CN108310018A - 一种利用冷爆技术提取植物天然活性成分的方法 - Google Patents

一种利用冷爆技术提取植物天然活性成分的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种利用冷爆技术提取植物天然活性成分的方法，将植物粉碎后放入高压罐中，在15‑30℃下加压使高压罐内压力达到10‑35MPa并保压2‑15min，然后将高压罐在0.1‑0.3s内泄压至常压，使罐内植物发生冷爆，收集冷爆后的植物物料，加入提取溶剂，在15‑25℃下浸泡并适当搅拌，经固液分离获得的液体即是从植物中提取可溶性目标产物，可低温蒸发滤液中的提取溶剂，获得固态植物天然活性产物；本发明的冷爆技术可有效破坏植物的表面和内部结构，并在低温或常温下快速提取其中的天然活性成分，避免了热效应对植物天然活性成分的破坏，无需与提取溶剂共同加压处理，易于清洁高压罐，提取时间快，生产周期短，有利于降低生产成本，提高生产经济效益。

Description

一种利用冷爆技术提取植物天然活性成分的方法
技术领域
本发明涉及植物天然活性成分提取技术领域，更具体的涉及一种利用冷爆技术提取植物天然活性成分的方法。
背景技术
目前天然产物提取技术已广泛应用于医药、食品、生活日用品、化妆品、保健品及农产品等领域，而已有的天然产物提取技术包括回流提取、低温浸渍或渗漉提取、超临界CO2萃取、微波提取及超声提取等。但上述提取技术的应用都具有一定的局限性，效果皆不甚理想。
在日常生活中，人们常常将食物在高压容器中进行加热，使食物内的水分蒸发，由于高压容器的压力极大，食物中的水蒸气被锁在食物中，加热到一定程度后迅速泄压，则食物中的水蒸气迅可瞬间迅速扩散到空气中，使食物内部结构被破坏，食物本体被水蒸气进行爆破，此过程称为高温热爆，例如：爆米花的制备过程则是高温热爆过程。高温热爆技术可以快速地度食物进行加工。虽然高温热爆技术可以快速对食物、中草药等进行加工，但是高温容易破坏中药草当中的活性成分。
冷爆技术在指在低温或常温下对植物进行加压并保压，然后在瞬间泄压至常压，破坏植物的表面结构，并使其内部结构变得疏松，从而可以更好的提取植物的天然活性成分。目前对植物的高压提取技术大多数是在高温高压下进行提取，或者在常温下使植物浸泡在提取溶剂中再进行高压提取，具有高压装置不易清洗，时间长，能耗大，生产效率低下等缺点。
目前尚未有记载采用冷爆技术提取植物天然活性成分的相关报道。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的缺陷，提供一种利用冷爆技术提取植物天然活性成分的方法。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
本发明的一种利用冷爆技术提取植物天然活性成分的方法，将植物切段或适当粉碎后放入高压罐中，在15-30℃下加压使高压罐内压力达到10-35MPa并保压2-15min，然后将高压罐在0.1-0.3s内泄压至常压，使罐内植物发生冷爆，收集冷爆后的植物物料，加入提取溶剂，在15-25℃下浸泡并搅拌，过滤，取滤液，低温蒸发滤液中的提取溶剂，剩余固体产物即为植物天然活性成分。
优选地，将植物放入高压罐前，将植物切成5-20mm的段条或粉碎至粒径为10-50目的颗粒。
优选地，所述的加压使高压罐内压力达到10-35MPa的步骤为：向高压罐中充入空气、氮气、二氧化碳中的任意一种，或者利用活塞法压缩气体使高压罐内压力达到10-35MPa。
优选地，所述的提取溶剂为纯化水、乙醇、甲醇、丙酮中的任意一种；所述植物物料与提取溶剂的料液比为1:28-100。
优选地，所述乙醇的体积分数为40-95％；所述甲醇的体积分数为55-90％。
优选地，将所述冷爆后的植物物料在提取溶剂中浸泡并搅拌的时间为2-10min；搅拌速率为30-50rpm。
优选地，所述的低温下蒸发滤液中的提取溶剂时，在蒸发温度为35-45℃下进行常压蒸发或者旋转蒸发滤液中的提取溶剂。
优选地，在常压下蒸发滤液中的提取溶剂时，控制蒸发时间为60-200min。
优选地，旋转蒸发滤液中的提取溶剂时，控制旋转蒸发时间为30-90min，旋转蒸发的真空度为93-99kPa。
本发明由于采用了上述技术方案，具有以下有益效果：
(1)本发明的冷爆技术可在低温或常温下有效破坏植物的表面和内部结构，使其结构变得疏松，有效提取植物的天然活性成分；利用空气、氮气或者二氧化碳等廉价易得的气体或者利用活塞法向高压罐加压，成本低，易操作；植物物料在高压罐内的高压处理时间短，无需加热，无需与提取溶剂共同加压处理，使高压罐使用后的清洁变得简单快速，能耗低，处理量大，有效提高生产效率；利用本发明的冷爆技术处理过后的植物，可在低温或常温下快速提取其中的天然活性成分，避免了热效应对植物天然活性成分的破坏，更安全，更节省能源，且提取时间快，生产周期短，提取溶剂易于和产品分离，有利于降低生产成本，提高生产经济效益。
(2)本发明利用冷爆技术可对植物的多糖、多酚、黄酮以及皂苷等多种天然活性成分进行提取，提取率以及纯度相对传统的提取方法显著增加，且提取溶剂可回收提纯后重复利用，节约物耗，对环境影响小，具有良好的社会效益；此外，本发明的冷爆技术还可应用于其他天然有机物有效活性成分的提取，使其他天然有机物发生冷爆使其结构蓬松，易于提取细胞内活性成分，并能保护免受高温破坏活性成分。
由此可见，本发明的提取方法高效率、高纯度，操作方法简单，生产效率高，具有良好的社会效益和经济效益，有广阔的市场前景。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下举出优选实施例，对本发明进一步详细说明。然而，需要说明的是，说明书中列出的许多细节仅仅是为了使读者对本发明的一个或多个方面有一个透彻的理解，即便没有这些特定的细节也可以实现本发明的这些方面。除非另有说明，本发明中的乙醇量的百分数是体积百分数，v/v表示溶液的体积比。
实施例1
将人参切成5mm的段条后放入高压罐中，在15℃下向高压罐中充入空气至高压罐内压力达到10MPa并保压15min，然后将高压罐在0.1s内泄压至常压，使罐内人参物料发生冷爆，收集冷爆后的人参物料，按1:28的物料比加入体积分数为90％的甲醇，在15℃下浸泡10min并搅拌，控制搅拌转速为50rpm，然后过滤，取滤液，在35℃下蒸发滤液中的甲醇，控制蒸发时间为60min，剩余固体产物即为人参天然活性成分；收集蒸发的甲醇，提纯后重复利用。
实施例2
将桔梗切成12mm的段条后放入高压罐中，在18℃下向高压罐中充入氮气至高压罐内压力达到15MPa并保压12min，然后将高压罐在0.3s内泄压至常压，使罐内桔梗物料发生冷爆，收集冷爆后的桔梗物料，按1:100的物料比加入体积分数为55％的甲醇，在18℃下浸泡9min并搅拌，控制搅拌转速为50rpm，然后过滤，取滤液，在37℃下蒸发滤液中的甲醇，控制蒸发时间为140min，剩余固体产物即为桔梗天然活性成分；收集蒸发的甲醇，提纯后重复利用。
实施例3
将淫羊藿切成20mm的段条后放入高压罐中，在22℃下向高压罐中充入二氧化碳至高压罐内压力达到20MPa并保压10min，然后将高压罐在0.3s内泄压至常压，使罐内淫羊藿物料发生冷爆，收集冷爆后的淫羊藿物料，按1:50的物料比加入体积分数为95％的乙醇，在20℃下浸泡7min并搅拌，控制搅拌转速为40rpm，然后过滤，取滤液，在39℃下蒸发滤液中的乙醇，控制蒸发时间为200min，剩余固体产物即为淫羊藿天然活性成分；收集蒸发的乙醇，提纯后重复利用。
实施例4
将金线莲粉碎成粒径为10目的颗粒后放入高压罐中，在24℃下向高压罐中充入空气至高压罐内压力达到25MPa并保压8min，然后将高压罐在0.5s内泄压至常压，使罐内金线莲物料发生冷爆，收集冷爆后的金线莲物料，按1:90的物料比加入体积分数为40％的乙醇，在22℃下浸泡5min并搅拌，控制搅拌转速为50rpm，然后过滤，取滤液，在42℃下旋转蒸发滤液中的乙醇，控制旋转蒸发时间为90min，旋转蒸发的真空度为93kPa，剩余固体产物即为金线莲天然活性成分；收集蒸发的乙醇，提纯后重复利用。
实施例5
将牛蒡根粉碎成粒径为25目的颗粒后放入高压罐中，在27℃下利用活塞法压缩空气使高压罐内压力达到30MPa并保压5min，然后将高压罐在0.4s内泄压至常压，使罐内牛蒡根物料发生冷爆，收集冷爆后的牛蒡根物料，按1:75的物料比加入丙酮，在24℃下浸泡4min并搅拌，控制搅拌转速为50rpm，然后过滤，取滤液，在43℃下旋转蒸发滤液中的丙酮，控制旋转蒸发时间为65min，旋转蒸发的真空度为95kPa，剩余固体产物即为牛蒡根天然活性成分；收集蒸发的丙酮，提纯后重复利用。
实施例6
将山茱萸粉碎成粒径为50目的颗粒后放入高压罐中，在30℃下利用活塞法压缩空气使高压罐内压力达到35MPa并保压2min，然后将高压罐在0.5s内泄压至常压，使罐内山茱萸物料发生冷爆，收集冷爆后的山茱萸物料，按1:62的物料比加入纯化水，在25℃下浸泡2min并搅拌，控制搅拌转速为50rpm，然后过滤，取滤液，在45℃下旋转蒸发滤液中的纯化水，控制旋转蒸发时间为30min，旋转蒸发的真空度为99kPa，剩余固体产物即为山茱萸天然活性成分。
植物天然活性成分提取率对比试验
1试验目的及方法
测试本发明提取方法，以及微波提取法、超声提取法、热回流提取法、超临界二氧化碳提取法、超高压提取法得到的植物天然活性成分的得率。
2试验材料
本发明实施例1-6提供的原材料。
3试验结果
试验结果见表1。
表1
如表1所示，本发明利用冷爆技术可对植物的多糖、多酚、黄酮以及皂苷等多种天然活性成分进行提取，提取率以及纯度相对传统的提取方法显著增加，且提取溶剂可回收提纯后重复利用，节约物耗，对环境影响小，具有良好的社会效益，有着广阔的市场前景。

Claims (9)

1.一种利用冷爆技术提取植物天然活性成分的方法，其特征在于：将植物(中药)切段或适当粉碎后放入高压罐中，在15-30℃下加压使高压罐内压力达到10-35MPa并保压2-15min，然后将高压罐在0.1-0.3s内泄压至常压，使罐内植物发生冷爆，收集冷爆后的植物物料，加入水等提取溶剂，在15-25℃下浸泡并适当搅拌，经固液分离获得的液体即是从植物中提取可溶性目标产物，也可低温蒸发滤液中的提取溶剂，获得固态植物天然活性产物。
2.根据权利要求1所述的利用冷爆技术提取植物天然活性成分的方法，其特征在于：将植物放入高压罐前，将植物切成5-20mm的段条或粉碎至粒径为10-50目的颗粒。
3.根据权利要求1所述的利用冷爆技术提取植物天然活性成分的方法，其特征在于：所述的加压使高压罐内压力达到10-35MPa的步骤为：向高压罐中充入空气、氮气、二氧化碳中的任意一种，或者利用活塞法压缩气体使高压罐内压力达到10-35MPa。
4.根据权利要求1所述的利用冷爆技术提取植物天然活性成分的方法，其特征在于：所述的提取溶剂为纯化水、乙醇、甲醇、丙酮中的任意一种；所述植物物料与提取溶剂的料液比为1:28-100。
5.根据权利要求4所述的利用冷爆技术提取植物天然活性成分的方法，其特征在于：所述乙醇的体积分数为40-95％；所述甲醇的体积分数为55-90％。
6.根据权利要求1所述的利用冷爆技术提取植物天然活性成分的方法，其特征在于：将所述冷爆后的植物物料在提取溶剂中浸泡并搅拌的时间为2-10min；搅拌速率为30-100rpm。
7.根据权利要求1所述的利用冷爆技术提取植物天然活性成分的方法，其特征在于：所述的低温下蒸发滤液中的提取溶剂时，在蒸发温度为35-45℃下进行常压蒸发或者旋转蒸发滤液中的提取溶剂。
8.根据权利要求7所述的利用冷爆技术提取植物天然活性成分的方法，其特征在于：在常压下蒸发滤液中的提取溶剂时，控制蒸发时间为60-200min。
9.根据权利要求7所述的利用冷爆技术提取植物天然活性成分的方法，其特征在于：旋转蒸发滤液中的提取溶剂时，控制旋转蒸发时间为30-90min，旋转蒸发的真空度为93-99kPa。
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