CN106310707B - 一种菜豆素的提取方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种菜豆素的提取方法，包括以下步骤：将白芸豆粉碎、过筛，得到白芸豆豆粉；以超临界二氧化碳为萃取剂对白芸豆豆粉进行萃取，得到二氧化碳萃取流体；对二氧化碳萃取流体进行两级减压分离，得到含有菜豆素的提取物。本发明采用超临界二氧化碳为萃取剂，将萃取后的二氧化碳萃取流体经过减压分离即得到产物，流程简单、工艺路线较短、经济有效、绿色环保、萃取率高，得到的产物主要是蛋白质，其中菜豆素含量高，为市面产品的2～5倍，并且生物活性高。相比现有产品，本发明制得的产品更绿色、健康，且菜豆素含量和生物活性较高，服用少量该产品即能获得较好的保健效果，相应的使用成本降低，普遍性和实用性高。
Description
技术领域
本发明涉及菜豆素的提取技术领域，尤其涉及一种利用超临界二氧化碳萃取法提取菜豆素的方法。
背景技术
菜豆素，是一种存在于芸豆和菜豆中的天然物质，有抑制人体α-淀粉酶的作用，又称为天然的a-淀粉酶抑制剂，可用于治疗肥胖症、糖尿病等，也可作为减肥、降糖保健食品的有效成分。
目前，从白芸豆中提取菜豆素的方法有很多种，大多采用加热提取、有机溶剂或无机盐沉淀等方法，这些方法生产工序长、提取效率低，提取物中的菜豆素含量和生物活性低，且难以避免有害化学成分残留的问题。受到现有的提取方法的限制，市场上常见的菜豆素保健品中菜豆素的含量仅1％～2％，有效成分含量低，生物活性差，保健效果不明显，导致服用者对产品的需求量大，使用该类保健品的成本非常高，高昂的价格让很多需求者望而却步，不利于产品的普及。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种流程简单、工艺路线较短、经济有效的菜豆素的提取方法，得到的提取物不受有机溶剂污染，且菜豆素的含量和生物活性高。
本发明提供了一种菜豆素的提取方法，包括如下步骤：
将白芸豆粉碎、过筛，得到白芸豆豆粉；以超临界二氧化碳为萃取剂对所述白芸豆豆粉进行萃取，得到二氧化碳萃取流体，萃取的温度为40～60℃，萃取的压力为30～35MPa；对二氧化碳萃取流体进行第一级减压分离，得到含有菜豆素的提取物，第一级减压分离的压力为15～18MPa，第一级减压分离的温度为20～25℃；对经过第一级减压分离的二氧化碳萃取流体进行第二级减压分离，得到含有菜豆素的提取物，第二级减压分离的压力为5～8MPa，第二级减压分离的温度为30～35℃。
本发明首先将白芸豆粉碎过筛，得到白芸豆豆粉，然后以超临界二氧化碳为萃取剂对白芸豆豆粉进行萃取，对得到的二氧化碳萃取流体进行两级减压分离后即得到含有菜豆素的提取物。与现有技术相比，本发明的提取方法流程简单、工艺路线较短，采用的萃取剂为对有机物的溶解能力强、廉价易得、无毒、挥发性强的超临界二氧化碳，萃取的效率高，成本低，对环境友好，得到的提取物无有害化学成分残留，将提取物进行UV/HPLC检测和生物活性检测，得知其菜豆素的含量和生物活性较高，为绿色、安全、有效的健康产品。
优选的，萃取的温度为50～55℃。
优选的，萃取的温度为50℃，萃取的压力为35MPa。
优选的，萃取的时间为2h。
优选的，第一级减压分离的压力为18MPa。
优选的，第一级减压分离的温度为35℃。
优选的，第二级减压分离的压力为8MPa。
优选的，第二级减压分离的温度为25℃。
优选的，白芸豆豆粉的粒度为20～40目。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
具体实施方式
本发明提供了一种菜豆素的提取方法，包括如下步骤：
将白芸豆粉碎、过筛，得到白芸豆豆粉；以超临界二氧化碳为萃取剂对所述白芸豆豆粉进行萃取，得到二氧化碳萃取流体，萃取的温度为40～60℃，萃取的压力为30～35MPa；对二氧化碳萃取流体进行第一级减压分离，得到第一份含有菜豆素的提取物，第一级减压分离的压力为15～18MPa，温度为30～35℃；对经过第一级减压分离的二氧化碳萃取流体进行第二级减压分离，得到第二份含有菜豆素的提取物，第二级减压分离的压力为5～8MPa，温度为20～25℃。
本发明以超临界二氧化碳为萃取剂对白芸豆进行萃取，流程简单、工艺路线较短、经济有效，得到的提取物无有害化学成分残留，其菜豆素含量和生物活性较高。
首先将白芸豆粉碎成豆粉，本发明对粉碎的方法没有限制，可以手工研磨，也可以使用机械粉碎，然后选取一定粒度的豆粉进行萃取。豆粉粒度对有效组分的萃取效率有一定影响，按照本发明，豆粉的粒度优选为20～40目。
本发明采用超临界二氧化碳为萃取剂，绿色环保、萃取率高。当物质的温度和压力略超过临界点时，其性质介于液体与气体之间，成为超临界流体。超临界流体具有良好的传质性能和较强的渗透力，且对溶质的溶解能力随压力和温度改变而在相当宽的范围内变动，有利于快速萃取和分离，萃取效率高。与其它溶剂相比，二氧化碳具有对有机物的溶解能力强、选择性好、临界温度低(31.06℃，接近室温)、临界压力适中(7.39MPa)、无毒、挥发性强、廉价易得等优点，非常适于用作从白芸豆中萃取菜豆素的萃取剂。超临界二氧化碳的温度和压力以及萃取时间对萃取效率有很大影响，而较高的温度和较长的加热时间会破坏菜豆素的生物活性，按照本发明，萃取时的温度优选为40～60℃，更优选为50～55℃，最优选为50℃，萃取时的压力优选为30～35MPa，最优选为35MPa，萃取时间优选为2h。
利用超临界二氧化碳对溶质的溶解能力与压力和温度相关的特性，本发明采用减压和/或降温的方法来实现对提取物的分离。为了将二氧化碳萃取流体中的提取物充分分离出来，同时考虑到过多的分离次数会导致成本过高，本发明优选采用两级减压分离。首先对二氧化碳萃取流体进行第一级减压分离，得到第一份含有菜豆素的提取物。按照本发明，第一级减压分离的压力优选为15～18MPa，最优选为18MPa，第一级减压分离的温度优选为30～35℃，最优选为35℃。经过第一级减压分离的二氧化碳萃取流体中仍溶解有提取物，将其进行第二级减压分离，得到第二份含有菜豆素的提取物。按照本发明，第二级减压分离的压力优选为5～8MPa，最优选为8MPa，第二级减压分离的温度优选为20～25℃，最优选为25℃。将两级减压分离得到的提取物合并，即为产物，对其进行UV/HPLC检测和生物活性检测，得出产物的萃取率、菜豆素含量和生物活性。
下面结合具体实施例对本发明进行详细的描述。以下实施例是示例性的，旨在用于更加清楚的说明本发明的技术方案，而不能理解为对本发明的限制。
实施例1
将白芸豆粉碎、过筛，得到粒度为20～40目的白芸豆豆粉；称取10kg白芸豆豆粉置于萃取釜中，采用水浴加热将萃取釜加热至50℃；向萃取釜内通入超临界二氧化碳流体，在30MPa、50℃的条件下萃取2h。将萃取后的二氧化碳萃取流体在18MPa、35℃的条件下进行第一级减压分离，得到第一份含有菜豆素的提取物，将经过第一级减压分离的二氧化碳萃取流体在8MPa、25℃的条件下进行第二级减压分离，得到第二份含有菜豆素的提取物；将第一份和第二份含有菜豆素的提取物合并，即得到产物，测得萃取率达15.22％；将产物进行UV/HPLC检测，测得总蛋白含量为92.80％，菜豆素含量为5.92％；进行生物活性检测得知其生物活性高于4200U/mg。
实施例2
将白芸豆粉碎、过筛，得到粒度为20～40目的白芸豆豆粉；称取10kg白芸豆豆粉置于萃取釜中，采用水浴加热将萃取釜加热至50℃；向萃取釜内通入超临界二氧化碳流体，在35MPa、50℃的条件下萃取2h。将萃取后的二氧化碳萃取流体在18MPa、35℃的条件下进行第一级减压分离，得到第一份含有菜豆素的提取物，将经过第一级减压分离的二氧化碳萃取流体在8MPa、25℃的条件下进行第二级减压分离，得到第二份含有菜豆素的提取物；将第一份和第二份含有菜豆素的提取物合并，即得到产物，测得萃取率达18.97％；将产物进行UV/HPLC检测，测得总蛋白含量为95.27％，菜豆素含量为7.92％；进行生物活性检测得知其生物活性高达5600U/mg。
实施例3
将白芸豆粉碎、过筛，得到粒度为20～40目的白芸豆豆粉；称取10kg白芸豆豆粉置于萃取釜中，采用水浴加热将萃取釜加热至50℃；向萃取釜内通入超临界二氧化碳流体，在35MPa、50℃的条件下萃取2h。将萃取后的二氧化碳萃取流体在16MPa、30℃的条件下进行第一级减压分离，得到第一份含有菜豆素的提取物，将经过第一级减压分离的二氧化碳萃取流体在6MPa、25℃的条件下进行第二级减压分离，得到第二份含有菜豆素的提取物；将第一份和第二份含有菜豆素的提取物合并，即得到产物，测得萃取率达17.36％；将产物进行UV/HPLC检测，测得总蛋白含量为96.27％，菜豆素含量为8.02％；进行生物活性检测得知其生物活性高于6000U/mg。
实施例4
将白芸豆粉碎、过筛，得到粒度为20～40目的白芸豆豆粉；称取10kg白芸豆豆粉置于萃取釜中，采用水浴加热将萃取釜加热至55℃；向萃取釜内通入超临界二氧化碳流体，在35MPa、55℃的条件下萃取2h。将萃取后的二氧化碳萃取流体在16MPa、30℃的条件下进行第一级减压分离，得到第一份含有菜豆素的提取物，将经过第一级减压分离的二氧化碳萃取流体在6MPa、25℃的条件下进行第二级减压分离，得到第二份含有菜豆素的提取物；将第一份和第二份含有菜豆素的提取物合并，即得到产物，测得萃取率达17.36％；将产物进行UV/HPLC检测，测得总蛋白含量为96.50％，菜豆素含量为7.98％；进行生物活性检测得知其生物活性高于4200U/mg。
实施例5
将白芸豆粉碎、过筛，得到粒度为20～40目的白芸豆豆粉；称取10kg白芸豆豆粉置于萃取釜中，采用水浴加热将萃取釜加热至60℃；向萃取釜内通入超临界二氧化碳流体，在35MPa、60℃的条件下萃取2h。将萃取后的二氧化碳萃取流体在16MPa、30℃的条件下进行第一级减压分离，得到第一份含有菜豆素的提取物，将经过第一级减压分离的二氧化碳萃取流体在6MPa、25℃的条件下进行第二级减压分离，得到第二份含有菜豆素的提取物；将第一份和第二份含有菜豆素的提取物合并，即得到产物，测得萃取率达18.11％；将产物进行UV/HPLC检测，测得总蛋白含量为95.76％，菜豆素含量为9.52％；进行生物活性检测得知其生物活性高于3800U/mg。
实施例6
将白芸豆粉碎、过筛，得到粒度为20～40目的白芸豆豆粉；称取10kg白芸豆豆粉置于萃取釜中，采用水浴加热将萃取釜加热至40℃；向萃取釜内通入超临界二氧化碳流体，在35MPa、40℃的条件下萃取2h。将萃取后的二氧化碳萃取流体在16MPa、30℃的条件下进行第一级减压分离，得到第一份含有菜豆素的提取物，将经过第一级减压分离的二氧化碳萃取流体在6MPa、25℃的条件下进行第二级减压分离，得到第二份含有菜豆素的提取物；将第一份和第二份含有菜豆素的提取物合并，即得到产物，测得萃取率达15.36％；将产物进行UV/HPLC检测，测得总蛋白含量为88.15％，菜豆素含量为5.02％；进行生物活性检测得知其生物活性高达6000U/mg。
实施例7
将白芸豆粉碎、过筛，得到粒度为20～40目的白芸豆豆粉；称取10kg白芸豆豆粉置于萃取釜中，采用水浴加热将萃取釜加热至55℃；向萃取釜内通入超临界二氧化碳流体，在32MPa、55℃的条件下萃取2h。将萃取后的二氧化碳萃取流体在15MPa、32℃的条件下进行第一级减压分离，得到第一份含有菜豆素的提取物，将经过第一级减压分离的二氧化碳萃取流体在5MPa、20℃的条件下进行第二级减压分离，得到第二份含有菜豆素的提取物；将第一份和第二份含有菜豆素的提取物合并，即得到产物，测得萃取率达17.02％；将产物进行UV/HPLC检测，测得总蛋白含量为96.31％，菜豆素含量为7.86％；进行生物活性检测得知其生物活性高达5400U/mg。
实施例8
将白芸豆粉碎、过筛，得到粒度为20～40目的白芸豆豆粉；称取10kg白芸豆豆粉置于萃取釜中，采用水浴加热将萃取釜加热至53℃；向萃取釜内通入超临界二氧化碳流体，在30MPa、53℃的条件下萃取2h。将萃取后的二氧化碳萃取流体在15MPa、35℃的条件下进行第一级减压分离，得到第一份含有菜豆素的提取物，将经过第一级减压分离的二氧化碳萃取流体在5MPa、23℃的条件下进行第二级减压分离，得到第二份含有菜豆素的提取物；将第一份和第二份含有菜豆素的提取物合并，即得到产物，测得萃取率达17.28％；将产物进行UV/HPLC检测，测得总蛋白含量为96.99％，菜豆素含量为8.93％；进行生物活性检测得知其生物活性高达5500U/mg。
将上述各实施例的提取方法的工艺参数及得到的产物的相关测试数据列于表1，其中对比例为采用现有技术对白芸豆进行提取得到的产物，将对比例的菜豆素含量和生物活性与上述各实施例做对比。根据表1提供的数据可看出，采用本发明提供的菜豆素的提取方法，产物的萃取率高达15％以上，且其主要成分是蛋白质，总蛋白含量高于88％，最高可达96％以上，产物的菜豆素含量高于5％，最高可达9.5％以上，是采用现有技术得到的产物的菜豆素含量的2～5倍。产物的生物活性高于3800U/mg，最高可达6000U/mg，普遍高于现有技术提取的产物的生物活性。利用本发明提供的提取方法得到的产物的萃取率、总蛋白含量、菜豆素含量及生物活性与萃取条件、减压分离条件有关，通过调节萃取和减压分离的条件参数，可优化获得的产物。根据上述各实施例，当萃取条件为35MPa、50℃，第一级减压分离的条件为18MPa、35℃，以及第二级减压分离的条件为8MPa、25℃时，产物的萃取率最高，为18.97％，其总蛋白含量、菜豆素含量和生物活性都较高，该提取过程的各条件参数为较优的参数。
表1实施例1～8及对比例的相关数据表
本发明提供的菜豆素的提取方法采用超临界二氧化碳为萃取剂，将萃取后的二氧化碳萃取流体经过减压分离即得到产物，相比现有技术，本发明流程简单、工艺路线较短、经济有效、绿色环保、萃取率高，得到的产物主要是蛋白质，其中菜豆素含量高，为市面产品的2～5倍，并且生物活性非常高。相比现有产品，本发明制得的产品更绿色、健康，且菜豆素含量和生物活性较高，保健效果明显，可大大减少使用者对产品的服用量以及降低产品的使用成本，普及性和实用性更高。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。
Claims (8)
1.一种菜豆素的提取方法，其特征在于，包括如下步骤：
将白芸豆粉碎、过筛，得到粒度为20～40目的白芸豆豆粉；
以超临界二氧化碳为萃取剂对所述白芸豆豆粉进行萃取，得到二氧化碳萃取流体，所述萃取的温度为40～60℃，所述萃取的压力为30～35MPa；
对所述二氧化碳萃取流体进行第一级减压分离，得到含有菜豆素的提取物，所述第一级减压分离的压力为15～18MPa，所述第一级减压分离的温度为30～35℃；
对所述经过第一级减压分离的二氧化碳萃取流体进行第二级减压分离，得到含有菜豆素的提取物，所述第二级减压分离的压力为5～8MPa，所述第二级减压分离的温度为20～25℃。
2.根据权利要求1所述的菜豆素的提取方法，其特征在于，所述萃取的温度为50～55℃。
3.根据权利要求1所述的菜豆素的提取方法，其特征在于，所述萃取的温度为50℃，所述萃取的压力为35MPa。
4.根据权利要求1所述的菜豆素的提取方法，其特征在于，所述萃取的时间为2h。
5.根据权利要求1所述的菜豆素的提取方法，其特征在于，所述第一级减压分离的压力为18MPa。
6.根据权利要求1所述的菜豆素的提取方法，其特征在于，所述第一级减压分离的温度为35℃。
7.根据权利要求1所述的菜豆素的提取方法，其特征在于，所述第二级减压分离的压力为8MPa。
8.根据权利要求1所述的菜豆素的提取方法，其特征在于，所述第二级减压分离的温度为25℃。
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