CN102432665A

CN102432665A - 薯蓣皂苷无醇萃取方法

Info

Publication number: CN102432665A
Application number: CN2011102936351A
Authority: CN
Inventors: 李祥; 马建中; 王勇; 张青; 赵倩; 王兰; 房媛; 文星
Original assignee: Shaanxi University of Science and Technology
Current assignee: Shaanxi University of Science and Technology
Priority date: 2011-09-27
Filing date: 2011-09-27
Publication date: 2012-05-02
Anticipated expiration: 2031-09-27
Also published as: CN102432665B

Abstract

薯蓣皂苷无醇萃取方法，利用表面活性剂OP-10的增溶作用，以水为萃取剂，成本低，在萃取过程中，不生产污染，从盾叶薯蓣中萃取薯蓣皂苷，薯蓣皂苷经酸水解成薯蓣皂素的同时，破坏了表面活性剂OP-10对薯蓣皂苷的包裹作用，OP-10的水解产物，经选择性萃取剂汽油或石油醚与薯蓣皂素加以分离。OP-10的浓度为1.5％，其售价为19000元/吨，萃取1吨薯蓣皂苷需要7.5吨的OP-10，成本为14.25万元，是乙醇萃取法的40％，由此可见，薯蓣皂苷的萃取成本很低。萃取薯蓣皂苷后的盾叶薯蓣，解除了薯蓣皂苷对酵母菌的抑制作用，经发酵，可得到酒精度为10.5％的发酵醪，经蒸馏可得到工业酒精，经发酵后，蛋白质含量增加，可作为饲料。

Description

薯蓣皂苷无醇萃取方法

技术领域

本发明涉及一种薯蓣皂苷无醇萃取方法。

背景技术

薯蓣皂素是一种用途极广的医药中间体，是合成蛋白质同化激素、性激素、肾上腺素的基础原料，被誉为21世纪医药工业的第二大发现。盾叶薯蓣中含2％-3％的薯蓣皂苷，薯蓣皂苷经水解成为薯蓣皂素，自上世纪30年代发现薯蓣皂素的医药价值后，薯蓣皂素生产便成为人们研究的焦点。形成了以Marker和Wall为代表的先萃取后水解及Rothrok提出的先水解后萃取的分离方法(直接酸解工艺)。

Rothrok的直接酸解工艺被认为是薯蓣皂素提取的通用方法，其优点为：工艺简单，技术含量低，设备投资少等。其突出缺点为：薯蓣皂素提取率低，资源浪费大，污染严重。

我国在Rothrok法的基础上，围绕提高提取率，解决污染等问题，相继出现了预发酵、分离酶解、酒精预发酵提取工艺。

20世纪70年代，由四川生物研究所提出、周振起改良的预发酵工艺较直接酸解工艺薯蓣皂素的产率提高了23.4％～39.8％，但杂质含量相对较高，熔点降低，其原因是植物原料经过长时间自然发酵后，生成了菝葜皂苷元酮和表菝葜皂苷元，污染没有得到很好的解决。

分离酶解工艺有效的回收了贯穿于整个工艺过程中的淀粉和纤维素渣，合理地利用了资源，提高了水解效率，或降低了水解过程中酸的用量，获得同样的薯蓣皂素，酸的用量可降低83％，减少了对环境的污染；或在同样条件下，薯蓣皂素的收率可提高50.53％，生产每吨皂素煤消耗量减少25％，汽油减少了47％，污水减少了52％，克服了预发酵工艺薯蓣皂素熔点低的缺点，但也存在工艺路线长、分离效果不很理想等不足。

酒精预发酵提取工艺是在预发酵工艺的基础上建立的一种分离提取方法，该方法是在提取薯蓣皂素前，利用酵母菌将盾叶薯蓣中的淀粉转化为酒精，在一定程度破坏了细胞结构，提高了薯蓣皂素的提取率，降低了酸的消耗量，合理地利用了淀粉质资源，但存在发酵醪酒精度低，蒸馏酒精中甲醇含量高，薯蓣皂素熔点低的缺点。

上述方法均未从根本上解决薯蓣皂素生产中的污染问题，随着人们环境意识的增强，Rothrok法及其改良法受到挑战。

近年来，随着化学剂酶制剂工业的发展，Marker和Wall为代表的先萃取后水解的方法受到重视，人们采用从盾叶薯蓣(黄姜)中先萃取薯蓣皂苷，薯蓣皂苷经酶解、近临界水解成薯蓣皂素，合理地利用了盾叶薯蓣中的其他有效成分，如淀粉等。

2003年中国军事医学院的王升启、冯冰等相继从新月弯胞霉、黑曲霉的培养物中分离出水解薯蓣皂苷β-1，3糖苷键的水解酶类，为生物转化薯蓣皂素、解决污染问题奠定了理论基础。刘冰等对薯蓣皂苷酶的酶学性质、最佳作用条件进行了研究，认为该酶的最佳pH值为5.0～5.5，温度为45～50℃。赵玉婷等利用β-1，3糖苷键水解薯蓣皂苷成薯蓣皂素，但由于酶活力较低，水解效率低，成本较大，未能投入工业生产。

近临界水通常是指温度在250～350℃之间的压缩液态水，水在超(近)临界区域由于微观结构的变化而表现出许多特异的性质，特别是其离子积和介电常数的数量级变化，使得加氢、氧化、水解等许多重要的有机反应能够在水介质中进行。近临界水与有机物的优异互溶和对有机反应的酸碱催化能力，为绿色化学工业的发展提供了良好的锲机。朱宪等研究了薯蓣皂苷的最佳水解条件：压力25.0MPa，温度260℃，时间10min，薯蓣皂素的收率为传统酸解法的82.02％，生产过程无废液排放。随着机械工业的进步，该法可望成为解决盾叶薯蓣及薯蓣皂素清洁生产的重要途径。

以上方法都只建立在薯蓣皂苷萃取的基础上，即首先从盾叶薯蓣中将薯蓣皂苷萃取出来，然后进行酶解或超临界萃取。薯蓣皂苷的萃取成本在一定程度上决定了酶解、超临界萃取的可能性。

传统的Marker和Wall法，是以醇类(甲醇、乙醇)为萃取剂，先从盾叶薯蓣中萃取薯蓣皂苷，再将薯蓣皂苷水解为薯蓣皂素，由于盾叶薯蓣中薯蓣皂苷的含量仅为2％-3％，即使采用传统酸水解工艺，其酸用量仅为Rothrok法的2％-3％，采用该法，薯蓣皂素的污染问题将得到很好的解决。但该方法成本很高，萃取剂在萃取过程中的损失率为20％-30％，以乙醇为例，每萃取1吨薯蓣皂苷，乙醇的损失量为60吨-100吨，一吨乙醇按0.6万元计算，其损失为36万-60万元，且残留在盾叶薯蓣中的乙醇，在高温天气状态下，很容易造成火灾。以目前薯蓣皂素53-56万元/吨计算，那么萃取工艺损失的乙醇将占薯蓣皂素售价的70％以上。

发明内容

本发明在于提供一种既能解决薯蓣皂苷污染问题，又能降低薯蓣皂素生产成本的薯蓣皂苷无醇萃取方法。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

1)首先，将干盾叶薯蓣粉碎成粒度为40目-80目的盾叶薯蓣粉末；

2)其次，按质量份数取1份粉碎后的盾叶薯蓣粉末加入到10份的纯净水中，然后再向其中加入OP-10使OP-10的质量浓度为1.5％，在频率为25.8KHz下超声40min后真空过滤，收集滤液；

3)真空过滤，在52℃下将滤液真空浓缩至膏状；

4)按质量份数取1份步骤3)浓缩的膏状物加入到1.5-3.0份的1.5-3.0mol/L的酸性溶液中进行水解，水解后，用NaOH中和，并用水洗剂、干燥滤渣；

5)将滤渣用滤纸包裹装入索氏提取器中，按滤渣∶石油醚或汽油为1∶100的质量比加入石油醚或汽油，加热回流萃取，控制回流量在15-25滴/min，回流4-6h，回流结束后，回收85-90％的石油醚或汽油，将剩余产物冷却至室温，析出纯度≥90％，熔点为≥195℃的白色薯蓣皂素。

所述的步骤3)的真空度为0.093Mpa。

所述的酸性溶液为硫酸或盐酸。

所述的步骤4)的水解温度为102℃-108℃。

本发明利用表面活性剂OP-10的增溶作用，以水为萃取剂，成本低，在萃取过程中，不生产污染，从盾叶薯蓣中萃取薯蓣皂苷，薯蓣皂苷经酸水解成薯蓣皂素的同时，破坏了表面活性剂OP-10对薯蓣皂苷的包裹作用，OP-10的水解产物，经选择性萃取剂汽油或石油醚与薯蓣皂素加以分离。OP-10的浓度为1.5％，其售价为19000元/吨，萃取1吨薯蓣皂苷需要7.5吨的OP-10，成本为14.25万元，是乙醇萃取法的40％，由此可见，薯蓣皂苷的萃取成本很低。萃取薯蓣皂苷后的盾叶薯蓣，解除了薯蓣皂苷对酵母菌的抑制作用，经发酵，可得到酒精度为10.5％的发酵醪，经蒸馏可得到工业酒精，经发酵后，蛋白质含量增加，可作为饲料。

本发明选择石油醚或汽油为原料，从干燥后的滤渣中萃取薯蓣皂素，由于石油醚或汽油的极性与OP-10的水解产物烷基酚的极性相差很大，故在萃取过程中实现了薯蓣皂素与OP-10的水解产物烷基酚的分离。

以盾叶薯蓣为原料，以纯净水为萃取剂，采用超声波、OP-10的增溶等联用技术，以薯蓣皂苷为评价指标，比较以乙醇为萃取剂、以水为萃取剂，添加OP-10，薯蓣皂苷的萃取行为，发现：以水为萃取剂萃取的薯蓣皂苷比以乙醇为萃取剂多25％-30％，纯度比前者高5％-10％。薯蓣皂苷经水解后，干燥后的滤渣，经石油醚或汽油萃取，烷基酚与薯蓣皂素分离完全。

具体实施方式

实施例1，

1)首先，将干盾叶薯蓣(黄姜)粉碎成粒度为40目-80目的盾叶薯蓣粉末；

2)其次，按质量份数取1Kg粉碎后的盾叶薯蓣粉末加入到10Kg的纯净水中，然后再向其中加入OP-10(烷基酚与环氧乙烷的缩合物)使OP-10的质量浓度为1.5％，在频率为25.8KHz下超声40min后真空过滤，收集滤液；

3)在52℃下以0.093Mpa真空度将滤液真空浓缩至膏状；

4)取步骤3)浓缩的膏状物加入到其1.5倍质量的1.5mol/L的硫酸溶液中在102℃进行水解，水解后，用NaOH中和，并用水洗剂、干燥滤渣；

5)将滤渣用滤纸包裹装入索氏提取器中，按滤渣∶石油醚为1∶100的质量比加入石油醚，加热回流萃取，控制回流量在15-25滴/min，回流6h，回流结束后，回收90％的石油醚，将剩余产物冷却至室温，析出纯度≥90％，熔点为≥195℃的白色薯蓣皂素25g。

实施例2，

3)在52℃下以0.093Mpa真空度将滤液真空浓缩至膏状；

4)取步骤3)浓缩的膏状物加入到其3.0倍质量的2.0mol/L的硫酸溶液中在106℃进行水解，水解后，用NaOH中和，并用水洗剂、干燥滤渣；

5)将滤渣用滤纸包裹装入索氏提取器中，按滤渣∶汽油为1∶100的质量比加入汽油，加热回流萃取，控制回流量在15-25滴/min，回流6h，回流结束后，回收85％的汽油，将剩余产物冷却至室温，析出纯度≥90％，熔点为≥195℃的白色薯蓣皂素28g。

实施例3，

3)在52℃下以0.093Mpa真空度将滤液真空浓缩至膏状；

4)取步骤3)浓缩的膏状物加入到其2.5倍质量的3.0mol/L的盐酸溶液中在104℃进行水解，水解后，用NaOH中和，并用水洗剂、干燥滤渣；

5)将滤渣用滤纸包裹装入索氏提取器中，按滤渣∶石油醚为1∶100的质量比加入石油醚，加热回流萃取，控制回流量在15-25滴/min，回流5h，回流结束后，回收90％的石油醚，将剩余产物冷却至室温，析出纯度≥90％，熔点为≥195℃的白色薯蓣皂素23.8g。

实施例4，

3)在52℃下以0.093Mpa真空度将滤液真空浓缩至膏状；

4)取步骤3)浓缩的膏状物加入到其2.0倍质量的2.5mol/L的盐酸溶液中在108℃进行水解，水解后，用NaOH中和，并用水洗剂、干燥滤渣；

5)将滤渣用滤纸包裹装入索氏提取器中，按滤渣∶汽油为1∶100的质量比加入汽油，加热回流萃取，控制回流量在15-25滴/min，回流5.5h，回流结束后，回收90％的汽油，将剩余产物冷却至室温，析出纯度≥90％，熔点为≥195℃的白色薯蓣皂素24.5g。

实施例5，

3)在52℃下以0.093Mpa真空度将滤液真空浓缩至膏状；

4)取步骤3)浓缩的膏状物加入到其1.5倍质量的2.0mol/L的盐酸溶液中在105℃进行水解，水解后，用NaOH中和，并用水洗剂、干燥滤渣；

5)将滤渣用滤纸包裹装入索氏提取器中，按滤渣∶石油醚为1∶100的质量比加入石油醚，加热回流萃取，控制回流量在15-25滴/min，回流4h，回流结束后，回收90％的石油醚，将剩余产物冷却至室温，析出纯度≥90％，熔点为≥195℃的白色薯蓣皂素25.4g。

为了验证本发明的可行性，进行了以下实验：

1、比较了以乙醇为萃取剂及本发明提供的方法，结果发现，本发明提供的技术，所得的薯蓣皂素纯度高，色泽雪白，而以乙醇为萃取剂所得的薯蓣皂素颜色发暗，有些带有明显黄色，纯度较低。

2、利用IR、NMR等技术检测所得的薯蓣皂素不含OP-10的水解产物烷基酚。

3、研究发现，超声波对中药(盾叶薯蓣)有效成分萃取率的影响除与频率、时间有关外，还与超声波的强度有关，这可能也是造成实验误差的原因，上面的数据是经过大量实验所得的平均值。

由此可见，本发明从根本上解决了薯蓣皂素生产的污染问题，为资源化利用盾叶薯蓣奠定了基础，降低了薯蓣皂素的生产成本，现代技术的应用使Marker法成为可能，可用于工业化生产。

Claims

1.薯蓣皂苷无醇萃取方法，其特征在于：

3)真空过滤，在52℃下将滤液真空浓缩至膏状；

2.根据权利要求1所述的薯蓣皂苷无醇萃取方法，其特征在于：所述的步骤3)的真空度为0.093Mpa。

3.根据权利要求1所述的薯蓣皂苷无醇萃取方法，其特征在于：所述的酸性溶液为硫酸或盐酸。

4.根据权利要求1所述的薯蓣皂苷无醇萃取方法，其特征在于：所述的步骤4)的水解温度为102℃-108℃。