CN104478889A - 石蒜资源的综合利用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种石蒜中制取加兰他敏和保水凝胶的方法,将干燥过后的石蒜经用70-90%醇溶液回流提取石蒜碱、柱分离得加兰他敏、再将石蒜残渣经丙烯酸溶液水洗、催化剂化合得保水凝胶。该方法充分利用了石蒜中淀粉制备吸水凝胶,避免了石蒜废弃物对环境的污染。直接利用丙烯酸水溶液进行洗涤,将淀粉溶出,减少了操作步骤,缩短了对石蒜废弃物处理的时间,降低了石蒜碱的生产成本。

Description

石蒜资源的综合利用方法
技术领域
属于天然产物分离技术领域,主要涉及石蒜资源的高效利用,具体来说涉及一种石蒜中提取加兰他敏和利用其淀粉制备保水凝胶的方法。
背景技术
随着社会老龄化的加剧,阿尔茨海默病(AD)即人们俗称的老年痴呆症造成的疾病负担日益增加,主要表现为记忆功能和认知能力不断减退并伴随各种行为障碍及神经精神症状,行为和性格改变,丧失生活自理能力,最终死亡,它是继心血管疾病、癌症和中风之后的人类第四大健康杀手。据阿尔茨海默氏症国际联合会公布的最新数据显示,2010年全球已有老年痴呆症患者3600万,按照目前的患病增长速度,预计到2050年全世界会有1.15亿人患上老年痴呆症,我国将突破2000万。乙酰胆碱是人体中的重要神经传递介质,乙酰胆碱酯酶(AChE)能够将这种神经递质乙酰胆碱水解为乙酰基和胆碱,从而造成AD的发生,因此抑制乙酰胆碱酯酶活性药品的开发是治疗老年痴呆症的关键。胆碱酯酶抑制剂是对AD开发最成功的治疗药物,其需求量非常大,作为治疗AD的有效药物,国际市场年需求量达到1500kg。现已证明加兰他敏具有中枢抗胆碱酯酶的作用,其能可逆且特异地结合AChE的活性部位,抑制乙酰胆碱酯酶的活性,其药效长,副作用小,服用方便,在20世纪90年代成为治疗老年痴呆症的首选药物,受到各国医疗人员的好评。
最初从夏雪片莲的干球茎中提取加兰他敏,后来在天山雪莲及同科的水仙属、石蒜属植物中也有发现。野生资源中以忽地笑(又名黄花石蒜、铁色箭)、换锦花及鹿葱等品种中加兰他敏含量较高,其中又以忽地笑球茎的含量最高。但近年因无计划的采挖及栽培技术落后、种球繁殖数低等原因致使石蒜的野生资源逐渐减少。
目前已有多种得到加兰他敏的方法,石蒜中主要活性成分是加兰他敏约0.1‰,加兰他敏又名加兰沙明。白色或微黄色结晶性粉末。溶于乙醇、丙酮、氯仿,难溶于苯、乙醚、水。我国技术人员通过大量实验,小试、中试,成功地从石蒜中提取单体加兰他敏,然后加入氢溴酸合成加兰他敏氢溴酸盐,最后用无水乙醇重结晶得到精品的氢溴酸加兰他敏,石蒜鳞茎中淀粉含量达到20%以上,纤维素含量达到10%左右。所以从植物材料分离加兰他敏仍是其大规模制造的有效替代途径,但传统的分离纯化方法操作复杂,成本高,石蒜提取后废弃物多。
公开号为CN1936013的中国专利公开了一种从石蒜属植物中提取石蒜碱的方法,其特征在于工艺步骤依次为:①酶解:将石蒜鲜球茎清洗后切片、加水、用纤维素复合酶对其酶解;②过滤:将酶解后酶解液(PH4.0~5.5)过滤,取滤液;③调滤液的PH:用碱液调滤液PH使滤液混浊;④离心分离:将混浊液用高速离心机离心分离,取清液;⑤萃取:用4~5倍体积的乙酸乙酯分数次萃取离心后的清液,保留乙酸乙酯有机相;⑥浓缩:将有机相浓缩至原体积的0.3~0.4%;⑦反萃取:用0.5倍体积的稀硫酸溶液对乙酸乙酯浓缩液进行数次反萃取,取酸水相;⑧调碱:用碱液调酸水相PH至偏碱性,产生石蒜碱沉淀;⑨抽滤:对沉淀液进行抽滤,取沉淀得石蒜碱初品;⑩重结晶:石蒜碱经乙醇溶解、再结晶得石蒜精品,过滤,在50~60℃真空烘干得石蒜碱成品。
公开号为CN1611504的中国专利公开了一种从含石蒜科生物碱植物提取物中分离石蒜碱的方法,其特征在于,对经过预处理的植物提取物,使用阳离子交换树脂进行吸附、洗脱,跟踪检测洗脱流份,浓缩富集石蒜碱段流份,得石蒜碱游离碱粗品,再以有机溶剂重结晶,得纯品石蒜碱游离碱结晶。
公开号为CN101451155的中国专利公开了一种石蒜中石蒜碱的提取分离方法,以石蒜鳞茎为原料,采用复合酶预处理,稀盐酸浸提,超声波辅助提取,氯仿萃取方法提取石蒜碱。采用的新工艺将超声提取法与复合酶解法有效的结合起来,既缩短了提取时间,又较大的提高了石蒜碱的提取率,达到0.97%,高于传统提取工艺。本方法反应条件温和,所需设备简单,流程简明,工艺合理可行。
公开号为CN101157947的中国专利公开了一种从石蒜属植物中提取活性生物碱的方法,其步骤包括:(1)在切碎后的石蒜属植物中加入体积为2~10倍量的水,再加入复合纤维素酶,复合纤维素酶与石蒜属植物的质量百分比为0.1~0.5%,调节pH值至5~8,在温度20~60℃下酶解2~24小时,再将酶解后石蒜属植物细胞破碎,过滤,得到提取液;(2)浓缩上述提取液,得到提取物浓缩液,该浓缩液的比重在20℃测量时为1.05~1.15;(3)按pH值分步对上述提取物浓缩液进行萃取;(4)将萃取各步得到的产物以粗产品比填料为1∶60~1∶5的量分别进行柱层析,再进行洗脱;(5)将柱层析分离得到的相同组分合并,反复重结晶,得到多种高纯度单体。
公开号为CN1696131的中国专利公开了一种采用超临界CO2萃取石蒜或雪花莲属原料中的加兰他敏的新方法,解决了目前加兰他敏有机溶剂提取方法分离步骤多、排污量大和溶剂残留等问题。加兰他敏作为一种特定的、竞争性的、可逆的乙酰胆碱酯酶抑制剂,对于治疗阿尔茨海默氏型痴呆症的中轻度认知障碍效果显著。萃取加兰他敏的过程中选择极性溶剂醇类(或酮类)和水的混合物作为夹带剂,极性溶剂为甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、戊醇和丙酮等。超临界CO2萃取加兰他敏的新方法的操作条件为萃取温度30-150℃、压力5-100MPa、CO2量为原料量的10-500倍、萃取时间为0.1-10小时、夹带剂的量为CO2量的0-30%、夹带剂中的含水量为0-80%,加兰他敏提取率90%以上。
公开号为CN1611502的中国专利公开了一种植物提取物中有效成分的分离方法,特别是从含石蒜科生物碱的植物提取物中分离加兰他敏的方法。其工艺是,将含石蒜科生物碱的植物提取物经过预处理,经阳离子交换树脂吸附、洗脱,跟踪检测洗脱流份,浓缩富集加兰他敏段流份,得加兰他敏游离碱粗品,再以有机溶剂重结晶,得纯度为99%左右的加兰他敏游离碱结晶。
公开号为CN1490319的中国专利公开了一种用逆流色谱技术从石蒜粗提物中分离制备高纯度加兰他敏的方法,其所用的溶剂体系为烷烃、卤代烃、脂肪醇、脂肪酮、脂肪酯、醚类、无机盐缓冲液、水等溶剂其中的三个、四个或二个组分构成,具体是按体积比将上述溶剂体系配置,摇匀后静置分层,以混合后上下分层的两相溶剂组合为流动相和固定相,利用相对移动的互不混溶的两相溶剂,在处于动态平衡的两相中将具有不同分配比的石蒜粗提取物溶解液组份进行分离,得到固体加兰他敏。该方法避免了固态支持体或载体带来的被吸附、损耗和变性等问题,具有分离量大,样品无损失,回收率高,分离环境温和,节约溶剂等特点。
公开号为CN103772403A的中国专利公开了一种利用黄花石蒜提取加兰他敏的方法,以黄花石蒜的花序作为提取加兰他敏药材原料。探索出了黄花石蒜的花序原料药材的最佳采收、干燥、贮藏方法和提取技术;制订出了黄花石蒜的花序原料药材的质量标准。该技术方案可以有效保护濒临枯竭的野生资源和生态环境,连续多年长期性收益,可确保临床用药的安全,劳动强度小,劳务费用比重小,生产成本低。确保生产出来的原料药材黄花石蒜的干燥花中加兰他敏的含量远远高于以往药厂生产加兰他敏的原料药材鳞茎的要求。确保提取的经济效益、社会效益、生态效益远远优于传统方法。有利于实现产业化生产,彻底解决加兰他敏原料药材供应问题。
公开号为CN102050826A的中国专利公开了一种分离加兰他敏的方法:先检测石蒜总生物碱浸膏中加兰他敏的含量,将石蒜总生物碱浸膏与L-(-)-二苯甲酰酒石酸混合,用75~95%的乙醇作溶剂,在70~100℃下充分反应,得澄清溶液,然后冷却至-10~25℃,静置至析出结晶,过滤取滤饼用重结晶溶剂A重结晶后,得到的晶体粗品加碱水溶液,调pH值为7~9进行分解,加入CHCl3萃取,取有机层蒸除溶剂得到加兰他敏粗品;然后用丙酮溶解,加入HBr水溶液,过滤得到加兰他敏氢溴酸盐,用重结晶溶剂B重结晶,得到加兰他敏纯品。本发明拆分的效率高,只需要一次结晶,加兰他敏的收率可在80-90%之间,纯度在90-99%之间。并且操作简单,重复性好,实施成本低,污染少,利于工业放大。
公开号为CN101704822A的中国专利公开了一种加兰他敏的制备方法,取石蒜鳞茎粗粉,加入到CO2超临界萃取器中,5%HCL-氯仿(1∶1)作为夹带剂,夹带剂占总萃取溶剂的体积百分比为2-6%,萃取压力10-40MPa,温度30-60℃,CO2流量1-5ml/g生药/min,萃取时间150-250min,得萃取物,加入NaHCO3调节pH9-10,加入等体积乙酸乙酯萃取3-7次,合并乙酸乙酯层,加入无水硫酸钠脱水,滤过,取滤液减压回收溶剂至干,加入热乙醇溶解,放置析晶,分离结晶,加入无水乙醇重结晶。采用本发明制备加兰他敏,产品纯度高,易于实现产业化放大。
制约加兰他敏进一步开发利用的关键在于从总提取物中分离单一的有效成份。目前,已报道的鳞茎含总生物碱0.21%,其中石蒜碱(lycorine)占0.1%,其次有高石蒜碱(homolycorine)、(多花)水仙碱(tazettine),加兰他敏占0.035%,石蒜胺碱(lycoramine)、石蒜宁碱(lycorenine)、伪石蒜碱(pseudolycorine)和小星蒜碱(hippeastrine),茎的髓部含加兰他敏、多花水仙碱和微量石蒜胺碱。采用传统的分离工艺,去除类似生物碱杂质困难,不适应目前世界各国对加兰他敏的高质量要求,石蒜鳞茎利用率只有1%,提取加兰他敏所产生的废弃物达到99%没有利用直接丢弃,因此高效率、高纯度、低成本来分离纯化加兰他敏的生产工艺具有深远的意义,同时充分利用石蒜废弃物也有利于石蒜资源开发的长期发展。
发明内容
本发明采用的技术方案包括:干燥过后的石蒜经用70-90%醇溶液回流提取石蒜碱、柱分离得加兰他敏、再将石蒜残渣经丙烯酸溶液水洗、催化剂化合得保水凝胶。
因此,本发明提供一种石蒜中制取加兰他敏和保水凝胶的方法,步骤包括:
(1)粉碎干燥过的石蒜鳞茎,加入丙酮水溶液,分三次在室温冷浸提取,每次提取为1.5小时,陶瓷膜过滤一次,得滤液,石蒜残渣用3-5倍重量的20%丙烯酸水溶液冲洗,得淀粉丙烯酸水溶液;
(2)将石蒜总碱乙醇溶液进行减压浓缩至干燥物,得石蒜总碱;
(3)向石蒜总碱干燥物中加入0.001mol/L盐酸水溶液进行溶解,并使溶液pH值小于6.0,8000rpm离心5min去除不溶性物质,得上清液;
(4)将上清液上732型阳离子交换树脂柱,用三倍体积的水冲洗至中性,再用四倍体积的1mol/L的碳酸钠溶液进行洗脱,收集洗脱液;
(5)用三倍体积的乙酸乙酯分三次萃取洗脱液,减压蒸馏至干,得到加兰他敏粗品;
(6)加入等重量丙酮溶解后通入过量的氯化氢至新胶状物不再析出,静置后离心得沉淀,用等重量丙酮洗涤沉淀一次,得加兰他敏盐酸盐;
(7)将淀粉丙烯酸水溶液加热溶解后加入一定量的10%过硫酸铵和四甲基乙二胺,在25-35℃下进行聚合反应后,得吸水凝胶。
在一个实施方案中,步骤(1)中加入丙酮水溶液的体积L与石蒜残渣重量kg比为3-6:1。
在一个实施方案中,步骤(3)中所述加入盐酸溶液的体积(L)与石蒜总碱重量kg的比例为1-4:10。
在另一个具体实施方案中,步骤(7)中所述加入10%过硫酸铵的体积mL和四甲基乙二胺(TEMED)的体积mL与淀粉丙烯酸水溶液的体积L比为30-60:15-30:100。
10%过硫酸铵的配制方法为称取10g过硫酸铵加入90mL的水溶解。
20%丙烯酸水溶液的配制方法为取20mL丙烯酸加入80mL的水混合。
丙酮水溶液的配制方法为取50mL丙酮加入50mL的水混合。
技术效果
1、充分利用了石蒜中淀粉制备吸水凝胶,避免了石蒜废弃物对环境的污染。
2、直接利用丙烯酸水溶液进行洗涤,将淀粉溶出,减少了操作步骤,缩短了对石蒜废弃物处理的时间。
3、本发明除了获得石蒜碱以外,还能制备出吸水凝胶,降低了石蒜碱的生产成本。
具休实施方式
下面,本发明将用实施例进行进一步的说明,但是它并不限于这些实施例的任何一个或类似实例。
实施例1
粉碎干燥过的石蒜鳞茎100kg,加入500L丙酮水溶液,分三次在室温冷浸提取,每次提取为1.5小时,陶瓷膜过滤一次,得滤液400L,石蒜残渣用20%丙烯酸水溶液400kg冲洗,得淀粉丙烯酸水溶液;将石蒜总碱乙醇溶液进行减压浓缩至干燥物,得石蒜总碱1.5kg;向石蒜总碱干燥物中加入0.001mol/L盐酸溶液300mL溶解,并使溶液pH值小于6.0,8000rpm离心5min去除不溶性物质,得上清液;将上清液上732型阳离子交换树脂柱(天津波鸿树脂科技有限公司),用三倍体积的水冲洗至中性,再用四倍体积的1mol/L的碳酸钠溶液进行洗脱,收集洗脱液;用三倍体积的乙酸乙酯分三次萃取洗脱液,减压蒸馏至干,得到加兰他敏粗品105g;加入等重量丙酮溶解后通入过量的氯化氢至新胶状物不再析出,静置后离心得沉淀,用等重量丙酮洗涤沉淀一次,得加兰他敏盐酸盐78g;将淀粉丙烯酸水溶液加热溶解后,取出400L加入200mL的10%过硫酸铵和100mL四甲基乙二胺,在25-35℃下进行聚合反应后,得湿吸水凝胶400kg左右。加兰他敏盐酸盐纯度检测条件:色谱柱:Kromasil100-5C18反相柱(250mm×4.6mm,5μm);流动相:乙腈-磷酸缓冲液(17:83),柱温:35℃,进样量20μL,检测波长:290nm。加兰他敏盐酸盐的纯度为99.52%。
实施例2
粉碎干燥过的石蒜鳞茎200kg,加入900L丙酮水溶液,分三次在室温冷浸提取,每次提取为1.5小时,陶瓷膜过滤一次,得滤液800L,石蒜残渣用20%丙烯酸水溶液700kg冲洗,得淀粉丙烯酸水溶液;将石蒜总碱乙醇溶液进行减压浓缩至干燥物,得石蒜总碱3.12kg;向石蒜总碱干燥物中加入0.001mol/L盐酸溶液700mL溶解,并使溶液pH值小于6.0,8000rpm离心5min去除不溶性物质,得上清液;将上清液上732型阳离子交换树脂柱(天津波鸿树脂科技有限公司),用三倍体积的水冲洗至中性,再用四倍体积的1mol/L的碳酸钠溶液进行洗脱,收集洗脱液;用三倍体积的乙酸乙酯分三次萃取洗脱液,减压蒸馏至干,得到加兰他敏粗品228g;加入等重量丙酮溶解后通入过量的氯化氢至新胶状物不再析出,静置后离心得沉淀,用等重量丙酮洗涤沉淀一次,得加兰他敏盐酸盐155g;将淀粉丙烯酸水溶液加热溶解后,取出500L加入300mL的10%过硫酸铵和120mL四甲基乙二胺,在25-35℃下进行聚合反应后,得湿吸水凝胶500kg左右。根据实施例1的检测加兰他敏盐酸盐方法进行纯度检测,加兰他敏盐酸盐的纯度为99.35%。
实施例3
粉碎干燥过的石蒜鳞茎400kg,加入1200L丙酮水溶液,分三次在室温冷浸提取,每次提取为1.5小时,陶瓷膜过滤一次,得滤液1100L,石蒜残渣用20%丙烯酸水溶液1200kg冲洗,得淀粉丙烯酸水溶液;将石蒜总碱乙醇溶液进行减压浓缩至干燥物,得石蒜总碱6.25kg;向石蒜总碱干燥物中加入0.001mol/L盐酸溶液1.2L溶解,并使溶液pH值小于6.0,8000rpm离心5min去除不溶性物质,得上清液;将上清液上732型阳离子交换树脂柱(天津波鸿树脂科技有限公司),用三倍体积的水冲洗至中性,再用四倍体积的1mol/L的碳酸钠溶液进行洗脱,收集洗脱液;用三倍体积的乙酸乙酯分三次萃取洗脱液,减压蒸馏至干,得到加兰他敏粗品444g;加入等重量丙酮溶解后通入过量的氯化氢至新胶状物不再析出,静置后离心得沉淀,用等重量丙酮洗涤沉淀一次,得加兰他敏盐酸盐335g;将淀粉丙烯酸水溶液加热溶解后,取出500L加入250mL的10%过硫酸铵和150mL四甲基乙二胺,在25-35℃下进行聚合反应后,得湿吸水凝胶500kg左右。根据实施例1的检测加兰他敏盐酸盐方法进行纯度检测,加兰他敏盐酸盐的纯度为99.47%。

Claims (4)

1.一种石蒜中制取加兰他敏和保水凝胶的方法,步骤包括:
(1)粉碎干燥过的石蒜鳞茎,加入丙酮水溶液,分三次在室温冷浸提取,每次提取为1.5小时,陶瓷膜过滤一次,得滤液,石蒜残渣用3-5倍重量的20%丙烯酸水溶液冲洗,得淀粉丙烯酸水溶液;
(2)将石蒜总碱乙醇溶液进行减压浓缩至干燥物,得石蒜总碱;
(3)向石蒜总碱干燥物中加入0.001mol/L盐酸水溶液进行溶解,并使溶液pH值小于6.0,8000rpm离心5min去除不溶性物质,得上清液;
(4)将上清液上732型阳离子交换树脂柱,用三倍体积的水冲洗至中性,再用四倍体积的1mol/L的碳酸钠溶液进行洗脱,收集洗脱液;
(5)用三倍体积的乙酸乙酯分三次萃取洗脱液,减压蒸馏至干,得到加兰他敏粗品;
(6)加入等重量丙酮溶解后通入过量的氯化氢至新胶状物不再析出,静置后离心得沉淀,用等重量丙酮洗涤沉淀一次,得加兰他敏盐酸盐;
(7)将淀粉丙烯酸水溶液加热溶解后加入一定量的10%过硫酸铵和四甲基乙二胺,在25-35℃下进行聚合反应后,得吸水凝胶。
2.根据权利要求1的方法,其中步骤(1)中加入丙酮水溶液的体积L与石蒜残渣重量kg比为3-6:1。
3.根据权利要求1的方法,其中步骤(3)中所述加入盐酸溶液的体积(L)与石蒜总碱重量kg的比例为1-4:10。
4.根据权利要求1的方法,其中步骤(7)中所述加入10%过硫酸铵的体积mL和四甲基乙二胺的体积mL与淀粉丙烯酸水溶液的体积L比为30-60:15-30:100。
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CN108250307A (zh) * 2018-01-22 2018-07-06 安徽师范大学 一种变性石蒜淀粉的制备方法

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