动物的补硅制剂。

木贼科植物是典型的富硅植物，尽管不同种、不同生长地域的木贼科植物中硅的含量有所不同，但较其它植物，木贼科植物中的硅含量是非常可观的。经水浸提，每千克干料可得到正硅酸2.2～6.8g。

正硅酸是不稳定的，容易发生多聚化形成硅胶并最终形成不溶性的硅酸盐。硅胶和硅酸盐都无法被机体吸收利用，因此，在提取正硅酸时，应在提取溶剂中加入正硅酸的稳定剂。本发明选用的稳定剂是甘油和氯化胆碱的复合物。两者都具有很好的稳定性和安全性，它们能够与正硅酸形成稳定的配合物，但不降低机体对正硅酸的利用率。

本发明采用pH为2～3的热水提取溶剂进行正硅酸的提取，该pH环境有利于正硅酸的稳定，从而提高其得率。

本发明制备正硅酸提取液具体的技术方案如下。

一种利用富硅植物制备正硅酸提取液的方法，以富硅植物木贼或问荆为原料，以pH值2～3的盐酸水溶液为提取溶剂，以甘油和氯化胆碱为稳定剂，按如下过程制备含正硅酸的提取液；

在粒径为250～850μm的干粒料的原料中加提取溶剂和稳定剂，混匀后15～100℃下回流提取2～4h，然后2500×g离心，取上清液；再加入提取溶剂和稳定剂重复回流提取1～4次，合并上清液，得到含正硅酸的提取液；其中，每次回流提取时，提取溶剂的用量按每千克干粒料的原料加入提取溶剂5～20升计算，氯化胆碱的用量按质量为原料中所含正硅酸的1.2～2倍，甘油的用量按体积为提取溶剂的0.4～0.6倍。

本发明的利用富硅植物制备正硅酸提取液的方法，还可以在制得含正硅酸的提取液后，将提取液旋转蒸发浓缩至原体积的1/3～1/4，得到含正硅酸的浓缩液。

在进行正硅酸的制备前，最好先确定稳定剂——氯化胆碱的用量。可以在批量木贼科植物中随意抽取小量原料作为样品，加入提取溶剂、甘油和过量的氯化胆碱，按正式制备条件(甘油用量为提取溶剂体积的1/2。提取溶剂的用量按质量计为植物原料用量的5～20倍。提取温度可控制在80～100℃)进行正硅酸制备，然后测定其中正硅酸的摩尔数。正式制备时，氯化胆碱的用量可以为：原料中正硅酸∶氯化胆碱＝1∶0.82～1.1(摩尔比)，比较合适的摩尔比为1∶1。

在进行正硅酸的制备前，也可以对批量木贼科植物中随意抽取小量原料作为样品，用通常的水提方法进行正硅酸制备，然后测定其中正硅酸的摩尔数。正式制备时，氯化胆碱的用量可以为：原料中正硅酸∶氯化胆碱＝1∶1.1～.1.4(摩尔比)，比较合适的摩尔比为1∶1.35。

在正式制备之前对随意抽取小量原料作为样品进行正硅酸检测，就是为了确定价格昂贵的氯化胆碱的合适用量，达到既不浪费氯化胆碱而降低成本，又能在生产中获得尽量高的正硅酸得率的目的。

提取液可以通过旋转蒸发进行浓缩，向浓缩液中加入氯化胆碱可进一步降低其中水分含量。

本发明制备硅补充剂具体的技术方案如下。

一种利用富硅植物制备硅补充剂的方法，其特征在于，以富硅植物木贼或问荆为原料，以pH值2～3的盐酸水溶液为提取溶剂，以甘油和氯化胆碱为稳定剂，有如下过程；

在粒径为250～850μm的干粒料的原料中加提取溶剂和稳定剂，混匀后15～100℃下回流提取2～4h，然后2500×g离心，取上清液；再加入提取溶剂和稳定剂重复回流提取1～4次，合并上清液，得到含正硅酸的提取液；其中，每次回流提取时，提取溶剂的用量按每千克干粒料的原料加入提取溶剂5～20升计算，氯化胆碱的用量按质量为原料中所含正硅酸的1.2～2.0倍，甘油的用量按体积为提取溶剂的0.4～0.6倍。以正硅酸的提取液为主要成分，加入辅料制得硅补充剂。

在利用富硅植物制备硅补充剂的方法中，所述的辅料，是Vc、磷酸氢钙、平均分子量1000～5000的胶原蛋白、蓝莓花青素、木糖醇；用柠檬酸和NaOH调节溶液pH于5.8～6.4之间，最后用体积浓度50％甘油溶液定容，得到正硅酸含量为0.2～0.4mg/ml、氯化胆碱含量为0.7～0.8mg/ml、Vc含量为5.5～6.5mg/ml、磷酸氢钙含量为25～35mg/ml、胶原蛋白含量为45～55mg/ml、花青素含量为1～3mg/ml、木糖醇含量为15～25mg/ml的硅补充剂溶液，作为含硅美容保健口服液。

在利用富硅植物制备硅补充剂的方法中，所述的辅料，是质量比为1∶0.8～1.5大豆蛋白和乳清蛋白混合物，每升正硅酸的提取液中加入3～4克辅料，得到硅补充剂溶液，用于食品或饲料的生产。

可用得到的植物源正硅酸提取液或硅补充剂制备功能性口服液、胶囊或片剂。具体地可以将硅补充剂溶液喷雾干燥，得到颗粒；用于制备补硅胶囊或片剂。

本发明的有益效果在于：提高了富硅植物的利用率；用甘油代替部分氯化胆碱作为正硅酸的稳定剂，采用热的酸性水溶液进行提取，有效地提高了正硅酸的得率(提高范围为10％～35％)，降低了生产成本。

附图说明

图1是本发明用于测定原料或产品中正硅酸含量的标准硅工作曲线。

具体实施方式

实施例1富硅植物中可溶性硅含量测定：

(1)硅标准储备液配制：

准确称取1.0119g NaSiO₃·9H₂O，用水溶解并定容100ml容量瓶中，得Si含量为1.000mg/ml的储备液，储存于塑料瓶中备用。

(2)硅工作曲线制作：

精密移取一定毫升硅标准溶液于塑料烧杯中，加入10ml 25％的硝酸溶液(V/V)，摇匀；再加入10ml 10％的钼酸铵溶液(W/V)，摇匀；在30℃水浴锅中放置15分钟后取出；加入40ml 5％的草酸溶液(W/V)，摇匀；再加入40ml4.5％硫酸亚铁按溶液(W/V)，摇匀，用250ml塑料容量瓶定容。以试剂空白为参比，在分光光度计上于810nm处用1cm比色皿测定其吸光度。以硅浓度为横坐标、吸光值为纵坐标，绘制标准曲线。

标准硅工作曲线见图1。

(3)富硅植物中可溶性硅含量测定：

取新采集的木贼，洗净后沥干，112℃杀青10分钟，晒干，粉碎过筛，得到粒径为250-850μm的干粒料。取木贼粒料10.00g于250ml烧瓶中，加pH＝2的HCI水溶液100ml，加入甘油50ml，加入氯化胆碱1g，充分混匀后100℃下回流提取2h，然后2500×g离心15min，取上清液，重复提取3次，合并3次上清液，旋转蒸发浓缩至原体积的1/3～1/4，最后蒸馏水定容至250ml，重复硅标准溶液中硅含量的测定方法，进行硅含量的测定。根据硅工作曲线得到木贼中可溶性硅含量为10.82±2.34mg/g干重。

实施例2优选的以木贼为原料制备正硅酸提取液的过程

取新采集的木贼，洗净后沥干，112℃杀青10分钟，晒干，粉碎过筛，得到粒径为250～850μm的粒料。取木贼干粒料10.00g于250ml烧瓶中，加pH＝2的HCI水溶液100ml，加入甘油50ml，加入氯化胆碱0.15g，充分混匀后热100℃回流提取2h，然后2500×g离心15min，取上清液。按实施例1方法进行测定，根据硅工作曲线得到木贼正硅酸提取液中可溶性硅含量为244±18.8mg/L。

实际生产中，回流提取的温度范围可以较宽，在15～100℃，温度较低时提取时间增加或/和次数增多。提取溶剂的用量可以在本发明的范围内增加或减少，可视干粒料的粒度和含水量确定。

实施例3优选的以问荆为原料制备正硅酸提取液的过程

取新采集的问荆，洗净后沥干，112℃杀青10分钟，晒干，粉碎过筛，得到粒径为250-850μm的粒料。取问荆干粒料10.00g于250ml烧瓶中，加pH＝3的HCI水溶液100ml，加入甘油50ml，加入氯化胆碱0.15g，充分混匀后热100℃回流提取2h，然后2500×g离心15min，取上清液，按实施例1进行测定，根据硅工作曲线得到问荆正硅酸提取液中可溶性硅含量为216±10.8mg/L。

实施例4优选的制备用于保健食品的硅补充剂过程

取实例2中的木贼正硅酸提取液，加入Vc、磷酸氢钙、胶原蛋白(平均分子量1000～5000)、蓝莓花青素、木糖醇。用柠檬酸和NaOH调节溶液pH于5.8～6.4之间，最后用50％甘油溶液(V/V)定容至200ml，得到正硅酸含量约为0.3mg/ml、氯化胆碱含量约为0.75mg/ml、Vc含量为6mg/ml、磷酸氢钙含量为30mg/ml、胶原蛋白含量为50mg/ml、花青素含量为2mg/ml、木糖醇含量为20mg/ml的溶液，每支10ml分装，超高温瞬间灭菌，制成一种含硅美容保健口服液，用量为每天2支。

各辅料的用量可以有所增减，只要在本发明的范围内，保健效果没有变化。

实施例5优选的制备用于食品或饲料的硅补充剂的过程

取实例2中的木贼正硅酸提取液100ml，加入300～400mg大豆蛋白和乳清蛋白混合物(1∶1混合)，充分混匀，喷雾干燥，得到的蛋白质-正硅酸复合颗粒，其中正硅酸含量约为120mg/g复合颗粒。该颗粒可用于制备补硅胶囊或片剂，或作为一种补硅原料用于食品、饲料等的生产。

实施例6问荆正硅酸提取液制备硅补充剂

将实施例4、5中木贼正硅酸提取液替换为实施例3制得的问荆正硅酸提取液，其他内容不变，也可以得到相应的硅补充剂。

Claims

1.一种利用富硅植物制备正硅酸提取液的方法，以富硅植物木贼或问荆为原料，以pH值2~3的盐酸水溶液为提取溶剂，以甘油和氯化胆碱为稳定剂，按如下过程制备含正硅酸的提取液；

在粒径为250～850μm的干粒料的原料中加提取溶剂和稳定剂，混匀后15～100℃下回流提取2～4h，然后2500×g离心，取上清液；再加入提取溶剂和稳定剂重复回流提取1～4次，合并上清液，得到含正硅酸的提取液；其中，每次回流提取时，提取溶剂的用量按每千克干粒料的原料加入提取溶剂5~20升计算，氯化胆碱的用量按质量为原料中所含正硅酸的1.2～2倍，甘油的用量按体积为提取溶剂的0.4～0.6倍。

2.根据权利要求1所述的利用富硅植物制备正硅酸提取液的方法，其特征在于，在制得含正硅酸的提取液后，将提取液旋转蒸发浓缩至原体积的1/3～1/4，得到含正硅酸的浓缩液。

3.一种利用富硅植物制备硅补充剂的方法，其特征在于，以富硅植物木贼或问荆为原料，以pH值2~3的盐酸水溶液为提取溶剂，以甘油和氯化胆碱为稳定剂，有如下过程；

在粒径为250～850μm的干粒料的原料中加提取溶剂和稳定剂，混匀后15～100℃下回流提取2～4h，然后2500×g离心，取上清液；再加入提取溶剂和稳定剂重复回流提取1～4次，合并上清液，得到含正硅酸的提取液；其中，每次回流提取时，提取溶剂的用量按每千克干粒料的原料加入提取溶剂5~20升计算，氯化胆碱的用量按质量为原料中所含正硅酸的1.2～2倍，甘油的用量按体积为提取溶剂的0.4～0.6倍；以正硅酸的提取液为主要成分，加入辅料制得硅补充剂。

4.根据权利要求3所述的利用富硅植物制备硅补充剂的方法，其特征在于，所述的辅料，是Vc、磷酸氢钙、平均分子量1000～5000的胶原蛋白、蓝莓花青素、木糖醇；用柠檬酸和NaOH调节溶液pH于5.8～6.4之间，最后用体积浓度50％甘油溶液定容，得到正硅酸含量为0.2～0.4mg/ml、氯化胆碱含量为0.7～0.8mg/ml、Vc含量为5.5～6.5mg/ml、磷酸氢钙含量为25～35mg/ml、胶原蛋白含量为45～55mg/ml、花青素含量为1～3mg/ml、木糖醇含量为15～25mg/ml的硅补充剂溶液，作为含硅美容保健口服液。

5.根据权利要求3所述的利用富硅植物制备硅补充剂的方法，其特征在于，所述的辅料，是质量比为1∶0.8～1.5大豆蛋白和乳清蛋白混合物，每升正硅酸的提取液中加入3～4克辅料，得到硅补充剂溶液，用于食品或饲料的生产。

6.根据权利要求4、5所述的利用富硅植物制备硅补充剂的方法，其特征在于，将硅补充剂溶液喷雾干燥，得到颗粒；用于制备补硅胶囊或片剂。