CN102532086A

CN102532086A - 一种落叶松树皮原花青素提取方法

Info

Publication number: CN102532086A
Application number: CN2012100093100A
Authority: CN
Inventors: 张力平; 崔晓霞; 张小丽; 罗书勤
Original assignee: Beijing Forestry University
Current assignee: Hulun Buir Yilin Biological Technology Co. Ltd.
Priority date: 2012-01-12
Filing date: 2012-01-12
Publication date: 2012-07-04
Anticipated expiration: 2032-01-12
Also published as: CN102532086B

Abstract

本发明公开了一种落叶松树皮原花青素提取方法，其包括如下步骤：(1)将落叶松树皮粉碎成颗粒状；(2)用超临界提取法提取，得原花青素提取液。本发明充分利用大兴安岭的落叶松树皮，具有原料易得、成本低；超临界提取技术得率高、提取物质不受破坏、生产安全环保等特点，对原花青素的需求可获得了令人满意的结果。

Description

一种落叶松树皮原花青素提取方法

技术领域

本发明属于植物提取分离技术领域，特别涉及一种落叶松树皮原花青素提取方法。

背景技术

20世纪90年代，世界医学界发现，人们的许多疾病都源于体内新陈代谢后残留物一种叫做自由基的氧分子。它可以随时与体内任何器官，组织共用一个电子而结合，造成人体器官的老化。研究证明，人体的衰老、炎症、帕金森症、中风、癌症等70多种疾病的发病与之直接有关。因此，寻找有效的自由基清除剂成为人们追求的目标。

近年来，人们逐步把自由基清除剂的研究重点转向以中药为代表的东方医学，研究表明不少中草药含有抗氧化成分。但相比较而言，OPC抗氧化清除自由基的能力最强。且OPC以高效、低毒，高生物利用率而著称，半数致死量为LD50＝39/kg。OPC清除自由基的能力与其分子结构，聚合度以及与棓酸酯化的程度有关。作为一种天然强力抗氧化剂，原花青素(PC)九十年代便走俏国际市场，据资料报导：PC拥有抗氧化，清除自由基，抑制肿瘤、抗诱变的能力。同时，它还具有改善人体微循环的特殊功效，在体内其抗氧化能力是V_E的50倍，V_C的20倍。它能通过血脑屏障到达脑部，防治中枢神经系统疾病，尤其对皮肤的保健、年轻化及血管的健康、抗炎症作用特别显著，近10年来在北美保健食品业和化妆品业得到广泛应用，年销售额超过1亿美元。

原花色素是植物体内生成的复杂多酚类物质，原花青素为其中分布最广、数量最多的一种。最简单的原花青素是儿茶素、表儿茶素或儿茶素与表儿茶素形成的二聚体。此外，还有三聚体、四聚体等直至十聚体。按聚合度的大小，通常将二～四聚体称为低聚体(Procyanidolic Oligomers简称OPC)，将五聚体以上的称为高聚体(Procyanidolic Polymers简称PPC)。研究表明，原花青素广泛存在于植物界，如葡萄、苹果等水果中和山楂的皮、核、梗以及黑荆树、松树皮、银杏、野生刺葵、番荔枝、贯叶金丝桃等植物中，也存在于某些饮料(茶叶、啤酒)、蔬菜和粮食中，与人类生活和健康密切相关。

原花青素的提取方法有许多，如专利申请号为CN201110031451.8、CN201010623124.7、CN200910192844.X等所公布的有机溶剂法；CN201110126763.7、CN201110048867.0、CN201010521391.3等所公布的超声波法；然而这些方法存在着周期长、工序多、有效成分损失大等缺点。

超声辅助提取技术中超声波的热效应和空化效应会导致作用界面温度急剧上升，如果提取环境的温度同样很高，则会导致原花青素加速氧化分解，杂质溶出量增加，影响提取效率并给后续操作及提纯带来困难，成本费用增大；同时还会加速溶剂的挥发损失，造成溶剂损失，使生产成本加大。

而超声辅助提取技术受超声波衰减因素的制约，超声有效作用区域为一环形，如果提取罐的直径太大，罐壁太厚，超声波声能损失太大，而且在罐的周壁就会形成超声空白区，功率难以和罐的容积相匹配，容积大的罐需要120-180kw超声输出功率，如此大的功率，使超声波设备制造难度增大，同时成本也无法使用户接受，不适合大规模生产。

此外，其他的常见提取方法如采用热水(100℃)作为溶剂提取落叶松树皮中的原花青素时由于大量的亲水杂质的溶出，造成了提取物中原花青素成分的分离纯化的困难。丙酮-水体系虽然提取率较高，但它的沸点较低，使用时溶剂的损耗大。甲醇-水体系中甲醇有一定的毒性，不利于安全生产，并可能导致溶剂残留。

超临界二氧化碳萃取是近年来迅速发展起来的一种新型萃取分离技术，它以超临界状态下的二氧化碳流体为溶剂来提取分离混合物的过程，具有很强的溶解能力和渗透能力以及良好的流动性和传递性。但目前该技术只用于在葡萄籽当中提取原花青素。如专利申请号为CN201110038019.1、CN200710153807.9、CN200510014549.7、CN200510014550.X、CN00103577.0、CN99111574.0等。

落叶松树皮为我国林业重要的副产物，年产量可达9.4万吨。目前主要用于生产栲胶鞣革剂、粘胶剂、泥浆处理剂和除锈剂等化工产品，产品的价值较低，利用效率低。笔者研究发现落叶松树皮中含有丰富的原花青素类化合物，原花色素是植物次生代谢产物，属于多酚类化合物，具有多种化学与生物活性以及清除自由基、抗氧化、保护血管、抗炎和抑制肿瘤等功能。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种落叶松树皮原花青素提取方法。

为了实现本发明目的，本发明的一种落叶松树皮原花青素提取方法，其包括如下步骤：

(1)将落叶松树皮粉碎成颗粒状；

(2)用超临界提取法提取，得原花青素提取液。

进一步，还包括步骤(3)原花青素提取液真空过滤，滤液减压浓缩至粘稠状态，干燥得到原花青素粗品粉末。

所述真空过滤的真空度为-0.098MPa。

所述干燥为喷雾干燥或冷冻干燥。

更进一步，还包括步骤(4)原花青素粗品粉末的纯化。

所述纯化步骤如下：将原花青素粗品配成水溶液后经大孔吸附树脂吸附；再依次用水、乙醇溶液洗脱；收集的洗脱液经减压浓缩至粘稠状，回收乙醇，得到原花青素浓缩液；再将原花青素浓缩液干燥，得到原花青素纯化物。

所述原花青素粗品水溶液的浓度优选为2～10mg/mL。

步骤(1)中的落叶松树皮的颗粒度优选为30～80目，更优选为40～60目。

步骤(2)中超临界提取之中，落叶松树皮颗粒在萃取釜中静态保温30～40min，保温的温度和压力同提取时的温度和压力；优选保温30min。静态保温保证了超临界流体与落叶松树皮颗粒充分接触，利用超临界流体高扩散性能与落叶松树皮颗粒相互作用，将原花青素从落叶松树皮颗粒中分离转移到超临界流体中，从而使原花青素较为彻底地从落叶松树皮颗粒中萃取出。

步骤(2)中的超临界提取条件为：乙醇溶液作夹带剂，乙醇浓度为50～100％，料液重量体积比为1∶2～1∶5，萃取温度为30～60℃，压力为15～50MPa，CO₂流速为2～10L/min，萃取时间为30～60min。

更优选地，超临界提取条件为：乙醇浓度为80％，料液重量体积比为1∶3.75，萃取温度为30℃，压力为30Mpa，CO₂流速为2.78L/min，萃取时间为30min。

步骤(3)中的真空度优选为-0.098MPa；干燥方法为喷雾干燥或冷冻干燥。

粗品中原花青素的纯度为65～78％，得率为15-25％。

本发明提供的一种利用落叶松树皮经过超临界萃取，进行分离、过滤、吸附、洗脱，对洗脱液进行浓缩、干燥得到原花青素粉体的方法。该法采用超临界CO₂流体对落叶松树皮萃取，特别设置了落叶松树皮静态浸渍、扩散30分钟的工艺。由于落叶松树皮结构疏松，便于浸渍、扩散。其他的超临界工艺中是没有的。从落叶松树皮中萃取原花青素时传质阻力主要体现在两方面，固体介质内的扩散过程和固体介质表面外的传质过程，而固体介质内孔的传质阻力在整个传质过程中起主要作用。由于超临界CO₂自身的扩散系数小，有利于超临界CO₂在固体介质内孔中的扩散，溶质在超临界CO₂中的扩散系数比液体大得多，因此固体介质内孔中溶质的扩散速度要高于液体，从而使原花青素的提取率提高。

本发明方法具有如下优点：

1、本发明采用的超临界CO₂无色、无毒、无味、不燃、不腐蚀且容易与萃取产品分离而无溶剂残留，故能满足对药物、食品等溶残控制质量指标，不造成对人体健康的危害和对环境的污染。成功解决了落叶松树皮高产量、高产率提取原花青素的难题，使落叶松树皮得到了高值化，精细化的利用，振兴了濒临倒闭栲胶企业、造福了林区，具有重要的理论意义和实际应用价值。

2、本发明采用的超临界CO₂提取技术的临界温度接近室温(约为31℃)，可在室温条件下提取，因而可防止原花青素这种热敏性物质的降解，能使原花青素远在其沸点之下萃取出来，从而保持产品天然活性。超临界CO₂提取技术用于落叶松树皮中原花青素的萃取，其萃取率高，而且使原花青素不受到空气和光的影响，使原花青素避免了被空气氧化而失去生物活性。

3、本发明采用的超临界CO₂萃取速度快、效率高，能耗少，且操作参数易于控制，因而能使产品质量稳定。超临界CO₂温度接近室温(约为31℃)易于达到，临界压力(7.38MPa)，就目前工业水平其超临界状态一般易于达到。

4、本发明方法成功提取出原花青素，提取效率大大提高，将落叶松树皮高值化和高效利用，将现代提取技术应用于落叶松树皮的精细化利用，可扩大原花青素产品的生产原料。这种全新高效利用技术大大提高树皮利用的附加值，生产具有很好的经济性、竞争力，产品具有较大的市场需求。

具体实施方式

以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。在不背离本发明精神和实质的情况下，对本发明方法、步骤或条件所作的修改或替换，均属于本发明的保护范围。

若未特别指明，实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段。

实施例1

(1)将落叶松树皮1kg粉碎成颗粒度为40～60目的颗粒，用3.75L、80％的乙醇溶液在30℃，30MPa下将落叶松树皮颗粒在萃取釜中静态保温30min，之后在CO₂流速为2.78L/min下萃取30min，得到提取液；重复2次，合并两次提取液，并经真空抽滤得到滤液，将滤液减压浓缩、干燥，得到原花青素粗品，此时粗品中原花青素的纯度为78％，得率25％。

(2)将步骤(1)中原花青素粗品配成2L浓度为2.0mg/ml的乙醇溶液(乙醇浓度为20％)，经预处理过的沧州宝恩吸附材料科技有限公司生产的HPD-100型大孔吸附树脂吸附，用2L95％乙醇溶液洗脱吸附饱和的HPD-100型大孔树脂至无原花青素流出时停止洗脱，收集乙醇洗脱液；

(3)将洗脱液经5L旋转蒸发仪减压浓缩，回收乙醇，得到原花青素浓缩溶液；

(4)将原花青素浓缩液进行冷冻干燥，干燥24h后，得到粉状原花青素纯化产品。纯化后纯度为93％。真空冷冻干燥条件：冷冻终点温度-34℃，加热板温度35℃，干燥室压强66.7Pa，料液浓度2％，料液厚度11mm。

其中：大孔吸附树脂的预处理方法是首先用乙醇浸泡24h，然后用蒸馏水洗涤后用50g/L HCl处理半小时，水洗至中性，再用50g/LNaOH处理半小时，水洗至中性，再用体积分数95％的乙醇溶液洗涤，水洗至洗脱液在280nm下无吸收，最后抽滤干燥备用。

判断原花青素洗脱情况时采用正丁醇-盐酸法检测，原花青素在热酸作用下能产生红色物质，可用紫外可见分光光度计在546nm处测定原花青素的紫外吸收吸光度，如果在546nm处有吸收，则说明原花青素存在。

实施例2

(1)将落叶松树皮1kg粉碎成颗粒度为30～40目的颗粒，用4L、70％的乙醇溶液在35℃，30MPa下将落叶松树皮颗粒在萃取釜中静态保温40min，之后在CO₂流速为3L/min下萃取50min，得到提取液；重复2次，合并两次提取液，并经真空抽滤得到滤液，将滤液减压浓缩、干燥，得到原花青素粗品，此时粗品中原花青素的纯度为70％，得率18％。

(2)将步骤(1)原花青素粗品配成2L浓度为3.0mg/ml的乙醇溶液(乙醇浓度为20％)，经预处理过的沧州宝恩吸附材料科技有限公司生产的HPD-400A型大孔吸附树脂吸附后，用2L 95％乙醇，溶液洗脱吸附饱和的HPD-400A型大孔树脂至无原花青素流出时停止洗脱，收集乙醇洗脱液。

(3)将洗脱液经5L旋转蒸发仪减压浓缩，回收乙醇，得到原花青素浓缩液；

(4)将原花青素浓缩液进行喷雾干燥，得粉状原花青素纯化产品。纯化后纯度为90％。其工艺参数为供液量为30uL/min，进风温度150℃，出风温度75℃，转速(雾化)25500r/min，旋风分离器进出口风压差0.6kPa。

大孔吸附树脂的预处理方法同实施例1。

实施例3

(1)将落叶松树皮1kg粉碎成颗粒度为70～80目的颗粒，用5L、70％的乙醇溶液在40℃，40MPa下将落叶松树皮颗粒在萃取釜中静态保温40min，之后在CO₂流速为3L/min下萃取60min，得到提取液；重复2次，合并两次提取液，并经真空抽滤得到滤液，将滤液减压浓缩、干燥，得到原花青素粗品，此时粗品中原花青素的纯度为69％，得率16％。

(4)将原花青素浓缩液进行喷雾干燥，得粉状原花青素纯化产品。纯化后纯度为85％。其工艺参数为供液量为30uL/min，进风温度150℃，出风温度75℃，转速(雾化)25500r/min，旋风分离器进出口风压差0.6kPa。

大孔吸附树脂的预处理方法同实施例1。

实施例4

(1)将落叶松树皮1kg粉碎成颗粒度为60～70目的颗粒，用2L、90％的乙醇溶液在60℃，40MPa下将落叶松树皮颗粒在萃取釜中静态保温40min，之后在CO₂流速为10L/min下萃取60min，得到提取液；重复2次，合并两次提取液，并经真空抽滤得到滤液，将滤液减压浓缩、干燥，得到原花青素粗品，此时粗品中原花青素的纯度为66％，得率15％。

(2)将步骤(1)原花青素粗品配成2L浓度为5.0mg/ml的乙醇溶液(乙醇浓度为20％)，经预处理过的沧州宝恩吸附材料科技有限公司生产的HPD-400A型大孔吸附树脂吸附后，用2L95％乙醇，溶液洗脱吸附饱和的HPD-400A型大孔树脂至无原花青素流出时停止洗脱，收集乙醇洗脱液。

(4)将原花青素浓缩液进行喷雾干燥，得粉状原花青素纯化产品。纯化后纯度为87％。其工艺参数为供液量为30uL/min，进风温度150℃，出风温度75℃，转速(雾化)25500r/min，旋风分离器进出口风压差0.6kPa。

大孔吸附树脂的预处理方法同实施例1。

实施例5

(1)将落叶松树皮1kg粉碎成颗粒度为70～80目的颗粒，用5L、70％的乙醇溶液在35℃，35MPa下将落叶松树皮颗粒在萃取釜中静态保温50min，之后在CO₂流速为10L/min下萃取50min，得到提取液；重复2次，合并两次提取液，并经真空抽滤得到滤液，将滤液减压浓缩、干燥，得到原花青素粗品，此时粗品中原花青素的纯度为65％，得率15.6％。

(2)将步骤(1)原花青素粗品配成2L浓度为8.0mg/ml的乙醇溶液(乙醇浓度为20％)，经预处理过的沧州宝恩吸附材料科技有限公司生产的HPD-400A型大孔吸附树脂吸附后，用2L95％乙醇，溶液洗脱吸附饱和的HPD-400A型大孔树脂至无原花青素流出时停止洗脱，收集乙醇洗脱液。

(4)将原花青素浓缩液进行喷雾干燥，得粉状原花青素纯化产品。纯化后纯度为88％。其工艺参数为供液量为30uL/min，进风温度150℃，出风温度75℃，转速(雾化)25500r/min，旋风分离器进出口风压差0.6kPa。

大孔吸附树脂的预处理方法同实施例1。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

实施例6

(1)将落叶松树皮1kg粉碎成颗粒度为70-80目的颗粒，用5L、70％的乙醇溶液在35℃，35MPa，CO₂流速为10L/min下将落叶松树皮颗粒在萃取釜中动态萃取60min，得到提取液；重复2次，合并两次提取液，并经真空抽滤得到滤液，将滤液减压浓缩、干燥，得到原花青素粗品，此时粗品中原花青素的纯度40％，得率10％。

(4)将原花青素浓缩液进行喷雾干燥，得粉状原花青素纯化产品。纯化后纯度为68％。其工艺参数为供液量为30uL/min，进风温度150℃，出风温度75℃，转速(雾化)25500r/min，旋风分离器进出口风压差0.6kPa。

Claims

1.一种落叶松树皮原花青素提取方法，其包括如下步骤：

(1)将落叶松树皮粉碎成颗粒状；

(2)用超临界提取法提取，得原花青素提取液。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括步骤(3)原花青素提取液真空过滤，滤液减压浓缩至粘稠状态，干燥得到原花青素粗品粉末。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述真空过滤的真空度为-0.098MPa。

4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述干燥为喷雾干燥或冷冻干燥。

5.如权利要求2所述的方法，其特征在于，还包括步骤(4)原花青素粗品粉末的纯化；所述纯化步骤如下：将原花青素粗品配成水溶液后经大孔吸附树脂吸附；再依次用水、乙醇溶液洗脱；收集的洗脱液经减压浓缩至粘稠状，回收乙醇，得到原花青素浓缩液；再将原花青素浓缩液干燥，得到原花青素纯化物。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述原花青素粗品水溶液的浓度为2～10mg/mL。

7.如权利要求1～6任意一项所述的方法，其特征在于，步骤(1)中的落叶松树皮的颗粒度为30～80目。

8.如权利要求1～6任意一项所述的方法，其特征在于，步骤(2)中超临界提取之中，落叶松树皮颗粒在萃取釜中静态保温30～40min，保温的温度和压力同提取时的温度和压力。

9.如权利要求1～7任意一项所述的方法，其特征在于，步骤(2)中的超临界提取条件为：乙醇溶液作夹带剂，乙醇浓度为50～100％，料液重量体积比为1∶2～1∶5，萃取温度为30～60℃，压力为15～50MPa，CO₂流速为2～10L/min，萃取时间为30～60min。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，步骤(2)中的超临界提取条件为：乙醇浓度为80％，料液重量体积比为1∶3.75，萃取温度为30℃，压力为30Mpa，CO₂流速为2.78L/min，萃取时间为30min。