CN106749448B - 一种模拟移动床色谱法提取甜叶菊中甜菊糖苷的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种模拟移动床色谱法提取甜叶菊中甜菊糖苷的方法,属于天然植物有效组分的提纯方法。在提取甜菊糖苷的工艺中,柱层析纯化为关键步骤,但树脂用量大,利用率低,再生周期长,产生大量废水,大多数为间歇式操作。本发明利用C18作为固定相的SMBC分离技术能够规模化、稳健、连续、自动、高效地从甜菊糖苷粗提液中提纯甜菊糖苷,固定相和流动相能反复利用,降低了提纯成本,属于绿色环保分离过程。结合水渗滤浸取法和层析法除杂法,降低用水量、降低能耗,无需絮凝除杂,固定相无需专门再生,减少废水排放量,工艺简单。
Description
技术领域
本发明涉及天然植物有效组分的提纯方法,尤其涉及一种模拟移动床色谱法提取甜叶菊中甜菊糖苷的方法。
背景技术
甜叶菊中的甜菊糖苷被誉为“最佳天然甜味剂”,其甜度高、热量低、无毒且稳定,在国内外许多国家已将甜菊糖苷广泛应用于食品、医药、保健、饮料等行业。莱鲍迪苷A(RA)是甜菊糖苷中甜度最高、口感最佳的单体。目前从甜叶菊中提取甜菊糖苷的一般工艺包括:甜叶菊水浸提取、粗滤、絮凝剂除杂、精滤、柱层析纯化、浓缩干燥和结晶等过程。在这些过程中,水浸泡提取时耗水量大,需要蒸水浓缩,能耗高;絮凝剂除杂时,在浸出液中加入絮凝剂后产生大量沉淀,虽然能除去大部分杂质,但也会吸附一部分甜菊糖苷,降低产品收率,同时又产生大量盐;柱层析纯化为该工艺的关键步骤,除了去除甜菊糖苷提取液中残留的少量色素、鞣质和其它糖类,还能脱盐等杂质,但树脂和流动相用量大,树脂利用率低,而且树脂需要再生,脱盐、脱色树脂再生周期一般很长,而且产生大量废水。
因此,有必要对甜菊糖苷的提取方法进行改进。
发明内容
为克服现有技术的不足,本发明提供了一种模拟移动床色谱法提取甜叶菊中甜菊糖苷的方法。该方法结合水渗滤、柱层析除杂,用模拟移动床(SMB)色谱分离提纯甜菊糖苷,再经过浓缩结晶得到甜菊糖苷产品。
具体方法为:
一种从甜叶菊中提取甜菊糖苷的方法,包括如下步骤:
1)用水浸提甜叶菊,得到浸出液;
2)用柱层析法处理浸出液,得到甜菊糖苷的粗提液;
3)蒸馏浓缩粗提液,同时回收粗提液中的乙醇;
4)用模拟移动床色谱分离甜菊糖苷浓缩粗提液中的甜菊糖苷,SMB分离条件如下:
色谱柱:3~6根;
固定相:十八烷基硅烷键合硅胶ODS即C18,10~60μm;
SMB工作模式:三带SMB,包括洗脱带、精馏带和吸附带;
进样液:用上述的甜菊糖苷浓缩粗提液配制进样液,进样液中莱鲍迪苷A即RA浓度为5~35mg/ml,进样液中乙醇的体积百分含量为40~60%:
流动相:洗脱带的流动相P为乙醇与水的混合溶液或乙醇,流动相P中乙醇的体积百分含量为40~100%;精制带和吸附带的流动相D为乙醇与水的混合溶液,乙醇的体积百分含量为40~70%;流动相流速:在精制带和吸附带中,洗脱液D流速QD为每小时1~10倍柱体积,进样液F流速QF为0.1QD~0.5QD,萃余液R流速QR=QD+QF;在洗脱带中,洗脱液P流速Qp为0.5QD~2QD,萃取液E流速QE=Qp;
模拟移动床操作温度:室温;
切换时间TS:7~30min;
SMB分离过程如下:
在上述SMB工作条件下进行SMB分离,由原料液入口连续泵入进样液,自动控制系统按切换时间TS沿流动相方向将洗脱液入口、萃取液出口、原料液入口和萃余液出口的位置同时依次移动至下一根色谱柱,从萃余液R出口除去各种前杂质,从萃取液E出口得到甜菊糖苷萃取液;
5)分别将甜菊糖苷萃取液和杂质萃余液蒸馏浓缩,回收乙醇;再将浓缩的甜菊糖苷萃取液浓缩至干得到甜菊糖苷粗品;或者将浓缩的甜菊糖苷萃取液结晶,得到甜菊糖苷产品。
上述的一种从甜叶菊中提取甜菊糖苷的方法,所述的用水浸提甜叶菊的方法为,将甜叶菊原料粉碎,采用渗滤法提取,即在渗滤容器下设浸出液出口,容器内粉体高度7~30cm,仅在浸出液出口处用小块滤网或滤布或棉花阻挡粉体流出,加入甜叶菊重量5~10倍的水渗滤,水温为0~60℃;渗滤开始时得到的浑浊液可以返回渗滤容器中重新渗滤,该过程无需粗滤直接得到澄清浸出液。
上述的一种从甜叶菊中提取甜菊糖苷的方法,所述的用柱层析法处理浸出液的方法为,层析柱固定相为AB-8,浸出液上样量为0.2~1BV,依次用1~3BV的含0.5~1.8wt%NaOH的水溶液洗脱杂质、用2~3.5BV的水洗至中性、用1.5~2.5BV的乙醇洗脱甜菊糖苷的流出液,得到甜菊糖苷粗提液,粗提液溶剂中乙醇体积含量≥85%;所用流动相流速为0.5~1.5BV/h。
上述的一种从甜叶菊中提取甜菊糖苷的方法,所述的结晶方法为,采用水-乙醇溶液或乙醇为介质,乙醇体积百分含量为85%~100%,结晶1~4次。
上述的一种从甜叶菊中提取甜菊糖苷的方法,所述甜菊糖苷粗品,其中RA的HPLC纯度高于67%,产率8.9~12%。
本发明与现有技术相比,其显著的有益效果体现在:
1、本发明利用SMB分离技术能够规模化、稳健、连续、自动、高效地从甜菊糖苷粗提液中提纯甜菊糖苷,固定相和流动相能反复利用,降低了提纯成本,属于绿色环保分离过程。
2、本发明利用渗滤法得到浸出液,既大大降低用水量又降低浓缩时的能耗,而且该过程仅在浸出液出口用小块滤网或滤布或棉花阻挡粉体流出,开始渗滤时得到的浑浊液可以返回渗滤容器中重新渗滤,该过程无需粗滤直接得到澄清浸出液。
3、本发明利用层析法除杂,无需在浸出液中加入絮凝剂,后续处理简单。
4、本发明层析分离和SMB分离所用固定相在洗脱目标物时重复使用无需专门再生过程,减少废水排放量。
5、本发明方法产率高。
具体实施方式
下面用实施例详细描述本发明。
本发明中用水浸提甜叶菊的方法为,将甜叶菊原料,如新鲜或干燥的甜叶菊叶子或全株粉碎,采用渗滤法提取,即在渗滤容器下设浸出液出口,容器内粉体高度7~30cm,仅在浸出液出口处用小块滤网或滤布或棉花阻挡粉体流出,加入甜叶菊重量5~10倍的水渗滤,水温为0~60℃;渗滤开始使浑浊液可以返回渗滤容器中重新渗滤,该过程无需粗滤直接得到澄清浸出液。
本发明中用柱层析法处理浸出液的方法为,层析柱固定相为AB-8,浸出液上样量为0.2~1BV,依次用1~3BV的含0.5~1.8wt%NaOH的水溶液洗脱杂质、用2~3.5BV的水洗至中性、用1.5~2.5BV的乙醇洗脱甜菊糖苷的流出液,得到甜菊糖苷粗提液,粗提液溶剂中乙醇体积含量≥85%;所用流动相流速为0.5~1.5BV/h。
本发明中SMB分离条件如下:
色谱柱:3~6根;
固定相:十八烷基硅烷键合硅胶ODS即C18,10~60μm;
SMB工作模式:三带SMB,包括洗脱带、精馏带和吸附带;
进样液:用甜菊糖苷浓缩粗提液配制进样液,进样液中RA浓度为5~35mg/ml,进样液中乙醇的体积百分含量为40~60%;
流动相:洗脱带的流动相P为乙醇与水的混合溶液或乙醇,流动相P中乙醇的体积百分含量为40~100%;精制带和吸附带的流动相D为乙醇与水的混合溶液,乙醇的体积百分含量为40~70%;流动相流速:在精制带和吸附带中,洗脱液D流速QD为每小时1~10倍柱体积,进样液F流速QF为0.1QD~0.5QD,萃余液R流速QR=QD+QF;在洗脱带中,洗脱液P流速Qp为0.5Qb~2QD,萃取液E流速QE=Qp;
模拟移动床操作温度:室温;
切换时间TS:7~30min。
本发明中结晶方法为,采用水-乙醇溶液或乙醇为介质,乙醇体积百分含量为85%~100%,结晶1~4次,得到甜菊糖苷产品。
实施例1
一种模拟移动床色谱法提取甜叶菊中甜菊糖苷的方法,具体的分离过程如下:
1)渗滤浸提:将甜叶菊叶子粉碎,<2mm的粒度占60-90%,将500g粉体装入渗滤容器中,渗滤器下设浸出液出口,在浸出液出口处用小块滤网或滤布或棉花阻挡粉体流出,粉体高度20cm,在室温下,用3.5L水渗滤浸提,开始浑浊液可以返回渗滤容器中重新渗滤,该过程无需粗滤直接得到澄清浸出液;
2)柱层析除杂:柱层析法固定相为AB-8,层析柱规格为:直径50mm,长300mm,浸出液上样量为0.7BV,依次用2BV的含1wt%NaOH的水溶液洗脱杂质、用2.8BV的水洗至中性、用1.7BV的乙醇洗脱甜菊糖苷,得到甜菊糖苷粗提液,其中乙醇体积含量大于85%;所用流动相流速为1BV/h;
3)蒸馏浓缩粗提液,浓缩1~1.5倍,并回收乙醇;
4)用模拟移动床(SMB)色谱分离甜菊糖苷浓缩粗提液中的甜菊糖苷,SMB分离条件如下:
色谱柱:4根,色谱柱规格为:直径10mm,长100mm;
固定相:十八烷基硅烷键合硅胶ODS即C18,40~60μm;
SMB工作模式:三带SMB,包括洗脱带(1根色谱柱)、精馏带(1根色谱柱)和吸附带(2根色谱柱),即1-1-2模式;
进样液:用浓缩的粗提液配制进样液,其中RA浓度为10mg/ml,乙醇的体积百分含量为50%;
流动相:洗脱带的流动相P为乙醇与水的混合溶液,流动相P中乙醇的体积百分含量为50%;精制带和吸附带的流动相D为乙醇与水的混合溶液,乙醇的体积百分含量为50%;流动相流速:在精制带和吸附带中,洗脱液D流速QD为每小时4.6BV,进样液F流速QF为每小时1.52BV,萃余液R流速QR=QD+QF;在洗脱带中,洗脱液P流速Qp为每小时4.6BV,萃取液E流速QE=Qp;
模拟移动床操作温度:室温;
切换时间TS:19.5min;
SMB分离过程如下:
在上述模拟移动床色谱SMBC工作条件下进行SMBC分离,由原料液入口连续泵入甜菊糖苷粗提物进样液,SMBC自动控制系统按切换时间TS沿流动相方向将洗脱液入口、萃取液出口、原料液入口和萃余液出口的位置同时依次移动至下一根色谱柱,从萃余液R出口除去各种前杂质,从萃取液E出口得到甜菊糖苷萃取液;
5)分别将甜菊糖苷萃取液和杂质萃余液蒸馏,回收乙醇;再将甜菊糖苷萃取液浓缩液蒸馏浓干得到甜菊糖苷粗产品,产率为9.1%、其中RA纯度为72.5%;或者将甜菊糖苷萃取液浓缩液经3次乙醇-水溶液(乙醇体积百分含量为95%)结晶处理,得到纯度为97.0%的甜菊糖苷产品;其中的RA熔点为235.8-238.5。
实施例2
除下述SMB分离条件,其它条件与步骤均同实施例1。
SMB分离条件:
流动相流速:在精制带和吸附带中,洗脱液D流速QD为每小时6.3BV,进样液F流速QF为每小时0.76BV,萃余液R流速QR=QD+QF;在洗脱带中,洗脱液P流速Qp为每小时6.3BV,萃取液E流速QE=Qp;切换时间TS:17min;
将甜菊糖苷萃取液蒸馏浓干得到的甜菊糖苷粗产品,产率为12.2%、其中RA纯度为68%。
实施例3
除下述SMB分离条件,其它条件与步骤均同实施例1。
SMB分离条件:
流动相D流速:在精制带和吸附带中,洗脱液D流速QD为每小时4.6BV,进样液F流速QF为每小时3.8BV,萃余液R流速QR=QD+QF;在洗脱带中,洗脱液P流速Qp为每小时4.6BV,萃取液E流速QE=Qp;切换时间TS:15.5min;
将甜菊糖苷萃取液蒸馏浓干得到的甜菊糖苷粗产品,产率为9.7%、其中RA纯度为67%。
实施例4
除下述SMB分离条件,其它条件与步骤均同实施例1。
SMB分离条件:
流动相D流速:在精制带和吸附带中,洗脱液D流速QD为每小时4.6BV,进样液F流速QF为每小时2.3BV,萃余液R流速QR=QD+QF;在洗脱带中,洗脱液P流速Qp为每小时4.6BV,萃取液E流速QE=Qp;切换时间TS:15.5min
将甜菊糖苷萃取液蒸馏浓干得到的甜菊糖苷粗产品,产率为8.9%、其中RA纯度为70%。
Claims (5)
1.一种模拟移动床色谱法提取甜叶菊中甜菊糖苷的方法,其特征在于包括如下步骤:
1)用水浸提甜叶菊,得到浸出液;
2)用柱层析法处理浸出液,得到甜菊糖苷的粗提液;
3)蒸馏浓缩粗提液,同时回收粗提液中的乙醇;
4)用模拟移动床色谱分离甜菊糖苷浓缩粗提液中的甜菊糖苷,SMB分离条件如下:
色谱柱:3~6根;
固定相:十八烷基硅烷键合硅胶ODS即C18,10~60 μm;
SMB工作模式:三带SMB,包括洗脱带、精制 带和吸附带;
进样液:用上述的浓缩粗提液配制进样液,进样液中莱鲍迪苷A即RA浓度为5~35 mg/ml,乙醇的体积百分含量为40~60%;
流动相:洗脱带的流动相P为乙醇与水的混合溶液或乙醇,流动相P中乙醇的体积百分含量为40~100%;精制带和吸附带的流动相D为乙醇与水的混合溶液,乙醇的体积百分含量为40~70%;流动相流速:在精制带和吸附带中,洗脱液D流速QD为每小时1~10倍柱体积,进样液F流速QF为0.1QD~0.5QD,萃余液R流速QR=QD+QF;在洗脱带中,洗脱液P流速Qp为0.5QD~2QD,萃取液E流速QE=Qp;
模拟移动床操作温度:室温;
切换时间TS:7~30min;
SMB分离过程如下:
在上述SMB工作条件下进行SMB分离,由原料液入口连续泵入进样液,自动控制系统按切换时间TS沿流动相方向将洗脱液入口、萃取液出口、原料液入口和萃余液出口的位置同时依次移动至下一根色谱柱,从萃余液R出口除去各种前杂质,从萃取液E出口得到甜菊糖苷萃取液;
5)分别将甜菊糖苷萃取液和杂质萃余液蒸馏浓缩,回收乙醇;再将浓缩的甜菊糖苷萃取液浓缩至干得到甜菊糖苷粗品;或者将浓缩的甜菊糖苷萃取液结晶,得到甜菊糖苷产品。
2.根据权利要求1所述的一种模拟移动床色谱法提取甜叶菊中甜菊糖苷的方法,其特征在于,所述的用水浸提甜叶菊的方法为,将甜叶菊原料粉碎,采用渗滤法提取,即在渗滤容器下设浸出液出口,容器内粉体高度7~30cm,加入甜叶菊重量5~10倍的水进行渗滤,水温为0~60℃。
3.根据权利要求1或2所述的一种模拟移动床色谱法提取甜叶菊中甜菊糖苷的方法,其特征在于,所述的用柱层析法处理浸出液的方法为,层析柱固定相为AB-8,浸出液上样量为0.2~1BV,依次用1~3BV的含0.5~1.8wt%NaOH的水溶液洗脱杂质、用2~3.5BV的水洗至中性、用1.5~2.5BV的乙醇洗脱甜菊糖苷的流出液,得到甜菊糖苷粗提液,粗提液中乙醇体积含量≥85%;所用流动相流速为0.5~1.5BV/h。
4.根据权利要求1所述的一种模拟移动床色谱法提取甜叶菊中甜菊糖苷的方法,其特征在于,所述的结晶方法为,以水-乙醇溶液或乙醇为结晶的介质,乙醇体积百分含量为85%~100%,结晶1~4次。
5.根据权利要求1所述的一种模拟移动床色谱法提取甜叶菊中甜菊糖苷的方法,其特征在于,所述的甜菊糖苷粗品,其中RA的HPLC纯度高于67%,产率8.9~12%。
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PB01 | Publication | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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