CN103319328B

CN103319328B - 一种阿魏酸的制备方法

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Publication number: CN103319328B
Application number: CN201310196719.2A
Authority: CN
Inventors: 欧仕益; 赵升强; 姚胜文; 黄才欢; 彭喜春
Original assignee: Jinan University
Current assignee: Guangxi Wuzhou Pharmaceutical Group Co Ltd
Priority date: 2013-05-23
Filing date: 2013-05-23
Publication date: 2015-06-10
Anticipated expiration: 2033-05-23
Also published as: CN103319328A

Abstract

本发明公开了一种阿魏酸的制备方法，属于从植物中分离提取物的领域。本发明中的阿魏酸制备方法包括以下步骤：将纤维质原料用低浓度碱醇水混合溶液提取获得含阿魏酸的碱解液，而后用超滤除去可溶性大分子杂质，再用纳滤浓缩超滤的透过液，将浓缩液酸化，低温静置结晶或有机溶剂萃取获得阿魏酸产品。本发明利用农业和食品加工固体废弃物为原料，生产出可应用在食品、医药和化妆品行业的高效功能性抗氧化剂阿魏酸，经济意义和社会意义重大。

Description

一种阿魏酸的制备方法

技术领域

本发明属于从植物中分离提取物的领域，特别涉及一种阿魏酸的制备方法。

背景技术

阿魏酸是一种高效功能性抗氧化剂，具有抗血栓、预防动脉粥样硬化和心脏病、提高精子活力、抗菌消炎等功能。阿魏酸在医药，食品，化妆品等领域有着日益广泛的用途。

阿魏酸可通过稀碱或阿魏酸酯酶降解植物细胞壁材料获得，这是因为在植物中阿魏酸主要通过酯键与细胞壁多糖和木质素交联，从而构成细胞壁的一部分。

我国是粮食、糖蔗生产大国，小麦和稻谷产量都接近或超过2亿吨，玉米1.2亿吨，甘蔗8500万吨，在收获和加工过程中会产生大量的纤维质副产物，如麸皮、蔗渣等。这些副产物中酚酸含量为0.5％～4%，酚酸中大部分是反式阿魏酸（具体含量依原料而定），尤其是玉米皮中，反式阿魏酸含量达到玉米皮的3%。

目前，阿魏酸主要是通过化学合成和从植物材料中提取获得。化学合成是以香兰醛为原料通过Witting-Horner和Knoeve-nagel反应合成得到。但该法获得的是顺式和反式阿魏酸的混合物，且反应时间长，可长达三周，溶剂用量大，得率低。从植物中提取获得阿魏酸主要是通过酶法和碱法制备。由于木质纤维素结构致密，酶解法的水解效率较低。而碱法可有效断裂酯键，释放出阿魏酸，但由于多糖、木质素及其单体等同时进入碱液，造成阿魏酸分离困难。本发明采用碱醇溶液提取，可将80%以上阿魏酸释放出来，同时大大降低了溶液的粘度，易于实现固液分离。但制备的料液为棕褐色含有较多杂质，因此纯化成为从纤维质中制备阿魏酸的瓶颈，本发明的关键在于解决其纯化问题。

发明内容

为克服现有技术的缺点和不足，本发明的首要目的在于提供一种阿魏酸的制备方法。本发明的目的就是通过玉米皮、玉米芯、蔗渣、麦麸或米糠等纤维质原料碱解醇提产生阿魏酸，以玉米皮、玉米芯、蔗渣、麦麸、米糠或其混合物为原料，在碱溶液中加入乙醇，把多糖-阿魏酸-木质素聚合体中酯键切断，游离出阿魏酸，而多糖不溶于醇溶液而降低粘度；采用超滤和纳滤分离纯化阿魏酸的碱解液，阿魏酸浓缩液酸化后通过结晶或溶剂萃取获得高纯度阿魏酸。

本发明的目的通过下述技术方案实现：一种阿魏酸的制备方法，具体包括以下工艺条件和步骤：

（1）纤维质原料的预处理：

对纤维质原料的干燥和粉碎；

（2）碱醇液处理释放出阿魏酸：

将经步骤（1）预处理的纤维质原料与碱醇水混合溶液按固液比1kg：10～15L混合后，进行提取后蒸馏回收乙醇，经过滤和离心后，除去残渣，水溶液经超滤除去大分子杂质，获得透过液备用；

（3）阿魏酸的获得：

对步骤（2）所述透过液纳滤后，将纳滤浓缩液酸化后，通过低温结晶或有机溶剂萃取后蒸去有机溶剂，获得高纯度阿魏酸。

步骤（1）中所述的纤维质原料为玉米皮、玉米芯、蔗渣、麦麸或者米糠中的一种或几种的混合物；

步骤（1）中所述的干燥条件优选为105℃干燥至农产品原料中含水量为2～5%；

步骤（1）中所述的粉碎为经粉碎机粉碎后过20-60目筛；

步骤（2）中所述的碱醇水混合溶液中的碱优选为氢氧化钠或氢氧化钾中的一种，碱所占的质量浓度为1%～8%；醇优选为乙醇，乙醇所占的体积分数为10%～90%；其中碱：醇：水的w/v/v比例优选为2～4：50～70：30～50；

步骤（2）中所述的提取条件为在温度20～100℃下提取1～20小时；提取条件优选为40～80℃条件下提取2～8h；

步骤（2）中所述的过滤和离心优选为用三足离心机离心；

步骤（2）中所述的超滤用超滤膜的截留分子量为1000～20000；

步骤（2）中所述的残渣中含有大量多糖，可用于制备低聚糖；

步骤（3）中所述的纳滤的纳滤膜的截留分子量为100～500，纳滤压力为0.1～0.45Mpa，温度为15～45℃；纳滤膜的截留分子量优选为150，纳滤压力优选为0.4Mpa，温度优选为25～30℃；

步骤（3）中所述的酸化所用酸为有机酸或无机酸中的一种，优选为盐酸或硫酸中的一种；酸化后的pH为1～5，优选pH为2～3；

步骤（3）中所述的低温结晶的条件优选为4℃静置8h，真空抽滤冷冻干燥，冷冻干燥温度为-20℃，干燥压力为10～100Pa，干燥时间20h；

步骤（3）中所述的有机溶剂萃取中所用的有机溶剂为不溶于水但溶解阿魏酸的所有有机溶剂，所述的有机溶剂优选为乙酸乙酯。

本发明的科学依据如下：纤维质中的反式阿魏酸主要以酯键与多糖和木质素结合，采用碱醇液处理可断开酯键，因而使阿魏酸游离出来。采用超滤可去除残留的可溶性大分子。采用纳滤可以浓缩阿魏酸并回收碱液。阿魏酸在酸性pH下溶解度显著下降，可直接结晶析出，也可通过有机溶剂萃取获得。

本发明相对于现有技术具有如下的优点和显著效果：

（1）获得的阿魏酸纯度高，其含量达84％以上；

（2）碱醇处理后的残渣含有大量多糖，可用于制备低聚糖；

（3）回收的乙醇和碱液可重复利用，从而降低了成本和污染；

（4）膜分离技术无相变，条件温和，不会降低阿魏酸生物活性。

附图说明

图1为实施例1玉米皮纯化品中阿魏酸的HPLC图。

图2是阿魏酸标准品HPLC图。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1：利用玉米皮制备阿魏酸

（1）原料的预处理：

取一定量玉米皮，在105℃干燥至含水量5%，粉碎机粉碎过40目筛，获得预处理后的原料。

（2）碱醇处理获得粗阿魏酸：

经步骤（1）预处理的原料按固液比1千克∶10升与2:50:50（w/v/v）的碱醇水溶液（氢氧化钠：乙醇：水的混合溶液）混合，80℃提取2.5小时，三足离心机离心过滤，滤渣可用于制备低聚糖；

所得滤液用截留分子量为5000的膜进行超滤，进一步去除可溶性大分子物质，透过液备用。

（3）阿魏酸的获得：

步骤（2）中透过液进行纳滤处理。透过液用纳滤设备处理步骤如下：将超滤透过液加入纳滤（纳滤的纳滤膜的截留分子量为150）设备料液桶，压力0.4MPa，30℃下纳滤，浓缩至原来体积的1/3后，加6mol/L盐酸调pH至2.0，然后4℃静置8h，真空抽滤冷冻干燥（冷冻干燥温度为-20℃，干燥压力为100Pa，干燥时间20h），获得阿魏酸产品。

实施例2：利用麦麸制备阿魏酸

（1）原料的预处理：

取一定量麦麸，在105℃干燥至含水量2%，粉碎机粉碎（粉碎的程度为60目），获得预处理后的原料。

（2）碱醇处理获得粗阿魏酸：

经步骤（1）预处理的原料按固液比1千克∶15升与3:60:40（w/v/v）的碱醇水溶液（氢氧化钾：乙醇：水的混合溶液）混合，60℃提取4小时，用三足离心机离心。

离心液用膜截留分子量为10000和2000的超滤设备进一步去除可溶性大分子，透过液备用。

（3）高纯度阿魏酸的获得：

步骤（2）中透过液进行纳滤处理。透过液用纳滤设备处理步骤如下：将超滤透过液加入纳滤设备（纳滤的纳滤膜的截留分子量为150）料液桶，压力0.4MPa，25℃下纳滤，浓缩至原来体积的1/4后，加硫酸调pH至3.0，采用3倍体积的乙酸乙酯萃取，蒸去乙酸乙酯，获得阿魏酸产品。

实施例3：利用蔗渣制备阿魏酸

（1）原料的预处理：

取一定量蔗渣经粉碎机粉碎（粉碎的程度为20目）后，在105℃下干燥至含水量5%。

（2）碱醇处理获得粗阿魏酸：

经步骤（1）预处理的原料按固液比1千克∶12升与4:70:30（w/v/v）的碱醇水溶液（氢氧化钠：乙醇：水的混合溶液）混合，不断搅拌，40℃提取7小时，用三足离心机离心。

离心液用膜截留分子量为20000和1000的超滤设备进一步去除可溶性大分子，透过液备用。

（3）阿魏酸的获得：

步骤（2）中透过液进行纳滤处理。透过液用纳滤设备处理步骤如下：将超滤透过液加入纳滤设备（纳滤的纳滤膜的截留分子量为150）料液桶，压力0.4MPa，30℃下纳滤，浓缩至原来体积的1/5后，加6mol/L盐酸调pH至2.0，然后4℃静置8h，真空抽滤冷冻干燥（冷冻干燥温度为-20℃，干燥压力为100Pa，干燥时间20h），获得阿魏酸产品。

实施例4：制备阿魏酸的检测

用HPLC法测定制备获得的阿魏酸的含量和纯度。

HPLC法测定的条件为：色谱柱Eclipse XDB-C18（4.6mm×250mm，5μm），流动相A为体积分数为0.1%冰醋酸水溶液，流动相B为甲醇；

色谱条件为：检测波长320nm，流速0.8mL/min，柱温40℃，进样量10μL；流动相A体积分数为72%，流动相B的体积分数为28%等梯度洗脱30min。

标准品阿魏酸的来源为阿拉丁试剂(上海)有限公司。

所用的纯化品阿魏酸为实施例1玉米皮的制备获得的阿魏酸产物。

保留时间定性，以外标法定量，面积归一法计算阿魏酸的相对含量。

以保留时间定性，面积归一法测相对含量，分别配制10、20、30、40、50、60mg/100ml阿魏酸对照溶液，按HPLC试验方法进样，以峰面积对浓度进行回归处理制得标准曲线，来对样品进行定量分析。

所得的标准曲线为：y=544489x+96082；R²=0.9998；其中y为峰面积，x为质量浓度（mg/ml）。

现在以玉米皮纯化品中阿魏酸计算为例：

取0.1503g实施例1玉米皮纯化品用5ml无水乙醇溶解后用去离子水定容至250ml，取2ml过膜后按上述方法进行检测，HPLC检测结果图如图1。

10mg/100ml阿魏酸对照溶液的HPLC检测结果图如图2。

图1中峰面积y=28068617代入上述式中计算出x=51.4mg/100ml，因此0.1503mg实施例1玉米皮提取纯化品中阿魏酸质量为51.4mg/100ml×250ml=128.5mg=0.1285g，其纯度为R=0.1285/0.1503×100%=85.5%。

HPLC检测结果证实，本发明所述的阿魏酸的制备方法可以制备获得纯度高达85.5%的阿魏酸。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种阿魏酸的制备方法，其特征在于包括以下工艺条件和步骤：

(1)纤维质原料的预处理：对纤维质原料的干燥和粉碎；

(2)碱醇液处理释放出阿魏酸：将经步骤(1)预处理的纤维质原料与碱醇水混合溶液按固液比1kg：10～15L混合后，进行提取后蒸馏回收乙醇，经过滤和离心后，除去残渣，水溶液经超滤除去大分子杂质，获得透过液备用；

(3)阿魏酸的获得：对步骤(2)所述透过液纳滤后，将纳滤浓缩液酸化后，通过低温结晶或有机溶剂萃取后蒸去有机溶剂，获得高纯度阿魏酸；

步骤(2)中所述的超滤用超滤膜的截留分子量为1000～20000；

步骤(3)中所述的纳滤的纳滤膜的截留分子量为100～500，纳滤压力为0.1～0.45MPa，温度为15～45℃。

2.根据权利要求1所述的阿魏酸的制备方法，其特征在于：

步骤(1)中所述的纤维质原料为玉米皮、玉米芯、蔗渣、麦麸或者米糠中的一种或几种的混合物；

步骤(1)中所述的干燥条件为105℃干燥至农产品原料中含水量为2～5％；

步骤(1)中所述的粉碎为经粉碎机粉碎后过20-60目筛。

3.根据权利要求1所述的阿魏酸的制备方法，其特征在于：

步骤(2)中所述的碱醇水混合溶液中的碱为氢氧化钠或氢氧化钾中的一种，碱所占的质量浓度为1％～8％；醇为乙醇，乙醇所占的体积分数为10％～90％。

4.根据权利要求3所述的阿魏酸的制备方法，其特征在于：

步骤(2)中所述的碱醇水混合溶液中碱：醇：水的w/v/v比例为2～4：50～70：30～50。

5.根据权利要求1所述的阿魏酸的制备方法，其特征在于：

步骤(2)中所述的提取条件为在温度20～100℃下提取1～20小时；

步骤(2)中所述的过滤和离心为用三足离心机离心。

6.根据权利要求4所述的阿魏酸的制备方法，其特征在于：

步骤(2)中所述的提取条件为40～80℃条件下提取2～8h。

7.根据权利要求1所述的阿魏酸的制备方法，其特征在于：

纳滤膜的截留分子量为150，纳滤压力为0.4MPa，温度为25～30℃。

8.根据权利要求1所述的阿魏酸的制备方法，其特征在于：

步骤(3)中所述的酸化所用酸为有机酸或无机酸中的一种，酸化后的pH为1～5；

步骤(3)中所述的有机溶剂萃取中所用的有机溶剂为不溶于水但溶解阿魏酸的所有有机溶剂。

9.根据权利要求8所述的阿魏酸的制备方法，其特征在于：

步骤(3)中所述的酸化所用酸为盐酸或硫酸中的一种；酸化后的pH为2～3。

10.根据权利要求1所述的阿魏酸的制备方法，其特征在于：

步骤(3)中所述的低温结晶的条件为4℃静置8h，真空抽滤冷冻干燥，冷冻干燥温度为-20℃，干燥压力为10～100Pa，干燥时间20h。