CN107556347A - 一种双水相萃取苦杏仁苷的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种双水相萃取苦杏仁苷的方法，其是向苦杏仁脱苦废水浓缩物溶液或者苦杏仁浆液中加入无水乙醇和无机盐溶液，形成双水相萃取体系，用缓冲液调节体系pH为5‑8，在25‑40℃条件下超声辅助萃取，过滤、浓缩、重结晶，即得到纯化的苦杏仁苷，利用醇/无机盐双水相体系实现从脱苦水浓缩物中富集回收苦杏仁苷的目的，对苦杏仁脱苦废水浓缩物进行进一步加工利用，降低苦杏仁脱苦废水的有机物含量，达到废物回收的目的，实现了苦杏仁脱苦废水的资源化处理，而且通过双水相萃取、超声辅助协同增效，实现苦杏仁苷高纯度分离和回收的目的，工艺简单、成本低。

Description

一种双水相萃取苦杏仁苷的方法

技术领域

本发明属于苦杏仁苷的提取技术领域，特别涉及一种用双水相萃取苦杏仁苷的方法。

背景技术

双水相体系指的是将两种水溶性物质混合后，在一定比例下出现自发分离成互不相溶的两相体系。利用目标物质在两相之间的选择性分配实现分离，因目标物质的物理性质以及环境因素，其在上下两相中的分布不同，从而进行萃取。

较之传统萃取方法，双水相萃取条件温和；避免有机溶剂残留的问题；另外，双水相萃取对设备要求较低，操作简单，所以易于放大。双水相萃取作为一种新型的分离提纯方法在多个领域发挥着重要的作用，其对物质的组分分离与富集有良好的应用前景。

在苦杏仁脱皮、脱苦加工过程中，随着杏仁中蛋白质、碳水化合物、苦杏仁苷以及种皮中的酚类等物质大量随脱皮、脱苦废水一同排放到环境中，不仅造成营养成分损失，同时还造成环境污染。根据工厂实际生产粗略估算，1吨苦杏仁经过加工可以得到0.75吨脱苦杏仁，损失0.25吨，排放废水20吨(含100公斤膳食纤维、20公斤苦杏仁苷、30公斤杏仁黄酮、50公斤蛋白质等)。其中黄酮类物质包括黄酮醇、黄烷醇、黄酮类以及酚酸。随着这些化合物转移到水中，水质变得浑浊，所以这种污染水的排放是被环保部门严格禁止的。

然而，在当今资源匮乏、环境恶化、提倡低碳、节能减排的大环境下，企业面临着被叫停、关闭的危险。由于去皮过程中，杏仁皮中的多酚、黄酮、苦杏仁苷等功能性成分大量的流失在去皮水中，一方面导致大量的食品功能性成分成为废物，另一方面排放的去皮废水中有机物含量超标，现行生产工艺的废水没有被利用，而是进入污水处理，达标后直接排放，大量活性物质被处理掉，尤其是将具有重要药理作用的苦杏仁苷作为有毒物质丢弃，造成可利用资源的浪费同时也严重的制约和困扰着杏仁加工行业的健康、可持续发展。

因此，如何采用合理技术减少加工过程废水排放和营养成分的损失，是目前苦杏仁加工企业面临的关键制约因素和技术。

制造商开始关注到苦杏仁加工过程中这些活性化合物从废水中的回收利用(如苦杏仁苷和多酚)。由于脱皮、脱苦废水产量较大，因此企业考虑对其进行浓缩，以积累化合物并减少对环境的污染，脱皮、脱苦废水通常被浓缩后干燥至固体(深褐色、膏状物质)以便于保存。

目前杏仁加工行业在杏仁脱皮、脱苦两个阶段产生大量的加工废水，这类废水中具有高附加值的物质苦杏仁苷，但现有的工艺未将苦杏仁苷进行资源化利用和回收，而是连同其他的杂质一起通过一系列技术手段，作为污染物质进行处理。

目前未见从苦杏仁加工废水中回收苦杏仁苷。因此如果能够从废水中对有药用价值的苦杏仁苷进行回收、提纯和开发利用，能够充分地对杏仁加工副产物再利用，将不仅减少资源浪费，还能带来巨大的社会效益和经济效益。

发明内容

本发明的目的在于提供一种提取率高并且可以回收苦杏仁加工废水中的高价值成分的双水相萃取苦杏仁苷的方法。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种双水相萃取苦杏仁苷的方法，该方法是向苦杏仁脱苦废水浓缩物溶液或者苦杏仁浆液中加入无水乙醇和无机盐溶液，形成双水相萃取体系，用缓冲液调节体系pH为5-8，在25-40℃条件下超声辅助萃取，过滤、浓缩、重结晶，即得到纯化的苦杏仁苷。

进一步限定，所述无水乙醇、无机盐溶液分别占到双水相萃取体系总质量的15％-35％、15％-30％。

进一步限定，所述无机盐为硫酸铵、磷酸氢二钾或磷酸二氢钾中的一种。

进一步限定，所述缓冲液为KH₂PO₄/NaOH、K₂HPO₄/KH₂PO₄、NaH₂PO₄/Na₂HPO₄、Na₂HPO₄/KH₂PO₄或者NaH₂PO₄/NaOH中的任意一种。

进一步说明，所述苦杏仁脱苦废水浓缩物的制取方法为将苦杏仁去皮后在50-80℃温度下按照料液比为1:20-1:50的比例浸泡脱苦，过滤，取滤液真空浓缩，真空度为55-80kPa、浓缩温度45-65℃、浓缩时间2-6h，得到含水量为10％-30％浓缩物即为苦杏仁加工废水浓缩物。

进一步说明，超声辅助萃取苦杏仁加工废水浓缩物的具体条件是：超声功率为150-450W，频率为25kHz，超声振荡5-10分钟，静置10-30分钟。

进一步说明，所述苦杏仁浆液的制备方法为：将苦杏仁沸水去皮后与水按照质量比为1:10～40的比例混合后打浆，得到苦杏仁浆液。

进一步说明，超声辅助萃取苦杏仁浆液的具体条件是：超声功率为150-700W，频率为25kHz，超声振荡5-15分钟，静置10-40分钟。

进一步说明，所述苦杏仁加工废水浓缩物溶液是将苦杏仁加工废水浓缩物用水稀释后形成的，其中浓缩物与水的质量比为1∶10-1∶30。

本发明的双水相萃取苦杏仁苷的方法，与现有技术相比，具有以下有益效果：

1)本发明提供了一种新的苦杏仁苷的提取方法，利用醇/无机盐双水相体系实现从脱苦水浓缩物中富集回收苦杏仁苷的目的，对苦杏仁脱苦废水浓缩物进行进一步加工利用，降低苦杏仁脱苦废水的有机物含量，达到废物回收的目的，实现了苦杏仁脱苦废水的资源化处理。

2)本发明通过双水相萃取、超声辅助协同增效，实现苦杏仁苷的富集和回收，达到苦杏仁苷高纯度分离和回收的目的，工艺简单、成本低。

3)本发明萃取后的醇以及无机盐可以富集回收，循环再利用，而且无副产物，提供了一种绿色的、节能的、高效的回收废水浓缩物中苦杏仁苷的工艺。

4)本发明能够充分地对苦杏仁加工副产物再利用，将不仅减少资源浪费，还能带来巨大的社会效益和经济效益。

附图说明

图1为乙醇质量分数对体系相比的影响曲线。

图2为硫酸铵质量分数对体系相比的影响曲线。

图3为乙醇质量分数对苦杏仁苷分配系数的影响曲线。

图4为硫酸铵质量分数对苦杏仁苷分配系数的影响曲线。

图5为乙醇质量分数对苦杏仁苷萃取率的影响曲线。

图6为硫酸铵质量分数对苦杏仁苷萃取率的影响曲线。

图7为体系PH对苦杏仁苷萃取率的影响曲线。

图8为苦杏仁脱苦水溶液经双水相萃取纯化前后的色谱图对照。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进一步详细说明，但本发明的保护范围不仅限于这些实施例。

实施例1

以苦杏仁脱苦废水浓缩物为原料，对苦杏仁脱苦废水浓缩物加水稀释，按照1∶20的比例稀释后形成苦杏仁脱苦废水浓缩物溶液，向苦杏仁脱苦废水浓缩物溶液中加入无水乙醇和硫酸铵溶液，形成双水相萃取体系，使无水乙醇占到双水相萃取体系总质量的30％，硫酸铵溶液占到双水相萃取体系总质量的20％，用KH₂PO₄/NaOH缓冲液调节体系pH为7，在25℃条件下超声辅助萃取，超声功率为450W，频率为25kHz，超声振荡10分钟，静置30分钟，按照常规处理工艺进行过滤、浓缩、重结晶，即得到纯化的苦杏仁苷，苦杏仁苷纯度可达67％。

苦杏仁脱苦废水浓缩物可以是市售的产品，或者通过以下方法得到：

将苦杏仁去皮后在50-80℃温度下按照料液比为1:20-1:50的比例浸泡脱苦，过滤，取滤液真空浓缩，真空度为55～80kPa、浓缩温度45～65℃、浓缩时间2～6h，得到含水量为10％-30％浓缩物即为苦杏仁加工废水浓缩物。

实施例2

以苦杏仁脱苦废水浓缩物为原料，对苦杏仁脱苦废水浓缩物加水稀释，按照1∶30的比例稀释后形成苦杏仁脱苦废水浓缩物溶液，向苦杏仁脱苦废水浓缩物溶液中加入无水乙醇和磷酸氢二钾溶液，形成双水相萃取体系，使无水乙醇占到双水相萃取体系总质量的35％，磷酸氢二钾溶液占到双水相萃取体系总质量的15％，用NaH₂PO₄/Na₂HPO₄缓冲液调节体系pH为5，在30℃条件下超声辅助萃取，超声功率为300W，频率为25kHz，超声振荡8分钟，静置10分钟，按照常规处理工艺进行过滤、浓缩、重结晶，即得到纯化的苦杏仁苷，苦杏仁苷纯度可达60％。

实施例3

以苦杏仁脱苦废水浓缩物为原料，对苦杏仁脱苦废水浓缩物加水稀释，按照1∶10的比例稀释后形成苦杏仁脱苦废水浓缩物溶液，向苦杏仁脱苦废水浓缩物溶液中加入无水乙醇和磷酸二氢钾溶液，形成双水相萃取体系，使无水乙醇占到双水相萃取体系总质量的15％，磷酸二氢钾溶液占到双水相萃取体系总质量的30％，用NaH₂PO₄/NaOH缓冲液调节体系pH为8，在40℃条件下超声辅助萃取，超声功率为150W，频率为25kHz，超声振荡5分钟，静置20分钟，按照常规处理工艺进行过滤、浓缩、重结晶，即得到纯化的苦杏仁苷。

实施例4

以苦杏仁浆液为原料，向苦杏仁浆液中加入无水乙醇和硫酸铵溶液，形成双水相萃取体系，使无水乙醇占到双水相萃取体系总质量的35％，硫酸铵溶液占到双水相萃取体系总质量的15％，用K₂HPO₄/KH₂PO₄缓冲液调节体系pH为7，在40℃条件下超声辅助萃取，超声功率为700W，频率为25kHz，超声振荡5分钟，静置10分钟，按照常规处理工艺进行过滤、浓缩、重结晶，即得到纯化的苦杏仁苷。

该苦杏仁浆液的制备方法为：将苦杏仁沸水去皮后与水按照质量比为1:10～40的比例混合后打浆，得到苦杏仁浆液。

实施例5

以苦杏仁浆液为原料，向苦杏仁浆液中加入无水乙醇和磷酸氢二钾溶液，形成双水相萃取体系，使无水乙醇占到双水相萃取体系总质量的20％，磷酸氢二钾溶液占到双水相萃取体系总质量的20％，用KH₂PO₄/NaOH缓冲液调节体系pH为7，在30℃条件下超声辅助萃取，超声功率为450W，频率为25kHz，超声振荡10分钟，静置30分钟，按照常规处理工艺进行过滤、浓缩、重结晶，即得到纯化的苦杏仁苷。

实施例6

以苦杏仁浆液为原料，向苦杏仁浆液中加入无水乙醇和磷酸二氢钾溶液，形成双水相萃取体系，使无水乙醇占到双水相萃取体系总质量的15％，磷酸二氢钾溶液占到双水相萃取体系总质量的30％，用NaH₂PO₄/NaOH缓冲液调节体系pH为7，在30℃条件下超声辅助萃取，超声功率为150W，频率为25kHz，超声振荡15分钟，静置40分钟，按照常规处理工艺进行过滤、浓缩、重结晶，即得到纯化的苦杏仁苷。

为了确定本发明的工艺条件，发明人进行了大量的研究试验，具体结果如下：

1、双水相体系的构成

以乙醇/硫酸铵双水相体系为例，以苦杏仁脱苦水浓缩物中的苦杏仁苷为目标物，考察双水相体系构成，随着乙醇的含量增加以及硫酸铵的含量增加考察乙醇和硫酸铵含量分别对相比、苦杏仁苷的分配系数以及苦杏仁苷萃取率的影响，结果分别参照图1、2和3、4以及5、6所示。

从图1～6可知，随着乙醇含量增加相比增大，可能因为乙醇浓度增大导致无机盐析出，下相中的少量的乙醇分子缔合其中的水分子并向醇相中集中，从而相比增大。当乙醇含量为30％时相比、分配系数均合适，因此，确定乙醇含量为30％，在(NH₄)₂SO₄含量为14％～22％范围内考察其含量对目标物的萃取率影响。体系相比随着(NH₄)₂SO₄质量浓度的增加而减小，可能是由于下相缔合水分子的能力增强。随着硫酸铵和乙醇质量分数的增大，分配系数先增大后又减小。乙醇、硫酸铵含量增加到一定程度时下相中可见有硫酸铵晶体析出，体系变得不稳定，导致萃取率降低。当(NH₄)₂SO₄质量分数为20％，相比合适，分配系数较大，萃取率达到最大。

2、pH对苦杏仁苷萃取的影响

以乙醇/硫酸铵双水相体系为例，用KH₂PO₄/NaOH缓冲液调节pH，考察苦杏仁苷于乙醇/硫酸铵体系中的分配情况，如图7所示。

由图7可知，萃取率随体系pH的增大，先增加后减小，这说明pH的改变导致苦杏仁苷的电性改变，同时导致盐的分配变化以及两相间的电位差。当pH在5～8时，苦杏仁苷萃取率增大；当pH＞7时，体系中由于氢氧根离子浓度增大，与铵根离子结合后有少量氨气放出，导致体系不稳定。另外，D-苦杏仁苷为天然的存在形式，因为溶剂、酸、碱等的作用(碱性是异构化的重要化学因素)，差向异构体的构型受到影响，由一种中间态发生异构化，苦杏仁苷形成D-和L-两种异构体的平衡混合物。所以可能会导致其在体系中分配情况发生变化，影响萃取率。因此pH＝7为最佳。

3、苦杏仁脱苦水浓缩物经双水相萃取纯化前后的色谱图(HPLC)

实验条件为：乙醇质量分数30％，(NH₄)₂SO₄质量分数20％，pH＝7，温度为35℃，搅拌30min。

在苦杏仁脱苦水浓缩物水溶液中加入适量的成相物质直接构成双水相体系，持续搅拌30min后静置分相，分离上下相，下相经浓缩后重结晶的硫酸铵可回收重复使用；上相中添加无水乙醇至无沉淀，使得其中的硫酸铵和其他的无机盐析出，过滤后将滤液旋转蒸发得到浓缩液，置于4℃冰箱中结晶，之后通过色谱仪扫描观察苦杏仁脱苦废水浓缩物经双水相萃取纯化前后HPLC得到如图8以及表1所示结果。

表1乙醇/无机盐双水相体系萃取纯化苦杏仁苷结果

由表1可知乙醇/硫酸铵双水相体系对脱苦废水浓缩物中的苦杏仁苷有良好的选择性，萃取率分别达到90.37％相对含量分别由32.82％提高到了68.44％，说明乙醇/硫酸铵双水相体系对浓缩物中苦杏仁苷有较好的纯化效果。

由图8可以看出，经纯化后浓缩物中杂质明显减少，而苦杏仁苷的量变化较小。

Claims (9)

1.一种双水相萃取苦杏仁苷的方法，其特征在于该方法是向苦杏仁脱苦废水浓缩物溶液或者苦杏仁浆液中加入无水乙醇和无机盐溶液，形成双水相萃取体系，用缓冲液调节体系pH为5-8，在25-40℃条件下超声辅助萃取，过滤、浓缩、重结晶，即得到纯化的苦杏仁苷。

2.根据权利要求1所述的双水相萃取苦杏仁苷的方法，其特征在于所述无水乙醇、无机盐溶液分别占到双水相萃取体系总质量的15％-35％、15％-30％。

3.根据权利要求2所述的双水相萃取苦杏仁苷的方法，其特征在于，所述无机盐为硫酸铵、磷酸氢二钾或磷酸二氢钾中的一种。

4.根据权利要求1～3任一项所述的双水相萃取苦杏仁苷的方法，其特征在于，所述缓冲液为KH₂PO₄/NaOH、K₂HPO₄/KH₂PO₄、NaH₂PO₄/Na₂HPO₄、Na₂HPO₄/KH₂PO₄或者NaH₂PO₄/NaOH中的任意一种。

5.根据权利要求4所述的双水相萃取苦杏仁苷的方法，其特征在于，所述苦杏仁脱苦废水浓缩物的制取方法为将苦杏仁去皮后在50-80℃温度下按照料液比为1:20-1:50的比例浸泡脱苦，过滤，取滤液真空浓缩，真空度为55-80kPa、浓缩温度45-65℃、浓缩时间2-6h，得到含水量为10％-30％浓缩物即为苦杏仁加工废水浓缩物。

6.根据权利要求5所述的双水相萃取苦杏仁苷的方法，其特征在于，超声辅助萃取苦杏仁加工废水浓缩物的具体条件是：超声功率为150-450W，频率为25kHz，超声振荡5-10分钟，静置10-30分钟。

7.根据权利要求4所述的双水相萃取苦杏仁苷的方法，其特征在于，所述苦杏仁浆液的制备方法为：将苦杏仁沸水去皮后与水按照质量比为1:10～40的比例混合后打浆，得到苦杏仁浆液。

8.根据权利要求7所述的双水相萃取苦杏仁苷的方法，其特征在于，超声辅助萃取苦杏仁浆液的具体条件是：超声功率为150-700W，频率为25kHz，超声振荡5-15分钟，静置10-40分钟。

9.根据权利要求1所述的双水相萃取苦杏仁苷的方法，其特征在于，所述苦杏仁加工废水浓缩物溶液是将苦杏仁加工废水浓缩物用水稀释后形成的，其中浓缩物与水的质量比为1∶10-1∶30。