CN107722103A - 一种苦楝素的提取方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种苦楝素的提取方法，先将苦楝皮或苦楝种子洗净烘干后粉碎，采用纤维素酶和果胶酶水溶液提取；滤渣依次采用pH值为2.0‑3.0、pH值为5.0‑7.0 和pH值为8.0‑8.5的缓冲液萃取，滤液经有机溶剂萃取后再进行膜分离，截留溶液经低温浓缩制成苦楝素。本发明创造性地采用半仿生技术对苦楝素原料进行分离萃取，得到有效成分较高的能够被动物体吸收的川楝素溶液；后结合膜分离截取技术得到分子量≤1000Da苦楝素产物，在半仿生技术和膜分离技术协同作用下，使得最终得到的苦楝素产物有效成分含量更高。
Description
技术领域
本发明涉及植物有效成分提取技术领域，具体涉及一种苦楝素的提取方法。
背景技术
苦楝素又被称为印楝素，主要是从苦楝树的皮和果实中提取而来，具有多种生理活性，其主要成分为四环三萜类物质，具有一定的医药治疗作用，并有着良好的广谱杀虫抗菌性能，对人体无损，易于降解，可以用来防治农作物病虫害，是一种极具潜力的植物源农药。
目前苦楝素的提取的方法主要为常规浸提法、超声提取法、微波法、快速萃取法、超临界和亚临界溶剂法等，但是上述方法都存在不同程度的弊端，具体主要表现在浸提法中以乙醇为溶剂萃取法产率低；利用有机溶剂的快速萃取法得到的苦楝素产品含有多种油性成分残留，杂质较多；超临界和亚临界提取法中的高温工艺会对印楝素的有效化学活性产生破坏作用。
发明内容
本发明的目的是提供一种苦楝素的提取方法，提取条件温和，操作简单、提取率高，适合工业化大规模的生产需求。
本发明采取的具体方案如下：
一种苦楝素的提取方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1，将苦楝皮或苦楝种子洗净、烘干，粉碎至100-200目，将得到的苦楝粉末溶于水后再加入纤维素酶和果胶酶，调节pH值为3.5-5.5，40-50℃反应1-3h，过滤得到滤液1和滤渣1；
步骤2，取滤渣1，加至pH值为2.0-3.0缓冲液中，混匀萃取，过滤得到滤渣2和滤液2；
步骤3，取滤渣2，加至pH值为5.0-7.0缓冲液中，混匀萃取，过滤得到滤渣3和滤液3；
步骤4，取滤渣3，加至pH值为8.0-8.5缓冲液中，混匀萃取，过滤得到滤渣4和滤液4；
步骤5，将步骤1至4得到的滤液1、滤液2、滤液3和滤液4合并，萃取后，得到上层水相；
步骤6，膜分离提纯：利用膜分离技术对步骤5中得到的水相液体进行膜分离工艺，得到截留后的的溶液，
步骤7，将步骤6得到的截留溶液低温浓缩成苦楝素浓溶液。
优选地，步骤1中苦楝粉末与水的质量比为1：50-100。
优选地，步骤1中纤维素酶、果胶酶和苦楝粉末的质量比为1:1:10-20。
优选地，步骤1中用超声波技术辅助苦楝粉末溶解，超声场的超声功率为100W-400W，超声频率为20KHz-80KHz。
优选地，步骤2中pH值为2.0-3.0缓冲液选自磷酸氢二钠-磷酸缓冲液、醋酸-醋酸钠缓冲液或醋酸-醋酸铵缓冲液；步骤3中pH值为5.0-7.0缓冲液选自邻苯二甲酸-氢氧化钠缓冲液、磷酸氢二钠-磷酸二氢钾缓冲液或磷酸氢二钠-磷酸二氢钠缓冲液；步骤4中pH值为8.0-8.5缓冲液选自氨水-氯化铵缓冲液、磷酸氢二钠-磷酸二氢钠缓冲液或磷酸氢二钠-磷酸二氢钾缓冲液。
优选地，步骤2-4中使用超声波技术辅助萃取，超声场的超声功率为100W-400W，超声频率为20KHz-80KHz。
优选地，步骤5中的萃取溶剂选自甲醇、乙醇、丙酮、乙酸乙酯、三氯甲烷或二氯甲烷。
优选地，步骤6中膜分离是选用分子量≤1000Da的分离膜，膜分离的操作温度为20℃-40℃、操作压力为0.3MPa-1.5MPa；
优选地，步骤7中低温浓缩是低温蒸发浓缩，蒸发温度在50℃-60℃。
本发明采用“半仿生”-膜分离结合提取苦楝素。“半仿生”是模仿口服药物在胃肠道的转运过程和在动物胃肠道中的存在环境，其中胃液pH为2.0-3.5、小肠液pH为5.0-7.0、大肠液pH为7.5-8.5。采用选定pH的酸性水和碱性水依次连续提取，其目的是提取含指标成分高的“活性混合物”。
本发明首先利用半仿生技术，采用不同pH值的酸溶液、中性溶液、碱溶液提取药材，模拟动物内的胃肠道吸收环境，使得动物体可吸收利用成分提取完全，与传统的提纯分离方法相比，提取条件温和，操作简单、提取率高，适合工业化大规模的生产需求；还利用膜分离技术对已经分离的苦楝素溶液进行二次提纯，优选截取分子量≤1000Da的苦楝素大分子，原因是分子量≤1000Da的最终产物具有较好的药理作用，同时更加有利于动物体的高效吸收。
此外，本发明在提取过程中还加入了生物酶，利用纤维素酶和果胶酶的降解作用破坏苦楝皮或苦楝种子粉末中含有的纤维素和果胶质，破坏其结构，使其更加疏松，加速苦楝素的溶出速率，更加有利于苦楝素的萃取，大大提升萃取效率和萃取率。
在萃取过程中采用超声波技术，利用超声波的机械效应、空化效应和内加热作用，可有效地使细胞壁破裂，增加苦楝素在溶剂中的溶解度，提高其扩散速度和浸出过程中的浓度梯度，加速有效成分的溶出，实现高效率提取。
本发明创造性地采用半仿生技术对苦楝素原料进行分离萃取，得到有效成分较高的能够被动物体吸收的川楝素溶液；后结合膜分离截取技术得到分子量≤1000Da苦楝素产物，在半仿生技术和膜分离技术协同作用下，使得最终得到的苦楝素产物有效成分含量更高。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明的技术方案作进一步说明。
实施例1
将苦楝皮洗净、烘干，粉碎至100-200目，加水混合，苦楝粉末与水的质量比为1:50；充分混合后，加入纤维素酶和果胶酶，纤维素酶和果胶酶和苦楝粉末的质量比为1:1:20，调节混合体系调节pH值为3.5-5.5，温度为40-50℃，在超声功率为200W、超声频率为20KHz的超声场中充分反应2h后，过滤得到滤液1和滤渣1。
将滤渣1加入到pH值为2.2的磷酸氢二钠-磷酸缓冲溶液中，常温下混合均匀，在超声功率为200W、超声频率为20KHz的超声场中充分萃取2h后过滤的滤液2和滤渣2；将滤渣2加入到pH值为5.5的邻苯二甲酸-氢氧化钠缓冲溶液中，常温下混合均匀，在超声功率为200W、超声频率为20KHz的超声场中充分萃取2h后过滤的滤液3和滤渣3；将滤渣3加入到pH值为8.0的磷酸氢二钠-磷酸二氢钾缓冲溶液中，常温下混合均匀，在超声功率为200W、超声频率为20KHz的超声场中充分萃取2h后过滤的滤液4和滤渣4。
将滤液1-4合并，用乙醇萃取，静置，分层后，取上层水相，重复上述操作3次；将上述步骤得到的水相溶液加入到膜分离设备中再次进行分离提纯，优选截取分子量≤1000Da的超滤膜，调节膜分离操作温度为20℃、操作压力为0.3MPa-0.5MPa；将截留溶液转移到蒸发浓缩设备，搅匀，静置，过滤，并低温浓缩成苦楝素浓溶液。
实施例2
将苦楝种子洗净、烘干，粉碎至100-200目，加水混合，苦楝粉末与水的质量比为1:80；充分混合后，加入纤维素酶和果胶酶，纤维素酶和果胶酶和苦楝粉末的质量比为1:1:15，调节混合体系调节pH值为3.5-5.5，温度为40-50℃，在超声功率为200W、超声频率为20KHz的超声场中充分反应2h后，过滤得到滤液1和滤渣1。
将滤渣1加入到pH值为2.6的醋酸-醋酸钠缓冲溶液中，常温下混合均匀，在超声功率为200W、超声频率为20KHz的超声场中充分萃取2h后过滤的滤液2和滤渣2；将滤渣2加入到pH值为6.0的磷酸氢二钠-磷酸二氢钾缓冲溶液中，常温下混合均匀，在超声功率为200W、超声频率为20KHz的超声场中充分萃取2h后过滤的滤液3和滤渣3；将滤渣3加入到pH值为8.2的氨水-氯化铵缓冲溶液中，常温下混合均匀，在超声功率为200W、超声频率为20KHz的超声场中充分萃取2h后过滤的滤液4和滤渣4。
将滤液1-4合并，用有乙醇萃取，静置，分层后，取上层水相，重复上述操作3次；将上述步骤得到的水相溶液加入到膜分离设备中再次进行分离提纯，优选截取分子量≤1000Da的超滤膜，调节膜分离操作温度为30℃、操作压力为0.3MPa-0.5MPa；将截留溶液转移到蒸发浓缩设备，搅匀，静置，过滤，并低温浓缩成苦楝素浓溶液。
实施例3
将苦楝皮洗净、烘干，粉碎至100-200目，加水混合，苦楝粉末与水的质量比为1:100；充分混合后，加入纤维素酶和果胶酶，纤维素酶和果胶酶和苦楝粉末的质量比为1:1:10，调节混合体系调节pH值为3.5-5.5，温度为40-50℃，在超声功率为200W、超声频率为20KHz的超声场中充分反应2h后，过滤得到滤液1和滤渣1。
将滤渣1加入到pH值为3.0的醋酸-醋酸铵缓冲溶液中，常温下混合均匀，在超声功率为200W、超声频率为20KHz的超声场中充分萃取2h后过滤的滤液2和滤渣2；将滤渣2加入到pH值为6.5的磷酸氢二钠-磷酸二氢钾缓冲溶液中，常温下混合均匀，在超声功率为200W、超声频率为20KHz的超声场中充分萃取2h后过滤的滤液3和滤渣3；将滤渣3加入到pH值为8.5的磷酸氢二钠-磷酸二氢钠缓冲溶液中，常温下混合均匀，在超声功率为200W、超声频率为20KHz的超声场中充分萃取2h后过滤的滤液4和滤渣4。
将滤液1-4合并，用有乙醇萃取，静置，分层后，取上层水相，重复上述操作3次；将上述步骤得到的水相溶液加入到膜分离设备中再次进行分离提纯，优选截取分子量≤1000Da的超滤膜，调节膜分离操作温度为40℃、操作压力为0.3MPa-0.5MPa；将截留溶液转移到蒸发浓缩设备，搅匀，静置，过滤，并低温浓缩成苦楝素浓溶液。
对照例1
本实施例与实施例1的区别在于不进行膜分离提纯。
将苦楝皮洗净、烘干，粉碎至100-200目，加水混合，苦楝粉末与水的质量比为1:50；充分混合后，加入纤维素酶和果胶酶，纤维素酶和果胶酶和苦楝粉末的质量比为1:1:20，调节混合体系调节pH值为3.5-5.5，温度为40-50℃，在超声功率为200W、超声频率为20KHz的超声场中充分反应2h后，过滤得到滤液1和滤渣1。
将滤渣1加入到pH值为2.2的磷酸氢二钠-磷酸缓冲溶液中，常温下混合均匀，在超声功率为200W、超声频率为20KHz的超声场中充分萃取2h后过滤的滤液2和滤渣2；将滤渣2加入到pH值为5.5的邻苯二甲酸-氢氧化钠缓冲溶液中，常温下混合均匀，在超声功率为200W、超声频率为20KHz的超声场中充分萃取2h后过滤的滤液3和滤渣3；将滤渣3加入到pH值为8.0的磷酸氢二钠-磷酸二氢钾缓冲溶液中，常温下混合均匀，在超声功率为200W、超声频率为20KHz的超声场中充分萃取2h后过滤的滤液4和滤渣4。
将滤液1-4合并，用乙醇萃取，静置，分层后，取上层水相，重复上述操作3次；将上述步骤得到的水相溶液转移到蒸发浓缩设备，搅匀，静置，过滤，并低温浓缩成苦楝素浓溶液。
对照例2
本实施例与实施例1的区别在于不利用半仿生技术进行提取。
将苦楝皮洗净、烘干，粉碎至100-200目，加水混合，苦楝粉末与水的质量比为1:50；充分混合后，加入纤维素酶和果胶酶，纤维素酶和果胶酶和苦楝粉末的质量比为1:1:20，调节混合体系调节pH值为3.5-5.5，温度为40-50℃，在超声功率为200W、超声频率为20KHz的超声场中充分反应2h后，过滤得到滤液1和滤渣1。
将滤液1用乙醇萃取，静置，分层后，取上层水相，重复上述操作3次；将上述步骤得到的水相溶液加入到膜分离设备中再次进行分离提纯，优选截取分子量≤1000Da的超滤膜，调节膜分离操作温度为20℃、操作压力为0.3MPa-0.5MPa；将截留溶液转移到蒸发浓缩设备，搅匀，静置，过滤，并低温浓缩成苦楝素浓溶液。
本发明采用绘制特定浓度下苦楝素溶液的标准曲线的方法，通过测量未知浓度苦楝素溶液的吸光度值来检测最终提取产物的浓度，具体数据如下表所示。
从上表测试的结果可以看出，在其他条件都相同的情况下，通过半仿生法提取得到的苦楝素溶液中苦楝素的浓度更高，原因是在模拟苦楝素在动物体肠胃中存在的条件提取过程得到的苦楝素溶液更加容易稳定存在，有效成分含量更多。同时上述结果表明，通过膜分离技术可以进一步提升苦楝素的浓度，通过大分子膜的过滤截留作用可以除去多余的杂质，因此能够与生物体作用的苦楝素有效成分的浓度会更高。
Claims (9)
1.一种苦楝素的提取方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1，将苦楝皮或苦楝种子洗净、烘干，粉碎至100-200目，将得到的苦楝粉末溶于水后再加入纤维素酶和果胶酶，调节pH值为3.5-5.5，40-50℃反应1-3h，过滤得到滤液1和滤渣1；
步骤2，取滤渣1，加至pH值为2.0-3.0缓冲液中，混匀萃取，过滤得到滤渣2和滤液2；
步骤3，取滤渣2，加至pH值为5.0-7.0缓冲液中，混匀萃取，过滤得到滤渣3和滤液3；
步骤4，取滤渣3，加至pH值为8.0-8.5缓冲液中，混匀萃取，过滤得到滤渣4和滤液4；
步骤5，将步骤1至4得到的滤液1、滤液2、滤液3和滤液4合并，萃取后，得到上层水相；
步骤6，利用膜分离技术对步骤5中得到的水相液体进行膜分离工艺，得到截留后的的溶液，
步骤7，将步骤6得到的截留溶液低温浓缩成苦楝素浓溶液。
2.根据权利要求1所述的苦楝素的提取方法，其特征在于：步骤1中苦楝粉末与水的质量比为1：50-100。
3.根据权利要求1所述的苦楝素的提取方法，其特征在于：步骤1中纤维素酶、果胶酶和苦楝粉末的质量比为1:1:10-20。
4.根据权利要求1所述的苦楝素的提取方法，其特征在于：步骤1中用超声波技术辅助苦楝粉末溶解，超声场的超声功率为100W-400W，超声频率为20KHz-80KHz。
5.根据权利要求1所述的苦楝素的提取方法，其特征在于：步骤2中pH值为2.0-3.0缓冲液选自磷酸氢二钠-磷酸缓冲液、醋酸-醋酸钠缓冲液或醋酸-醋酸铵缓冲液；步骤3中pH值为5.0-7.0缓冲液选自邻苯二甲酸-氢氧化钠缓冲液、磷酸氢二钠-磷酸二氢钾缓冲液或磷酸氢二钠-磷酸二氢钠缓冲液；步骤4中pH值为8.0-8.5缓冲液选自氨水-氯化铵缓冲液、磷酸氢二钠-磷酸二氢钠缓冲液或磷酸氢二钠-磷酸二氢钾缓冲液。
6.根据权利要求1所述的苦楝素的提取方法，其特征在于：步骤2-4中使用超声波技术辅助萃取，超声场的超声功率为100W-400W，超声频率为20KHz-80KHz。
7.根据权利要求1所述的苦楝素的提取方法，其特征在于：步骤5中的萃取溶剂选自甲醇、乙醇、丙酮、乙酸乙酯、三氯甲烷或二氯甲烷。
8.根据权利要求1所述的苦楝素的提取方法，其特征在于：步骤6中膜分离是选用分子量≤1000Da的分离膜，膜分离的操作温度为20℃-40℃、操作压力为0.3MPa-1.5MPa。
9.根据权利要求1所述的苦楝素的提取方法，其特征在于：步骤7中低温浓缩是低温蒸发浓缩，蒸发温度在50℃-60℃。
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