CN108623492A

CN108623492A - 一种从魔芋中高效提取神经酰胺的方法

Info

Publication number: CN108623492A
Application number: CN201710162448.7A
Authority: CN
Inventors: 李玮滋; 李献
Original assignee: CHENGDU SAFE BIO-TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: CHENGDU SAFE BIO-TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2017-03-18
Filing date: 2017-03-18
Publication date: 2018-10-09

Abstract

本发明属于提取分离技术领域。目的是提供一种从魔芋中高效提取神经酰胺的方法。该方法包括以下步骤：粗提取、除去异味、萃取纯化、层析纯化。粗提取用不同体积分数的乙醇对魔芋副产品进行多次超声提取，过滤所得滤液经蒸馏回收乙醇得到粗提物浓缩液，回收的乙醇经过调节其密度可再次作为提取溶剂投入使用，减少溶剂消耗。除去异味是用柠檬酸去除粗提物浓缩液的异味，以减少对环境的污染及对工作人员的健康危害。萃取纯化和层析纯化是利用神经酰胺的亲水亲脂特性，用不同极性的有机溶剂的对粗提物进行萃取和洗脱，最后收集相同成分的液体经浓缩干燥得到神经酰胺样品。该方法简单高效，得到的神经酰胺提取率和纯度都很高。

Description

一种从魔芋中高效提取神经酰胺的方法

技术领域

本发明属于提取分离技术领域，具体涉及一种从魔芋中高效提取神经酰胺的方法。

背景技术

神经酰胺(Ceramide)广泛存在于动植物体内，是由神经鞘氨醇和长链脂肪酸缩合而成的酰胺，由一条长链碱基和一条长链脂肪酸构成，也称为N-脂酰基鞘氨醇。神经酰胺存在于角质层细胞间质中，在角质层生理功能中起关键作用，在皮肤屏障功能的调控中起主导作用，主要有：屏障作用、聚合作用、保湿作用、抗衰老作用、抗过敏作用、美白作用，令皮肤光滑细致，防止皮肤因水分流失而干燥。除了参与皮肤屏障功能的调控以外，神经酰胺作为细胞内的第二信使，通过活化多种蛋白激酶和转录因子参与细胞内信号传导，从而影响细胞生长、增殖、分化、凋亡及损伤等多种生理、病例过程。因此，近年来神经酰胺被广泛地应用于医药、食品和化妆品领域。

魔芋是有益的碱性食品，对食用动物性酸性食品过多的人，搭配吃魔芋，可以达到食品酸、碱平衡，对人体健康有利。魔芋中主要成分魔芋葡甘聚糖属水溶性半纤维素，能发挥膳食纤维对营养不平衡的调节作用，它能参与人体的代谢作用及影响肠道菌向有利于健康的方向变化。魔芋除含有大量葡甘聚糖外，还含有生物碱、果胶、17种人体所需的氨基酸和10种矿物质微量元素以及丰富的食物纤维，是生物界唯一含有大量葡甘聚糖的植物，对高血脂、高胆固醇、糖尿病、肥胖病、便秘症等现代富贵病具有很好的防治作用，是中老年人理想的健康食品，深受世界保健食品市场的青睐。

近年来，魔芋的种植面积和加工生产量都在飞速发展，在生产的同时产生的大量副产品，由于副产品抗营养且含有异味，一般都废弃不用，不仅浪费，而且污染环境。但是，其副产品中神经酰胺的含量达0.15％～0.20％，与大豆、小麦等其他来源相比，含量相对较高。所以从魔芋副产品中提取神经酰胺是一个很好的增加经济效益和社会效益的途径。

发明内容

本发明的目的是提供一种从魔芋中高效提取神经酰胺的方法。

为实现上述发明目的，本发明所采用的技术方案是：一种从魔芋中高效提取神经酰胺的方法，包括以下步骤：

1)粗提取：以魔芋生产中产生的副产品为原料，除去杂质，按照料液质量体积比为1:4.5～5g/ml的比例加入体积分数为75％～80％的乙醇溶液在50～60℃条件下超声提取25～45min，然后趁热过滤，收集滤液；再次向滤渣中加入体积分数为80％～90％的乙醇溶液，在50～60℃条件下超声提取25～45min，滤渣与所加入的乙醇溶液的质量体积比为1:3.5～4.5g/ml，趁热过滤并收集滤液；向二次过滤的滤渣中加入体积分数为90％～95％的乙醇溶液，在50～60℃条件下超声提取15～20min，滤渣与所加入的乙醇溶液的质量体积比为1:3～3.5g/ml，趁热过滤，将所收集的滤液合并；

2)除去异味：通过蒸馏回收滤液中的乙醇，得到神经酰胺粗提物浓缩液；向浓缩液中加入质量分数为1％～1.4％的柠檬酸溶液，在30～40℃条件下搅拌1～3h，浓缩液与所加入柠檬酸溶液的体积比为1：3～4，保持搅拌转速80～100r/min；静置10～15min后收集油相，水相用石油醚萃取2～3次，然后将油相与石油醚萃取液合并，浓缩合并后的液体并回收溶剂；

3)萃取纯化：先后用石油醚与乙酸乙酯体积比为19:1、15:1和9:1的溶剂对上一步得到浓缩液进行萃取，合并萃取液，将萃取液浓缩至粘稠并回收溶剂；

4)层析纯化：将硅胶采用湿法装柱，并用洗脱剂平衡层析柱，将上一步所得浓缩物用洗脱剂溶解，湿法上样；所述洗脱剂先后采用石油醚-乙酸乙酯、乙酸乙酯-甲醇进行梯度洗脱，先采用石油醚与乙酸乙酯的体积比梯度变化顺序为19:1、15:5、3:2、1:4的溶剂洗脱，然后采用乙酸乙酯与甲醇的体积比为9:1、5:1、2:1、1:1的溶剂继续洗脱；收集并合并含有相同成分的流出液；

5)干燥：回收浓缩液中的溶剂，真空冷冻干燥得到神经酰胺样品。

优选的：所述的步骤1)中超声提取是在500W下进行的。

优选的：所述的步骤2)中回收的乙醇溶剂，经测定密度并与体积分数为75％～95％的乙醇进行比较，计算并调整乙醇含量，作为粗提取溶剂重复利用。

优选的：所述的步骤2)中加入柠檬酸的质量分数为1.2％，柠檬酸与浓缩液按体积比1:3.5在30～40℃、90r/min的条件下搅拌2h。

优选的：所述的步骤3)中回收的石油醚与乙酸乙酯混合溶剂，根据石油醚与乙酸乙酯体积比为19:1或15:1或9:1的溶剂密度进行计算和调整，使混合溶剂的比例为石油醚与乙酸乙酯体积比为19:1或15:1或9:1，作为萃取溶剂重复利用。

优选的：所述的步骤4)中石油醚与乙酸乙酯体积比为19:1和1:4的洗脱剂用量为2BV，体积比为15:5和3:2的洗脱剂用量为3BV；乙酸乙酯与甲醇的体积比为9:1和1:1的洗脱剂用量为1BV，体积比为5:1和2:1的洗脱剂用量为2BV。

本发明具有以下有益效果：提取方法简单高效，能够减少溶剂消耗，经粗提、除异味、纯化得到的神经酰胺提取率和纯度都很高。具体来说，本发明是从魔芋生产的副产品中提取神经酰胺，魔芋生产的副产品即魔芋飞粉，其提取工艺参数经多次实验筛选，能够提高提取率，提取中采用的不同体积分数的乙醇溶剂经回收并调整其密度后，可再次作为提取溶剂重复使用，减少溶剂的消耗。同时，对粗提物进行去除异味，清除提取物中的三甲胺，能够改善后期纯化时的工作间环境，减少对工作人员的危害，也使得后期纯化的溶剂能够重复利用，减少溶剂消耗。

具体实施方式

下面具体提供优选的实施例，以使本领域技术人员更加清楚本发明的技术方案和效果。

实施例一

1)粗提取：取除杂后的魔芋飞粉30kg，加入体积分数为78％的乙醇溶液144L，在50～60℃、500W条件下超声提取35min，然后趁热过滤，收集滤液。再次向滤渣中加入体积分数为85％的乙醇溶液120L，在50～60℃、500W条件下超声提取35min，趁热过滤并收集滤液。向二次过滤的滤渣中加入体积分数为95％的乙醇溶液96L，在50～60℃、500W条件下超声提取18min，趁热过滤，将所收集的滤液合并。用不同浓度的乙醇溶液分三次从魔芋飞粉中提取神经酰胺，能够使神经酰胺逐步溶出，使其溶解更加充分，增大提取率。

2)除去异味：通过蒸馏回收滤液中的乙醇，得到神经酰胺粗提物浓缩液1.28kg。回收得到的乙醇可以通过测定其密度并与体积分数为75％～95％的乙醇进行比较，然后计算并调整乙醇含量，通过加水或体积分数为95％的乙醇，使最终乙醇的体积分数达到75％～80％或者80％～90％或者90％～95％，作为粗提取溶剂重复利用。

向浓缩液中加入质量分数为1.2％的柠檬酸溶液3.2L，在30～40℃条件下搅拌2h，保持搅拌转速90r/min。静置15min后收集油相，水相用石油醚萃取3次，然后将油相与石油醚萃取液合并，浓缩合并后的液体并回收溶剂。柠檬酸能够去除浓缩液中的三甲胺成分，消除浓缩液的异味，这样不仅能改善浓缩液纯化时的工作环境，也有利于工作人员的身体健康。三甲胺有鱼腥恶臭，有毒，易燃，是导致魔芋异味的主要成分，对人体的眼、鼻、咽喉和呼吸道均有刺激作用，要尽量减少工作人员与之接触。

3)萃取纯化：先后用石油醚与乙酸乙酯体积比为19:1、15:1和9:1的溶剂对上一步得到浓缩液进行萃取，合并萃取液，将萃取液浓缩至粘稠并回收溶剂。神经酰胺具有双亲性，既亲水又亲油，因此用石油醚和乙酸乙酯的混合溶剂对浓缩液进行萃取能够去除其中的亲水性杂质，达到初步纯化的效果。

经过步骤2)的除异味之后，使萃取纯化所回收的石油醚与乙酸乙酯混合溶剂也不存在异味，能够重复利用。根据石油醚与乙酸乙酯体积比为19:1或15:1或9:1的溶剂密度进行计算和调整，通过向混合溶剂中添加石油醚或乙酸乙酯使其密度与最相近的一个比例一致，这样混合溶剂的比例就达到石油醚与乙酸乙酯体积比为19:1或15:1或9:1中的某一个，然后作为萃取溶剂重复利用，减少溶剂消耗。

4)层析纯化：将硅胶采用湿法装柱，并用洗脱剂平衡层析柱，将上一步所得浓缩物用洗脱剂溶解，湿法上样。所述洗脱剂先后采用石油醚-乙酸乙酯、乙酸乙酯-甲醇进行梯度洗脱，先采用石油醚与乙酸乙酯的体积比梯度变化顺序为19:1、15:5、3:2、1:4的溶剂洗脱，然后采用乙酸乙酯与甲醇的体积比为9:1、5:1、2:1、1:1的溶剂继续洗脱。其中，石油醚与乙酸乙酯体积比为19:1和1:4的洗脱剂用量为2BV，体积比为15:5和3:2的洗脱剂用量为3BV；乙酸乙酯与甲醇的体积比为9:1和1:1的洗脱剂用量为1BV，体积比为5:1和2:1的洗脱剂用量为2BV。收集并合并含有相同成分的流出液。

5)干燥：回收流出液中的溶剂，真空冷冻干燥得到神经酰胺样品。

实施例二

1)粗提取：取除杂后的魔芋飞粉30kg，加入体积分数为75％的乙醇溶液135L，在50～60℃、500W条件下超声提取25min，然后趁热过滤，收集滤液。再次向滤渣中加入体积分数为80％的乙醇溶液105L，在50～60℃、500W条件下超声提取25min，趁热过滤并收集滤液。向二次过滤的滤渣中加入体积分数为90％的乙醇溶液90L，在50～60℃、500W条件下超声提取15min，趁热过滤，将所收集的滤液合并。

2)除去异味：通过蒸馏回收滤液中的乙醇，得到神经酰胺粗提物浓缩液1.17kg。向浓缩液中加入质量分数为1％的柠檬酸溶液2.6L，在30～40℃条件下搅拌1h，保持搅拌转速80r/min。静置10min后收集油相，水相用石油醚萃取2次，然后将油相与石油醚萃取液合并，浓缩合并后的液体并回收溶剂。

3)萃取纯化：先后用石油醚与乙酸乙酯体积比为19:1、15:1和9:1的溶剂对上一步得到浓缩液进行萃取，合并萃取液，将萃取液浓缩至粘稠并回收溶剂。

实施例三

1)粗提取：取除杂后的魔芋飞粉30kg，加入体积分数为80％的乙醇溶液150L，在50～60℃、500W条件下超声提取45min，然后趁热过滤，收集滤液。再次向滤渣中加入体积分数为90％的乙醇溶液135L，在50～60℃、500W条件下超声提取45min，趁热过滤并收集滤液。向二次过滤的滤渣中加入体积分数为95％的乙醇溶液105L，在50～60℃、500W条件下超声提取20min，趁热过滤，将所收集的滤液合并。

2)除去异味：通过蒸馏回收滤液中的乙醇，得到神经酰胺粗提物浓缩液1.34kg。向浓缩液中加入质量分数为1.4％的柠檬酸溶液4L，在30～40℃条件下搅拌3h，保持搅拌转速100r/min。静置15min后收集油相，水相用石油醚萃取3次，然后将油相与石油醚萃取液合并，浓缩合并后的液体并回收溶剂。

含量测定

为验证本发明的效果，现采用HPLC-ELSD对相关原料和产品进行含量测定。

采用实验仪器包括高效液相色谱仪(型号：LC-P100，厂家：上海伍丰)、蒸发光散射检测器(型号：UM-3000，厂家：上海通微)和色谱柱：Kromasil C18柱(250mm×4.6mm，5μm)。

设置实验条件如下：流动相：甲醇-水(v/v)，梯度洗脱；柱温：35℃；流速：1mL/min；蒸发光散射检测器漂移管的温度：40℃；氮气流速：1.5L/min。

根据现有专利2014100408561所公开的提取分离技术提取神经酰胺，得到神经酰胺纯品作为对照组，对照组所采用原料及用量与实施例一到三一致。

将实施例一到三和对照组所用原料和所得的神经酰胺样品分别用甲醇超声溶解并过0.45μm微孔滤膜得到供试品，对其进行检测，结合实施例中所得数据进行分析得到结果如下：

表1神经酰胺的含量和提取率

组别	原料含量	产品质量(g)	产品含量	提取率
					实施例一	0.128％	29.4	96.1％	73.6％
实施例二	0.128％	27.5	94.9％	68.0％
					实施例三	0.128％	28.1	95.3％	69.7％
对照组	0.128％	21.3	72.1％	40％

表1中的原料含量为实施例一到三所采用原料中的神经酰胺含量，产品质量为实施例一到三分别得到的产品的质量，产品含量为实施例一到三所得到产品中神经酰胺含量，提取率为有前面三组数据计算得到的神经酰胺的提取率。由上表可以看出，本发明的实施例所得产品的神经酰胺含量和提取率均有明显优势。

Claims

1.一种从魔芋中高效提取神经酰胺的方法，其特征在于：包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的从魔芋中高效提取神经酰胺的方法，其特征在于：所述的步骤1)中超声提取是在500W下进行的。

3.根据权利要求1所述的从魔芋中高效提取神经酰胺的方法，其特征在于：所述的步骤2)中回收的乙醇溶剂，经测定密度并与体积分数为75％～95％的乙醇进行比较，计算并调整乙醇含量，作为粗提取溶剂重复利用。

4.根据权利要求1所述的从魔芋中高效提取神经酰胺的方法，其特征在于：所述的步骤2)中加入柠檬酸的质量分数为1.2％，柠檬酸与浓缩液按体积比1:3.5在30～40℃、90r/min的条件下搅拌2h。

5.根据权利要求1所述的从魔芋中高效提取神经酰胺的方法，其特征在于：所述的步骤3)中回收的石油醚与乙酸乙酯混合溶剂，根据石油醚与乙酸乙酯体积比为19:1或15:1或9:1的溶剂密度进行计算和调整，使混合溶剂的比例为石油醚与乙酸乙酯体积比为19:1或15:1或9:1，作为萃取溶剂重复利用。

6.根据权利要求1所述的从魔芋中高效提取神经酰胺的方法，其特征在于：所述的步骤4)中石油醚与乙酸乙酯体积比为19:1和1:4的洗脱剂用量为2BV，体积比为15:5和3:2的洗脱剂用量为3BV；乙酸乙酯与甲醇的体积比为9:1和1:1的洗脱剂用量为1BV，体积比为5:1和2:1的洗脱剂用量为2BV。