CN104774238A - 一种用离子交换树脂法精制无患子皂苷的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用离子交换树脂法精制无患子皂苷的方法。该精制工艺为：将无患子皂苷的稀醇—水溶液先阳离子交换树脂柱、后阴离子交换树脂柱上柱脱色，脱色柱操作完成后，水淋洗树脂柱尽量降低无患子皂苷的损失，再将流出液和合并的水淋洗液减压蒸干，余物干燥得到产品。而失效树脂可再生获得脱色能力。本发明的方法，使生产出的无患子皂苷产品纯度提高到90％以上，外观色泽改善，并可进一步结晶纯化得到更高纯度的产品。本发明的离子交换树脂脱色精制工艺在无患子皂苷脱色过程中未引入其他化学物质，避免了产品在脱色过程中受到新的污染，脱色工艺简便，成本低廉，脱色效果显著，设备结构简单。

Description

一种用离子交换树脂法精制无患子皂苷的方法

技术领域

本发明涉及大孔树脂吸附法生产的无患子皂苷的进一步精制技术，特别是采用一种含强弱碱基团的新型阴离子交换树脂为脱色剂的无患子皂苷离子交换树脂法脱色精制工艺。

背景技术

无患子属无患子科(Sapindanceae)，学名：无患子(Sapindus mukurossi Gaertn)，俗称油患子、肥珠子等。主要产于东南亚各国、我国长江流域及南部各省，民间常用于洗涤之用。

无患子树可以在贫瘠的土地上迅速生长，对土壤条件要求不高，一般不积水的土地上均可种植。植株需水量少，异常耐旱，被认为是防止土地沙漠化的优良树种。无患子抗逆性强 ，属深根性树种，根系发达，能有效固着石头，因此，它对土石流的预防效果优于水泥灌溉浆工事。在荒山及地质灾害易发生地和生态脆弱地区可以大规模栽培无患子树，能起到很好的绿化治理效果。

无患子果皮含有大量的无患子皂苷，它是优良的植物表面活性剂，利用现代科学技术可以将其制作成实用的纯天然无患子皂乳。

无患子总皂苷中含有大量的三萜皂苷和倍半萜皂苷，已经鉴定的化合物多达十几种。无患子皂苷除具有良好的起泡性和去污性能外，还具有抗菌和止痒等功效，作为天然活性物质可用于天然洗发香波及各种洁肤护肤化妆品中，也可用来冶疗脚癣和轮癣。无患子皂苷还是很好的农药乳化剂，对棉蚜虫、红蜘蛛和甘薯金华虫等均有较好的杀灭效果。

对无患子的提取分离技术方面国内外的报道较少。目前，无患子皂苷的制备方法主要有孙洁如采用乙醇提取一正丁醇萃取分离工艺，得到了淡黄色的无患子皂苷粗产品，该法溶剂用量大，产品纯度低。饶厚曾等采用乙醇提取一溶剂萃取分离工艺，得到了淡黄色成品，但乙醇耗费量较大，工艺繁杂，且产率不高。张敏杰等采用水提的方法，得到有效物含量为15～28％水溶液产品。

有色物质(色素)主要是在提取过程中溶解下来的一些色素类成分，在大孔树脂吸附分离的纯化过程中，高选择性的树脂可以在吸附或洗脱工段去除一部分，但仍会残留下少量杂质，并在后续的浓缩、干燥工段产生一些焦糖化的色素，这少量色素的存在，直接影响产品的外观，另一方面又会使结晶提纯时，皂苷成分的结晶析出困难，难以获得更高纯度的产品。

脱色是将待脱色物的料液通过脱色树脂柱，以离子交换或吸附作用使一定浓度的无患子皂苷料液中所含的色素杂质被树脂吸附而实现脱色。

 现有技术用大孔吸附树脂分离法已成功从无患子中提取得到了总皂苷。但用吸附树脂分离法得到的无患子皂苷仍含有较多的杂质，其中的色素杂质，使总皂苷产品颜色较深，必须经进一步纯化才能得到色泽良好的产品。

而更高含量的总皂苷产品，可应用于需依托高含量皂苷作为原料的各类制剂使用如针剂等。

目前用吸附树脂分离法从天然植物中提取得到多种皂苷类产品，如甜菊苷、绞股蓝皂苷、人参皂苷、罗汉果皂苷等。在它们的纯化精制技术中，脱色精制都是很重要的一步。现在普遍采用的脱色方法有活性炭脱色法，活性炭比表面积大，吸附力强，但脱色时需要升温到一定温度以减小溶液的黏度以利吸附及过滤，用过的活性炭很难再生回收；活性炭吸附色素的同时也较多地吸附皂苷，使皂苷的损失较大，且污染环境。

离子交换树脂法已成功应用在制糖工业中的糖液精制脱色，天然植物中提取得到的皂苷类产品的树脂法的脱色也获得成功，如甜菊苷、绞股蓝皂苷等。树脂法的脱色能力较大，而皂苷的损失小得多，用于脱色的树脂主要是带胺基的阴离子交换树脂。如D280树脂用于甜菊苷脱色、D296树脂用于糖浆脱色，但是这些树脂用于无患子皂苷脱色时，存在脱色容量小，脱色效果差的问题。

本发明用于脱色的含强弱碱基团的阴树脂，其树脂分子结构中同时含有季铵强碱和叔胺弱碱功能团，交换量较高，吸附色素杂质的能力强，再生性能良好。

它的合成方法及性能见赫连朋丽，范云鸽，史作清，含三乙烯二胺强弱碱功能基阴离子交换树脂的制备及其吸附性能，应用化学，2005，22(10)：1055～1059。

发明内容

    本发明的目的是为大孔树脂吸附法生产的无患子皂苷的进一步精制提供一种脱色精制方法，以解决所生产的无患子皂苷纯度较低及含色素杂质较多的问题。

    本发明为实现上述目的设计了一种无患子皂苷离子交换树脂法脱色精制工艺。其特征在于所述脱色精制工艺为：将脱色原液先D—72阳离子交换树脂柱、后串联流入阴离子交换树脂柱上柱脱色，脱色柱操作完成后，水淋洗树脂柱，再将脱色后的流出液和合并的水淋洗液减压蒸干，余物干燥得到精制的无患子皂苷产品。

   本发明的有益效果是：本发明的方法使生产出的无患子皂苷产品纯度提高到90％以上，外观色泽改善，并可进一步结晶纯化得到更高纯度的产品。本发明的离子交换树脂脱色精制工艺在无患子皂苷脱色过程中未引入其他化学物质，避免了产品在脱色过程中受到新的污染，脱色工艺简便，成本低廉，脱色效果显著，设备结构简单。

    本发明采用的阴离子交换树脂是以氯甲基聚苯乙烯与三乙烯二胺反应得到的，三乙烯二胺化学名称为1，4—二氮杂双环—[2．2．2]—辛烷(TEDA)为对称的笼状分子，制得的树脂，分子结构中同时含有季铵强碱和叔胺弱碱功能团，具有单位重量交换量较高的特点，同时结构中含有的含孤电子对氮原子能提供形成分子间氢键的受体，可以在离子交换的同时具氢键协同效应，因此具有特殊的吸附性能，对色素类杂质的吸附能力强，脱色性能好，再生容易。

具体实施方式

    本发明采用一种含强弱碱基团的新型阴离子交换树脂为脱色剂的植物提取物皂苷产品的脱色方法。采用的是离子交换树脂为脱色剂的固定床方式。上阳离子交换树脂柱脱除灰分、串联入强弱碱阴离子交换树脂柱脱除色素，纯水淋洗以避免无患子皂苷的损失，洗脱色素树脂再生。

工艺步骤为：

    (1)脱色原液：

    脱色原液可以为10％±0．2含量的粗无患子皂苷，是由10份市售粗无患子皂苷，20份工业酒精和80份纯水混和配成的无患子皂苷的稀醇—水溶液。

    脱色原液也可以是从无患子中用大孔吸附树脂纯化工艺获得的饱和树脂的洗脱浓缩液。

    (2)上柱脱色：

    将脱色原液以1BV／h的流速正向流入通过D—72阳离子交换树脂柱，D—72树脂为天津南开和成科技有限公司的强酸阳离子交换树脂，阳离子交换树脂的作用是去除粗无患子皂苷中的阳离子组分以减少糖蜜及灰分；从D—72阳离子交换树脂柱流出的溶液直接流入含强弱碱基团的阴树脂柱脱色并中和流出的溶液的pH值，直至阴树脂的流出液的色值超过原液色值的15％以上。所述阴离子交换树脂是含有强弱碱功能基的大孔型阴离子交换树脂，其结构式为：

    (3)树脂柱淋洗：

    通纯水正流进入D—72阳离子交换树脂柱并串联进入阴树脂柱，将大孔树脂表面吸附的无患子皂苷淋洗下来以减少皂苷成分的损失，淋洗水总量为3BV，前2BV合并入脱色流出液进浓缩装置，后1BV留下批套用。

    (4)浓缩得到脱色产品：

    脱色后的流出液和合并的水淋洗液减压蒸干，余物真空干燥或喷雾干燥得到精制的无患子皂苷产品，检测皂苷含量(HPLC法，紫外分光光度法)，以及E₄₂₀ ^1%。

    (5)树脂再生：

    脱色使用后的离子交换树脂经洗脱吸附的色素后可获得再生，使树脂重复使用。具体操作是：

    将lmol／LHCl一70％乙醇—水溶液以2BV／h流速正流通入D-72阳离子交换树脂柱，再串联进入阴树脂柱洗脱树脂吸附的色素，通入的酸液量为2BV，然后用纯水以2BV／h流速正流通入D—72阳离子交换树脂柱，再串联进入阴离子交换树脂柱，至阴树脂柱流出水pH6—7，再以2BV／h流速正流通5％NaOH水溶液3BV单入阴离子交换树脂柱，使树脂转为碱型，最后纯水洗阴离子交换树脂柱，至流出水pH7-8，树脂再生完成。

    所述的lmol／L盐酸70％乙醇—水溶液由分析纯浓盐酸9份、加工业酒精70份、再加纯水2l份配成。

    所述的5％NaOH水溶液由分析纯固体氢氧化钠与纯水配制而成。

    所述的BV／h为每小时流过树脂柱床体积(Bed Volume)的溶液量，BV为树脂柱内装填的树脂容量。

    脱色精制后的无患子皂苷含量达到90％以上，可用于制药、亦可用于进一步重结晶纯化得到更高纯度的产品。

    从天然植物果皮提取的皂苷类产品，用离子交换树脂法精制脱色，是有先例可循的，最为成功的是甜叶菊皂苷的脱色应用，本发明的方法借鉴了甜叶菊皂苷脱色精制的经验。关键在于采用了具有强弱碱基团的新型阴离子交换树脂。

    实施例

    本发明选择的阴离子交换树脂是一种含强弱碱功能基的新型树脂，结构式为：

    全交换容量(mmol／g)：5.94

    弱碱交换量(mmol／g)：2.9

    含水量：50～60％

    粒度：0.3—1.0

    pH使用范围：0～14。

具体实施步骤为：

    1上柱液配制

    称取10.0g无患子皂苷粉末，加20ml工业乙醇和80ml纯水搅拌使其溶解，得到上柱液。也可以用从无患子提取工艺中大孔树脂吸附后的乙醇洗脱浓缩液。

    2固定床树脂柱脱色

    将配好的无患子皂苷稀醇水溶液，过20ml处理好的D72阳离子交换树脂柱，流速控制在约1BV／h，流出液串联通入阴离子交换树脂柱(20m1)，待溶液流完后，用3BV纯水淋洗阳树脂和阴树脂柱，合并流出液和淋洗液。

    3溶液浓缩

    将上述流出液和淋洗液合并溶液减压浓缩或旋转蒸发浓缩，最后真空干燥后粉碎，得到脱色精制的无患子皂苷产品。

    4树脂再生：

    将lmol /L盐酸一70％乙醇—水溶液以2BV／h流速正流通入D—72阳离子交换树脂柱，再串联进入阴树脂柱洗脱树脂吸附的色素，通入的酸液量为2BV，然后用纯水以2BY／h流速淋洗阳、阴离子交换树脂柱，至阴树脂柱流出水pH6-7，再以2BV／h流速正流通5％NaOH水溶液3BV单入阴离子交换树脂柱，使树脂转为碱型，最后纯水洗阴离子交换树脂柱，至流出水pH7—8，树脂再生完成。

Claims (8)

1.一种用离子交换树脂法精制无患子皂苷的方法，其特征在于所述脱色精制工艺为：将脱色原液先D—72阳离子交换树脂柱、后串联流入阴离子交换树脂柱上柱脱色，脱色柱操作完成后，水淋洗树脂柱，再将脱色后的流出液和合并的水淋洗液减压蒸干，余物干燥得到精制的无患子皂苷产品。

2.根据权利要求1所述的一种用离子交换树脂法精制无患子皂苷的方法，其特征在于所述脱色原液为10％±0.2含量的粗无患子皂苷，是由10份市售粗无患子皂苷，20份工业酒精和80份纯水混和配成的无患子皂苷的稀醇—水溶液。

3.根据权利要求1所述的一种用离子交换树脂法精制无患子皂苷的方法，其特征在于所述脱色原液是从无患子中用大孔吸附树脂纯化工艺获得的饱和树脂的洗脱浓缩液。

4.根据权利要求1或2、3所述的一种用离子交换树脂法精制无患子皂苷的方法，其特征在于所述阴离子交换树脂是含有强弱碱功能基的大孔型阴离子交换树脂，其结构式为：

。

5.根据权利要求1或4所述的一种用离子交换树脂法精制无患子皂苷的方法，其特征在于所述上柱脱色是将脱色原液以1BV／h的流速正向流入通过D-72阳离子交换树脂柱，从D—72阳离子交换树脂柱流出的溶液直接流入含强弱碱基团的阴树脂柱脱色，并中和流出的溶液的pH值，直至阴树脂的流出液的色值超过原液色值的15％以上。

6.根据权利要求1或4所述的一种用离子交换树脂法精制无患子皂苷的方法，其特征在于所述水淋洗树脂柱是通纯水正流进入D—72阳离子交换树脂柱并串联 进入阴树脂柱，将大孔树脂表面吸附的无患子皂苷淋洗下来；水淋洗液总量为3BV。

7. 根据权利要求6所述的一种用离子交换树脂法精制无患子皂苷的方法，其特征在于所述水淋洗液的前2BV合并入脱色流出液进浓缩装置，后1BV留下批套用。

8.根据权利要求1或4所述的一种用离子交换树脂法精制无患子皂苷的方法，其特征在于所述脱色后的余物干燥是真空干燥或喷雾干燥。