CN105218604A - 亚临界萃取获得天然糖脂的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种亚临界萃取获得天然糖脂的方法，将脱脂米糠置于萃取罐的物料篮内，打开压力泵将水输送到预加热器中快速加热，当温度达到设定值后，将热水以一定的流速输送到萃取罐中，直至萃取罐充满水，当萃取罐中的物料处于设定的压力和温度时，提取开始，提取一定时间后提取液由提取罐底部流出，流入冷却器进行冷却，冷却至常温后，浓缩后，进行硅胶柱分离，获得糖脂，与常规的有机溶剂提取相比，避免使用挥发的有机溶剂，减少了大气污染，保留提取物的活性产品不破坏、不氧化；具有省时、高效、资源利用程度高、产品质优等特点。

Description

亚临界萃取获得天然糖脂的方法

技术领域

本发明属于天然活性物提取领域，具体地说，涉及到高新萃取技术富集天然糖脂的方法，即在发明的条件下从农林植物下脚料获得天然糖脂的方法，一种亚临界萃取获得天然糖脂的方法。

背景技术

随着传统的石化资源平台逐步枯竭，这已是不可逆转的现实，寻找新的获取资源的渠道关系着国家可持续发展的命脉，人类注意力转向了原来被忽略的再生生物质资源；同时各种食品化工合成剂频出问题，被认为是我国癌症爆发的罪魁祸首，人们渴望全天然的绿色产品及服务。农林植物下脚料等生物资源属再生资源，取之不尽，用之不竭，有广阔的发展前途。植物性废弃物,主要是指农植物秸秆、林木枝条、杂草、落叶、果实外壳等，我国每年有10亿吨左右的种植业废弃物。例如我国是世界第一产稻大国，故我国年产米糠在1000万吨以上，约占世界总产量的1/3。米糠在被誉为“天赐营养源”。营养素含有糖脂、阿魏酸、生育酚、β-胡萝卜素、必需脂肪酸等近100种具有各种功能的生物活性因子。

研究表明，糖脂作为真核细胞质膜的组成成分之一，不仅维持着细胞的基本结构，而且在细胞黏附、生长、分化、增殖、信号传导等细胞的基本活动中发挥着重要作用(NewPhytologist(2010)185:611–630)。糖脂具体参与细胞行为，包括：1)组成细胞膜脂质双层结构；2)调节细胞生长、分化；3)细胞粘附功能；4)参与细胞信号传导；5)作为细胞型特异性及发育期特异性抗原；6)参与细胞间的识别及相互作用；7)参与肿瘤的发生、发展、分化、转移等过程；8)参与免疫反应；9)作为某些细菌毒索的受体。10)细胞间脂质中最重要且比例最高的成分，约全部油脂的40％。最近，日本科研人员还发现其有抑制黑色素生成的功效等。

以往的提取工艺，采用的都是有机溶剂传统工艺，造成提取环境恶劣，后处理的浪费，污染环境，产品活性受影响等缺点。亚临界流体，是指热力学状态处于超临界状态边缘的液体，亚临界水提取是一种新兴的技术，亚临界状态下流体微观结构的氢键、离子水合、离子缔合和簇状结构等发生了变化，因此亚临界状态下，提取剂水的性质更类似于有机溶剂(JournalofMolecularLiquids(1998)，78(1/2):43－50)通过改变温度和压力，可对溶质进行选择性提取，具有提取效率高，能耗低等特点。亚临界流体萃取主要优点是工作压力低，萃取条件更加温和，如超临界萃取中所用的CO₂的临界温度为31.26℃，临界压力为7.39MPa，为了提高萃取效率，其萃取工艺过程的压力为20～30Mpa。与超临界萃取相比大大降低了设备投资，提高了安全性，减少了高温高压对样品的损伤，并且保持了与超临界CO₂萃取相似的优点；亚临界流体萃取相比其它分离方法有许多优点：无毒、无害，环保、无污染、非热加工、保留提取物的活性产品不破坏、不氧化，产能大、可工业化大规模生产，节能、运行成本低，易于和产物分离。由于亚临界水萃取是以价廉、无污染的水作为萃取剂，因此，亚临界水萃取技术被视为绿色环保、前景广阔的一项变革性技术。

发明内容

针对现有技术的存在的缺陷，申请人对其作出改进，提供一种在发明的条件下从农林植物下脚料获得天然糖脂的方法，一种亚临界萃取获得天然糖脂的方法，本发明是通过以下技术方案来实现的：

本发明是将脱脂米糠置于萃取罐的物料篮内，打开压力泵将水输送到预加热器中快速加热，当温度达到设定值后，将热水以一定的流速输送到萃取罐中，直至萃取罐充满水；当萃取罐中的物料处于设定的压力和温度时，提取开始；提取一定时间后提取液由提取罐底部流出，流入冷却器进行冷却，冷却至常温后，浓缩后，进行硅胶柱分离，获得糖脂。

作为进一步的改进，亚临界萃取提取的原料脱脂米糠用麦麸、玉米皮等农林下脚来替代。

作为进一步的改进，亚临界萃取的料液比为1:4～6；

作为进一步的改进，亚临界萃取的温度控制在120～140℃；

作为进一步的改进，亚临界萃取的压力控制在3～6MPa；

作为进一步的改进，亚临界萃取的时间控制在15～35分钟；

作为进一步的改进，获得的糖脂为糖基神经酰胺。

本发明的有益效果为：

1.超临界萃取压力一般在20～30Mpa，亚临界萃取压力3～6MPa，减少了超高压设备投资，能提高产能，并节约了能量，运行成本低；

2.超临界萃取使用CO₂作溶剂，成本高，亚临界萃取溶剂就用水，更为易得、环保和廉价；

3.与常规的有机溶剂提取相比，避免使用挥发的有机溶剂，减少了大气污染，保留提取物的活性产品不破坏、不氧化；具有省时、高效、资源利用程度高、产品质优等特点；

4.亚临界状态下，提取剂水的性质更类似于有机溶剂，根据糖脂溶解性属亲水亲油两性，通过控制亚临界萃取的压力、温度等可提高提取目标物的收率；有机溶剂提取收率45％，超临界萃取收率是55％，亚临界萃取收率提高到70％。

5.有机溶剂提取的粗品颜色棕黄，分离提纯后颜色为黄色，说明有机溶剂在提纯过程中破坏了部分天然分子，生成了其他产物，虽然粗品略多，但最终收率降低；亚临界萃取与超临界萃取的产品颜色黄色，分离提纯后产物为浅黄色，说明提取条件对天然产物不破坏、不氧化。亚临界萃取收率比超临界萃取高，并且整个亚临界萃取提取过程成本低。

6.亚临界萃取的各种条件是根据需要提取的目标物性质进行改变，本发明是根据糖脂的性质，通过大量的相互制约的条件经过筛选、优化而获得，以达到高的目标糖脂提取率；并且本发明的亚临界萃取萃取条件能应用于广泛的含糖脂的农林下脚料提取。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明的技术方案作进一步说明：

实施例1

将0.25mm的脱脂米糠粉110克置于萃取罐的物料篮内，打开压力泵将水输送到预加热器中快速加热，当温度达到设定值后，将热水以一定的流速输送到500mL萃取罐中，直至萃取罐充满水；当萃取罐中的物料处于设定的压力4.5MPa和温度125℃时，提取开始；提取25分后提取液由提取罐底部流出，流入冷却器进行冷却，冷却至常温后，浓缩，过滤，3克粗品进行硅胶柱分离(流动相：乙酸乙酯/甲醇＝10/1)，利用薄层层析板跟踪分离情况(展开剂：乙酸乙酯/甲醇＝10/1，5％的浓硫酸乙醇溶液显色；糖脂标准样：瑞典Larodan公司标准样)，获得目标糖脂70mg。

实施例2

将0.25mm的脱脂米糠粉110克置于萃取罐的物料篮内，打开压力泵将水输送到预加热器中快速加热，当温度达到设定值后，将热水以一定的流速输送到500mL萃取罐中，直至萃取罐充满水；当萃取罐中的物料处于设定的压力3MPa和温度140℃时，提取开始；提取25分后提取液由提取罐底部流出，流入冷却器进行冷却，冷却至常温后，浓缩，过滤，3.2克粗品进行硅胶柱分离(流动相：乙酸乙酯/甲醇＝10/1)，利用薄层层析板跟踪分离情况(展开剂：乙酸乙酯/甲醇＝10/1，5％的浓硫酸乙醇溶液显色；糖脂标准样：瑞典Larodan公司标准样)，获得目标糖脂65mg。

实施例3

将0.25mm的麦麸粉110克置于萃取罐的物料篮内，打开压力泵将水输送到预加热器中快速加热，当温度达到设定值后，将热水以一定的流速输送到500mL萃取罐中，直至萃取罐充满水；当萃取罐中的物料处于设定的压力4.5MPa和温度125℃时，提取开始；提取25分后提取液由提取罐底部流出，流入冷却器进行冷却，冷却至常温后，浓缩，过滤，2.8克粗品进行硅胶柱分离(流动相：乙酸乙酯/甲醇＝10/1)，利用薄层层析板跟踪分离情况(展开剂：乙酸乙酯/甲醇＝10/1，5％的浓硫酸乙醇溶液显色；糖脂标准样：瑞典Larodan公司标准样)，获得目标糖脂60mg。

实施例4

将0.25mm的玉米皮粉110克置于萃取罐的物料篮内，打开压力泵将水输送到预加热器中快速加热，当温度达到设定值后，将热水以一定的流速输送到500mL萃取罐中，直至萃取罐充满水；当萃取罐中的物料处于设定的压力4.5MPa和温度125℃时，提取开始；提取25分后提取液由提取罐底部流出，流入冷却器进行冷却，冷却至常温后，浓缩，过滤，3.5克粗品进行硅胶柱分离(流动相：乙酸乙酯/甲醇＝10/1)，利用薄层层析板跟踪分离情况(展开剂：乙酸乙酯/甲醇＝10/1，5％的浓硫酸乙醇溶液显色；糖脂标准样：瑞典Larodan公司标准样)，获得目标糖脂66mg。

实施例5

几种提取方法对脱脂米糠粉的提取对比

有机溶剂法：取110克0.25mm脱脂米糠于烧瓶中，加入550mL的甲醇：水(9：1，体积比)混合溶剂，在50℃下搅拌提取24h。将烧瓶中的混合物减压抽滤，得黄色滤液和滤渣。滤液浓缩。3.5克粗品进行硅胶柱分离(流动相乙酸乙酯/甲醇＝10/1)，利用薄层层析板跟踪分离情况(展开剂：乙酸乙酯/甲醇＝10/1，5％的浓硫酸乙醇溶液显色；糖脂标准样：瑞典Larodan公司标准样)，获得目标糖脂45mg。

超临界萃取法：取110克0.25mm脱脂米糠萃取罐,控制温度温度80℃，压力12MPa，CO2流量2.0LPM(L/min)，夹带剂乙醇0.5mL/min。萃取40分钟。萃取物浓缩，2.8克粗品进行硅胶柱分离(流动相：乙酸乙酯/甲醇＝10/1)，利用薄层层析板跟踪分离情况(展开剂：乙酸乙酯/甲醇＝10/1，5％的浓硫酸乙醇溶液显色；糖脂标准样：瑞典Larodan公司标准样)，获得目标糖脂56mg。

表1几种提取方法对110克脱脂米糠粉的提取对比

	亚临界萃取法	超临界萃取法	有机溶剂法
				粗品外观	黄色	黄色	棕黄
粗品重量	3克	2.8克	3.5克
				目标糖脂重量	70毫克	56毫克	45毫克
目标糖脂外观	浅黄色	浅黄色	黄色
				提取率	70％	56％	45％

注：脂米糠粉中目标糖脂含量是0.09％，110克脱脂米糠粉中含100毫克目标糖脂。

由于每种提取方法的原理不同，可能获得的粗品重量不同，由于粗品中有其他成分存在，不能认为粗品多，目标产物就多，有可能是不需要的成分。例如使用有机溶剂法提取的粗品(3.5克)就比亚临界萃取法提取的粗品(3克)多，但经过同样方法的分离，获得目标糖脂就不同。有机溶剂提取的粗品颜色棕黄，分离提纯后颜色为黄色，说明有机溶剂在提纯过程中破坏了部分天然分子，生成了其他产物，虽然粗品略多，但最终收率降低；亚临界萃取与超临界萃取的产品颜色黄色，分离提纯后产物为浅黄色，说明提取条件对天然产物不破坏、不氧化。亚临界萃取收率比超临界萃取高，并且整个亚临界萃取提取过程环保、成本低。

项目资助：国家自然科学基金30870553；国家国际科技合作项目2010DFA34370；浙江省国际科技合作专项2013C14012。

以上例举的仅是本发明的优选实施方式，本发明并不限于以上实施例，本领域技术人员在不脱离本发明的精神和构思的前提下直接导出或联想到的其他改进和变化，均应认为包含在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种亚临界萃取获得天然糖脂的方法，其特征在于，将脱脂米糠置于萃取罐的物料篮内，打开压力泵将水输送到预加热器中快速加热，当温度达到设定值后，将热水以一定的流速输送到萃取罐中，直至萃取罐充满水，当萃取罐中的物料处于设定的压力和温度时，提取开始，提取一定时间后提取液由提取罐底部流出，流入冷却器进行冷却，冷却至常温，浓缩后，进行硅胶柱分离，获得糖脂。

2.根据权利要求1所述的亚临界萃取获得天然糖脂的方法，其特征在于，所述的脱脂米糠用麦麸、玉米皮代替。

3.根据权利要求1或2所述的亚临界萃取获得天然糖脂的方法，其特征在于，所述的亚临界萃取的料液比为1:4～6。

4.根据权利要求1或2所述的亚临界萃取获得天然糖脂的方法，其特征在于，所述的亚临界萃取的温度控制在120～140℃。

5.根据权利要求3所述的亚临界萃取获得天然糖脂的方法，其特征在于，所述的亚临界萃取的温度控制在120～140℃。

6.根据权利要求3所述的亚临界萃取获得天然糖脂的方法，其特征在于，所述的亚临界萃取的压力控制在3～6MPa。

7.根据权利要求1或2或5或6所述的亚临界萃取获得天然糖脂的方法，其特征在于，所述的亚临界萃取的时间控制在15～35分钟。

8.根据权利要求7所述的亚临界萃取获得天然糖脂的方法，其特征在于，所获得的糖脂为糖基神经酰胺。

9.根据权利要求1或2或4或5或6或8所述的亚临界萃取获得天然糖脂的方法，其特征在于，所获得的糖脂为糖基神经酰胺。