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

一种模拟移动床色谱法提取甜叶菊中甜菊糖苷的方法 Download PDF

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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

一种模拟移动床色谱法提取甜叶菊中甜菊糖苷的方法
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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