CN102872185B - 一种超声提取紫花苜蓿中香豆素的方法 - Google Patents

一种超声提取紫花苜蓿中香豆素的方法 Download PDF

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Abstract

一种超声提取紫花苜蓿中香豆素的方法，包括溶剂提取的步骤，所述的溶剂提取前先使用球磨处理原料与溶剂的混合物，再利用超声振荡处理球磨所得的原料浆料；所述的球磨处理转速为200~600r/min、球料质量比为2~6:1、研磨时间为0.5~5h、温度40~60°C。采用本发明所述的上述方法能以较低浓度的醇水混合溶剂实现对香豆素快速、高效的提取，适用于大量样品的处理。助剂的使用有效地提高了低醇溶剂对香豆素的提取率。

Description

一种超声提取紫花苜蓿中香豆素的方法
技术领域
本发明涉及紫花苜蓿中天然产物的提取方法，尤其是其中香豆素类天然产物的提取方法。
背景技术
近年来,越来越多的研究表明,紫花苜蓿的茎和叶含有包括矿物营养素在内的50多种营养物质及未知生长因子,其营养成分比其它植物丰富许多,被称为万能植物(天然产物研究与开发，2009年第21期，346~353页)。其中，紫花苜蓿含有紫苜蓿酚、苜蓿内酯、苜蓿拟雌内酯、紫花苜蓿醇等7种香豆素(coumarin，氧杂萘邻酮)。香豆素是具有芳香甜味的邻羟基桂皮酸的内酯，有多方面的生理活性，如抗菌、抗凝血、止血、平喘、祛痰、血管保护和抗心绞痛等作用。此外，香豆素还是被科学家充分肯定的抗癌物质。目前从有机植物中提取香豆素的方法主要包括有机溶剂提取法和超临界流体萃取法，主要适合于实验室小规模样品制备；使用的提取溶剂通常是有机溶剂，使粗提后的产物难以分离提纯。本发明针对于大量样品的处理需求，开发了一种高效、环保的香豆素类物种的提取方法，实现以较低浓度的有机溶剂水溶液实现对紫花苜蓿中总香豆素类营养成分的提取。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高效、环保的方法来提取紫花苜蓿中香豆素。
本发明首先提供一种超声提取紫花苜蓿中香豆素的方法，包括溶剂提取的步骤，其特征在于所述的溶剂提取前先使用球磨处理原料与溶剂的混合物，再利用超声振荡处理球磨所得的原料浆料；所述的球磨处理转速为200~600r/min、球料质量比为2~6:1、研磨时间为0.5~5h、温度40~60°C。
优选的实施方式中，所述的原料与溶剂的混合物中还按原料质量添加了1~5%的5wt.%Nafion以及5~10%的石墨。
本发明的方法中所述的溶剂是C1-3短链醇的水溶液，其中C1-3短链醇体积百分含量不超过50%。优选乙醇体积含量为40~50%的乙醇-水混合溶液。
本发明的方法中所述的原料与溶剂的料液比为1g:10~20ml。
本发明的方法中所述的超声振荡处理的温度为40~60°C，时间为5~30min。
本发明另一优选的实施方式中，所述方法还包括对所述原料的预处理步骤，是将紫花苜蓿原料干燥至含水率为2~10%时进行机械粉碎，并过40目筛。
最为优选地，本发明所述的方法包括如下步骤:
①采集紫花苜蓿原料，干燥，使原料含水率为2~10%；
②将干燥后的紫花苜蓿原料进行机械粉碎后，过40目筛，得紫花苜蓿原料粉末；
③向步骤②所得的原料粉末中按照料液比1g:10~20ml加入乙醇体积浓度为40~50%的乙醇-水混合溶液，搅拌均匀后加入Nafion和石墨，混合均匀得混合物料；
④将步骤③的混合物料置于球磨罐中，球料质量比为2~6:1，设定球磨转速为200~600r/min，研磨时间为0.5~2h，循环水温度为温度40~60°C，制得混合浆料；
⑤将步骤④所得的混合浆料置于容器中进行超声振荡处理，超声频率为40KHz，设定温度为40~60°C，时间为10~20min；
⑥使用孔径为0.4μm的滤膜对步骤⑤处理后混合物进行真空抽滤；
⑦使用温度为40~60°C的乙醇体积浓度为40~50%的乙醇-水混合溶液冲洗滤渣3~5次，合并滤液；
⑧对滤液进行减压蒸馏，得到香豆素粗提物。
所得到的香豆素粗提物可通过现有技术中的方法进一步提纯，比如高效液相的方法，此处不再赘述。
采用本发明所述的上述方法能以较低浓度的醇-水混合溶剂实现对香豆素快速、高效的提取，适用于大量样品的处理。助剂的使用有效地提高了低醇溶剂对香豆素的提取率。
具体实施方式
下面的实施例可以使本领域的普通技术人员更全面地理解本发明，但不以任何方式限制本发明。
如无特殊说明，本发明中采用香豆素（Sigma）为对照品，采用高效液相色谱法检测香豆素含量，具体检测方法参见文献(中国中药杂志，2005年第30卷第14期，1080~1082页)。
本发明所述及的Nafion是质量浓度为5%（5wt.%）的Nafion溶液，购自美国Dupont公司。
本发明所述石墨购自阿法埃莎(天津)化学有限公司。
本发明所述球磨机购自南京南大仪器厂，型号是QM-3SP4行星式球磨机；其中球磨罐材质是不锈钢，磨球材质是玛瑙。
实施例1
①原料的采集与处理：采集紫花苜蓿的叶和茎，自来水清洗干净后用去离
子水冲洗，切成2~3cm的小块，晒干至含水量约2~10%；
②预处理：将上述干燥后的紫花苜蓿原料进行机械粉碎，过筛孔内径40目筛，得较小颗粒的原料粉末；
③取20g上述处理后的紫花苜蓿原料，加入120ml pH值为12的碱性去离子水，搅拌均匀后，加入2g石墨和1g5wt.%的Nafion溶液，超声振荡10min，使混合均匀，加入180ml乙醇，混合均匀得到混合物料；
④将步骤③的混合物料置于球磨罐中，控制磨球和混合物料的质量比为4:1，设定球磨转速为500r/min，研磨时间为1h，循环水温度为温度60°C；
⑤对步骤④所得的浆液置于烧杯中进行超声振荡处理，超声频率为40KHz，设定温度为60°C，时间为15min；
⑥使用孔径为0.4μm的滤膜对步骤⑤所得的产物进行真空抽滤；
⑦使用60°C、乙醇体积含量为40%的乙醇-水混合溶液冲洗滤渣4次，合并滤液；
⑧对滤液进行减压蒸馏，得香豆素粗提物。
产物检测：取步骤⑧产物进行含量测定，经换算，香豆素的提取率8.02‰。实施例2
按照实施例1步骤①和②的方法采集和预处理样品；
③取20g紫花苜蓿原料，加入150ml乙醇，均匀浸透，加入1g 5wt.%Nafion溶液和2g的石墨，搅拌均匀，再加入pH值为12的去离子水150ml，搅拌均匀后超声振荡15min，使混合均匀得到混合物料；
④将步骤③的混合物料置于球磨罐中，控制磨球和混合物料的质量比为4:1，设定球磨转速为300r/min，研磨时间为1h，循环水温度为温度60°C；
⑤对步骤④所得的浆液置于烧杯中进行超声振荡处理，超声频率为40KHz，设定温度为60°C，时间为15min；
⑥使用孔径为0.4μm的滤膜对步骤⑤所得的产物进行真空抽滤；
⑦使用温度为60°C、乙醇体积含量为50%的乙醇-水混合溶液冲洗滤渣5次，合并滤液；
⑧对滤液进行减压蒸馏，得香豆素粗提物。
产物检测：取步骤⑧产物进行含量测定，经换算，香豆素的提取率9.80‰。对比实施例1
按照实施例1步骤①和②的方法采集和预处理样品。
设置5个测试组，分别为A、B、C、D和E，按照如下方法处理：
A：采用实施例2的方法处理样品和提取产物；
B：按照实施例2的方法处理和提取样品，但在步骤③中除去加入石墨的操作；
C：按照实施例2的方法处理和提取样品，但在步骤③中除去加入5wt.%Nafion溶液的操作；
D：按照实施例2的方法处理和提取样品，但在步骤③中除去加入石墨和5wt.%Nafion溶液的操作；
E：使用与实施例2相同的提取溶剂（50v.%乙醇水溶液）、料液比例（2g:300ml）和提取温度（60°C），但不加入石墨和Nafion溶液，浸提，原料与溶剂的接触时间与其余四组相同；然后采用同实施例2步骤④~⑥的方法进行样品后处理；
以上5组样品产物检测方法同实施例2；检测后经换算，得三组样品的香豆素的提取率分别是A：9.80％，B：3.05％，C：4.01％，D：2.20％，E：0.55％。从检测结果来看，合并使用球磨及超声处理大大提高香豆素的提取率；助剂的使用又进一步提高提取率。并且合并使用石墨及Nafion（A）作为助剂时，目标产物的提取率高于单独使用二者（C、D）时效果的叠加。
对比实施例2
按照实施例1步骤①和②的方法采集和预处理样品。设置2×3组检测样品（A、B、C、及A’、B’、C’），其中：
样品A、B、C以50%的醇水溶剂为提取溶剂，其余条件按照如下设置：
A：按照实施例2的方法处理样品和提取产物；
B：按照对比实施例1中样品D的方法处理样品和提取产物；
C：按照对比实施例1中样品E的方法处理样品和提取产物；
样品A’、B’、C’以乙醇为提取溶剂，其余条件按照如下设置：
A'：按照实施例2的方法处理样品和提取产物；
B'：按照对比实施例1中样品D的方法处理样品和提取产物；
C'：按照对比实施例1中样品E的方法处理样品和提取产物；
以上6组样品产物检测方法同实施例2，检测换算得三组样品的香豆素的提取率分别是A：9.80‰，B：2.20‰，C：0.55‰，A'：6.08‰，B'：3.32‰，C'：1.25‰。从该结果可见，球磨超声的使用、助剂的使用，对以水含量较高的提取溶剂提取香豆素的提取率的促进作用更明显，而对以醇溶剂提取香豆素的提取率的促进作用相对不明显。

Claims (6)

1.一种超声提取紫花苜蓿中香豆素的方法，包括溶剂提取的步骤，其特征在于所述的溶剂提取前先使用球磨处理原料与溶剂的混合物，再利用超声振荡处理球磨所得的原料浆料；所述的球磨处理转速为200～600r/min、球料质量比为2～6:1、研磨时间为0.5～5h、温度40～60℃；
所述的原料与溶剂的混合物中还按原料质量添加了1～5%的5wt.%Nafion以及5～10%的石墨；
所述的溶剂是C1-3短链醇的水溶液，其中C1-3短链醇体积百分含量不超过50%。
2.权利要求1所述的方法，其特征在于所述醇水溶液中的醇是乙醇，其体积含量为40～50%。
3.权利要求1所述的方法，其特征在于所述的原料与溶剂的料液比为1g:10～20ml。
4.权利要求1所述的方法，其特征在于所述的超声振荡处理的温度为40～60℃，时间为5～30min。
5.权利要求1所述的方法，其特征在于还包括对所述原料的预处理步骤，是将紫花苜蓿原料干燥至含水率为2～10%时进行机械粉碎，并过40目筛。
6.权利要求1所述的方法，包括如下步骤:
①采集紫花苜蓿原料，干燥，使原料含水率为2～10%；
②将干燥后的紫花苜蓿原料进行机械粉碎后，过40目筛，得紫花苜蓿原料粉末；
③向步骤②所得的原料粉末中按照料液比1g:10～20ml加入乙醇体积浓度为40～50%的乙醇-水混合溶液，搅拌均匀后加入Nafion和石墨，混合均匀得混合物料；
④将步骤③的混合物料置于球磨罐中，球料质量比为2～6:1，设定球磨转速为200～600r/min，研磨时间为0.5～2h，循环水温度为温度40～60℃，制得混合浆料；
⑤将步骤④所得的混合浆料置于容器中进行超声振荡处理，超声频率为40KHz，设定温度为40～60℃，时间为10～20min；
⑥使用孔径为0.4μm的滤膜对步骤⑤处理后的混合物进行真空抽滤；
⑦使用温度为40～60℃的乙醇体积浓度为40～50%的乙醇-水混合溶液冲洗滤渣3～5次，合并滤液；
⑧对滤液进行减压蒸馏，得到香豆素粗提物。
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响应曲面法优化紫花苜蓿中香豆雌酚的提取工艺;宋婉睿等;《食品科学》;20101231;第31卷(第22期);242-246 *
宋婉睿等.响应曲面法优化紫花苜蓿中香豆雌酚的提取工艺.《食品科学》.2010,第31卷(第22期),242-246.

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