CN108854140A - 一种绿色高效萃取佛手黄酮的方法及佛手黄酮 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种绿色高效萃取佛手黄酮的方法及佛手黄酮。该方法采用连续相变技术以及乙醇回流技术结合提取佛手黄酮，以黄酮提取率为指标，在单因素的基础上，采用响应面法优化萃取工艺条件；并且对连续相变技术、传统的乙醇回流技术最优条件下制备的佛手黄酮进行主要成分分析、提取工艺特性以及体外抗氧化比较，获得了绿色高效萃取佛手黄酮的方法。结果表明，本发明工艺的佛手黄酮提取率及其抗氧化活性均显著高于传统乙醇回流法得到的佛手黄酮（p＞0.05），且所得佛手黄酮的主要成分并不受影响（p<0.05）。并且该方法提取工艺流程简单快速、可操作性强、成本低，环保无污染，完全性和重复性好，经济效益高，可实现大规模工业化生产。

Description

一种绿色高效萃取佛手黄酮的方法及佛手黄酮

技术领域

本发明属于萃取分离技术领域。更具体地，涉及一种绿色高效萃取佛手黄酮 的方法及佛手黄酮。

背景技术

佛手为芸香科柑橘属植物，为芸香科常绿小乔木。按产地主要分为广佛手、 川佛手、金佛手和建佛手。广东省佛手果种植面积大，达到2000hm²，年产量为 24000吨左右，其种植面积仍在逐年增大。目前以鲜果和盆景销售为主、佛手凉 果蜜饯等粗加工产品为辅。

佛手果味甜，微苦，含有柠檬油素、香叶木甙、橙皮苷、香豆素、黄酮和多 糖等多种药用成分，具有和胃健脾、舒肝理气、止咳化痰、抗肿瘤等多种生理功 效，深受广大种植户和消费者的青睐。面对营养价值高，资源丰富的佛手，如何 开发利用具有深远的意义。

其中，佛手黄酮具有抗氧化、抗肿瘤、抗动脉粥硬化等生理功能，具有很好 的应用价值和前景。传统提取黄酮的技术有：热水回流、乙醇回流、碱法提取、 微波提取等，以及超临界萃取法。但是，热水回流、乙醇回流、碱法提取、微波 提取等方法存在提取效率低、提取后过滤困难、提取溶剂回收不便等问题；而超 临界萃取法其设备制造成本和维护成本过高，且极高的压力限制了设备容积的放 大。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有佛手黄酮提取技术的缺陷和不足，填补 利用连续相变萃取技术提取佛手果中黄酮成分的技术空白，提供一种绿色高效萃 取佛手黄酮的方法。即以经连续相变去油后的佛手渣为原料，采用连续相变技术 以及传统的乙醇回流技术提取佛手黄酮，以黄酮提取率为指标，在单因素的基础 上，采用响应面法优化萃取工艺条件。并且对连续相变技术、传统的乙醇回流技 术最优条件下制备的佛手黄酮进行主要成分分析、提取工艺特性以及体外抗氧化 比较。通过连续相变设备提取的佛手黄酮提取率、得率、纯度及其抗氧化活性均 显著高于传统乙醇回流法得到的佛手黄酮(p＞0.05)。通过高效液相色谱(HPLC) 对两种提取方法下得到的佛手黄酮进行主要成分分析发现两者的主要黄酮物质 无显著性差异(p<0.05)。并且该方法提取工艺流程简单快速、可操作性强、成 本低，环保无污染，完全性和重复性好，经济效益高，可实现大规模工业化生产。

本发明的目的是提供一种绿色高效萃取佛手黄酮的方法。

本发明另一目的是提供由所述方法提取得到的优质佛手黄酮。

本发明上述目的通过以下技术方案实现：

一种绿色高效萃取佛手黄酮的方法，包括以下步骤：

S1.将佛手粉碎后烘干至含水量≤20％，得佛手粉末，经连续相变去油；

S2.将S1所得佛手渣经连续相变萃取得到佛手黄酮产物；

其中，步骤S2所述连续相变萃取的工艺条件为：

S21.萃取：将佛手渣装入萃取装置中，在乙醇浓度为65％～95％、萃取温度 60℃～90℃、萃取压力0.1～0.4Mpa的条件下，将萃取剂压缩为液体，以15～20L/h 的流速流经萃取装置，连续萃取60～150min；

S22.解析：经S21萃取佛手黄酮后，进入解析装置中，解析温度65～75℃；

S23.再次萃取解析：再将萃取剂相变为气体后即时压缩，变为液体再流经萃 取装置，对物料再次萃取，经过萃取装置的溶剂带着黄酮进入解析装置，解析后 得到佛手黄酮产物。

本发明的佛手黄酮萃取工艺，在整个连续相变萃取过程中，萃取剂由液态到 气态再到液态的相变过程是即时的、连续的，萃取剂是进行连续相变，循环使用 的，萃取黄酮保存在解析装置中，萃取完后放出收集。整个萃取过程在密闭绝氧、 低压的条件下进行。所述萃取装置为萃取釜(萃取罐)，所述解析装置为解析釜 (解析罐)。

由于佛手果原料的特殊性，仅仅是根据本技术领域所总结的连续相变萃取效 果与萃取剂的浓度、萃取温度、压力和时间这些关键因素相关的技术启示并不能 获得最好的提取得率，提取效果也不稳定。本发明经过针对性的研究，通过大量 实验总结，在所有的相关影响的关键因素中，提取温度与提取时间的影响最大， 乙醇浓度次之，提取压力的影响最小。在获得这一研究分析成果之后，本发明进 一步应用响应面试验法进行了优化，证明了本发明的独到分析结果，突破了现有 连续相变萃取相关重要工艺条件的总结启示，找到了工艺效果稳定性不够、提取 率不理想的根本原因所在，获得了上述工艺条件，可以获得很好的提取效果。

另外，在上述佛手黄酮的萃取工艺中，步骤S2循环多次。

优选地，步骤S2所述萃取剂为乙醇，乙醇浓度最佳为85％。

优选地，步骤S21中萃取剂以20L/h的流速经解析装置。

优选地，步骤S21中乙醇浓度为85％。

优选地，步骤S21中萃取温度为90℃。

优选地，步骤S21中萃取时间为120min。

优选地，步骤S21中萃取压力为0.2Mpa。

优选地，步骤S1中佛手粉碎为25～35目后再烘干。

更优选地，步骤S1中佛手粉碎为30目后再烘干。

优选地，步骤S1中烘干是采用低温热风干燥烘干。

优选地，步骤S1中烘干至含水量20％。

优选地，步骤S1中烘干的温度为45～55℃。

更优选地，步骤S1中烘干的温度为50℃。

优选地，步骤S22中解析温度为70℃。

基于上述总结，对于选取一种较优的佛手黄酮提取的方法、提高佛手黄酮的 提取率、减少低沸点成分流失、适应工业化规模生产的应用研究具有重要的意义。 连续相变技术对黄酮提取率的提高效果与萃取的温度、萃取压力、萃取时间、乙 醇浓度等因素密切相关，这些因素之间还存在交互的影响作用，作用机制比较复 杂，本发明科学地综合考虑，总结出针对性的工艺条件，整个过程没有高温，活 性物质没有损害，也不会产生聚合物等有害物质，操作方便、安全，环保，非常 适合大规模工业化连续性生产。

因此，本发明进一步提供了连续相变萃取佛手黄酮的最佳工艺条件：将佛手 渣进行连续相变萃取，以乙醇为萃取剂，乙醇浓度85％，提取温度90℃，提取 时间120min，提取压力0.2Mpa。

本发明所采用的连续相变萃取技术的原理是利用萃取剂在不同压力和温度 下的两相变化，以及一定压力下萃取剂的强穿透性，动态、高效的萃取黄酮。该 技术利用提取溶剂的反复相变，稳定、高效地连续萃取黄酮。该方法较溶剂浸提 法提取效率高，溶剂回收方便，损失率低，粗提取液无需过滤。在本发明之前， 连续相变萃取技术在天然产物领域的应用还主要集中在植物挥发油、色素的提取 研究方面，本发明首次报道了采用连续相变萃取佛手黄酮的方案。

另外，由本发明所述工艺方法提取得到的佛手黄酮，也应在本发明的保护范 围之内。

本发明具有以下有益效果：

本发明首次将连续相变萃取技术应用于佛手黄酮的提取，与传统的提取方法 相比，连续相变提取法得到的佛手黄酮的提取率、得率、纯度、抗氧化活性及其 主要黄酮物质的含量都显著优于传统提取法得到的佛手黄酮，产品品质高。因此， 将该技术应用于黄酮的提取具有很大的研究价值及应用前景。

本发明针对佛手成功采用连续相变萃取分离技术，缩短了提取分离时间，减 少了工艺过程中溶剂消耗量及能耗，而且工艺流程简单、高效、可操作性强，能 实现佛手黄酮的高效萃取，萃取溶剂可以反复利用，采用食品级乙醇为萃取剂， 为安全无毒无害萃取剂，没有有害溶剂的残留，环保、无污染，完全性和重复性 好，可节约成本，提高生产企业经济效益，可实现大规模工业化生产。

附图说明

图1为不同提取方法对佛手黄酮组成成分的比较；注：图中上面一条线代表 连续相变最优条件下所得黄酮，下面一条线代表乙醇回流条件下所得黄酮。

图2为不同提取方法得到的佛手黄酮体外抗氧化(DPPH清除率)的比较。

图3为不同提取方法得到的佛手黄酮体外抗氧化(ABTS清除率)的比较。

图4为不同提取方法得到的佛手黄酮体外抗氧化(ORAC值)的比较。

具体实施方式

以下结合说明书附图和具体实施例来进一步说明本发明，但实施例并不对本 发明做任何形式的限定。除非特别说明，本发明采用的试剂、方法和设备为本技 术领域常规试剂、方法和设备；所用试剂和材料均为市购。

实施例1佛手黄酮连续相变萃取工艺

一种绿色高效萃取佛手黄酮的方法，包括以下步骤：

S1.将佛手粉碎至30目后，50℃热风干燥烘干至含水量20％，得佛手粉末， 经连续相变去油；

S2.将S1所得佛手渣经连续相变萃取得到佛手黄酮产物；

其中，步骤S2所述连续相变萃取的工艺条件为：

S21.萃取：将佛手渣装入萃取装置中，以乙醇为萃取剂，在乙醇浓度为85％、 萃取温度80℃、萃取压力0.2Mpa的条件下，将萃取剂压缩为液体，以20L/h的 流速流经萃取装置，连续萃取120min；

S22.解析：经S21萃取佛手黄酮后，进入解析装置中，解析温度70℃℃；

S23.再次萃取解析：再将萃取剂相变为气体后即时压缩，变为液体再流经萃 取装置，对物料再次萃取，经过萃取装置的溶剂带着黄酮进入解析装置，解析后 得到佛手黄酮产物。

步骤S2循环多次。

上述佛手黄酮的萃取工艺是经过大量研究和探索得出，以下给出部分主要的 优化研究及结果。

实施例2佛手黄酮连续相变萃取工艺的研究

1、在单因素的基础上，选择A乙醇浓度、B提取温度、C提取时间3个因 素为自变量，每个因素取3个水平，以-1、0、+1为编码，以连续相变萃取佛手 黄酮提取率为响应值(Y)，采用Design-Expert8.0.6软件设计三因素三水平的响 应面分析试验，共17个试验点，其中12个为分析因子、5个为中心试验用以估 计误差。各因素的编码值与真实值见表1。

表1

2、连续相变提取佛手黄酮响应面试验及结果见表2所示。

表2

3、采用Design-Expert软件对表2中17个试验点的响应值进行多元回归拟 合得到黄酮提取率与各因素的二次多项回归方程模型Y

Y＝1.5+0.024A+0.33B+0.15C+0.32AB+0.1AC－0.14BC－0.26A²－ 0.19B²－0.11C²

4、回归模型的方差分析表3所示。

表3

由表3可知，在此模型中B、C、AB、AC、BC、A2、B2和C2是极显著性 因子项(p<0.01)，而A无显著性差异(p>0.05)，说明乙醇浓度没有交互作用。 佛手黄酮整体模型的F为127.96，“prob>F”的p<0.01，因此模型因子是具有极 显著性意义的。该模型的失拟项F为3.59，“prob>F”的p>0.05，无显著性差异， 说明所得方程与实际拟合中非正常所占比例小，这种试验方法是可靠的，模型能 够很好的推测试验结果；佛手黄酮提取率模型拟合度为0.9940，校正拟合度为 0.9862，变异系数CV为3.46％(变异系数CV反映模型的置信度，CV值越低， 模型的置信度越高)。佛手黄酮提取率模型的相关系数R2＝0.9940，说明该模型 拟合程度较好，试验误差小；校正拟合度为0.9862，说明模型可以解释98.62％ 响应值的变化。模型方程能够较好地反映真实的试验值，因此，可以用该回归方 程模型来解释设计方案。

5、通过Design-Expert8.0.6软件求解方程，系统预测得出佛手黄酮提取率的 最佳工艺条件为：乙醇浓度85％，提取温度90℃，提取时间120min，提取压力 0.2MPa，在此条件下，模型预测得到黄酮提取率为1.724％。

6、为了检验响应面优化试验所得到结果的可靠性，对连续相变提取黄酮的 工艺优化条件进行验证。在此条件下黄酮提取率为1.689％。佛手黄酮提取率实 际值与预测理论值未发现显著性差异(p>0.05)，证明运用试验建立的数学模型 进行预测在实践中是切实可行的，适用于工业生产。

实施例3佛手黄酮传统乙醇回流萃取工艺的研究

1、单因素的基础上，取乙醇浓度(A)、回流时间(B)和料液比(C)3个因 素为自变量，由于提取温度变化不显著，设定为80℃，根据Box-Behnken中心 组合设计原理，以佛手黄酮提取率(Y)为响应值。采用Design-Expert 8.0.6软 件设计三因素三水平的响应面分析试验，共17个试验点，其中12个为分析因子、 5个为中心试验用以估计误差。各因素的编码值与真实值见表4。

表4

2、连续相变提取佛手黄酮响应面试验及结果见表5所示。

表5

3、试验结果采用Design-Expert.V8.0.6.1软件对表5中的17个试验点的响应 值进行多元回归拟合后得到黄酮提取率与各因素的二次多项回归方程模型R：

Y(％)＝1.35－0.051A+3.75B+0.03C+AB+0.032AC+0.013BC－0.11A²－ 0.093B²－0.12C²

4、回归模型的方差分析表6所示。

由回归模型的方差分析表6可以看出，佛手黄酮提取率模型的F为24.82， “prob>F”的p<0.01，表明该模型因子具有极显著性意义。该模型的失拟项F为 1.47，“prob>F”的p>0.05，无显著性差异，说明所得方程与实际拟合中非正常所 占比例小，这种试验方法是可靠的，模型能够很好的推测试验结果；佛手黄酮提 取率模型拟合度为0.9808，校正拟合度为0.9562，变异系数CV为2.45％(变异 系数CV反映模型的置信度，CV值越低，模型的置信度越高)。表6中，佛手 黄酮提取率模型的相关系数R2＝0.9696，说明该模型拟合程度良好，试验误差小； 校正拟合度为0.9306，说明模型可以解释93.06％响应值的变化。Adeqprecision 为14.995，说明模型有着较好的信噪比(大于4即为理想值)，模型方程能够较好地反映真实的试验值，因此，可以用该回归方程模型来解释设计方案。

5、通过Design-Expert8.0.6软件求解方程，系统预测得出佛手黄酮提取率的 最佳工艺条件为：乙醇浓度72.79％，提取时间90.47min，料液比1:31，在此条 件下，模型预测得到黄酮提取率为1.359％。

6、考虑到实际操作因素，将上述条件修正为：乙醇浓度为73％，提取温度 80℃，提取时间90min，料液比为1：31，在此条件下黄酮提取率为1.34％。佛 手黄酮提取率实际值与预测理论值未发现显著性差异(p>0.05)，证明运用试验 建立的数学模型进行预测在实践中是切实可行的，适用于工业生产。

实施例4两种提取方法的对比

1、不同提取方法对佛手黄酮提取工艺的比较，如表7所示。

表7

注：同一行比较，字母不同表示彼此之间有显著性差异(p<0.05)，相同字母表示差异 性不显著(p＞0.05)。

在最佳萃取条件下，与传统乙醇回流最优提取技术相比，连续相变萃取技术 佛手黄酮提取率、得率以及纯度显著高于乙醇回流法(p<0.05)。

2、不同提取方法对佛手黄酮组成成分的比较，如图1和表8所示。

表8

注：同一列比较，字母不同表示彼此之间有显著性差异(p<0.05)，相同字母表示差异性不 显著(p＞0.05)。

通过两种不同方式得到的佛手黄酮组成没有显著性差异，但是如图1和表8 对比含量可知，五种主要的黄酮通过连续相变提取得到的量要显著大于(p＜ 0.05)乙醇回流法得到的量。

3、不同提取方法得到的佛手黄酮体外抗氧化的比较，如图2-4所示，结果 表明，在0-1mg/mL范围内，连续相变提取的样品清除DPPH自由基的能力均显 著强于乙醇回流法提取的样品(p＜0.05)，而且均显著弱于V_C和Trolox(p＞ 0.05)；在1mg/mL时连续相变提取的黄酮与乙醇回流法提取的黄酮清除ABTS 自由基能力分别为67.22％和73.31％显著弱于V_C和Trolox的清除能力100％和96％(p＞0.05)，但是在浓度为0-0.8mg/mL范围内，2种佛手黄酮提取物清除 ABTS自由基能力均高于Trolox；传统乙醇回流法得到的佛手黄酮的ORAC值为 20.18μmolTE/g，而使用连续相变设备提取的佛手黄酮的ORAC值为102.07 μmolTE/g，相当于纯化前佛手黄酮样品的5倍。说明连续相变设备提取的佛手黄 酮提取率及其抗氧化活性均显著高于传统乙醇回流法得到的佛手黄酮(p＞ 0.05)。

这是由于在体外抗氧化活性评价方法中，不同的评价方法机制不同，导致结 果评价结果可能会有所差异，因此，大家在研究物质的抗氧化活性时，一般会选 取两种以上不同机制的方法为基础，以此来共说明该物质的抗氧化能力。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施 例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替 代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种绿色高效萃取佛手黄酮的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1. 将佛手粉碎后烘干至含水量≤20%，得佛手粉末，经连续相变去油；

S2. 将S1所得佛手渣经连续相变萃取得到佛手黄酮产物；

其中，步骤S2所述连续相变萃取的工艺条件为：

S21.萃取：将佛手渣装入萃取装置中，以乙醇为萃取剂，在乙醇浓度为65%～95%、萃取温度60℃～90℃、萃取压力0.1～0.4Mpa的条件下，将萃取剂压缩为液体，以15～20L/h的流速流经萃取装置，连续萃取60～150min；

S22.解析：经S21萃取佛手黄酮后，进入解析装置中，解析温度65～75℃；

S23.再次萃取解析：再将萃取剂相变为气体后即时压缩，变为液体再流经萃取装置，对物料再次萃取，经过萃取装置的溶剂带着黄酮进入解析装置，解析后得到佛手黄酮产物。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S2循环多次。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S21中乙醇浓度为85%。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S21中萃取温度为90℃。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S21中萃取时间为120min。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S21中萃取压力0.2Mpa。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S21中萃取剂以20L/h的流速经解析装置。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S1中烘干的温度为45～55℃。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S22中解析温度为70℃。

10.根据权利要求1～10任一所述方法提取得到的佛手黄酮。