CN104744611A

CN104744611A - 蒲公英橡胶草有效成分的协同清洁化提取方法

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Publication number: CN104744611A
Application number: CN201510059317.7A
Authority: CN
Inventors: 李玉山
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2015-01-30
Filing date: 2015-01-30
Publication date: 2015-07-01

Abstract

蒲公英橡胶草有效成分的协同清洁化提取方法，该方法包含以下步骤：1)蒲公英橡胶草的膨化；2)蒲公英橡胶草花色素和菊糖的提取；3)花色素和菊糖的分离；4)菊糖的纯化；5)蒲公英橡胶草胶乳的提取；6)蒲公英橡胶草固体胶的提取；7)蒲公英橡胶草纤维素的提取。本发明从蒲公英橡胶草中同步提取了花色素、菊糖、胶乳、固体胶和纤维素等有效成分。并非注重单个产品的提取，而是从整体上设计了合理工艺路线，充分利用了植物资源。

Description

蒲公英橡胶草有效成分的协同清洁化提取方法

技术领域

本发明涉及蒲公英橡胶草有效成分的协同清洁化提取方法。

背景技术

蒲公英橡胶草(Taraxacum kok-saghyz Rodin)是菊科(Compositae)蒲公英属(Taraxacum)多年生宿根草本植物，又称为俄国蒲公英，或叫TKS，在我国通常称橡胶草。和普通蒲公英非常相似，都有乳汁，橡胶草的根中含20％以上的橡胶，而蒲公英完全没有，根部所含的胶质能制橡胶^[1]。橡胶草首先于1931年在前苏联被发现，由于战争及重工业发展的需求，处于温带和寒带的苏联为了缓解国内对橡胶的需求，投人大量的人力、物力，在本国研究种植橡胶草，从中提取橡胶。美国也曾在密尼苏他及密歇根等州试种过橡胶草，并且还研究了多种本土生长的银胶菊、秋麒麟等含橡胶的草本植物^[2]。在第二次世界大战期间，亚洲为了满足橡胶的需求，世界各国加快了对其他天然橡胶资源开展最初研究的步伐，人们开始在其他多种含胶植物中寻找可替代的资源，很多木本含胶植物虽也可制成(Guayule，Castilloa，Manicoba)和Mangabeira等胶，但周期长，草本的含胶植物首推橡胶草，俄罗斯蒲公英橡胶(RussianDandelionRubber)，也称可克洒格孜(Koksaghyz)，此草可在寒冷的气候中生长^[3]。20世纪50年代初，我国轻工业部曾组织调查团前往新疆对野生橡胶草进行全面考查，对橡胶草的产胶特性和胶乳提取有过研究，只是没有更深入，主要目的是为了解决国内天然橡胶供应不足问题，后由于战争结束，天然橡胶价格回落，橡胶草的研发被束之高阁^[4-6]。历时半个多世纪，现在进行第二次开发，探索研究快速种植、繁育，提高胶乳产量与品质，探索胶乳加工工艺和研究产品特性，有着深远的科学意义和广阔的经济应用前景。橡胶草第二次研发的意义在于亚洲出产的天然橡胶不仅日趋短缺，而且价格猛涨。使得人们再一次将目光锁定除巴西橡胶树之外的其他产胶植物，并进行基因工程研发等。在美国企业和财团的支持和资助下，美国德尔塔种植技术股份有限公司在2006年开始应用现代科技手段对橡胶草进行研发^[7]。

橡胶草的根含橡胶6-28％，分布在哈萨克斯坦及欧洲以及中国大陆的新疆等地，生长于海拔700米至920米的地区，新疆、甘肃、陕西以及东北、华北、西北等地有栽培。橡胶草生产的菊粉可以作为非食用用途的糖使用，菊粉也可以经过发酵的程序生产醇类作为生物燃料。从橡胶草根部提取的橡胶，与巴西橡胶的结构和性能相似。橡胶草作为生物能源研发的目的与意义橡胶草虽然含有胶乳，但通过对其成分的分析和胶乳提取实验研究结果知道，除胶乳外，还含有纤维素、糖等成分，在生产加工橡胶的同时，通过萃取工艺可以获得副产品以期达到最优效益组合^[8]。菊糖(Inulin)1984年被德国科学家发现，之后命名为“菊糖”，又称菊粉、土木香粉，是一种生物多糖，具有低聚果糖的功能特性，在欧洲的许多国家，菊糖作为天然的食品配料被广泛地应用，众多研究表明，菊糖与果糖一样可促进人体内双歧杆菌和乳酸杆菌的增殖而抑制病原菌如大肠杆菌、梭状芽胞杆菌和沙门氏菌的生长，橡胶草是蒲公英属植物，菊糖则存在于蒲公英属蒲公英的全草中，菊糖的含量在橡胶草结实期的六月份达到最高峰^[9-10]。如何开发一种新型工艺，在提取橡胶草根中橡胶的同时，尽可能将菊糖分离出来以达到更大的利用效率也是目前正待解决的工艺关键。

文献[11]采用Cornish等采用混合法进行蒲公英橡胶草胶乳的提取，将-4℃冷藏两天的新鲜草粉碎后以缓冲液(亚硫酸钠和氨)的韦林氏搅拌器中搅拌30s，抽滤，离心分离后，收集表层胶乳。结果表明，混合法提取率较高，但由于提取过程中根渣易污染生胶，需要纯化等后处理。文献[11]采用了前苏联科学家提出的橡胶草胶乳流动法提取，将-4℃冷藏两天的新鲜草根粉碎，以低温缓冲溶液(亚硫酸钠和氨及酪蛋白)室温下震荡提取30min，离心分离后抽取表层油脂状胶乳。流动法根中会有胶乳残留，提取时间较长，但提取中根层较厚，不会有原纤维污染胶乳，十分纯净，更适于工业生产。文献[11]将经流动法或混合法提取胶乳后的根渣干燥，用丙酮溶剂室温提取三天，进行脱脂处理后，抽滤，将脱脂后的根以氯仿或其他非极性溶剂中在室温下提取，沉淀，过滤，干燥等处理得到固体胶。结果表明，氯仿是最有效、最经济的提取试剂，需要时也可以使用环己烷。但因氯仿易挥发，有毒，并没有用于工业生产中，仅在普利司通/费尔斯通加工厂有比较成功的试验结果。文献[12]提出了湿磨法从蒲公英橡胶草中提取橡胶，将草根以热水除去水溶性物质，草根加水研磨，形成匀浆，稀释的匀浆，用振动筛分离胶凝块与杂质，含有植物残渣，需经氢氧化钠碱洗以及最后的硬脂酸中和，才能达到较高提取率。文献[13]采用湿磨法提取，用石子磨将橡胶草根研磨20min，加入20倍量的水，此法可将橡胶的细丝卷在一起，而将软化的色素分离。研磨的浆汁用5倍量的水稀释，粗筛过滤去除植物色素，最后用漂浮法除去组织碎渣，离心，加入抗氧化剂，烘干，得到生胶。文献[14]提出了绿色干磨法，认为湿磨法有诸多不利因素：水煮、水洗及酸碱处理等工序，耗费人力，延长提取时间，缺乏经济性，浪费大量水。将干草根机械研磨，产生胶丝凝块，通过干燥的振动筛将胶丝与植物组织分离，最后用鼓气法将胶丝与根表皮分离。粗胶的纯化：在热水中搅拌胶丝，静置，最后提取水表面上漂浮的纯胶。文献[15]对产自新疆的蒲公英橡胶草进行研究，采用热水浸渍分离木质部和韧皮部，随后用热压机压成粗胶片，用苯浸渍。草根质量越小，胶含量越高。罗士苇^[12]等对产自新疆的蒲公英橡胶草的主要化学成分进行了提取并分析，将干燥的碎根放入0.01％的硫酸中回流蒸煮3h，收集滤渣，经丙酮回流蒸煮12h后，用氢氧化钾的酒精溶液皂化并过滤，用苯蒸煮16h，80℃下干燥得到橡胶。此法所得橡胶很纯净，不含氮和石灰等，且所含碳和氢的质量分数与理论值极为相近。罗士苇^[12]等借鉴前苏联先进的经验，将Spence等的提取法加以改进，提出了折断法和碱煮法来测量橡胶含量，提取法所得橡胶很纯净，不含氮、石灰等，且所含C和H的比例与理论值极为相近，碱煮法所得橡胶纯度较低，平均约含有8.99％的苯不溶性物质，这种杂质的含量恰好补偿了未经提出的橡胶量，其结果与提取法相差不多，但含量低。李增贵^[5-6]等认为碱煮法比较粗糙，对碱煮法的各个步骤进行详细的解析，提出了重量溴化法，对重量溴化法、直接提取法和间接测定法进行了比较，结果表明，重量溴化法分析时间和精确度都比直接抽提法和间接测定法高。

文献中报道的工艺均不适合产业化生产，且未对橡胶草资源综合开发利用。本发明从蒲公英橡胶草中同步提取了花色素、菊糖、胶乳、固体胶和纤维素等有效成分。合理设计了工艺路线，充分利用了植物资源。先水提取，得到花青素和菊糖水溶液，以D101树脂吸附花青素，水洗脱，得到菊糖液，浓缩，醇沉，干燥，得到菊糖，树脂柱以梯度乙醇洗脱得到花青素。提取后的渣干燥后以正己烷、苯、甲苯和石油醚萃取得到胶乳。氯仿、二氯甲烷和四氯化碳等提取，得到固体胶。提取了橡胶的渣再提取纤维素。

参考文献：

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发明内容

为克服背景技术中的不足，本发明旨在提供一种蒲公英橡胶草有效成分的协同清洁化提取方法。

本发明的技术解决方案是：

蒲公英橡胶草有效成分的协同清洁化提取方法，包括如下步骤：

(1)蒲公英橡胶草以单螺旋杆挤出机进行挤压膨化。

(2)蒲公英橡胶草花色素和菊糖的提取，以10、8、6倍量的水在60-90℃下分别提取2.5h、2.0h、1.5h，过滤，滤液合并浓缩至比重1.02-1.10，得到蒲公英橡胶草花色素和菊糖的提取液。

(3)花色素和菊糖的分离，将浓缩液以大孔树脂D101、AB-8、DM130、XDA-1、H103、HP20、ADS 7、ADS 17、HPD 100、DA 201、DM-301、D1400、D3520、D4006、D4020、NKA-II、S-8、NKA-9、X-5、LSA-30、LSA-10、XDA-10、XDA-5、LSA-5、LSA-20中之一吸附，用相当于原料20-25倍量的去离子水洗脱，得到菊糖水溶液，再以体积分数50-80％的乙醇洗脱，得到花色素乙醇液，减压浓缩后，真空干燥，得到橡胶草花色素。

(4)菊糖的纯化，所得的菊糖水溶液减压浓缩至比重1.15-1.25，加入甲醇或乙醇使纯度达80％以上，离心，收集沉淀，沉淀物以以去离子水溶解，加入1/4倍溶液量的氯仿-正丁醇(4∶1)混合物，反复除蛋白至溶液中无蛋白质析出，收集水相。水溶液过滤，搅拌下加入95％的乙醇，沉淀析出菊糖，使乙醇浓度达到75-80％，静置，过滤。乙醇洗涤，自然晾干，燃后再真空干燥，温度控制在40-50℃。

(5)蒲公英橡胶草胶乳的提取，将提取了花色素和菊糖的蒲公英橡胶草渣干燥，以10、8、6倍量(w/w)的正己烷苯、甲苯和石油醚中之一回流提取3次，分别为3.0、2.5、2.0h，萃取液加入3-5％(w/v)的活性炭脱色30min，过滤，减压浓缩，得到油脂状的胶乳。

(6)蒲公英橡胶草固体胶的提取，提取了胶乳的渣再以10、8、6倍量(w/w)的氯仿、二氯甲烷、四氯化碳和乙酸乙酯中之一回流提取3次，分别为3.0、2.5、2.0h，提取液加入3-5％(w/v)的活性炭脱色30min，过滤，减压浓缩，得到固体胶。

(7)蒲公英橡胶草纤维素的提取，提取了固体胶的残渣加入10-15倍量的1-5％硫酸和醋酸混合液，煮沸且保持微沸30min，冷却、沉降、抽滤，用沸水洗涤沉淀，沉淀加入8-15倍量1-3％氢氧化钠溶液，0.3-0.5％的双氧水，煮沸且保持微沸30min，冷却、沉降、抽滤，用沸水洗至中性，再用丙酮洗涤，40-60℃下真空干燥3h，得到橡胶草纤维素。

具体实施方式

蒲公英橡胶草以单螺旋杆挤出机进行挤压膨化，膨化后的橡胶草投入浸提器中，加入10倍量的去离子水，搅拌，升温，在80-90℃下提取2.5h，趁热过滤，滤渣再分别加入8倍量，6倍量的去离子水在70-80℃下提取2.0、1.5h。滤液合并浓缩至比重1.02-1.10，得到蒲公英橡胶草花色素和菊糖的提取液。将提取浓缩液上D101大孔树脂柱进行层析，用相当于原料20-25倍量的去离子水洗脱，收集水洗液，得到菊糖水溶液。树脂柱再以体积分数50-80％的乙醇洗脱，得到花色素乙醇液，减压浓缩，真空干燥，得到橡胶草花色素。所得的菊糖水溶液减压浓缩至比重1.15-1.25，加入甲醇或乙醇使纯度达80％以上，离心，收集沉淀，将沉淀物用无水乙醇洗涤，得到菊糖粗品，将菊糖粗品以去离子水溶解，加入1/4倍溶液量的氯仿-正丁醇(4∶1)混合物，充分搅拌，使蛋白质凝聚析出，分离出去，反复除蛋白至溶液中无蛋白质析出，静置，分层，分出水相和有机相。收集水相。有机相回收氯仿和正丁醇。将除去蛋白质的水溶液过滤去除不溶物，在移至醇沉罐中，搅拌下加入95％的乙醇，沉淀析出菊糖，使乙醇浓度达到75-80％，搅拌均匀，静置4-6h，过滤。过滤得到的沉淀物经乙醇洗涤，自然晾干，燃后再真空干燥，温度控制在40-50℃。将提取了花色素和菊糖的蒲公英橡胶草渣干燥，以10、8、6倍量(w/w)的正己烷回流提取3次，分别为3.0、2.5、2.0h。萃取液加入3-5％(w/v)的活性炭脱色30min，过滤，减压浓缩，得到油脂状的胶乳。提取了胶乳的渣再以乙酸乙酯回流提取3次，分别为3.0、2.5、2.0h。萃取液加入3-5％(w/v)的活性炭脱色30min，过滤，减压浓缩，得到固体胶。提取了固体胶的残渣加入10-15倍量的1-5％硫酸和醋酸混合液，煮沸且保持微沸30min，冷却、沉降、抽滤，用沸水洗涤沉淀，沉淀加入8-15倍量1-3％氢氧化钠溶液，0.3-0.5％的双氧水，煮沸且保持微沸30min，冷却、沉降、抽滤，用沸水洗至中性，再用丙酮洗涤，40-60℃下真空干燥3h，得到橡胶草纤维素。

Claims

1.蒲公英橡胶草有效成分的协同清洁化提取方法，其特征在于，以蒲公英橡胶草为原料，该方法包含以下步骤：

(1)蒲公英橡胶草的膨化

(2)蒲公英橡胶草花色素和菊糖的提取。

(3)花色素和菊糖的分离。

(4)菊糖的纯化。

(5)蒲公英橡胶草胶乳的提取。

(6)蒲公英橡胶草固体胶的提取。

(7)蒲公英橡胶草纤维素的提取。

2.如权利要求1所述的蒲公英橡胶草有效成分的协同清洁化提取方法，其特征在于，步骤(1)中蒲公英橡胶草以单螺旋杆挤出机进行挤压膨化。

3.如权利要求1所述的蒲公英橡胶草有效成分的协同清洁化提取方法，其特征在于，步骤(2)中粉碎后以水提取，以10、8、6倍量的水在60-90℃下分别提取2.5h、2.0h、1.5h，过滤，滤液合并浓缩至比重1.02-1.10，得到蒲公英橡胶草花色素和菊糖的提取液。

4.如权利要求1所述的蒲公英橡胶草有效成分的协同清洁化提取方法，其特征在于，步骤(3)中将浓缩液大孔树脂吸附，树脂为D101、AB-8、DM130、XDA-1、H103、HP20、ADS-7、ADS-17、HPD-100、DA-201、DM-301、D1400、D3520、D4006、D4020、NKA II、S 8、NKA 9、X 5、LSA 30、LSA 10、XDA-10、XDA-5、LSA-5、LSA-20中之一，用相当于原料20-25倍量的去离子水洗脱，得到菊糖水溶液，再以体积分数50-80％的乙醇洗脱，得到花色素乙醇液，减压浓缩后，真空干燥，得到橡胶草花色素。

5.如权利要求1所述的蒲公英橡胶草有效成分的协同清洁化提取方法，其特征在于，步骤(4)中所得的菊糖水溶液减压浓缩至比重1.15-1.25，加入甲醇或乙醇使纯度达80％以上，离心，收集沉淀，沉淀物以以去离子水溶解，加入1/4倍溶液量的氯仿-正丁醇(4∶1)混合物，反复除蛋白至溶液中无蛋白质析出，收集水相。水溶液过滤，搅拌下加入95％的乙醇，沉淀析出菊糖，使乙醇浓度达到75-80％，静置，过滤。乙醇洗涤，自然晾干，燃后再真空干燥，温度控制在40-50℃。

6.如权利要求1所述的蒲公英橡胶草有效成分的协同清洁化提取方法，其特征在于，步骤(5)中将提取了花色素和菊糖的蒲公英橡胶草渣干燥，以10、8、6倍量(w/w)的正己烷苯，甲苯，石油醚中之一回流提取3次，分别为3.0、2.5、2.0h，萃取液加入3-5％(w/v)的活性炭脱色30min，过滤，减压浓缩，得到油脂状的胶乳。

7.如权利要求1所述的蒲公英橡胶草有效成分的协同清洁化提取方法，其特征在于，步骤(6)中将(5)中提取了胶乳的渣再以10、8、6倍量(w/w)的氯仿，二氯甲烷，四氯化碳，乙酸乙酯中之一回流提取3次，分别为3.0、2.5、2.0h，提取液加入3-5％(w/v)的活性炭脱色30min，过滤，减压浓缩，得到固体胶。

8.如权利要求1所述的蒲公英橡胶草有效成分的协同清洁化提取方法，其特征在于，步骤(7)中将(6)中提取了同体胶的渣加入10-15倍量的1-5％硫酸和醋酸混合液，煮沸且保持微沸30min，冷却、沉降、抽滤，用沸水洗涤沉淀，沉淀加入8-15倍量1-3％氢氧化钠溶液，0.3-0.5％的双氧水，煮沸且保持微沸30min，冷却、沉降、抽滤，用沸水洗至中性，再用丙酮洗涤，40-60℃下真空干燥3h，得到橡胶草纤维素。