CN102861135B - 苦荞黄酮提取方法 - Google Patents

Abstract

苦荞黄酮提取方法，在完全密闭的提取设备中，采用乙醇为溶剂提取，工艺是：磁力反应釜内放入不少于其容积五分之一，颗粒大小为0.7~1mm之间的惰性二氧化硅和其容积四分之一的苦荞皮层粉，混匀，加入使得混合物料湿润的溶剂；冲入不少于磁力反应釜体积1.5倍的氮气；注入体积为磁力反应釜总体积的五分之二的溶剂；磁力反应釜的温度达到并保持20~80摄氏度；给磁力反应釜增压达6~14MPa，维持此压力80~120分钟；清洗磁力反应釜和二次提取：往磁力反应釜中注入占磁力反应釜二分之一体积的溶剂；给磁力反应釜增压致1~10MPa，维持此压力60~100分钟；将水和黄酮的混合液在氮气的氛围中，35~65摄氏度干燥，得到黄色的苦荞黄酮。

Description

苦荞黄酮提取方法

技术领域

本发明涉及一种苦荞黄酮提取方法。

背景技术

苦荞含有其它谷物所不含有的芦丁（Rutin）黄酮类化合物，芦丁主要分布于苦荞的花、茎、叶、根及籽粒、外壳中，大约在1%-7%之间，苦荞外壳含芦丁超过3%。具有降血脂、降血糖、降尿糖，降低微血管脆性和渗透性，防治出血症、冠心病、糖尿病和高血压，维持眼循环等多种生理功能和药用价值。目前提取异黄酮主要采用乙醇浸提工艺，包括传统浸提和超声波连续逆流提取两种工艺方式。相比较后者明显进步，缩短了提取时间，乙醇用量也有所降低。但两者本质上都属于有机溶剂浸提，所得提取物品质特性完全一致，存在的问题是提取物纯度很低，需经过脱脂、树脂吸附等纯化工序才能达到纯度≥50 %的商品规格。同时两种工艺都需大量使用正己烷和乙醇，其经济性和安全性也令人忧虑。

发明内容

本发明的目的就是公开一种苦荞黄酮提取方法，拓宽苦荞原料的综合利用价值，解决目前苦荞黄酮提取率低和不安全性问题。

采取的技术方案：苦荞黄酮提取方法，在完全密闭的提取设备中，采用乙醇为溶剂提取，具体工艺如下：

（1）提取室内放入不少于其容积五分之一，颗粒大小为0.7~1mm之间的惰性二氧化硅和其容积四分之一的苦荞皮层粉，然后混合均匀，加入使得混合固体物料湿润的溶剂；

（2）制造氮气保护环境，向系统冲入不少于提取室体积1.5倍的氮气，赶走系统中的空气，形成氮气保护下的提取环境；

（3）向提取室中再注入溶剂，使注入的溶剂总量连同步骤（1）湿润物料的溶剂在内，为提取室总体积的五分之二的溶剂；打开热水加热装置，直到提取室的温度达到20~80摄氏度，并使加热装置表面的温度一直维持在20~80摄氏度；

（4）给提取室增压，直到气压计读数到达6~14MPa；

（5）稳定前述气压，维持此压力80~120分钟，并开启磁力搅拌机，此时在搅拌和压力下作用，搅拌转速为100转/每分钟~800转/每分钟。溶剂和物料在压力和惰性二氧化硅的帮助下发生萃取反应；

（6）打开接收容器与提取室之间的连接阀门，提取后的混合液在压力的作用下从出料口流到接收容器中；

（7）清洗提取室和二次提取，待压力降至0.5MPa以下时，关闭伐门；往提取室中注入占提取室二分之一体积的溶剂；给提取室增压致1~10MPa，维持此压力60~100分钟；

（8）放出提取混合液，压力降至常压；

（9）去除沙子，将接收容器中的提取混合液压缩过滤,过滤层的孔径不大于60微米；

（10）提取液引入浓缩和溶剂回收系统加热浓缩，通过管道回收蒸发的乙醇；

（11）提取液在回收乙醇后形成水和黄酮的混合液，将水和黄酮的混合液引入专用的过滤干燥一体机。在氮气的氛围中进行干燥，干燥温度为35~65摄氏度。干燥后的黄色物质就是最后的目的产物，苦荞黄酮。得到的产物黄酮的含量在55%~75%。100公斤的苦荞皮层粉可以最后提取4~5公斤的黄酮产品。

以上工艺过程是以磁力反应釜作为提取室、与提取液储存罐、浓缩机组、混合液储存罐、多功能过滤机构成的完全密闭的提取设备中进行；其中：回收乙醇的浓缩机组10采用DXNS－50－1型单效动态循环低温（25－30℃）浓缩机组，浓缩机组10与磁力反应釜5间通过提取液管路17、提取液储存罐16和提取液、空气三通阀19连通；在磁力反应釜5的入口端依顺序安装溶剂管路1、溶剂和氮气三通阀2、溶剂和氮气共用管道3、气压计4和氮气管路26；多功能过滤机11采用DG－800型过滤洗涤干燥三合一过滤机，它与浓缩机组10间经混合液存储罐15和水与提取物混合液管路13连通。所述磁力反应釜是一种具有磁力搅拌机构的磁力反应釜。

操作步骤如下：

（1）打开提取室的进料端，在其内放入占其体积五分分之一的惰性二氧化硅（颗粒大小为0.7~1mm之间）和体积四分之一的的苦荞皮层粉，然后混合均匀。最后加入适量的溶剂，使得混合固体物料微微湿润；此时所有阀门处于关闭状态。

（2）装上进料端，并将提取室密封地接入整个系统。

（3）打开静止阀门和气阀门。

（4）向系统冲入氮气，注入氮气的体积为不少于提取室体积的1.5倍。关闭静止阀门。此步目的是赶走系统中的空气，使得提取在氮气的保护中进行。

（5）关闭气阀门，打开泵阀门，向提取室中注入溶剂，注入体积为提取室总体积的五分之二。关闭泵阀门。

（6）打开热水加热装置，直到提取室的温度达到20~80摄氏度，并使加热装置表面的温度一直维持在20~80摄氏度。

（7）打开气阀门，给提取室增压，直到气压计读数到达6~14MPa。

（8）在增压过程中，开始磁力搅拌，搅拌转速为100转/每分钟~800转/每分钟。搅拌器为桨叶搅拌，搅拌器安装在提取室的取料端并离过滤钢板30厘米处。这样安装不仅可以增加提取反应速度，还可以防止惰性二氧化硅堵塞过滤孔。

（9）待气压稳定后，关闭气阀门。维持此压力80~120分钟，此时溶剂和物料在压力和惰性二氧化硅的帮助下发生萃取反应。

（10）打开静止阀门，提取后的混合液会在压力的作用下从出料口流到接收容器中。此过程维持搅拌以防止过滤孔堵塞。

（11）清洗提取室和二次提取：待压力降至0.2MPa以下时，关闭静止伐门。停止搅拌，打开泵阀门，往提取室中注入占提取室五分之二体积的溶剂。关闭泵阀门，打开气阀门增压致1~10MPa。维持此压力30~80分钟。开始磁力搅拌，搅拌转速为100转/每分钟~800转/每分钟。（此步的目的是1.）。打开静止阀门，放出提取混合液。直至压力降至常压。停止搅拌。

（12）关闭静止阀门。

（13）将过滤后的提取液引入浓缩和溶剂回收系统加热浓缩，加热方式为热水套管加热，加热温度25~45摄氏度；这样不破坏提取液中的生物活性物质。最后形成水和黄酮的混合液。蒸发的乙醇则通过管道回收。

（14）将水和黄酮的混合液引入专用的过滤干燥一体机，在氮气的氛围中进行干燥，干燥温度为35~65摄氏度。干燥后的黄色物质就是最后的目的产物。

上述提取室即磁力反应釜或反应釜。且磁力反应釜是一种可控温的中、高压磁力反应釜。

本工艺与传统的方法比较，有如下积极效果：1.由于在提取过程中采用避光，惰性气体保护以及温度控制，所以提取的生物类黄酮纯度较高，生物活性保持好；2.提取所消耗的溶剂少；3.提取时间短，这样可以减少产生不必要的副产品和避免降低提取物的生物活性。

附图说明

图1是苦荞黄酮提取方法使用的设备工艺流程图；

图中序号说明：1是溶剂管路，2是溶剂和氮气三通阀门，3是溶剂和氮气共用管道，4是气压计，5是磁力反应釜，6是磁力搅拌电机，7是上磁盘，8是下磁盘，9是密封罩，10是用于回收乙醇的浓缩机组，11是多功能过滤机，12是过滤机的排料阀, 13是水与提取物混合液管路，14是乙醇回收管路，15是提取物与水的混合液储存罐，16是提取液储存罐，17是提取液管路，18是空气出口管路， 19是提取液、空气三通阀门，20是不锈钢和纤维过滤板，  21是下端出料口，22是传动轴，23是搅拌桨叶，24是反应釜密封盖， 25是反应釜控温冷热水进出口，26是氮气管路。

具体实施方式

以下参照附图，结合生产过程，作为实施例对本发明的技术方案进一步说明。

参照图1，本发明使用的磁力反应釜是可控温的中、高压磁力反应釜，这样，提取设备包括磁力反应釜、提取液储存罐、浓缩机组、混合液储存罐、多功能过滤机；回收乙醇的浓缩机组10采用DXNS－50－1型单效动态循环低温（25－30℃）浓缩机组，浓缩机组10与磁力反应釜5间通过提取液管路17、提取液储存罐16和提取液、空气三通阀19连通；在磁力反应釜5的入口端依顺序安装溶剂管路1、溶剂和氮气三通阀2、溶剂和氮气共用管道3、气压计4和氮气管路26。多功能过滤机11采用DG－800型过滤洗涤干燥三合一过滤机，它与浓缩机组10间经混合液存储罐15和水与提取物混合液管路13连通。本例磁力反应釜是可控温的中、高压磁力反应釜，采用静密封结构，搅拌器与电机传动间采用磁力偶合器联接，由于其无接触的传递力矩，以静密封取代动密封，能彻底解决以前机械密封与填料密封无法解决的泄漏问题，使整个介质各搅拌部件完全处于绝对密封的状态中进行工作。

在设备图中，传动是通过“上磁盘7”和“下磁盘8”之间的磁力耦合完成。“下磁盘8”连接传动轴22被密封罩9封闭在反应釜的上部，这样就达到静密封的目的。反应釜6有两层构成，夹层是用于控温循环冷热水的。

打开磁力反应釜5以及反应釜密封盖24，在其内放入占其体积五分之一的惰性二氧化硅（颗粒大小为0.7～1mm之间）和体积四分之一的苦荞皮层粉，然后混合均匀。最后加入适量的溶剂，使得混合固体物料微微湿润。此时所有阀门处于关闭状态。关闭反应釜密封盖24以及反应釜外盖，并使反应釜密封的接入整个系统。打开三通阀门2中的氮气阀门和三通阀门19中的空气阀门。向反应釜5内冲入氮气3～10分钟，反应釜内以及管路3内的空气从空气出口管路18排出。关闭三通阀门19。关闭三通阀门2中的氮气阀门后，再打开三通阀2中的溶剂阀门，向反应釜5中注入溶剂乙醇，注入体积为提取室总体积的五分之二。关闭三通阀门2。打开反应釜中的温控开关，利用热水循环管路进出口25，给反应釜5加热，使用冷热水控温法使反应釜内温度达到20～80摄氏度，并此后的提取过程中一直维持这一温度。打开三通阀门2中的氮气阀门，给反应釜5加压。同时打开反应釜5中的磁力搅拌电机，搅拌转度为100～800转/每分钟。等到气压计4的读数达到2～16MP时，关闭三通阀2。维持此压力搅拌100～120分钟，此时反应釜内5发生萃取黄酮的反应。时间到后，打开三通阀19的提取液阀门，提取液会在压力差的作用下经过下端出料口21后从过滤板20中流出。提取液经过提取液管路17流向提取液储存罐16中。在这个过程中，在磁力搅拌机6带动下，上磁盘7旋转，通过磁力的作用，处于密封罩9中的下磁盘8相应转动，搅拌桨叶23的传动轴22同步转动，使桨叶22维持搅拌，加速反应釜中乙醇和原料的溶解浸出反应，同时防止过滤板20堵塞。待压力计4的读数在0.2MP以下时，关闭三通阀19，同时停止搅拌。此时，主要（即一次）提取过程已经完成。

接着进行二次提取和清洗磁力反应釜。打开三通阀3中的溶剂阀门。向反应釜5中注入溶剂乙醇，注入体积为提取室总体积的五分之二。关闭三通阀门2。打开三通阀门2中的氮气阀门，给反应釜加压，同时打开磁力搅拌电机5，搅拌转度为100～800转/每分钟。等到气压计4的读数达到1～10MP时，关闭三通阀2。维持此压力搅拌30～80分钟。到时间后，打开三通阀19的提取液阀门，提取液会在压力差的作用下经过下端出料口21后从过滤板20中流出。提取液经过管路17流向储存罐16中。在这个过程中维持搅拌。待压力计4的读数为常压时，关闭三通阀19，同时停止搅拌。

之后是蒸发、冷凝回收乙醇并分离提取物的过程。将提取液从储存罐16中抽至DXNS-50-1型单效动态循环低温浓缩机组10中进行蒸发，经乙醇回收管路14冷凝回收乙醇。剩下的是提取物与水的混合液，将该液体从设备10的下部出口引至储存罐15中。把储存罐中的混合液经水与提取物混合管路13抽至DG-800型过滤洗涤干燥三合一多功能过滤机11中进行过滤干燥。整个过滤干燥是在氮气的保护下进行。最后从过滤机的排料阀12中得到干燥的黄酮提取物。

苦荞子经粗磨，让荞仁和荞皮分开，取荞皮作提取苦荞黄酮的原料。

苦荞皮层粉中生物类黄酮的含量是其他部分的两倍，所以在本工艺中苦荞皮层粉将是我们提取黄酮的原料。

本发明介绍了一种快速，简单，并且容易自动化的一种高效的从苦荞种提取生物类黄酮的方法。苦荞中的生物类黄酮主要成分是2—苯基色原酮类化合物，有槲皮素、芦丁、桑色素、莰菲醇等黄酮类物质。这些物质在一定的温度时会发生分解和氧化，并且光照对它们的稳定性也很会造成一定的影响。所以在本工艺中，整个提取过程都在避光以及惰性气体的保护中进行，并且温度控制在25~65摄氏度之间。

在提取过程中，我们采用磁力搅拌状态下的高压来加速分子运动，并添加惰性二氧化硅以提高提取反应的接触面积。提取所用的溶剂是乙醇。乙醇可以回收再利用，并且无毒无害。选用这种溶剂不仅可以节约成本，还可以保证产品的安全以及保护环境。我们采用氮气加压来防止黄酮在提取过程中被氧化。由于本产品的原料是皮层粉而不是整荞粉或叶子，所以在提取后期的渣滓很少。

传统的工艺：1.水浴法，此法提取所需时间太长，提取效率低。2.超声波辅助法，虽然提取效率较高，但由于超声脉冲会使得提取液局部温度升高，从而使黄酮在没有惰性气体的保护下发生氧化。最后，这种方法得到的黄酮纯度很低，一般在30%一下。3.微波辅助法同样是在空气的氛围中进行，在提取过程中会导致提取物氧化。4.超临界萃取法，此法温度过高，会影响提取物的稳定性。

传统工艺的提取条件（温度，酸碱环境，光照等）比较粗暴。本工艺与传统的方法比较总的来说有如下优势：1.由于在提取过程中采用避光，惰性气体保护以及温度控制，所以提取的生物类黄酮纯度较高，生物活性保持好；2.提取所消耗的溶剂少；3.提取时间短，这样可以减少产生不必要的副产品和避免降低提取物的生物活性。

Claims (6)

1.苦荞黄酮提取方法，在完全密闭的提取设备中，采用乙醇为溶剂提取，其特征在于工艺如下：

（1）提取室内放入不少于其容积五分之一，颗粒大小为0.7~1mm之间的惰性二氧化硅和其容积四分之一的苦荞皮层粉，然后混合均匀，加入使得混合固体物料湿润的溶剂；

（2）制造氮气保护环境，向提取室内冲入不少于提取室体积1.5倍的氮气，赶走系统中的空气，形成氮气保护下的提取环境；

（3）向提取室中再注入溶剂，使注入的溶剂量连同步骤（1）湿润物料的溶剂在内，为提取室总体积的五分之二的溶剂；打开热水加热装置，直到提取室的温度达到20~80摄氏度，并使加热装置表面的温度一直维持在20~80摄氏度；

（4）给提取室增压，直到气压计读数到达6~14MPa； 

（5）稳定前述气压，维持此压力80~120分钟，并开启磁力搅拌机，此时在搅拌和压力下作用，搅拌转速为100转/每分钟~800转/每分钟；溶剂和物料在压力和惰性二氧化硅的帮助下发生萃取反应；

（6）打开接收容器与提取室之间的连接阀门，提取后的混合液在压力的作用下从出料口流到接收容器中；

（7）清洗提取室和二次提取，待压力降至0.5MPa以下时，关闭伐门；往提取室中注入占提取室二分之一体积的溶剂；给提取室增压致1~10MPa，维持此压力60~100分钟；

（8）放出提取混合液，压力降至常压；

（9）去除沙子，将接收容器中的提取混合液压缩过滤,过滤层的孔径不大于60微米；

（10）提取液引入浓缩和溶剂回收系统加热浓缩，通过管道回收蒸发的乙醇；

（11）提取液在回收乙醇后形成水和黄酮的混合液，将水和黄酮的混合液引入专用的过滤干燥一体机；在氮气的氛围中进行干燥，干燥温度为35~65摄氏度；干燥后的黄色物质就是最后的目的产物，苦荞黄酮；得到的产物黄酮的含量在55%~75%；100公斤的苦荞皮层粉可以最后提取4~5公斤的黄酮产品。

2.根据权利要求1所述苦荞黄酮提取方法，其特征在于工艺过程是在磁力反应釜、提取液储存罐、浓缩机组、混合液储存罐、多功能过滤机构成的完全密闭的提取设备中进行；其中：回收乙醇的浓缩机组（10）采用循环温度为25－30℃的DXNS－50－1型单效动态循环低温浓缩机组，浓缩机组（10）与磁力反应釜（5）间通过提取液管路（17）、提取液储存罐（16）和提取液、空气三通阀（19）连通；在磁力反应釜（5）的入口端依顺序安装溶剂管路（1）、溶剂和氮气三通阀（2）、溶剂和氮气共用管道（3）、气压计（4）和氮气管路（26）；多功能过滤机（11）采用DG－800型过滤洗涤干燥三合一过滤机，它与浓缩机组（10）间经混合液存储罐（15）和水与提取物混合液管路（13）连通。

3.根据权利要求1所述苦荞黄酮提取方法，其特征在于工艺过程在提取设备中的操作方法是：

（1）打开提取室的进料端，在其内放入占其体积五分之一的颗粒大小为0.7~1mm之间的惰性二氧化硅和体积四分之一的苦荞皮层粉，然后混合均匀；最后加入适量的溶剂，使得混合固体物料微微湿润；此时所有阀门处于关闭状态；

（2）装上进料端，并将提取室密封地接入整个系统；

（3）打开静止阀门和气阀门；

（4）向系统冲入氮气，注入氮气的体积不少于提取室体积的1.5倍；关闭静止阀门；赶走系统中的空气，使得提取在氮气的保护中进行；

（5）关闭气阀门，打开泵阀门，向提取室中注入溶剂，注入体积为提取室总体积的五分之二；关闭泵阀门；

（6）打开热水加热装置，直到提取室的温度达到20~80摄氏度，并使加热装置表面的温度一直维持在20~80摄氏度；

（7）打开气阀门，给提取室增压，直到气压计读数到达6~14MPa；

（8）在增压过程中，开始磁力搅拌，搅拌转速为100转/每分钟~800转/每分钟；搅拌器为桨叶搅拌，搅拌器安装在提取室的取料端并离过滤钢板30厘米处； 

（9）待气压稳定后，关闭气阀门；维持此压力80~120分钟，此时溶剂和物料在压力和惰性二氧化硅的帮助下发生萃取反应；

（10）打开静止阀门，提取后的混合液会在压力的作用下从出料口流到接收容器中；此过程维持搅拌以防止过滤孔堵塞；

（11）清洗提取室和二次提取：待压力降至0.2MPa以下时，关闭静止伐门；停止搅拌，打开泵阀门，往提取室中注入占提取室五分之二体积的溶剂；关闭泵阀门，打开气阀门增压致1~10MPa；维持此压力30~80分钟；开始磁力搅拌，搅拌转速为100转/每分钟~800转/每分钟；打开静止阀门，放出提取混合液；直至压力降至常压；停止搅拌；

（12）关闭静止阀门；

（13）将过滤后的提取液引入浓缩和溶剂回收系统加热浓缩，加热方式为热水套管加热，加热温度25~45摄氏度；这样不破坏提取液中的生物活性物质；最后形成水和黄酮的混合液；蒸发的乙醇则通过管道回收；

（14）将水和黄酮的混合液引入专用的过滤干燥一体机，在氮气的氛围中进行干燥，干燥温度为35~65摄氏度；干燥后的黄色物质就是最后的目的产物。

4.根据权利要求1所述的苦荞黄酮提取方法，其特征在于提取室是磁力反应釜。

5.根据权利要求3所述的苦荞黄酮提取方法，其特征在于提取室是磁力反应釜。

6.根据权利要求2或4或5所述的苦荞黄酮提取方法，其特征在于磁力反应釜是可控温的中、高压力磁力反应釜。

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