CN107383138A - 一种从火龙果枝条中提取天然植物甾醇的方法 - Google Patents
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Abstract
一种从火龙果枝条中提取天然植物甾醇的方法，属于天然成分提取领域，经过火龙果枝条预处理、粉碎、溶解、浓缩、萃取、浓缩、结晶、打浆、干燥等步骤提取天然植物甾醇。本发明采用火龙果根茎为原料便宜易得，对废弃的火龙果根茎废物利用，提高火龙果的全株生物利用率；以正己烷和乙酸乙酯为结晶溶剂，采用多次打浆的方式，减少结晶时间，提高植物甾醇的收率和含量，制备过程简单，易于工业化生产。
Description
技术领域
本发明涉及天然成分提取领域，特别是涉及一种从火龙果中提取天然植物甾醇的方法。
背景技术
火龙果是仙人掌科三角柱属(又称量天尺属)多年生植物，属典型的热带植物。其花、果均是当地传统的食物来源和重要的经济作物，然而人们往往只注重火龙果果实的价值，而忽视了资源十分丰富的火龙果茎的应用，研究发现火龙果茎中有较为丰富的植物甾醇，分析火龙果茎中植物甾醇含量有助于火龙果茎的开发和利用。
植物甾醇是植物中的一种活性成分，广泛存在于植物的根、茎、叶、果实和种子中，不同植物种类其含量不同。在生物活性方面，植物甾醇可通过降低胆固醇减少心血管病的风险，因此其广泛应用在食品、医药、化妆品、动物生长剂及纸张加工、印刷、纺织等领域，特别是在欧洲作为食品添加剂非常普遍。现代临床医学研究表明，植物甾醇对防治冠状动脉粥样硬化类的心脏病，治疗溃疡、皮肤鳞癌、宫颈癌等方面有明显的疗效。此外，植物甾醇还是重要的甾体药物和维生素D3的生产原料。在火龙果中植物甾醇主要存在于火龙果茎和籽中。2007年，郭璇华等采用GC－MS/ICP－MS分析了火龙果茎中的化学成分，发现其含有菜籽植物甾醇、β－谷植物甾醇、麦角植物甾醇、豆植物甾醇、α－香树脂醇和蒲公英植物甾醇。2010年，LimHK等对火龙果籽中的植物甾醇类型和含量做了分析，表明火龙果籽油中含有菜油植物甾醇、豆植物甾醇、β－谷植物甾醇等植物甾醇，其中以β－谷植物甾醇的含量最高。
植物甾醇是一类以环戊烷全氢菲(甾核)为骨架的类似于环状醇结构的化合物，广泛存在于植物中，主要有豆植物甾醇、β-谷植物甾醇、菜籽植物甾醇和菜油植物甾醇等四大类。植物甾醇是一类具有独特生理活性的物质，具有抗氧化性、降低血清中胆固醇水平、降低心脏病发病率、皮肤保健、美容以及促进动物生长、增进健康的作用，因此，被广泛地运用于医药、食品、化妆品及动植物基因工程等行业。随着植物甾醇众多生理功能的宏观表现，以及其系列衍生物多方面的应用拓展，从新的植物资源中提取植物甾醇及其衍生物逐渐得到人们的重视。近年来因应用于食品、保健品等领域而要求植物甾醇有较高的含量，它的需求量也逐年增加。因此如何提高植物甾醇的含量和得率以满足市场需求是当前亟需解决的难题。
目前植物甾醇分离纯化的方法主要有分子蒸馏法、超临界CO2萃取法、化学法、色谱法和溶剂结晶法。分子蒸馏法是利用植物甾醇与杂质蒸气压力的不同进行真空蒸馏富集，但得到的植物甾醇含量较低。超临界CO2萃取法是通过改变压力和温度以改变超临界CO2流体的密度使溶质在其中的溶解度发生改变从而进行分离，此方法对设备要求高，成本高。化学法是利用化学反应制备植物甾醇衍生物，增加植物甾醇的物性差异，再用物理方法进行分离。化学法存在反应步骤较多、成本高、操作困难、环境污染大、溶剂回收率较低等缺点。色谱法是利用植物甾醇与杂质在洗脱液和吸附剂之间的分配差异来实现分离的。由于植物甾醇各组分差异较小，因此给色谱分离带来了难度，增加了成本。溶剂结晶法是利用植物甾醇与杂质在溶剂(单一或混合系统)中的溶解度差异来实现纯化结晶的。溶剂结晶法可以用于直接分离纯化植物甾醇，溶剂可以回收再利用，操作简单且易于实现工业化生产。
以上背景技术内容的公开仅用于辅助理解本发明的发明构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本专利申请的申请日已经公开的情况下，上述背景技术不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。
发明内容
本发明主要目的在于提出一种从火龙果枝条中提取天然植物甾醇的方法，以解决上述现有技术存在的天然植物甾醇提取过程复杂，植物甾醇收率低、含量低以及提取成本较高的技术问题。
为此，本发明提出一种从火龙果枝条中提取天然植物甾醇的方法。
一种从火龙果枝条中提取天然植物甾醇的方法，所述提取方法包括以下步骤，火龙果枝条预处理、粉碎、溶解、浓缩、萃取、浓缩、结晶、打浆、干燥，具体的操作步骤如下：
S1预处理：将火龙果枝条洗净，除去腐烂部分、表皮以及刺；
S2粉碎：预处理过的火龙果枝条切成1～3cm小段，再用粉碎成液体状；
S3溶解：在机械搅拌下，将粉碎的火龙果枝条用3～5倍重量比的有机溶剂A溶解，加热回流0.5～3h；
S4浓缩：将溶解的火龙果枝条趁热过滤后，浓缩至无馏分流出；
S5萃取：将浓缩干的火龙果枝条加入3～8倍正己烷溶解，再加入3-5倍重量比的有机溶剂B进行萃取3～5次，合并有机层，再将有机层用3倍正己烷萃取1次，合并正己烷层；
S6浓缩：正己烷浓缩至无馏分流出；
S7结晶：结晶是将浓缩过的物料采用乙酸乙酯溶解后，在缓慢滴加正己烷，析晶后，降温至-5～8℃后，保温1.5-7h；
S8打浆：打浆是以环己烷和乙酸乙酯的混合物为溶剂，重复打浆需要重复2～3次；
S9干燥：在真空烘箱中干燥。
优选地，所述的从火龙果枝条中提取天然植物甾醇的方法，步骤S2中所述的切小段是将预处理过的火龙果枝条切成1～3cm小段。
优选地，所述的从火龙果枝条中提取天然植物甾醇的方法，步骤S3中所述的有机溶剂A是乙酸乙酯、丙酮、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯甲烷中的一种或多种。
优选地，所述从火龙果枝条中提取天然植物甾醇的方法，步骤S4中的浓缩条件为压力-0.075～-0.09MPa，温度35～50℃。
优选地，所述从火龙果枝条中提取天然植物甾醇的方法，步骤S5中所述的萃取有机溶剂B为甲醇、乙醇、丙酮、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯甲烷中的一种。
优选地，所述从火龙果枝条中提取天然植物甾醇的方法，步骤S6中所述的浓缩条件为压力-0.075～-0.09MPa，温度25～40℃。
优选地，所述的从火龙果枝条中提取天然植物甾醇的方法，步骤S7中所述的乙酸乙酯的用量为火龙果枝条的重量比的2～3倍，正己烷的用量为火龙果枝条的重量比的6～10倍。
优选地，所述从火龙果枝条中提取天然植物甾醇的方法，步骤S8中所述的打浆溶剂是以环己烷和乙酸乙酯的体积比为(1:1)～(1:5)的混合物。
优选地，所述的从火龙果枝条中提取天然植物甾醇的方法，步骤S9中所述的干燥条件是压力为-0.075～-0.09MPa，温度为50～60℃。
优选地，所述的从火龙果枝条中提取天然植物甾醇的方法，步骤S9中所述的水分控制在4.5％以下。
本发明与现有技术对比的有益效果包括：
(1)本发明采用火龙果根茎为原料便宜易得，火龙果根茎在火龙果生长过程中会修剪部分根茎，对废弃的火龙果根茎废物利用，提高火龙果的全株生物利用率。
(2)本发明以正己烷和乙酸乙酯为结晶溶剂，采用多次打浆的方式，减少结晶时间，提高植物甾醇的收率和含量。
(3)本发明以结晶法来提取植物甾醇，制备过程简单，易于工业化生产。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。
一、提取条件选择
1.萃取溶剂的选择
由于溶剂的不同，对火龙果根茎提取植物甾醇的含量以及收率影响，溶剂用量较小，植物甾醇不能全部溶解，溶剂用量过大会造成生产成本的提高，本发明对于不同溶剂及用量的选择进行了考察，TLC监测有机物B中的植物甾醇是否被萃取完全，(以豆植物甾醇为标准对照，TLC条件是乙酸乙酯与甲醇的体积比为2:3)结果见表1。
表1萃取溶剂及用量的选择
从上表的试验结果来看，分别以甲醇、乙醇、丙酮、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯甲烷为溶剂来和正己烷进行萃取提纯，但是只有甲醇、乙醇、三氯甲烷能萃取出杂质还不会将植物甾醇萃取出来，因此，优选甲醇、乙醇、三氯甲烷作为萃取溶剂。
2.结晶时间的选择
由于植物甾醇成分复杂，杂质较多，通过结晶的方式将植物甾醇结晶出来，适于工业化生产，提高植物甾醇的含量，并能降低生产成本。下面以环己烷和乙酸乙酯的体积比为1:3为例子进行试验，试验结果见下表2。
表2结晶时间的选择
从上述试验结果可以看出，结晶时间从0～3h开始，植物甾醇的收率和含量一直呈上升的趋势，到3小时往后，植物甾醇的收率和含量呈缓慢上升的趋势，但是变化不大，因此，选择3小时作为植物甾醇的结晶时间。
3.结晶温度的选择
表3结晶温度的选择
| 结晶温度/℃ | 植物甾醇收率/mg/g | 植物甾醇含量/％ |
| -5 | 0.47 | 97.6528 |
| 0 | 0.49 | 98.2375 |
| 4 | 0.43 | 97.4215 |
| 8 | 0.38 | 95.7838 |
从上表3的试验结果可以看出，结晶温度从-5～0℃之间呈上升的趋势，结晶温度从0℃开始上升至8℃，植物甾醇的收率和含量呈现下降的趋势。因此，选择结晶温度为0℃，植物甾醇的收率和含量有良好的效果。
二、具体实施例
实施例1
S1预处理：将火龙果枝条洗净，除去腐烂部分、表皮以及刺；
S2粉碎：预处理过的火龙果枝条切成1cm小段，再用粉碎成液体状；
S3溶解：在机械搅拌下，将粉碎的火龙果枝条用3倍重量的乙酸乙酯溶解，加热回流0.5h；
S4浓缩：将溶解的火龙果枝条趁热过滤后，压力-0.075MPa，温度35℃条件下浓缩至无馏分流出；
S5萃取：将浓缩干的火龙果枝条加入3倍环己烷溶解，再加入3倍甲醇进行萃取5次，合并甲醇层，再将甲醇层用3倍环己烷萃取，合并环己烷层；
S6浓缩：在压力-0.075MPa，温度25℃的条件下将环己烷层浓缩至无馏分流出；
S7结晶：结晶是将浓缩过的物料采用火龙果枝条重量比的2倍乙酸乙酯溶解后，在缓慢滴加火龙果枝条的重量比的6倍正己烷，析晶后，降温至-5℃后，保温1.5h；
S8打浆：打浆是以环己烷和乙酸乙酯的体积比为1:1的混合物为溶剂，重复打浆需要重复2次；
S9干燥：在真空烘箱中干燥，压力为-0.075MPa，温度为50℃条件下干燥至水分4.5％以下。
实施例2
S1预处理：将火龙果枝条洗净，除去腐烂部分、表皮以及刺；
S2粉碎：预处理过的火龙果枝条切成3cm小段，再用粉碎成液体状；
S3溶解：在机械搅拌下，将粉碎的火龙果枝条用3倍重量的丙酮溶解，加热回流3h；
S4浓缩：将溶解的火龙果枝条趁热过滤后，压力-0.09MPa，温度50℃条件下浓缩至无馏分流出；
S5萃取：将浓缩干的火龙果枝条加入8倍环己烷溶解，再加入5倍乙醇进行萃取5次，合并甲醇层，再将甲醇层用3倍环己烷萃取，合并环己烷层；
S6浓缩：在压力-0.09MPa，温度40℃的条件下将环己烷层浓缩至无馏分流出；
S7结晶：结晶是将浓缩过的物料采用火龙果枝条重量比的3倍乙酸乙酯溶解后，在缓慢滴加火龙果枝条的重量比的10倍正己烷，析晶后，降温至8℃后，保温3h；
S8打浆：打浆是以环己烷和乙酸乙酯的体积比为1:3的混合物为溶剂，重复打浆需要重复3次；
S9干燥：在真空烘箱中干燥，压力为-0.09MPa，温度为60℃条件下干燥至水分4.5％以下。
实施例3
S1预处理：将火龙果枝条洗净，除去腐烂部分、表皮以及刺；
S2粉碎：预处理过的火龙果枝条切成3cm小段，再用粉碎成液体状；
S3溶解：在机械搅拌下，将粉碎的火龙果枝条用3倍重量的二氯甲烷溶解，加热回流1h；
S4浓缩：将溶解的火龙果枝条趁热过滤后，压力-0.075MPa，温度40℃条件下浓缩至无馏分流出；
S5萃取：将浓缩干的火龙果枝条加入5倍环己烷溶解，再加入5倍丙酮进行萃取3次，合并甲醇层，再将甲醇层用3倍环己烷萃取，合并环己烷层；
S6浓缩：在压力-0.08MPa，温度30℃的条件下将环己烷层浓缩至无馏分流出；
S7结晶：结晶是将浓缩过的物料采用火龙果枝条重量比的3倍乙酸乙酯溶解后，在缓慢滴加火龙果枝条的重量比的10倍正己烷，析晶后，降温至0℃后，保温5h；
S8打浆：打浆是以环己烷和乙酸乙酯的体积比为1:5的混合物为溶剂，重复打浆需要重复3次；
S9干燥：在真空烘箱中干燥，压力为-0.075MPa，温度为55℃条件下干燥至水分4.5％以下。
实施例4
S1预处理：将火龙果枝条洗净，除去腐烂部分、表皮以及刺；
S2粉碎：预处理过的火龙果枝条切成2cm小段，再用粉碎成液体状；
S3溶解：在机械搅拌下，将粉碎的火龙果枝条用3倍重量的三氯甲烷溶解，加热回流2h；
S4浓缩：将溶解的火龙果枝条趁热过滤后，压力-0.075MPa，温度50℃条件下浓缩至无馏分流出；
S5萃取：将浓缩干的火龙果枝条加入5倍环己烷溶解，再加入3倍二氯甲烷进行萃取5次，合并甲醇层，再将甲醇层用3倍环己烷萃取，合并环己烷层；
S6浓缩：在压力-0.09MPa，温度35℃的条件下将环己烷层浓缩至无馏分流出；
S7结晶：结晶是将浓缩过的物料采用火龙果枝条重量比的3倍乙酸乙酯溶解后，在缓慢滴加火龙果枝条的重量比的8倍正己烷，析晶后，降温至4℃后，保温3h；
S8打浆：打浆是以环己烷和乙酸乙酯的体积比为1:4的混合物为溶剂，重复打浆需要重复3次；
S9干燥：在真空烘箱中干燥，压力为-0.09MPa，温度为58℃条件下干燥至水分4.5％以下。
实施例5
S1预处理：将火龙果枝条洗净，除去腐烂部分、表皮以及刺；
S2粉碎：预处理过的火龙果枝条切成1cm小段，再用粉碎成液体状；
S3溶解：在机械搅拌下，将粉碎的火龙果枝条用3倍重量的四氯甲烷溶解，加热回流3h；
S4浓缩：将溶解的火龙果枝条趁热过滤后，压力-0.09MPa，温度50℃条件下浓缩至无馏分流出；
S5萃取：将浓缩干的火龙果枝条加入3倍环己烷溶解，再加入3倍三氯甲烷进行萃取5次，合并甲醇层，再将甲醇层用3倍环己烷萃取，合并环己烷层；
S6浓缩：在压力-0.075MPa，温度25℃的条件下将环己烷层浓缩至无馏分流出；
S7结晶：结晶是将浓缩过的物料采用火龙果枝条重量比的2倍乙酸乙酯溶解后，在缓慢滴加火龙果枝条的重量比的6倍正己烷，析晶后，降温至-5℃后，保温1.5h；
S8打浆：打浆是以环己烷和乙酸乙酯的体积比为1:1的混合物为溶剂，重复打浆需要重复2次；
S9干燥：在真空烘箱中干燥，压力为-0.075MPa，温度为50℃条件下干燥至水分4.5％以下。
实施例6
S1预处理：将火龙果枝条洗净，除去腐烂部分、表皮以及刺；
S2粉碎：预处理过的火龙果枝条切成3cm小段，再用粉碎成液体状；
S3溶解：在机械搅拌下，将粉碎的火龙果枝条用3倍重量的乙酸乙酯和1倍的甲醇溶解，加热回流3h；
S4浓缩：将溶解的火龙果枝条趁热过滤后，压力-0.09MPa，温度50℃条件下浓缩至无馏分流出；
S5萃取：将浓缩干的火龙果枝条加入8倍环己烷溶解，再加入3倍四氯甲烷进行萃取5次，合并甲醇层，再将甲醇层用3倍环己烷萃取，合并环己烷层；
S6浓缩：在压力-0.09MPa，温度40℃的条件下将环己烷层浓缩至无馏分流出；
S7结晶：结晶是将浓缩过的物料采用火龙果枝条重量比的3倍乙酸乙酯溶解后，在缓慢滴加火龙果枝条的重量比的8倍正己烷，析晶后，降温至8℃后，保温5h；
S8打浆：打浆是以环己烷和乙酸乙酯的体积比为1:5的混合物为溶剂，重复打浆需要重复3次；
S9干燥：在真空烘箱中干燥，压力为-0.09MPa，温度为60℃条件下干燥至水分4.5％以下。
对比例1
参考实施例1的提取方法，除去打浆步骤。
三、液相检测
将上述实施例以及对比例的制备的植物甾醇进行液相含量的检测，检测对照样以豆甾醇为准。HPLC的检测方法如下：
1.1材料与仪器
植物甾醇(本发明实施例制备的植物甾醇)，以豆甾醇、菜籽甾醇、菜油甾醇、β－谷甾醇为对照样；正己烷、甲醇均为色谱纯(河北四友卓越科技有限公司)；异丙醇为色谱纯(国药集团化学试剂有限公司)；苯甲酸甲酯(阿拉丁化学试剂有限公司)。高效液相色谱仪：岛津LC－20AD高效液相仪。
称取植物甾醇0.020g溶于20ml正己烷中，配成0.0010g/ml甾醇溶液，用0.45μm滤膜过滤，备用。选择植物甾醇紫外检测波长为205nm。选用大连依利特HypersilSiO2(4.6mm×250mm，5μm)作为正相色谱柱，柱温35℃，流动相为V(正己烷):V(异丙醇)＝99:1，流速1.0ml/min，用高效液相色谱仪检测植物甾醇。
各实施例与对比例的收率与含量的检测结果见下表4。
表4植物甾醇的收率及含量检测
| 组别 | 植物甾醇收率/mg/g | 植物甾醇含量/％ |
| 实施例1 | 0.48 | 98.1248 |
| 实施例2 | 0.49 | 98.5849 |
| 实施例3 | 0.49 | 98.4304 |
| 实施例4 | 0.47 | 98.6485 |
| 实施例5 | 0.48 | 98.0284 |
| 实施例6 | 0.50 | 98.5673 |
| 对比例1 | 0.65 | 85.6225 |
从上述试验结果可以看出，采用结晶法进行提取植物甾醇，收率在0.47mg/g以上，含量为98.1284％以上，可见产品含量符合定性、定量的对照品要求。
以上内容是结合具体的/优选的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，其还可以对这些已描述的实施例做出若干替代或变型，而这些替代或变型方式都应当视为属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种从火龙果枝条中提取天然植物甾醇的方法，其特征在于，所述提取方法包括以下步骤，火龙果枝条预处理、粉碎、溶解、浓缩、萃取、浓缩、结晶、打浆、干燥，具体的操作步骤如下：
S1预处理：将火龙果枝条洗净，除去腐烂部分、表皮以及刺；
S2粉碎：预处理过的火龙果枝条切成1～3cm小段，再用粉碎成液体状；
S3溶解：在机械搅拌下，将粉碎的火龙果枝条用3～5倍重量比的有机溶剂A溶解，加热回流0.5～3h；
S4浓缩：将溶解的火龙果枝条趁热过滤后，浓缩至无馏分流出；
S5萃取：将浓缩干的火龙果枝条加入3～8倍正己烷溶解，再加入3-5倍重量比的有机溶剂B进行萃取3～5次，合并有机层，再将有机层用3倍正己烷萃取1次，合并正己烷层；
S6浓缩：正己烷浓缩至无馏分流出；
S7结晶：结晶是将浓缩过的物料采用乙酸乙酯溶解后，在缓慢滴加正己烷，析晶后，降温至-5～8℃后，保温1.5-7h；
S8打浆：打浆是以环己烷和乙酸乙酯的混合物为溶剂，重复打浆需要重复2～3次；
S9干燥：在真空烘箱中干燥。
2.如权利要求1所述的从火龙果枝条中提取天然植物甾醇的方法，其特征在于：步骤S2中所述的切小段是将预处理过的火龙果枝条切成1～3cm小段。
3.如权利要求1所述的从火龙果枝条中提取天然植物甾醇的方法，其特征在于：步骤S3中所述的有机溶剂A是乙酸乙酯、丙酮、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯甲烷中的一种或多种。
4.如权利要求1所述从火龙果枝条中提取天然植物甾醇的方法，其特征在于：步骤S4中的浓缩条件为压力-0.075～-0.09MPa，温度35～50℃。
5.如权利要求1所述从火龙果枝条中提取天然植物甾醇的方法，其特征在于：步骤S5中所述的萃取有机溶剂B为甲醇、乙醇、丙酮、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯甲烷中的一种。
6.如权利要求1所述从火龙果枝条中提取天然植物甾醇的方法，其特征在于：步骤S6中所述的浓缩条件为压力-0.075～-0.09MPa，温度25～40℃。
7.如权利要求1所述的从火龙果枝条中提取天然植物甾醇的方法，其特征在于：步骤S7中所述的乙酸乙酯的用量为火龙果枝条的重量比的2～3倍，正己烷的用量为火龙果枝条的重量比的6～10倍。
8.如权利要求1所述从火龙果枝条中提取天然植物甾醇的方法，其特征在于：步骤S8中所述的打浆溶剂是以环己烷和乙酸乙酯的体积比为(1:1)～(1:5)的混合物。
9.如权利要求1所述的从火龙果枝条中提取天然植物甾醇的方法，其特征在于：步骤S9中所述的干燥条件是压力为-0.075～-0.09MPa，温度为50～60℃。
10.如权利要求1所述的从火龙果枝条中提取天然植物甾醇的方法，其特征在于：步骤S9中所述的水分控制在4.5％以下。
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| CN106632566A (zh) * | 2016-11-16 | 2017-05-10 | 河南中医药大学 | 一种火麻仁植物甾醇提取工艺 |
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- 2017-06-27 CN CN201710500799.4A patent/CN107383138A/zh active Pending
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