CN103570615A - 一种从蓖麻粕中提取蓖麻碱的工艺 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种从蓖麻粕中提取蓖麻碱的工艺，其包括：步骤a，将蓖麻粕放入容器中，加入水，采用超声协同微波进行提取，得到蓖麻碱粗提物；步骤b，采用索氏抽提器以氯仿为溶剂对蓖麻碱粗提物进行抽提，蒸发溶剂，得到固体；及步骤c，将步骤b得到的固体采用无水乙醇进行结晶，得到蓖麻碱。本发明的提取工艺采用超声协同微波作为辅助提取蓖麻碱，极大地缩短了提取时间，提高了提取率。

Description

一种从蓖麻粕中提取蓖麻碱的工艺

技术领域

本发明涉及蓖麻碱提取技术，具体涉及一种从蓖麻粕中提取蓖麻碱的工艺。

背景技术

蓖麻（Ricinus communis）为大戟科（Euphoribia L）蓖麻属植物，是世界十大油料作物之一。蓖麻根系特别发达，具有适应性广、耐寒及耐盐碱的特点，因此在全世界分布范围较广，主要分布在亚洲、南美洲及欧洲。蓖麻籽含油率较高，约占蓖麻籽总重的45-55%，其所含的蓖麻油是唯一含有羟基的天然脂肪酸，具有特殊的理化性质。随着蓖麻油需求量的增长，蓖麻籽榨油后的副产品－蓖麻粕的综合开发利用变得越来越重要，蓖麻粕的开发利用对推动蓖麻产业的发展、创造经济效益具有积极的作用。

蓖麻粕中含有蓖麻碱、毒蛋白、凝集素及变应原等毒素，这些物质损害动物的健康，严重的还会致死，长期以来，蓖麻粕还只是作为肥料用于农田灌溉，效益低下。如果采用恰当的工艺从蓖麻粕中提取蓖麻碱，不仅能使资源得到合理的利用，也有利于提高蓖麻产业的经济效益。

蓖麻碱是一种吡啶衍生类生物碱，化学名为N-甲基-3-氰基-4-甲氧基-2-吡啶酮，其结构式如下述式（I）所示：

蓖麻碱的分子式为C₈H₈N₂O₂，相对分子量为164.17，为白色针状或棱状结晶体，易溶于热水，在热的乙醇中也有一定的溶解度，在乙醚、石油醚和苯中溶解度很小。蓖麻碱具有杀虫作用，采用蓖麻碱制成的杀虫剂具有速杀性、持效期短及易挥发的特点，不但配制方便、成本低廉、杀虫效果好，且对作物植株具有叶面追加有机肥源的功效，对人畜无害，药效期长，不易产生抗毒性。另外，蓖麻碱还具有一定的肝保护作用、镇痛作用和中枢神经兴奋作用。

目前主要通过水溶液提取，有机溶剂萃取及结晶获得蓖麻碱纯品。但采用该方法提取蓖麻碱时，提取时间较长（约3-4小时），提取效率较低。

发明内容

针对上述问题，本发明的主要目的在于提供一种从蓖麻粕中提取蓖麻碱的工艺，该工艺采用超声协同微波作为辅助提取蓖麻碱，极大地缩短了提取时间，提高了提取效率。

为达到上述目的，本发明提供一种从蓖麻粕中提取蓖麻碱的工艺，所述工艺包括以下步骤：

步骤a：将蓖麻粕放入容器中，加入水，采用超声协同微波进行提取，得到蓖麻碱粗提物；

步骤b：采用索氏抽提器以氯仿为溶剂对蓖麻碱粗提物进行抽提，蒸发溶剂，得到固体；

步骤c：将步骤b得到的固体采用无水乙醇进行结晶，得到蓖麻碱。

进一步地，所述步骤a中，微波及超声波的功率均为0-1000W；

优选地，所述步骤a中，采用超声协同微波进行提取，所述微波的功率为100-500W，所述超声波的功率为300-700W。

进一步地，所述步骤a中，蓖麻粕与水的重量比为1:1-1:10，优选1:5-1:10。

进一步地，所述步骤a中，采用超声协同微波提取1-30min，优选1-10min。

进一步地，所述步骤b中，氯仿的体积为50-200mL，优选150ml。

进一步地，所述步骤b中，采用索氏抽提器在80-120℃，优选90-105℃下进行抽提。

进一步地，所述步骤b中，采用索氏抽提器抽提3-12h，优选3-6h。

进一步地，所述步骤c中，采用无水乙醇结晶1-4次，优选2-4次。

进一步地，所述步骤a中的蓖麻粕采用以下方法制备：

将蓖麻籽除杂、粉碎后，加入溶剂进行脱脂，干燥后得到蓖麻粕；

优选地，用于脱脂的溶剂为石油醚和乙醚的混合溶剂。

进一步地，所述步骤a中，将蓖麻粕放入容器中，加入水，采用超声协同微波进行提取，过滤，然后将过滤得到的滤液经旋转蒸发仪浓缩成膏状，得到蓖麻碱粗提物；

所述步骤b中，将蓖麻碱粗提物转移至滤纸筒中，然后将滤纸筒放入索氏抽提器中，加入氯仿进行抽提，然后采用旋转蒸发仪蒸发出溶剂，得到固体。

以下对本发明的蓖麻碱提取工艺进行详细说明。

本发明提供的从蓖麻粕中提取蓖麻碱的工艺中，首先将蓖麻粕在超声协同微波条件下加入一定量的水提取一定时间，过滤，然后将过滤得到的滤液浓缩至膏状，转移至滤纸筒中，放入含有氯仿溶剂的索氏抽提器中提取一定时间，蒸发溶剂，然后将得到的固体采用乙醇进行结晶，获得蓖麻碱产品；而蒸发的溶剂进入溶剂储罐，再次循环进入索氏抽提器进行提取。另外，蓖麻粕采用超声协同微波提取后过滤得到的湿蓖麻粕经脱毒干燥后得到无毒蓖麻粕，无毒蓖麻粕可作为饲料使用，上述具体的工艺流程参见图1。

本发明的蓖麻碱提取工艺中的蓖麻粕可采用以下方法得到：将新鲜蓖麻籽除杂、粉碎后，加入溶剂（例如石油醚和乙醚的混合溶剂）脱脂，干燥后得到蓖麻粕。

与现有技术相比，本发明的蓖麻碱提取工艺至少具有以下优点：

一、本发明以超声协同微波作为辅助提取蓖麻碱，可在10分钟内完成蓖麻碱的提取，而采用传统的提取方法提取时通常需几个小时（约3-4小时），因此，本发明采用超声协同微波提取蓖麻碱的方法大大缩短了提取时间，提高了蓖麻碱的提取效率；

二、采用本发明的蓖麻碱提取工艺得到的蓖麻碱的提取率和纯度较高，经液相色谱检测纯度达到97%以上，有利于大规模工业化生产蓖麻碱；

三、本发明的蓖麻碱提取工艺操作简单、周期短、提取率高，且成本较低，可实现工业化生产；

四、本发明以蓖麻粕为原料提取蓖麻碱，不仅使资源得到合理的利用，而且提高了蓖麻产业的经济效益。

附图说明

以下，结合附图来详细说明本发明的实施方案，其中：

图1为本发明的蓖麻碱提取工艺的流程图；

图2为采用本发明的蓖麻碱提取工艺提取的蓖麻碱的红外光谱图；

图3为采用本发明的蓖麻碱提取工艺提取的蓖麻碱的液相色谱图。

具体实施方式

以下参照具体的实施例来说明本发明。本领域技术人员能够理解，这些实施例仅用于说明本发明，其不以任何方式限制本发明的范围。

下述实施例中所用的原料、试剂材料等，如无特殊说明，均为市售购买产品。

实施例1蓖麻碱的提取

步骤1：将新鲜蓖麻籽除杂、粉碎后，加入石油醚和乙醚的混合溶剂进行脱脂，干燥后得到蓖麻粕；

步骤2：将蓖麻粕放入容器中，加入水，采用超声协同微波提取5min，其中微波的功率为500W，超声波的功率为0W，蓖麻粕与水的重量比为1:5，过滤，然后将滤液经旋转蒸发仪浓缩成膏状，得到蓖麻碱粗提物；

步骤3：将蓖麻碱粗提物转移至滤纸筒中，然后将滤纸筒放入索氏抽提器中，加入150mL氯仿，在90℃下提取8h；

步骤4：将步骤3所得到的液体经旋转蒸发仪蒸发出溶剂，然后将得到的固体加入无水乙醇进行结晶，采用乙醇结晶2次，得到的结晶体经干燥得到蓖麻碱产品，蓖麻粕经干燥后脱毒作为饲料。蓖麻碱的提取率为45.90%，乙醇结晶2次后蓖麻碱的纯度达98.91%。

实施例2蓖麻碱的提取

本实施例与实施例1的提取方法相似，不同之处在于微波的功率为0W，超声波的功率为1000W。蓖麻碱的提取率为49.54%，乙醇结晶2次后蓖麻碱的纯度达98.91%。

实施例3蓖麻碱的提取

本实施例与实施例1的提取方法相似，不同之处在于微波的功率为100W，超声波的功率为300W，蓖麻粕与水的重量比为1:1，采用超声协同微波提取1min，氯仿体积为50mL，索氏提取温度为80℃，索氏提取时间为3h，乙醇结晶次数为1次。蓖麻碱的提取率为14.37%，乙醇结晶1次后蓖麻碱的纯度达97.67%。

实施例4蓖麻碱的提取

本实施例与实施例1的提取方法相似，不同之处在于微波的功率为300W，超声波的功率为500W，蓖麻粕与水的重量比为1:7，采用超声协同微波提取3min，氯仿体积为100mL，索氏提取温度为100℃，索氏提取时间为5h，乙醇结晶次数为3次。蓖麻碱的提取率为56.23%，乙醇结晶3次后蓖麻碱的纯度达99.39%。

实施例5蓖麻碱的提取

本实施例与实施例1的提取方法相似，不同之处在于微波的功率为1000W，超声波的功率为800W，蓖麻粕与水的重量比为1:8，采用超声协同微波提取7min，氯仿体积为100mL，索氏提取温度为110℃，索氏提取时间为6h，乙醇结晶次数为4次。蓖麻碱的提取率为39.82%，乙醇结晶4次后蓖麻碱的纯度达99.57%。

实施例6蓖麻碱的提取

本实施例与实施例1的提取方法相似，不同之处在于微波的功率为400W，超声波的功率为300W，蓖麻粕与水的重量比为1:10，采用超声协同微波提取5min，氯仿体积为150mL，索氏提取温度为90℃，索氏提取时间为3h，乙醇结晶次数为3次。蓖麻碱的提取率为87.84%，乙醇结晶3次后蓖麻碱的纯度达99.39%。

实施例7蓖麻碱的提取

本实施例与实施例1的提取方法相似，不同之处在于微波的功率为800W，超声波的功率为800W，蓖麻粕与水的重量比为1:9，采用超声协同微波提取10min，氯仿体积为100mL，索氏提取温度为120℃，索氏提取时间为12h，乙醇结晶次数为4次。蓖麻碱的提取率为47.72%，乙醇结晶4次后蓖麻碱的纯度达99.57%。

实施例8蓖麻碱的提取

本实施例与实施例1的提取方法相似，不同之处在于微波的功率为300W，超声波的功率为700W，蓖麻粕与水的重量比为1:10，采用超声协同微波提取30min，氯仿体积为150mL，索氏提取温度为105℃，索氏提取时间为3h，乙醇结晶次数为3次。蓖麻碱的提取率为77.51%，乙醇结晶3次后蓖麻碱的纯度达99.39%。

上述实施例1-8中的纯度采用液相色谱仪（大连依利特分析仪器有限公司生产）测试，检测条件为：紫外检测器波长为313nm，流动相为乙腈和水，比例为3:17，流速为1mL/min，进样量为10μL。其中图3示出了实施例3提取的蓖麻碱的液相色谱图。

红外光谱测试

采用傅里叶变换红外光谱仪（美国NICOLET公司）对实施例3制备的蓖麻碱进行红外测试，具体的测试方法为：取少量蓖麻碱与KBr充分研磨混匀，压片，然后进行红外光谱测试，测试得到的红外光谱图如图2所示。

从图2中看出，3430cm^-1可能为O-H伸缩振动吸收峰，是由于样品中含有水而引起的，2930cm^-1可能为不饱和环上的不饱和C-H伸缩振动引起的吸收峰，2220cm^-1为典型的-CN三键伸缩振动引起的吸收峰。由于与环上不饱和键发生共轭作用使-C-O伸缩振动向低波数方向位移，结果在1660cm^-1处出现C=O的伸缩振动吸收峰。1540cm^-1为单环上C-C伸缩振动引起的吸收峰。1260cm^-1为C-O伸缩振动引起的吸收峰。779cm^-1可归结为不饱和环上取代基变形振动引起的吸收峰，上述谱图分析结果基本符合蓖麻碱的结构，因此确定得到的晶体为蓖麻碱。

以上对本发明具体实施方式的描述并不限制本发明，本领域技术人员可以根据本发明做出各种改变或变形，只要不脱离本发明的精神，均应属于本发明所附权利要求的范围。

Claims (10)

1.一种从蓖麻粕中提取蓖麻碱的工艺，所述工艺包括以下步骤：

步骤a：将蓖麻粕放入容器中，加入水，采用超声协同微波进行提取，得到蓖麻碱粗提物；

步骤b：采用索氏抽提器以氯仿为溶剂对蓖麻碱粗提物进行抽提，蒸发溶剂，得到固体；

步骤c：将步骤b得到的固体采用无水乙醇进行结晶，得到蓖麻碱。

2.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述步骤a中，微波及超声波的功率均为0-1000W；

优选地，所述步骤a中，采用超声协同微波进行提取，所述微波的功率为100-500W，所述超声波的功率为300-700W。

3.根据权利要求1或2所述的工艺，其特征在于，所述步骤a中，蓖麻粕与水的重量比为1:1-1:10，优选1:5-1:10。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的工艺，其特征在于，所述步骤a中，采用超声协同微波提取1-30min，优选1-10min。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的工艺，其特征在于，所述步骤b中，氯仿的体积为50-200mL，优选150ml。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的工艺，其特征在于，所述步骤b中，采用索氏抽提器在80-120℃，优选90-105℃下进行抽提。

7.根据权利要求6所述的工艺，其特征在于，所述步骤b中，采用索氏抽提器抽提3-12h，优选3-6h。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的工艺，其特征在于，所述步骤c中，采用无水乙醇结晶1-4次，优选2-4次。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的工艺，其特征在于，所述步骤a中的蓖麻粕采用以下方法制备：

将蓖麻籽除杂、粉碎后，加入溶剂进行脱脂，干燥后得到蓖麻粕；

优选地，用于脱脂的溶剂为石油醚和乙醚的混合溶剂。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的工艺，其特征在于，所述步骤a中，将蓖麻粕放入容器中，加入水，采用超声协同微波进行提取，过滤，然后将过滤得到的滤液经旋转蒸发仪浓缩成膏状，得到蓖麻碱粗提物；

所述步骤b中，将蓖麻碱粗提物转移至滤纸筒中，然后将滤纸筒放入索氏抽提器中，加入氯仿进行抽提，然后采用旋转蒸发仪蒸发出溶剂，得到固体。

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