CN104996428A - 一种从竹干中提取黄酮类植物防腐剂的方法、其产品及应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及植物中天然产物的提取技术领域，具体涉及一种从竹干中提取黄酮类植物防腐剂的方法、其产品及应用。该方法主要包括：以乙醇、乙酸、乙酸乙酯和水的四元体系混合溶剂进行提取；以大孔吸附树脂分离纯化。该方法对竹子中的黄酮类天然产物的提取率显著提升，得到的黄酮类天然产物的抗氧活性高，具有良好的抑菌及防腐性能。

Description

一种从竹干中提取黄酮类植物防腐剂的方法、其产品及应用

技术领域

本发明涉及植物中天然产物的提取技术领域，具体涉及一种从竹干中提取黄酮类植物防腐剂的方法、其产品及应用。

背景技术

中国素有“竹子王国”之称，现有竹类植物48个属500余种，竹类植物面积、蓄积量及年产竹材量均占世界1/3左右，拥有极为丰富的竹类资源。竹子具有生长快、用途多、生态和经济价值高等特点，被誉为“绿色的金矿”，是重要的森林资源。竹材除用作竹木制品和板材外，竹茎中也含有多种有价值的天然产物。竹沥是竹子经加工后提取的汁液，鲜竹沥富含多种人体必需氨基酸、黄酮、维生素及微量元素，竹沥制品在医疗上可用于缓解痰热咳嗽、痰黄气促、中风痰盛、惊风、破伤风等症状。其中，竹沥中的黄酮类物质具有优良的抗自由基、抗氧化、和抗菌等生物学功效，在食品添加剂、功能饮料、天然药物和化妆品开发等领域具有广阔前景。

目前从竹干/竹茎中提取有效成分的方法有：炙烤法，该方法将竹材截成段，两端去节，在竹段的中间部位用火灼烧，收集两端渗流出来的液体，该方法焚烧大量的竹子，不仅大量的浪费了竹材资源，提取效率低下，还严重的污染了环境，而且炙烤法过程中系手工操作，人力成本高，不便于产品质量控制和工厂规模化生产；水提法，水提法包括煮沸法和渗漉法，方法是将鲜竹打碎，加水煮沸或渗漉提出竹汁。此法收率高于炙烤法，适合工业化生产，但因加入了水，稀释了原汁，进一步的浓缩需要蒸发大量的水分，消耗大量的能量，由于竹干质地致密导致收率还是偏低；机械压榨法，将竹材切割破碎之后，采用物理压力将竹汁挤压出来，操作过程中较少的使用化学溶剂，但是压榨法存在劳动强度大，效率低，汁液容易被氧化，而且压榨法普遍存在提取的竹沥中黄酮类物质含量偏低，采用生物酶破壁技术之后可以提高竹沥的采出率，但是会增加工艺的复杂程度和技术难度。

在竹类资源的开发利用中，人们对竹叶中的活性物质的提取较为重视，往往忽视了竹干中有效成分的提取，这是因为竹干中组织致密，竹子纤维素含量高，而且由于纤维取向的缘故，化学试剂不太容易从截面方向渗透至胞间层，增加了提取难度。所以采用常规的醇水萃取存在萃取时间长，提取率低等问题。所以现有对竹干中有效成分的提取主要还是获取竹沥产品，而且没有进行进一步的分离提纯，产品中通常存在色素、淀粉、脂肪和蛋白质等杂质，降低了提取物的有效保存时间，同时由于竹沥为液态，不方便运输和保存。此外，炙烤法和蒸煮水提法过程中较高的温度会造成有效成分的氧化和结构破坏。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明提供了一种从竹干中提取黄酮类植物防腐剂的方法。

一种从竹干中提取黄酮类植物防腐剂的方法，包括以下步骤：

1)将获取的竹干清洗干净，将干燥后的竹干进行机械粉碎，得到竹干碎屑。

具体的，步骤1)中，分别取竹干的上、中和下不同部位劈碎，混合后进行机械粉碎。竹干的来源可取自恩施州地区的油竹等品种。

2)采用石油醚回流对步骤1)得到的竹干碎屑进行脱脂脱色素，固液分离之后，回收石油醚，晾干得到脱脂后的竹干碎屑。

具体的，步骤2)中，采用的石油醚沸程为60～90℃，竹干碎屑与石油醚体积的质量体积比(g/mL)为1：10～30，石油醚脱脂脱色素次数为2～4次，优选的为3次。

3)对步骤2)得到的脱脂后的竹干碎屑在乙醇、乙酸、乙酸乙酯和水的复配溶剂中进行浸取，获取初步的黄酮浸出液。

具体的，步骤3)中，复配溶剂中各组分的体积百分比分别为：乙醇30～80％，乙酸1～8％，乙酸乙酯5～25％，水20～60％。浸取的料液比(g/mL)为1：10～30，回流温度50～90℃，浸取时间为0.5～3h，浸取方式为加热回流或者索氏提取法。

优选的，混合溶剂中乙醇、乙酸、乙酸乙酯和水的体积比为50:5:10:35，料液比1:20，提取温度80℃，提取时间1h。

4)将步骤3)得到的黄酮浸出液固液分离，水浴条件下在旋转蒸发仪中减压浓缩，回收溶液中的溶剂，得到浓缩液。

具体的，步骤4)中，所述的固液分离为离心机分离、滤布过滤分离或滤纸过滤分离，减压浓缩后的浓缩液体积为原浸出液体积的1/5～1/4。

5)将步骤4)得到的浓缩液进行喷雾干燥，得到黄酮粗提取物粉末。

具体的，步骤5)中，喷雾干燥器的进风温度控制为150～170℃，出风温度为80～95℃。

6)取适量的步骤5)得到的黄酮粗提取物溶入一定量的温水中，得到质量浓度为0.4～5g/L的粗提物溶液，采用NaOH溶液调节溶液的pH值，将溶液转入树脂吸附柱子中。

具体的，步骤6)中，黄酮粗提取的水温为30～60℃，调节pH的NaOH溶液质量浓度为0.2～0.6％，溶液pH值的调节范围为5～8，吸附树脂的细度为30～60目。优选的，选用AB～8、D101或H103等大孔吸附树脂。

7)再采用梯度浓度的乙醇溶液洗脱树脂吸附柱子，收集洗脱液。

具体的，步骤7)中，各梯度的乙醇洗脱液的体积百分比均在5～95％，各梯度的乙醇洗脱液的体积百分比依次增大。

优选的，依次用10％，50％和90％三种乙醇溶液依次洗脱，集中洗脱液。

8)将步骤7)得到的洗脱液在50～70℃的水浴条件下旋转减压蒸发，回收乙醇，将浓缩液进行喷雾干燥，即得到竹干中提取的黄酮产品。

具体的，步骤8)中，洗脱液减压浓缩为原体积的1/5～1/4，将浓缩液喷雾干燥，控制喷雾干燥器的进风温度为140～160℃，出风温度为70～85℃。

本发明还提供了根据上述方法提取得到的黄酮类天然产物。

本发明还提供了上述黄酮类天然产物在植物防腐剂方面的应用，用于抑菌、防腐。

本发明所提供的从竹干中提取黄酮类植物防腐剂的方法，结合了合理的混合溶剂回流提取法并采用大孔吸附树脂分离纯化得到黄酮类产物。

在提取方面，乙醇、乙酸、乙酸乙酯和水的四元体系混合溶剂中的乙酸有利于竹干纤维的水解，促进纤维管束和细胞壁的破坏，可以使竹干中活性物质与萃取溶剂充分接触。乙酸乙酯的加入有助于降低体系的溶剂极性，促进黄酮类物质的溶出，而且乙酸乙酯沸点较低，形成多元体系后可以降低混合溶剂蒸发浓缩时的温度。而从提取效率来看，四元体系的混合溶剂回流提取法具有提取时间短，提取率高的效果。

在分离纯化方面，纯化是在pH值为5-8的范围内，利用黄酮类物质与大孔吸附树脂的强作用力进行黄酮物质的纯化，洗脱液采用喷雾干燥的方法进行干燥造粒，与以往的旋蒸干燥方式相比较，减少了黄酮活性物质在较高温度下的处理时间。

在提取效果方面，将提取的产品应用于蛋白胨、牛肉浸膏、酵母浸膏、营养琼脂和豆浆的抑菌实验，实验结构显示产物具有良好的抑菌及防腐性能。相对于传统的方法中由于炙烤和蒸煮水提过程中较高的温度造成的有效成分的氧化和结构破坏，本发明的提取方法可以很好的保留黄酮类的抗氧活性。

在提取效率方面，提取率接近1.8％，相对于现有技术，已具有显著的提升。由于竹子的生物特性以纤维为主，尤其是竹干中组织致密，竹子纤维素含量高，而且由于纤维取向的缘故，化学试剂不太容易从截面方向渗透至胞间层，增加了提取难度，并且的黄酮类天然产物的含量有限，以传统方法进行提取，难度较高、消耗较大，提取率普遍较低。

具体实施方式

以下对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

实施例

1)竹干取自于恩施州地区的油竹，分别取竹干的上、中和下不同部位劈碎，混合后进行机械粉碎，得到50g。

2)采用的石油醚沸程为60～90℃，竹干碎屑与石油醚体积的质量体积比(g/mL)为1：20，石油醚脱脂脱色素次数为3次。

3)对脱脂后的竹干碎屑在乙醇、乙酸、乙酸乙酯和水的复配溶剂中进行浸取，获取初步的黄酮浸出液，混合溶剂中乙醇、乙酸、乙酸乙酯和水的体积比为50:5:10:35，料液比1:20，提取温度80℃，提取时间1h。

4)将黄酮浸出液用离心机分离进行固液分离，水浴条件下在旋转蒸发仪中减压浓缩，回收溶液中的溶剂，得到浓缩液，减压浓缩后的浓缩液体积为原浸出液体积的1/5。

5)将浓缩液进行喷雾干燥，得到黄酮粗提取物粉末，喷雾干燥器的进风温度控制为150～170℃，出风温度为80～95℃。

6)取黄酮粗提取物溶入一定量的50℃温水中，得到质量浓度为0.4～5g/L的粗提物溶液，采用溶液质量浓度为0.4％的NaOH溶液调节溶液的pH值在7.5左右，将溶液转入树脂吸附柱子中。

7)依次用10％，50％和90％三种乙醇溶液依次洗脱，集中洗脱液。

8)将步骤7)得到的洗脱液在70℃的水浴条件下旋转减压蒸发，洗脱液减压浓缩为原体积的1/4，回收乙醇，将浓缩液进行喷雾干燥，控制喷雾干燥器的进风温度为140～160℃，出风温度为70～85℃，即得到竹干中提取的黄酮产品。

称重，约为0.87g。计算收率，约为1.74％。

对照例1

a.在50g竹叶粉中加入质量比70％乙醇140-160ml，过滤、-0.08～-0.1MPa浓缩滤液、回收乙醇、得浓缩液。

b.将所述步骤a的浓缩液2000rpm离心，收集上清液。

c.在所述步骤b的上清液中加入质量比10-12％的聚乙二醇、8％葡聚糖，调节pH至7-9，混合均匀、2000rpm离心，收集葡聚糖相。

d.用所述步骤c的葡聚糖相常规分离葡聚糖，得竹叶黄酮。

称重，约为0.43g。计算收率，为0.85％。

对照例2

将20.0g孝顺竹的干燥叶与2.0g氢氧化钾混合，置于球磨机中并以转速1000rpm研磨20min；研磨后取出粉末，向其中加入550mL水，在20℃下搅拌30min；过滤，滤液浓缩至90mL，加入冰醋酸调pH值至4.0；静置2h，过滤，得滤液135mL。滤液过LX-28大孔吸附树脂(由西安蓝晓科技有限公司生产)，先用200ml水、以2mL/min流速冲洗树脂，再用400mL70％乙醇水溶液、以1.5mL/min流速冲洗树脂，洗脱结束后收集洗脱液200mL，浓缩，干燥得到竹叶黄酮提取物0.28g。提取物中总黄酮的得率为1.40％。

竹干中组织致密，竹子纤维素含量高，而且由于纤维取向的缘故，化学试剂不太容易从截面方向渗透至胞间层，提取难度大。

本发明以更难实施提取的竹干为原料进行提取。对照例1和对照例2均基于现有技术，且均以更易提取的竹叶进行提取。即便如此，提取率也显著低于本发明对竹干中黄酮的提取率。而在现有技术中，暂未见可用于对照评价的以竹干为原料进行黄酮提取的技术方案。

应用例

油竹中黄酮提取物的抑菌效果，其具体实施步骤如下：

将从油竹中提取的黄酮类物质应用于常见污染菌的抑菌实验，采用的菌种包括大肠杆菌、芽孢杆菌、金黄色葡萄球菌、毛霉和根霉，其中，细菌可以采用平板计数法来测定黄酮提取物对其抑菌效果，霉菌采用抑菌圈法，通过抑菌圈的直径来评价黄酮提取物的对霉菌的抑菌活性。以大肠杆菌的抑菌实验做详细说明，取油竹黄酮提取物溶入蒸馏水配置1.0mg/mL的黄酮溶液，再对黄酮溶液进行梯度稀释，得到浓度0.240mg/mL、0.180mg/mL、0.120mg/mL、0.060mg/mL、0.030mg/mL、0.015mg/mL和0.0075mg/mL黄酮溶液。将LB培养基加热熔化后，向每个培养皿装入约15mL的培养基，冷却凝固后，得到培养平板，用无菌移液管分别取0.9mL不同浓度的黄酮溶液与0.1mL适宜浓度的细菌菌悬液混合，混合均匀后，各取0.1mL的混合液涂布在平板中，以无菌水作为空白对照组，细菌培养基置于37℃的恒温培养箱中培养24h后对其菌落进行计数，计算抑菌率。结果见表1。

表1 不同浓度的黄酮溶液对细菌、霉菌的抑菌效果

注明：“+”表示抑菌效果

从表1可以看出，油竹提取的黄酮在某一范围内才有抑菌效果，竹干黄酮对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌的最低抑菌浓度MIC≥0.015mg/mL，对芽孢杆菌的MIC≥0.030mg/mL，对毛霉和根霉的MIC≥0.120mg/mL。

山梨酸钾与油竹黄酮提取物溶液抑菌活性的对比，其具体实施步骤如下：

分别配制浓度为4.0mg/mL油竹黄酮提取物溶液和浓度为4.0mg/mL的山梨酸钾溶液，对比这2种溶液的抑菌防腐效果。本实施过程选取金黄色葡萄球菌作为实验菌种进行对比。将LB培养基加热熔后，向每个培养皿装入约15mL的培养基，冷却凝固后，得到培养平板，用无菌移液管分别取0.9mL4.0mg/mL油竹黄酮溶液和4.0mg/mL的山梨酸钾溶液与0.1mL适宜浓度的细菌菌悬液混合，混合均匀后，分别取0.1mL的混合液涂布在平板中，以无菌水作为空白对照组，细菌培养基置于37℃的恒温培养箱中保存，通过目测观察确定防腐的性能。结果见表2。

表2 山梨酸钾与油竹黄酮提取物溶液抑菌活性的对比结果

注明：“+”表示抑菌效果

结果表明与传统的防腐剂相比较，本发明得到的油竹黄酮的抑菌效果具有明显的优越性。

以上所述仅为本发明的较佳实施方式，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种从竹干中提取黄酮类植物防腐剂的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)将获取的竹干清洗干净，将干燥后的竹干进行机械粉碎，得到竹干碎屑；

2)采用石油醚回流对步骤1)得到的竹干碎屑进行脱脂脱色素，固液分离之后，回收石油醚，晾干得到脱脂后的竹干碎屑；

3)对步骤2)得到的脱脂后的竹干碎屑在乙醇、乙酸、乙酸乙酯和水的复配溶剂中进行浸取，获取初步的黄酮浸出液；

4)将步骤3)得到的黄酮浸出液固液分离，水浴条件下在旋转蒸发仪中减压浓缩，回收溶液中的溶剂，得到浓缩液；

5)将步骤4)得到的浓缩液进行喷雾干燥，得到黄酮粗提取物粉末；

6)取适量的步骤5)得到的黄酮粗提取物溶入一定量的温水中，得到质量浓度为0.4～5g/L的粗提物溶液，采用NaOH溶液调节溶液的pH值，将溶液转入树脂吸附柱子中；

7)再采用梯度浓度的乙醇溶液洗脱树脂吸附柱子，收集洗脱液；

8)将步骤7)得到的洗脱液在50～70℃的水浴条件下旋转减压蒸发，回收乙醇，将浓缩液进行喷雾干燥，即得到竹干中提取的黄酮产品。

2.根据权利要求1所述的从竹干中提取黄酮类植物防腐剂的方法，其特征在于，步骤2)中，采用的石油醚沸程为60～90℃，竹干碎屑与石油醚体积的质量体积比为1：10～30，石油醚脱脂脱色素次数为2～4次。

3.根据权利要求2所述的从竹干中提取黄酮类植物防腐剂的方法，其特征在于，步骤3)中，复配溶剂中各组分的体积百分比分别为：乙醇30～80％，乙酸1～8％，乙酸乙酯5～25％，水20～60％，浸取的料液比为1：10～30，回流温度50～90℃，浸取时间为0.5～3h，浸取方式为加热回流或者索氏提取法。

4.根据权利要求3所述的从竹干中提取黄酮类植物防腐剂的方法，其特征在于，步骤4)中，所述的固液分离为离心机分离、滤布过滤分离或滤纸过滤分离，减压浓缩后的浓缩液体积为原浸出液体积的1/5～1/4。

5.根据权利要求4所述的从竹干中提取黄酮类植物防腐剂的方法，其特征在于，步骤5)中，喷雾干燥器的进风温度控制为150～170℃，出风温度为80～95℃。

6.根据权利要求5所述的从竹干中提取黄酮类植物防腐剂的方法，其特征在于，步骤6)中，黄酮粗提取的水温为30～60℃，调节pH的NaOH溶液质量浓度为0.2～0.6％，溶液pH值的调节范围为5～8，吸附树脂的细度为30～60目。

7.根据权利要求6所述的从竹干中提取黄酮类植物防腐剂的方法，其特征在于，步骤7)中，各梯度的乙醇洗脱液的体积百分比均在5～95％，各梯度的乙醇洗脱液的体积百分比依次增大。

8.根据权利要求1至7任一所述的从竹干中提取黄酮类植物防腐剂的方法，其特征在于，步骤8)中，洗脱液减压浓缩为原体积的1/5～1/4，将浓缩液喷雾干燥，控制喷雾干燥器的进风温度为140～160℃，出风温度为70～85℃。

9.一种根据权利要求1至8任一所述的方法提取得到的黄酮类植物防腐剂。

10.一种根据权利要求9所述的黄酮类植物防腐剂的应用，其特征在于：用于抑菌、防腐。