CN105287647A - 一种天然产物的提取制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种天然产物的提取制备方法，主要用于鲜植物药材、动物药材以及海洋产物中活性成分的提取，本发明先将天然产物在-30℃至-70℃中超低温冷冻，然后视不同天然产物采用液氮浸泡，采用超速低温粉碎的方式进行物料粉碎和提取，本发明可以充分的释放细胞内外的活性成分，减少了天然产物在加工过程中活性成分的分解和衍生，显著提高了提取中的提取率。

Description

一种天然产物的提取制备方法

技术领域

本发明属于天然产物加工技术领域，尤其涉及一种天然产物的提取制备方法。

背景技术

现有技术中提取鲜植物药材、动物药材以及海洋产物中活性成分，一般采用加热浸提的方法，在提取过程中使往往使天然产物中的有效活性成分分解，造成提取率含量降低，所以寻求高效，简单并且环保的提取方法是促进天然产物产业发展的所面临的新课题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种天然产物的提取制备方法，旨在确保提取物中活性成分和相对含量与原天然产物基本相同。

本发明是这样实现的，一种天然产物的提取制备方法，所述天然产物的提取制备方法包括以下步骤：

步骤一、鲜植物药材、动物药材以及海洋产物的新鲜天然产物首先在超低温环境下冷冻0.5-1.0小时，液氮浸泡；

步骤二、上述天然产物在超低温环境下粉碎后得到的物料中加入溶剂，并且进行离心；

步骤三、加入溶剂，超声提取，固液分离后得到物料的原液，采用冷冻干燥的方法直接得到免煎颗粒；

步骤四、将所述的免煎颗粒溶于溶剂后进样至液相色谱柱，或将溶于溶剂后的免煎颗粒加入拌样填料中，搅拌均匀，干燥后加至所述液相色谱柱的顶端；

步骤五、将流经液相色谱柱的洗脱液采用水作为稀释液进行稀释，所述洗脱液与稀释液的体积比为1∶0.3～3；

步骤六、通过离心浓缩方法，挥干步骤五得到的稀释溶液，再加入溶剂溶解后采用冷冻干燥的方法得到免煎颗粒；

步骤七、将所得到的免煎颗粒中加入溶剂，将离心得到的提取液通过大孔树脂柱处理后得到精制提取物。

进一步，所述使用的溶剂为水，乙醇，溶剂使用量为物料的2-10倍量。

进一步，所述超低温冷冻温度为-30℃至-70℃，采用液氮浸泡，浸泡时间为1分钟-120分钟。

进一步，所述粉碎采用超速低温粉碎，粉碎温度为0℃至-160℃，粉碎物料中固液分离采用离心分离方法，转速为2500-12000转/分，离心温度在20℃至-20℃之间。

进一步，步骤四所得的洗脱液进行质谱图分析识别，具体方法为：

步骤一、将洗脱液测试样本图象拉伸为向量描述x∈Rⁿ；

步骤二、将k类天然产物炮制品训练样本，每类n个，进行同样的拉伸组成天然产物炮制品训练样本集X：

X＝[X⁽¹⁾，X⁽²⁾，…，X^(k)]∈R^n×k；

X⁽ⁱ⁾＝[x₁ ⁽ⁱ⁾，x₂ ⁽ⁱ⁾，…，x_n ⁽ⁱ⁾]，i＝1，…，k；

其中，表示第i类第j个天然产物炮制品训练样本；

再次，按照进行压缩感知的采样，其中Φ为欠定感知矩阵或观测矩阵，y称为x的感知数据；

将天然产物炮制品测试样本x与天然产物炮制品训练样本集X投影到感知空间，在此基础上结合公式min||r||₁s.t.Xr＝x进行l₁范数求解：

y＝Φx，Y＝ΦX

min||r||₁s.t.Yr＝ΦXr＝Φx＝y

其中y是天然产物炮制品测试样本的感知数据，Y是天然产物炮制品训练样本的感知数据组成的压缩感知矩阵，Φ在式中起到维度约减的作用；

最后，对r的元素中各个类别子集进行求和，选取最大值做为天然产物炮制品测试样本x的分类鉴定结果：

$class\left(x\right)\⇐max\left(\underset{j=1}{\overset{n}{\Σ}}{r}_j^{\left(i\right)}\right),i=1,\mathrm{.....}k$

其中元素为原始数据域第i类第j个天然产物炮制品训练样本在感知空间下的关联程度度量。

本发明的另一目的在于提供一种低温破碎系统，设置有加料室、初级粉碎室、液氮补充装置、制冷压缩机组、二级粉碎室、三级粉碎室、离心机组、粒度图像分析单元；

加料室连接初级粉碎室，初级粉碎室连接二级粉碎室，制冷压缩机组设置在二级粉碎室的左侧，液氮补充装置安装在二级粉碎室的上方，二级粉碎室的下方设置有三级粉碎室，离心机组安装在二级粉碎室，三级粉碎室内部。

本发明的另一目的在于提供一种低温超声提取系统，包括：溶剂混合输送系统、物料输送系统、超声提取装置、液固分离装置；

物料输送系统连接超声提取装置，超声提取装置连接液固分离装置，溶剂混合输送系统与超声提取装置和液固分离装置连接。

进一步，所述的粒度图像分析单元包括摄像单元、图像读取模块、图像处理模块；

所述的图像读取模块用于从所述的摄像单元读取图像，该图像读取模块用于：

定义一预览区域的一特定区域；

利用该图像提取模块的一图像提取单元提取至少一预览图像；

使用一物件辨识算法以决定一特定物件是否存在于该预览图像中；

当该特定物件存在于该预览图像中，决定该特定物件是否出现在该特定区域至少一预定百分比；以及当该特定物件的该预定百分比出现在该特定区域时，致能该图像提取模块以进行一拍照处理以通过该图像提取模块提取图像；

所述的图像处理模块用于对图像进行数字图像处理。

进一步，所述的粒度图像分析单元内还设置有二维成像模块，该二维成像模块包括图像提取模块和图像处理分析单元，该图像处理分析单元包括第一多行处理块，包括被配置为并行地接收与图像的相应的多个像素行相关的像素值的多个输入，所述第一处理块包括被配置为彼此并行地操作的多个处理单元，其中所述图像分析处理单元中的每个处理单元被配置为通过对在所述第一处理块的所述输入中的至少一些输入处接收的像素值应用多行处理，通过图像提取模块来提供与所述图像的所述像素行中的相应的一个像素行相关的经处理的像素值。

本发明提供的天然产物的提取制备方法，本发明中先将天然产物在-30℃至-70℃中超低温冷冻，然后视不同天然产物采用液氮浸泡，时间为1分钟至120分钟，采用超速低温粉碎的方式进行物料粉碎，这种粉碎方式不需要常规粉碎时对物料的烘干，新鲜的植物原药材采取低温粉碎处理，粉碎中由于物料达到了“玻璃化”的状态，细胞的细胞壁和细胞器同时被破坏，粉碎物料同使用普通地粉碎设备后得到物料状态的有很大不同，通过显微镜观察发现低温粉碎的颗粒中，完整的细胞数和常温粉碎的细胞数大致相差2个数量级；通过这样处理的物料，可以充分的释放细胞内外的活性成分，减少了天然产物在加工过程中活性成分的分解和衍生，显著提高了提取中的提取率。

附图说明

图1是本发明实施例提供的天然产物的提取制备方法流程图。

图2是本发明实施例提供的超低温粉碎装置结构示意图。

图3是本发明实施例提供的超低温提取装置的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

下面结合附图及具体实施例对本发明的应用原理作进一步描述。

如图1所示，本发明实施例的天然产物的提取制备方法包括以下步骤：

S101、鲜植物药材、动物药材以及海洋产物的新鲜天然产物首先在超低温环境下冷冻0.5-1.0小时，液氮浸泡；

S102、上述天然产物在超低温环境下粉碎后得到的物料中加入溶剂，并且进行离心；

S103、加入溶剂，超声提取，固液分离后得到物料的原液，采用冷冻干燥的方法直接得到免煎颗粒；

S104、将所述的免煎颗粒溶于溶剂后进样至液相色谱柱，或将溶于溶剂后的免煎颗粒加入拌样填料中，搅拌均匀，干燥后加至所述液相色谱柱的顶端；

S105、将流经液相色谱柱的洗脱液采用水作为稀释液进行稀释，所述洗脱液与稀释液的体积比为1∶0.3～3；

S106、通过离心浓缩方法，挥干步骤S105得到的稀释溶液，再加入溶剂溶解后采用冷冻干燥的方法得到免煎颗粒；

S107、将所得到的免煎颗粒中加入溶剂，将离心得到的提取液通过大孔树脂柱处理后得到精制提取物。

所述的新鲜的天然产物前期超低温冷冻，冷冻时间0.5-10小时，使用的溶剂为水，乙醇等溶剂，溶剂使用量为物料的2-10倍量，所述的超低温冷冻温度为-30℃至-70℃，采用液氮浸泡，浸泡时间为1分钟-120分钟，粉碎采用超速低温粉碎，粉碎温度为0℃至-160℃，粉碎物料中固液分离采用离心分离方法，转速为2500-12000转/分，离心温度在20℃至-20℃之间。

步骤S104所得的洗脱液进行质谱图分析识别，具体方法为：

步骤一、将洗脱液测试样本图象拉伸为向量描述x∈Rⁿ；

步骤二、将k类天然产物炮制品训练样本，每类n个，进行同样的拉伸组成天然产物炮制品训练样本集X：

X＝[X⁽¹⁾，X⁽²⁾，…，X^(k)]∈R^n×k；

X⁽ⁱ⁾＝[x₁ ⁽ⁱ⁾，x₂ ⁽ⁱ⁾，…，x_n ⁽ⁱ⁾]，i＝1，…，k；

其中，表示第i类第j个天然产物炮制品训练样本；

再次，按照进行压缩感知的采样，其中Φ为欠定感知矩阵或观测矩阵，y称为x的感知数据；

将天然产物炮制品测试样本x与天然产物炮制品训练样本集X投影到感知空间，在此基础上结合公式min||r||₁s.t.Xr＝x进行l₁范数求解：

y＝Φx，Y＝ΦX

min||r||₁s.t.Yr＝ΦXr＝Φx＝y

其中y是天然产物炮制品测试样本的感知数据，Y是天然产物炮制品训练样本的感知数据组成的压缩感知矩阵，Φ在式中起到维度约减的作用；

最后，对r的元素中各个类别子集进行求和，选取最大值做为天然产物炮制品测试样本x的分类鉴定结果：

$class\left(x\right)\⇐max\left(\underset{j=1}{\overset{n}{\Σ}}{r}_j^{\left(i\right)}\right),i=1,\mathrm{.....}k$

其中元素为原始数据域第i类第j个天然产物炮制品训练样本在感知空间下的关联程度度量。

当对天然产物低温粉碎处理后，由于原天然产物中的含水量有较大的区别，得到的粉碎物料呈现粉料至浆料等多种状况，针对最终产品的目的不同，对粉碎物料采用不同的处理方法。粉碎后的物料中加入水作为提取溶剂，超声10-180分钟，根据天然产物活性成分的衍生分解温度，选择离心温度在20℃至-20℃之间，低温超速离心，进行固液分离操作，分离后固体为不溶性成分，液体为物料的原液，原液采用冷冻干燥的方法直接得到冻干粉，指纹图谱表示这种产品和鲜天然产物的化学成分以及相对含量基本没有区别；粉碎的物料加入其他溶剂如乙醇等超声提取，在20℃至-20℃之间离心，将离心得到的乙醇提取液通过加水配比稀释后，通过大孔树脂柱等方法处理后得到精制提取产物。

本发明中采用的主要设备有低温破碎系统和低温超声提取系统。

如图2所示，其中低温破碎系统是通过工业化低温高速粉碎机低温高速粉碎，达到普通粉碎方法难以充分实现药材中细胞粉碎的效果，细胞内外有效成分同时释放，且保持了药效成分的生物活性；机组包括如下几个装置构成：加料室10，初级粉碎室20，液氮补充装置30，制冷压缩机组40，二级粉碎室50，三级粉碎室60，及另外配置的离心机组。加料室10连接初级粉碎室20，初级粉碎室20连接二级粉碎室50，制冷压缩机组40设置在二级粉碎室50的左侧，液氮补充装置30安装在二级粉碎室50的上方，二级粉碎室50的下方设置有三级粉碎室60；离心机组安装在二级粉碎室50，三级粉碎室60内部、粒度图像分析单元。

所述的粒度图像分析单元包括摄像单元、图像读取模块、图像处理模块；

所述的图像读取模块用于从所述的摄像单元读取图像，该图像读取模块用于：

定义一预览区域的一特定区域；

利用该图像提取模块的一图像提取单元提取至少一预览图像；

使用一物件辨识算法以决定一特定物件是否存在于该预览图像中；

当该特定物件存在于该预览图像中，决定该特定物件是否出现在该特定区域至少一预定百分比；以及当该特定物件的该预定百分比出现在该特定区域时，致能该图像提取模块以进行一拍照处理以通过该图像提取模块提取图像；

所述的图像处理模块用于对图像进行数字图像处理。

所述的粒度图像分析单元内还设置有二维成像模块，该二维成像模块包括图像提取模块和图像处理分析单元，该图像处理分析单元包括第一多行处理块，包括被配置为并行地接收与图像的相应的多个像素行相关的像素值的多个输入，所述第一处理块包括被配置为彼此并行地操作的多个处理单元，其中所述图像分析处理单元中的每个处理单元被配置为通过对在所述第一处理块的所述输入中的至少一些输入处接收的像素值应用多行处理，通过图像提取模块来提供与所述图像的所述像素行中的相应的一个像素行相关的经处理的像素值。

低温超声提取系统：使用工业化低温超声提取装置将粉碎所得的原药材在低温条件下提取活性成分，对目标成分的提取率达到95％以上；

如图3所示，低温超声提取系统主要包括溶剂混合输送系统70，物料输送系统80，超声提取装置90，液固分离装置100，最后得到提取液VA和料渣VB。物料输送系统80连接超声提取装置90，超声提取装置90连接液固分离装置100，溶剂混合输送系统70与超声提取装置90和液固分离装置100连接。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种天然产物的提取制备方法，其特征在于，所述天然产物的提取制备方法包括以下步骤：

步骤一、鲜植物药材、动物药材以及海洋产物的新鲜天然产物首先在超低温环境下冷冻0.5-1.0小时，液氮浸泡；

步骤二、上述天然产物在超低温环境下粉碎后得到的物料中加入溶剂，并且进行离心；

步骤三、加入溶剂，超声提取，固液分离后得到物料的原液，采用冷冻干燥的方法直接得到免煎颗粒；

步骤四、将所述的免煎颗粒溶于溶剂后进样至液相色谱柱，或将溶于溶剂后的免煎颗粒加入拌样填料中，搅拌均匀，干燥后加至所述液相色谱柱的顶端；

步骤五、将流经液相色谱柱的洗脱液采用水作为稀释液进行稀释，所述洗脱液与稀释液的体积比为1∶0.3～3；

步骤六、通过离心浓缩方法，挥干步骤五得到的稀释溶液，再加入溶剂溶解后采用冷冻干燥的方法得到免煎颗粒；

步骤七、将所得到的免煎颗粒中加入溶剂，将离心得到的提取液通过大孔树脂柱处理后得到精制提取物。

2.如权利要求1所述的天然产物的提取制备方法，其特征在于，所述使用的溶剂为水，乙醇，溶剂使用量为物料的2-10倍量。

3.如权利要求1所述的天然产物的提取制备方法，其特征在于，所述超低温冷冻温度为-30℃至-70℃，采用液氮浸泡，浸泡时间为1分钟-120分钟。

4.如权利要求1所述的天然产物的提取制备方法，其特征在于，所述粉碎采用超速低温粉碎，粉碎温度为0℃至-160℃，粉碎物料中固液分离采用离心分离方法，转速为2500-12000转/分，离心温度在20℃至-20℃之间。

5.如权利要求1-4任意一项所述的天然产物的提取制备方法，其特征在于，使用的低温破碎系统设置有加料室、初级粉碎室、液氮补充装置、制冷压缩机组、二级粉碎室、三级粉碎室、离心机组、粒度图像分析单元；

加料室连接初级粉碎室，初级粉碎室连接二级粉碎室，制冷压缩机组设置在二级粉碎室的左侧，液氮补充装置安装在二级粉碎室的上方，二级粉碎室的下方设置有三级粉碎室，离心机组安装在二级粉碎室，三级粉碎室内部。

6.如权利要求1-4任意一项所述的天然产物的提取制备方法，其特征在于，使用的低温超声提取系统包括：溶剂混合输送系统、物料输送系统、超声提取装置、液固分离装置；

物料输送系统连接超声提取装置，超声提取装置连接液固分离装置，溶剂混合输送系统与超声提取装置和液固分离装置连接。

7.如权利要求5所述的天然产物的提取制备方法，其特征在于，所述的粒度图像分析单元包括摄像单元、图像读取模块、图像处理模块；

所述的图像读取模块用于从所述的摄像单元读取图像，该图像读取模块用于：

定义一预览区域的一特定区域；

利用该图像提取模块的一图像提取单元提取至少一预览图像；

使用一物件辨识算法以决定一特定物件是否存在于该预览图像中；

当该特定物件存在于该预览图像中，决定该特定物件是否出现在该特定区域至少一预定百分比；以及当该特定物件的该预定百分比出现在该特定区域时，致能该图像提取模块以进行一拍照处理以通过该图像提取模块提取图像；

所述的图像处理模块用于对图像进行数字图像处理。

8.如权利要求5所述的天然产物的提取制备方法，其特征在于，所述的粒度图像分析单元内还设置有二维成像模块，该二维成像模块包括图像提取模块和图像处理分析单元，该图像处理分析单元包括第一多行处理块，包括被配置为并行地接收与图像的相应的多个像素行相关的像素值的多个输入，所述第一处理块包括被配置为彼此并行地操作的多个处理单元，其中所述图像分析处理单元中的每个处理单元被配置为通过对在所述第一处理块的所述输入中的至少一些输入处接收的像素值应用多行处理，通过图像提取模块来提供与所述图像的所述像素行中的相应的一个像素行相关的经处理的像素值。

9.如权利要求1所述的天然产物的提取制备方法，其特征在于，步骤四所得的洗脱液进行质谱图分析识别，具体方法为：

步骤一、将洗脱液测试样本图象拉伸为向量描述x∈Rⁿ；

步骤二、将k类天然产物炮制品训练样本，每类n个，进行同样的拉伸组成天然产物炮制品训练样本集X：

X＝[X⁽¹⁾，X⁽²⁾，…X^(k)]∈R^n×k；

X⁽ⁱ⁾＝[x₁ ⁽ⁱ⁾，x₂ ⁽ⁱ⁾，…，x_n ⁽ⁱ⁾]，i＝1，…，k；

其中，表示第i类第j个天然产物炮制品训练样本；

再次，按照进行压缩感知的采样，其中Φ为欠定感知矩阵或观测矩阵，y称为x的感知数据；

将天然产物炮制品测试样本x与天然产物炮制品训练样本集X投影到感知空间，在此基础上结合公式min||r||₁s.t.Xr＝x进行l₁范数求解：

y＝Φx，Y＝ΦX

min||r||₁s.t.Yr＝ΦXr＝Φx＝y

其中y是天然产物炮制品测试样本的感知数据，Y是天然产物炮制品训练样本的感知数据组成的压缩感知矩阵，Φ在式中起到维度约减的作用；

最后，对r的元素中各个类别子集进行求和，选取最大值做为天然产物炮制品测试样本x的分类鉴定结果：

$class\left(x\right)\⇐max\left(\underset{j=1}{\overset{n}{\Σ}}{r}_j^{\left(i\right)}\right),i=1,\mathrm{.....}k$

其中元素为原始数据域第i类第j个天然产物炮制品训练样本在感知空间下的关联程度度量。