CN105622388B - 一种碱水‑超声波协同提取植物中有机酸的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及植物提取技术领域，特别涉及一种植物中有机酸的提取方法。一种碱水‑超声波协同提取植物中有机酸的方法为：取待提植物，加工成粉末或小块，加碱性水溶液，超声提取，滤过，滤液用稀酸调节pH至酸性，静置，过滤，所得沉淀物即所提植物的有机酸。本发明的提取方法中，超声波具有剪切作用和冲击波能，使植物细胞璧破碎或变形，细胞内化学成分容易渗出，碱能与有机酸结合生成盐，提高有机酸从细胞内渗出的速度和渗出量，从而提高提取效率，再通过酸化作用，使有机酸游离出来，去除大部分的杂质，所得产品纯度更高。本发明的碱水‑超声波法提取草珊瑚中有机酸类成分，工艺稳定，提取率提高，杂质减少，操作简单、速度快。

Description

一种碱水-超声波协同提取植物中有机酸的方法

技术领域

本发明涉及植物提取技术领域，特别涉及一种植物中有机酸的提取方法。

背景技术

有机酸类 （Organic acids）是分子结构中含有羧基（一COOH）的化合物。在中草药的叶、根、特别是果实中广泛分布，如乌梅、五味子，覆盆子等。常见的植物中的有机酸有脂肪族的一元、二元、多元羧酸如酒石酸、草酸、苹果酸、枸椽酸、抗坏血酸（即维生素C）等，亦有芳香族有机酸如苯甲酸、水杨酸、咖啡酸（Caffelc acid）等。除少数以游离状态存在外，一般都与钾、钠、钙等结合成盐，有些与生物碱类结合成盐。脂肪酸多与甘油结合成酯或与高级醇结合成蜡。

常规的植物有机酸的提取方法一般有水提法、有机溶剂提取法、超声波提取法等。例如中国专利201310472558.5“食用土当归总有机酸提取纯化工艺”先采用乙醇回流提取，加入NaCl 进行盐析，再加入低价（极）性有机溶剂萃取，加入KOH 进行碱化处理，加浓盐酸进行酸沉，加入NaCl 进行盐析，再加入低价性有机溶剂萃取，最后进行浓缩减压干燥，即得到食用土当归总有机酸提取物。中国专利申请201410169677.8“核桃粕提取物及其制备方法和应用” 是把核桃粕经石油醚或超临界提取后过滤得滤渣，滤渣再用水或醇溶液提取，减压浓缩得浸膏，浸膏总有机酸含量在30% 以上。中国专利201110239056.9“芫根有机酸制备降血糖药物的用途” 将芫根原料用乙醇溶液浸泡，加热回流提取数次，合并提取液，过滤；减压浓缩成浸膏；浸膏加少量水溶解，大孔吸附树脂吸附，洗脱，收集洗脱液，浓缩、干燥，芫根有机酸得率为0.5～2重量％，纯度为41％～77％。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种碱水-超声波协同提取植物中有机酸的方法，该方法相比于现有的提取方法具有提取率更高，工艺稳定，重复性好，精密度高，省时节能、安全可靠、操作简单的优点。

本发明所要解决的技术问题通过以下技术方案予以实现：

一种碱水-超声波协同提取植物中有机酸的方法：取待提植物，加工成粉末或小块，加碱性水溶液，超声波提取，滤过，滤液用稀酸调节pH至酸性，静置，过滤，所得沉淀物即所提植物的有机酸。

优选的，所述碱性水溶液为氢氧化钠水溶液、磷酸氢二钠水溶液、磷酸二氢钠水溶液、磷酸氢钠水溶液、磷酸钠水溶液中的一种，优选为氢氧化钠水溶液。

优选的，所述碱性水溶液的浓度为0.8~1.2 mol·L^-1。

优选的，所述碱性水溶液的pH为9~11。

优选的，滤液用稀酸调节pH至3~5。

优选的，所述待提取的植物与碱性水溶液的料液比为1~10:10。

优选的，超声提取的温度为50~80℃。

更进一步优选的，所述碱性水溶液的浓度为1.0 mol·L^-1，碱性水溶液的pH为10，滤液用稀酸调节pH至4，所述待提取的植物与碱性水溶液的料液比为1:10。所述植物为草珊瑚。

本发明具有如下有益效果：

本发明的提取方法中，超声波具有剪切作用和冲击波能，使植物细胞璧破碎或变形，细胞内化学成分容易渗出，碱能与有机酸结合生成盐，提高有机酸从细胞内渗出的速度和渗出量，从而提高提取效率，再通过酸化作用，使有机酸游离出来，去除大部分的杂质，所得产品纯度更高。本发明的碱水-超声波法提取草珊瑚中有机酸类成分，工艺稳定，提取率提高，杂质减少，操作简单、速度快。

附图说明 图1为富马酸与草珊瑚吸收光谱图。

图2为富马酸标准曲线图。

图3 碱种类-吸光度变化。

图4 碱液浓度-吸光度变化。

图5 碱水pH-吸光度变化。

图6 沉淀pH值-吸光度变化。

图7 提取时间-吸光度变化。

图8 提取温度-吸光度变化。

图9 料液比-吸光度变化。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进行详细的说明，实施例仅是本发明的优选实施方式，不是对本发明的限定。

下面以草珊瑚为例，通过实验来说明本发明的效果：

草珊瑚，又叫肿节风、九节茶、满山香、九节风、接骨木等，为金粟兰科植物草珊瑚(Sarcandra glabra(Thunb.) Nakai)的干燥全草，含黄酮、有机酸、酚酸、鞣质、香豆素和内酯等成分，具有清热凉血、镇痛消炎、活血通络、祛风消斑等作用，已有草珊瑚含片、肿节风注射液等多种剂型上市。王钢力、罗永明等发现草珊瑚含24种有机酚酸，如富马酸、琥珀酸、原儿茶酸、棕榈酸、硬脂酸、绿原酸、迷迭香酸。

1 实验材料与方法

实验药品

富马酸（北京百灵威科技有限公司产品），分析纯试剂。草珊瑚药材，2014年10月购于广西南宁北京同仁堂药店，经笔者鉴定为金粟兰科植物草珊瑚[Sarcandra glabra(Thunb.) Nakai]的干燥全草，粉碎成粗粉，备用。

主要仪器设备

三源超声波清洗器（东莞三源超声波设备有限公司产品）；UV-2550岛津-紫外可见分光光度计（深圳市瑞盛科技有限公司销售）；pH计（上海一恒科学仪器有限公司产品）。

实验方法

1 标准曲线的制备

对照品溶液的制备 精密称取10 mg 富马酸，60%乙醇溶解并定容到25 mL量瓶中，摇匀，即得。

样品溶液的制备 精密称取草珊瑚粉末0.500 g，置具塞锥形瓶中，加60%乙醇20mL，密塞，混匀，超声提取30 min，滤过，取续滤液1 mL 置10 mL 量瓶中，加60%乙醇至刻度，摇匀，即得。光谱扫描 取对照品溶液和样品溶液各1 mL，分别置10 mL量瓶中，依次加无水乙醇2 mL、0.08 mol·L^-1的盐酸羟胺溶液1 mL、0.04 mol·L^-1 的DCC溶液1 mL，摇匀，60℃水浴15 min，加0.04 mol·L^-1的高氯酸铁溶液1 mL，加无水乙醇至刻度，摇匀，在200~700nm的范围进行波长扫描。结果表明，富马酸与草珊瑚吸收光谱图相似，在520 nm处有最大吸收波长，见图1。

标准曲线的绘制 分别取对照品溶液1~6 mL置10 mL量瓶中，加甲醇至刻度。按上法在520 nm处测定吸光度，以浓度为横坐标，以吸光度为纵坐标，绘制标准曲线，得回归方程式y= 0.0045x+0.0099，相关系数R² = 0.9992，结果表明，富马酸在40~240 μg·mL^-1浓度范围内与吸光度呈良好的线性关系，见图2。

2 提取方法的比较

冷浸法 取0.5 g草珊瑚粉末，精密称定，置具塞锥形瓶中，加10倍量水，密塞，室温放置3 d，每天振摇2次，每次5 min，滤过。

煎煮法 取0.5 g草珊瑚粉末，精密称定，置不锈刚锅中，加10倍量水，浸泡30 min后，加热到沸，改用小火，保持微沸120 min，滤过。

微波萃取法 取0.5 g草珊瑚粉末，精密称定，置具塞锥形瓶中，加10倍量水，浸泡30 min置微波炉中，60 ℃提取30 min，滤过。

超声波提取法 取0.5g草珊瑚粉末，精密称定，置具塞锥形瓶中，加10倍量水，浸泡30 min密塞，置超声波清洗器中，60 ℃提取5 min，滤过。

以上各法所得滤液均置10 mL量瓶中，加水至刻度，摇匀，60 min内按上法测定吸光度，余下吸光度测定方法均相同。

碱水-超声提取工艺

3.1 单因素实验

碱液-超声提取的操作步骤为，取0.5 g草珊瑚粉末，精密称定，置具塞锥形瓶中，加碱液10 mL，超声提取，滤过，滤液用稀HCl调节pH，静置，滤过，用水溶解沉淀，定容于10mL量瓶中，测定吸光度，依次考察碱种类、碱浓度、碱液pH值、料液比（g/ml）、沉淀pH值、提取时间、提取温度对草珊瑚中有机酸提取效果的影响。

3.2 正交试验

根据单因素的实验结果，不考虑各因素之间的交互作用，选取碱水pH值、提取温度、提取时间、料液比4个因素3水平，进行 L₉(3⁴)正交试验，操作步骤同单因素实验。

工艺验证

精密度试验 取对照品溶液，连续测定吸光度6次。

稳定性试验 取对照品溶液于0~120 min测定吸光度5次。

重复性试验 取0.5 g草珊瑚粉末，共6份，精密称定，置具塞锥形瓶中，按优选工艺提取，所得的溶液60 min内测定吸光度。

3.4 水提法和碱水提取法的比较

水提法 取0.5 g草珊瑚粉，共3份，精密称定，置具塞锥形瓶中，加10倍水，60℃超声提取30 min，滤过，滤液定容于10 mL量瓶中，60 min内测定吸光度，计算有机酸类含量。

碱水提取法 取0.5 g草珊瑚粉，共3份，精密称定，置具塞锥形瓶中，按优选工艺提取，所得的溶液60 min内测定吸光度，计算有机酸类含量。

数据统计方法 结果以均数±标准差（±s）表示，正交试验用SPSS 19.0统计软件进行数据处理与分析、水提法和碱水提取法的比较用进行Excel软件^[34]进行独立性检验数据处理与分析。

结果与分析

1 提取方法的选择

四种常用中草药提取方法各有优缺点，由于超声提取法具有速度快，提取完全，设备要求不高，为《中国药典》中定性鉴别和含量测定常用方法。吸光度与有机酸浓度呈线性关系，吸光度越大，浓度越高，实验结果表明，超声提取法的吸光度最大，故选择为本文的提取方法，见表1。

表1 提取方法对吸光度的影响（±s，n=3)

2 提取工艺研究结果

2.1单因素实验

以吸光度大小来看，提取效果最佳的各因素分别为，碱种类以NaOH最好，碱液浓度以1.0 mol·L^-1最好，碱水pH以10最好，沉淀pH值以4最好，提取时间越长越好，提取温度60℃最好，料液比越高越好，结果见图3~9。

2.2 正交试验

由极差分析可知，草珊瑚有机酸类成分提取率的影响顺序为B>D>A>C，即碱水pH值>提取温度>提取时间>料液比。方差分析表明，碱水pH值(B)和提取温度(D)对草珊瑚有机酸类成分提取率的影响具有显著性（P<0.05），提取时间(A)和提取温度(C)对草珊瑚有机酸类成分提取率的影响无显著性（P>0.05）。

综合考虑节约能源、工艺成本、原料价格、提取效果等方面因素，确定最佳提取条件为A₁B₂C₃D₂，即提取时间为30 min，碱液pH值为10，料液比为1:10，提取温度为60℃，结果见表2和表3。

表2 正交试验结果直观分析

表3 正交试验方差分析

2.3 工艺验证

在120 min内对照品溶液吸光度为0.865±0.079，RSD=0.12%，n=5。连续重复测定对照品溶液，吸光度为0.866±0.803,RSD=0.07 %，n=6。6次平行试验，样品溶液吸光度为0.861±0.906，RSD=0.95%，表明本提取工艺在120 min内稳定性、精密度和重复性良好。

3水提法和碱水提取法的比较

水为溶剂超声提取，草珊瑚样品中有机酸含量为0.360±0.026%，RSD=1.61%，n=3,用pH=10的碱水为溶剂超声提取，草珊瑚样品有机酸含量0.393±0.025%，RSD=0.86%，n=3。独立性检验结果表明，两种提取方法有机酸的含量有显著性差异，碱水超声提取法优于水超声提取法，结果见表4。

表4 两种方法提取效果的独立样本检验分析

注：按α=0.025水准，当t≥3.495时，接受原假设，有机酸含量有显著性差异。

Claims (3)

1.一种碱水-超声波协同提取植物中有机酸的方法，其特征在于提取方法为：取待提植物，加工成粉末或小块，加碱性水溶液，超声波提取，滤过，滤液用稀酸调节pH至酸性，静置，过滤，所得沉淀物即所提植物的有机酸；

所述碱性水溶液为氢氧化钠水溶液、磷酸氢二钠水溶液、磷酸二氢钠水溶液、磷酸氢钠水溶液、磷酸钠水溶液中的一种；所述碱性水溶液的浓度为0.8~1.2 mol·L^-1；所述碱性水溶液的pH为9~11；滤液用稀酸调节pH至3~5；所述待提取的植物与碱性水溶液的料液比为1~10:10；超声波提取的温度为50~80℃；

所述植物为草珊瑚。

2.根据权利要求1所述的碱水-超声波协同提取植物中有机酸的方法，其特征在于：所述碱性水溶液优选为氢氧化钠水溶液。

3.根据权利要求1所述的碱水-超声波协同提取植物中有机酸的方法，其特征在于：所述碱性水溶液的浓度为1.0 mol·L^-1，碱性水溶液的pH为10，滤液用稀酸调节pH至4，所述待提取的植物与碱性水溶液的料液比为1:10，超声波提取的温度为60℃。