CN104402748B - 一种微波辅助从猫豆中提取左旋多巴的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种微波辅助从猫豆中提取左旋多巴的方法，其步骤包括原料预处理、微波辅助提取、精滤与超滤、纳滤、浓缩、结晶、分离、洗涤与干燥。本方法具有提取效率高、效益高和清洁生产的优点，解决了传统酸浸提取方法中污染环境的问题。

Description

一种微波辅助从猫豆中提取左旋多巴的方法

技术领域

本发明属于农产品加工技术领域，特别是涉及一种微波辅助从猫豆中提取左旋多巴的方法。

背景技术

猫豆又叫狗爪豆、白藜豆、龙爪豆等，是豆科藜豆属草质藤本一年生植物，广泛分布于亚热带地区，在我国的海南、广东、广西等省及贵州和云南的南部地区广有分布，产量最多的是广西。猫豆营养丰富，由于不同地区、不同栽培方法，其营养成分也略有差异。粗蛋白含量为22-27％，粗脂肪含量为3-6％，粗纤维含量为10-15％，无氮浸出物含量为41-52％，所含氨基酸种类比较齐全，游离氨基酸有17种，水解氨基酸有18种，其中以谷氨酸和天冬氨酸最高，其次是亮氨酸、赖氨酸，最低是色氨酸和蛋氨酸，药用成分左旋多巴的含量3-7％。据研究报道，野生或半野生猫豆中左旋多巴含量比栽培的高2-3％，猫豆豆仁外皮呈紫花色或黑色的左旋多巴含量比白色的高2-3％，特别是豆仁外皮呈黑色，内部呈淡黑色的猫豆中左旋多巴含量高达7.3％。

左旋多巴的分子式为：C₉H₁₁NO₄，相对分子量为197.19，其结构式为：

左旋多巴微溶于水，不溶于乙醇，易溶稀盐酸和甲酸，不溶于醚、苯、氯仿和醋酸乙酯，在水中(室温下)的溶解度为1.5mg/mL。左旋多巴为体内合成去甲肾上腺素、多巴胺等的前体物质之一，可提高脑组织中多巴胺水平，是生物体内一种重要的生物活性物质，是从L-酪氨酸到儿茶酚胺货黑色素的生化代谢途径过程中的重要中间产物。左旋多巴制剂、临床用于治疗帕金森病和帕金森氏综合症、震颤性麻痹、急性肝功能衰竭所致的肝昏迷、精神病、溃疡病、心力衰竭、腿多动综合症、脱毛症、调节性功能、抗衰老和锰、钴、一氧化碳中毒等。左旋多巴可以人工合成，但人工合成的左旋多巴是D型和L型的混合物，两者难以分离，应用有副作用。而从猫豆提取的天然左旋多巴是L型的，没有副作用。

猫豆中提取左旋多巴的方法很多，有水醇法、酸水法、溶剂提取法、离子沉淀法、吸附柱分离法等。目前在生产中绝大多数是采用传统水醇法和稀盐酸法两种，更多企业使用稀盐酸法。水醇法在设备投资、溶剂成本方面比盐酸法高，所以，更多企业应用盐酸法。而盐酸法存在较为突出的问题是溶出杂质较多，工序较长，特别是精制过程要两次煮沸，全过程左旋多巴损失较多，得率低，品质差，产生废水多，环境污染严重等。

中国专利CN102267919A公开了一种猫豆左旋多巴的制备方法。该方法以猫豆为原料，以酸水溶液为提取溶剂，提取后用水溶性有机溶剂与盐溶液和高分子水溶性聚合物按比例组成双水相体系，溶液中平均浓度达到20-40％的分配平衡，再用与两水相不相溶的萃取剂进行萃取，分别除去杂质，余下部分通过脱色、结晶和干燥得到质量分数为99.9％左旋多巴产品。但该方法步骤多，用时长，制备过程加入大量的无机盐等物质，容易造成产品的重金属等超标，影响了产品的品质。

中国专利CN201120230052.X公开了一种从猫豆中提取左旋多巴的膜处理系统。该系统包括用于将粉碎后的猫豆进行浸提以得到浸提液的醋酸池，醋酸池的出水端通过浸提液管道与微滤膜子系统的进水端相连通，微滤膜子系统的出水端通过管道与超滤膜子系统的进水端相连通；所述超滤膜子系统的出水端设有渗透液管道与纳滤膜子系统的进水端相连通，纳滤膜子系统的出水端设有浓缩液管道通向制取左旋多巴的低温处理装置。本实用新型解决了现有左旋多巴提取工艺收率低、产品纯度低的问题，特别是解决常规处理工艺占地面积大、环境污染重的问题。

中国专利CN201310460648.2公开一种从猫豆中提取左旋多巴的方法。该方法是将猫豆破碎后，用质量分数为1-3‰的盐酸进行亚临界提取，提取液浓缩后，静置，过夜，析晶，得到粗提取物；粗提取物用稀盐酸溶解后，加入活性炭回流，然后过滤去除活性炭，用碱剂调节滤液pH至3.0-4.0，静置，过夜，析晶，干燥后得到成品。本发明的方法简单，步骤少，时间短，节约试剂；最终产品的收率为2.8-3.0％，含量可达到98％；提取过程不加入大量的无机盐等物质，避免了重金属等超标，从而影响产品的品质。

韦国锋、黄祖良、何有成等人比较离子交换树脂法和活性炭吸附法运用于提取猫豆左旋多巴中的效果，发现两种方法的收率可达2-3％，但离子交换树脂法和活性炭吸附法需要时间长，处理原料量低下，产品纯度较低。

罗栋源、魏璇、龚琴、吴莎、万端极等人对膜工艺提取猫豆左旋多巴进行研究，提取的左旋多巴纯度达到99.72％，水回用率接近90％，整个工艺过程能耗低、污染少、不使用有毒试剂，实现了清洁生产目标。但所用的膜易受到污染，会影响到产品品质；且膜寿命短，需要定期更换，增加了成本。

上述几种从猫豆中提取左旋多巴的工艺方法使用酸、碱量大，污染环境，操作时间长(通常在48h以上)，提取率低，产品质量差，杂质多，难以达药品标准。

发明内容

为了克服现有技术中的缺陷，本发明提供一种微波辅助从猫豆中提取左旋多巴的方法，本方法具有提取效率高(可缩短5倍时间)、得率高(一般达85％以上)和清洁生产的优点。本发明所提供的技术方案是：

一种微波辅助从猫豆中提取左旋多巴的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

(1)原料预处理：将除去杂质后的猫豆粉碎至20-60目后，按固液比1：1.5加入无离子水，然后依次加入质量百分比为0.1％、0.01％和0.005-0.01％的醋酸、抗坏血酸和果胶酶，混合均匀，浸泡4h；

(2)微波辅助提取：加入按固液比1：20的水溶液及质量百分比为0.2％的硫代硫酸纳，混合均匀后，将物料加入频率为2450MHZ,功率为20KW的微波提取装置中，提取45-50min，提取温度为55-60℃，待微波提取完成后即将物料排出，经由固液分离器，将固液进行分离得到提取液；

(3)精滤与超滤：将步骤(2)所得提取液，依次通过精滤陶瓷膜和超滤陶瓷膜；

(4)纳滤：将通过超滤陶瓷膜的滤液，经反渗透膜过滤、浓缩至总量的1/5-1/10；

(5)浓缩：将步骤(4)中所得浓缩后的滤液进行蒸发浓缩，得到膏状物；

(6)结晶：将膏状物加至酸溶解罐中，用1mol/L盐酸溶液将其完全溶解,过滤，将过滤液加入到中和结晶罐中，用氨水调PH值＝4.5，待结晶完全析出为止，在5℃下静止6h；

(7)分离：采用离心机将结晶体与溶液分离，将所得滤液返回浓缩罐进一步浓缩结晶；

(8)洗涤与干燥：固液分离后得到的左旋多巴结晶体，用冷离子水冲洗1-3次，再用无水乙醇洗涤1-2次，再经真空干燥，即得到左旋多巴纯品。

其中，步骤(2)中所述固液分离器，包括三足离心机和蝶式离心机。

其中，步骤(3)中所述精滤陶瓷膜为能截留10000以上分子量的陶瓷膜；所述超滤陶瓷膜为能截留1000以上分子量的陶瓷膜。

其中，步骤(5)中所述蒸发浓缩的工作参数是：压强≤0.08MPa，温度为50-60℃。

与现有技术相比，本发明具有的有益效果是：

1、本发明提取的左旋多巴产品收率高，纯度高，溶剂消耗少，成本低，易于工业化生产等优点。

2、本发明本发明整个工艺流程短、时间短，能耗低、污染少、不使用有毒试剂、无污染物排放，达到清洁生产目标。

附图说明

附图1为从猫豆中提取左旋多巴的生产工艺流程图。

具体实施方式

参考下列实施例将更容易理解本发明，给出的实施例不是限制本发明的范围。

根据原料含左旋多巴量计算用水量，以每毫升水可溶出1.5毫克左旋多巴为基准，浸泡4小时后取出少量原料用4倍于原料的0.2mol/L HCL溶液并加热至50℃，保温10min，取溶液用10％三氯化铁试液检验，不显示蓝色表示左旋多巴基本脱除，显蓝色则再按上述浸泡操作，直至未检出蓝色为止。然后用120目滤布于离心机脱去溶液。若原料含左旋多巴低于1‰，可不进行脱左旋多巴工序，直接进入碱提工序。

将脱去残留左旋多巴的渣，按固液比1:10加入软水，用NaOH水溶液调ph＝8.5，投入有搅拌装置和冷却水循环、微波频率为2450MHZ，功率为0-20kw的立式微波罐中，控制料液温度55-60℃，微波萃取反应30min，保温20min，然后用离心机两次脱溶，第一次20目滤布出去较粗颗粒，第二次用200目滤布，两次滤渣合并，脱水或不脱水干燥作饲料。

滤液用10％醋酸溶液溶解脱乙酰度87％以上的壳聚糖，使酸液含壳聚糖1.5％，缓慢加入并搅拌，当溶液ph值＝5时可停止搅拌，静置4小时，溶液分层，上层为清液占大部分，下层为蛋白质沉淀。将上清液用虹吸移出，然后用300目滤布离心过滤沉淀。先将上清液虹吸移出再离心过滤可缩短工序时间。所得滤渣即为分离蛋白，上清液和滤液含少量乳清蛋白，可返回用于配碱液，如此循环数次后乳清蛋白浓度提高，此时再用壳聚糖作沉淀剂，能将大部分乳清蛋白收回。

过滤所得分离蛋白，由于凝集成凝胶状，酶解时会阻碍反应，必须将其碎解，用少量软水加到分离蛋白中，用碎解机或胶体磨将凝胶体打散均匀，然后再添用软水调ph＝8.5，使溶液中底物浓度为7％。

把碎解并调ph＝8.5的溶液投入立式微波罐中，添加按底物量2.5％溶解好碱性蛋白酶(20万u/g)，微波反应20min，控制料液温度<60℃。微波反应结束后，55-60℃保温20min，微波反应中、前15min，每隔5min测ph值1次。第一个5min测得PH值<8时，可适量补碱，使料液ph值达到8.2-8.3；第二个5min测得PH值<7.5时，补碱，使料液PH值达到7.8-8.0；第三个5min测得PH值<7.5时，补碱，使料液PH值达到7.5。

酶解Ⅰ结束后，测定料液的PH值若高于7.5时，用HCL溶液回调，使料液PH值下降至7.5。添加底物量2.5％的木瓜蛋白酶(20万u/g)，控制料液温度<55℃，微波反应20min，保温20min，微波反应的前15min每隔5min测定1次PH值。第一个5min测得PH值<7.0时，补碱，使料液ph值达到7.2-7.3；第二个5min测得PH值<6.8时，补碱，使料液PH值达到7.0；第三个5min测得PH值<6.8时，补碱，使料液PH值达到7.0。

酶解Ⅱ结束后，微波罐停止冷却循环，启动微波升温，使料液温度达到80-90℃，保温10min，灭酶活。

灭酶活后，将酶解液排出，待冷却至40℃以下时，加入壳聚糖酸溶液，使酶解液PH值达到5，沉析未酶解的蛋白质和大分子杂质。静置溶液3-4小时，溶液分层后虹吸上清液，用10μm滤布离心过滤下层浓液。滤渣为分离蛋白，送微波干燥，温度控制在70℃以内，上清液和滤液为多肽液，此时的多肽液PH值低于6，当直接使用时，可按配兑产品的要求进行回调至要求的PH值。

把多肽液投入真空浓缩器中，在≤0.08MPa，50-60℃条件下，减压浓缩至浓度>60％。

把减压蒸发得到的多肽浓浆投入微波干燥器中，控制温度<65℃,得多肽干粉。

把微波干燥得的干粉，再粉碎至细度<80目，然后混合均匀，即得多肽成品。

经测定表明，本方法提取猫豆左旋多巴中的收率达85％以上，传统方法为75-80％，提取所得左旋多巴纯度为97.08％。

本发明所得残渣可直接进入猫豆蛋白质提取过程，再进入猫豆蛋白多肽制取，因此，本方法从猫豆提取左旋多巴的综合效益可提高30-50％，市场开发潜力巨大；而传统酸浸提取方法所得残渣仅能作为饲料应用，效益低。

前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。

Claims (4)

1.一种微波辅助从猫豆中提取左旋多巴的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

(1)原料预处理：将除去杂质后的猫豆粉碎至20-60目后，按固液比1：1.5加入去离子水，然后依次加入质量百分比为0.1％、0.01％和0.005-0.01％的醋酸、抗坏血酸和果胶酶，混合均匀，浸泡4h；

(2)微波辅助提取：加入按固液比1：20的水溶液及质量百分比为0.2％的硫代硫酸钠，混合均匀后，将物料加入频率为2450MHz，功率为20KW的微波提取装置中，提取45-50min，提取温度为55-60℃，待微波提取完成后即将物料排出，经由固液分离器，将固液进行分离得到提取液；

(3)精滤与超滤：将步骤(2)所得提取液，依次通过精滤陶瓷膜和超滤陶瓷膜；

(4)纳滤：将通过超滤陶瓷膜的滤液，经反渗透膜过滤、浓缩至总量的1/5-1/10；

(5)浓缩：将步骤(4)中所得浓缩后的滤液进行蒸发浓缩，得到膏状物；

(6)结晶：将膏状物加至酸溶解罐中，用1mol/L盐酸溶液将其完全溶解，过滤，将过滤液加入到中和结晶罐中，用氨水调PH值＝4.5，待结晶完全析出后，于5℃下静止6h；

(7)分离：采用离心机将结晶体与溶液分离，将所得滤液返回浓缩罐进一步浓缩结晶；

(8)洗涤与干燥：固液分离后得到的左旋多巴结晶体，先用去离子水冲洗1-3次，再用无水乙醇洗涤1-2次，再经真空干燥，即得到左旋多巴纯品。

2.如权利要求1所述的微波辅助从猫豆中提取左旋多巴的方法，其特征在于，步骤(2)中所述固液分离器，包括三足离心机和蝶式离心机。

3.如权利要求1所述的微波辅助从猫豆中提取左旋多巴的方法，其特征在于，步骤(3)中所述精滤陶瓷膜为能截留10000以上分子量的陶瓷膜；所述超滤陶瓷膜为能截留1000以上分子量的陶瓷膜。

4.如权利要求1所述的微波辅助从猫豆中提取左旋多巴的方法，其特征在于，步骤(5)中所述蒸发浓缩的工作参数是：压强≤0.08MPa，温度为50-60℃。