CN108865433B

CN108865433B - 一种蜂胶乙醇浸提溶液的脱色方法

Info

Publication number: CN108865433B
Application number: CN201810532796.3A
Authority: CN
Inventors: 孙俊; 徐斌; 牟瑶瑶; 李清清; 张勇; 陈中伟
Original assignee: Jiangsu University
Current assignee: Shanghai Youren Biotechnology Co.,Ltd.
Priority date: 2018-05-29
Filing date: 2018-05-29
Publication date: 2021-09-10
Anticipated expiration: 2038-05-29
Also published as: CN108865433A

Abstract

本发明提供一种蜂胶乙醇浸提溶液的脱色方法，包括粉末活性炭预处理、MPAC制备、蜂胶乙醇浸提溶液的制备、蜂胶乙醇浸提溶液的脱色及MPAC的再利用。本发明采用超声波辅助的化学共沉淀法制备磁性活性炭颗粒，之后将占蜂胶乙醇萃取物重量5％‑20％的磁性活性炭材料在搅拌条件下加入到蜂胶乙醇浸提溶液中，通过调节体系的温度和脱色时间，实现对蜂胶乙醇浸提物的脱色处理；脱色结束后在外加磁场的作用下分离及回收磁性活性炭材料，并收集上清溶液，得到蜂胶乙醇脱色溶液。本发明法有效解决了现有技术中的活性炭使用后丢弃、造成二次污染以及蜂胶乙醇浸提液色泽较深，影响感官品质及功效的技术问题，且该方法简单、快速，具有较高的脱色率和蜂胶黄酮保留率。

Description

一种蜂胶乙醇浸提溶液的脱色方法

技术领域

本发明属于生物活性物质加工技术研究领域，具体涉及一种蜂胶乙醇浸提溶液的脱色方法。

背景技术

蜂胶(propolis)是蜜蜂采集植物树脂，并混入其唾液腺分泌物及蜂蜡、花粉等经咀嚼加工而成的一种粘稠物质。蜂胶富含黄酮类、酚酸等功能化合物，素有“黄酮类化合物的宝库”之美称，具有提高免疫力、抗肿瘤、抑菌、抗病毒等生物和药理活性，是一种极具开发潜力的天然保健食品原料。

蜂胶中黄酮类化合物的含量被作为表征蜂胶品质的特征性指标。目前，蜂胶的工业化提取方法主要包括乙醇浸提法和超临界CO₂萃取法等。其中超临界CO₂萃取技术所得的蜂胶产品其颜色金黄，没有不良色素及风味生成，很好的保持了蜂胶产品本身的色泽，被广大消费者所接受，然而超临界CO₂萃取技术所存在的黄酮类物质萃取效率低，设备投资大、能耗高等问题限制了其进一步的推广和应用。乙醇浸提法提取蜂胶具有黄酮类物质萃取效率高、操作简单、成本低等优势，然而蜂胶乙醇浸提物一般都呈现棕褐色、灰褐色或者黑褐色，其色素主要有三种来源：(1)蜂胶乙醇浸提物中黄酮类活性物质的色素，呈现黄色至橙色；(2)蜂胶乙醇提取过程中易生成一种多酚咖啡酸聚合物所产生的黑色素；(3)蜂胶乙醇浸提物中黄酮类物质氧化所产生的色素，而后两种色素的存在一定程度上使蜂胶乙醇浸提物颜色变黑，影响其蜂胶产品的品质及风味。为此，实现蜂胶乙醇浸提物的适当精准脱色处理以获取黄酮类物质含量高且颜色金黄的蜂胶产品则具有重要意义。

目前，国内授权或公告的关于蜂产品脱色的专利主要有：一种粗制蜂蜡的脱色方法(申请号：CN 201710757921.6)，该发明主要是采用双氧水进行氧化脱色，是一种化学脱色方法，且采用化学氧化法进行蜂蜡脱色，会增加不利皮肤健康的蜂蜡氧化物，其应用受到限制；蜂蜡脱色精制新工艺(公开号：1066287A，申请日1991.4.28)，该发明主要是以活性白土同时添加少量活性炭为吸附剂进行的物理法脱色，该方法主要是适用于低极性、脂溶性物质的脱色。而蜂胶为乙醇浸提物，是一种中高极性的醇溶物质，因此，蜂蜡的脱色方法无法应用于蜂胶方法。目前尚未有关于蜂胶乙醇浸提物脱色的相关报道。

物质的脱色方法通常包括化学法和物理法。其中活性炭物理吸附法因其活性炭的高比表面积，发达的内部微孔结构，表面存在大量的官能团，因而具有吸附效率高等优势。然而作为一种广谱的吸附材料，活性炭的选择性较差。因此，针对待去除物质的分子结构类型选择具有特定结构的活性炭，可有效提高其对某种物质的选择性吸附效果。针对蜂胶乙醇浸提物中三种不同色素物质的分子结构及粒径，选择具有特定微孔结构、比表面积以及特定表面官能团的活性炭以实现其对蜂胶乙醇浸提物中后两种色素的特异性吸附是非常有必要的。

此外，相比于颗粒活性炭，粉体活性炭具有更高的脱色效率，然而粉体活性炭具有较小的密度，不易实现其完全从脱色液中分离。为克服粉体活性炭难以分离的缺点，有人提出通过将粉体活性炭与具有磁性的Fe₃O₄等材料进行复合制备磁性活性炭，既实现粉末活性炭的高效吸附与去除，同时利用磁场便可简单快速分离，降低使用成本。磁性活性炭的制备方法很多，如通过表面化学交联、表面聚合反应、表面吸附沉积等方法实现磁性无机材料与活性炭的复合连接。但目前依然存在以下关键技术难点：(1)提高磁性纳米材料与活性炭的交联效率；(2)实现磁性粉末活性炭的形貌、尺寸及表面性质的人为调控；(3)活性炭与磁性纳米颗粒复合后，其活性炭的选择性分离能力不受影响。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种蜂胶乙醇浸提溶液的脱色方法，以蜂胶乙醇浸提溶液为特征原料，以自制磁性活性炭颗粒为脱色剂，通过对活性炭种类的筛选以及脱色过程参数的调控实现对蜂胶乙醇浸提溶液的脱色处理；脱色结束后在外加磁场的作用下收集上清溶液，得到蜂胶乙醇浸提液的脱色溶液。

本发明的技术方案包括如下步骤：粉末活性炭预处理、磁性活性炭颗粒制备、蜂胶乙醇浸提溶液的制备、蜂胶乙醇浸提溶液的脱色及磁性活性炭颗粒的回收再利用。

上述方案中，所述粉末活性炭预处理具体为：将试验用粉末状活性炭用去离子水进行搅拌清洗，反复几次，静置至上清无明显杂质，然后弃去去离子水加入两倍体积的0.01mol/L硝酸，磁力搅拌12h后抽滤，用超纯水洗涤后并煮沸1h，漂洗至pH值为中性，在105℃下烘干备用。

上述方案中，所述磁性活性炭MPAC制备具体为：将物质的量比为3:2的可溶性Fe²⁺和Fe³⁺盐溶解在纯水和无水乙醇的混合溶液中，之后加入一定量的5％的羧甲基壳聚糖进行超声和搅拌处理，待混合均匀后，缓慢滴加碱液到上述体系中，使体系pH值达到10～11，并于80℃反应30min；最后，向上述溶液中加入5％m/V的经预处理后的活性炭溶液，于40～80℃继续反应30～60min。反应结束后在外加磁场的作用下除去上清液并用超纯水反复冲洗至中性，洗涤数次后静置片刻再次移去上清液，随后将收集到的磁性活性炭放入温度为105℃的烘箱内烘干备用。

进一步的，所述碱为氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾或氨水。

进一步的，所述三价铁为氯化铁、硫酸铁、硝酸铁或醋酸铁。

进一步的，所述二价铁为硫酸亚铁、硝酸亚铁、氯化亚铁或醋酸亚铁。

上述方案中，所述蜂胶乙醇浸提溶液的制备具体为：蜂胶乙醇浸提溶液是采用料液比为1:3～1:10、浓度为70％～90％v/v的乙醇溶液浸提得到的，此浓度范围的乙醇浸提得到的黄酮物质含量最高。具体步骤：称取一定量的蜂胶原料，进行去杂、冷冻及粉碎处理，后加入料液比为1:3～1:10、浓度为70％～90％的乙醇溶液，于常温下超声辅助萃取1h，减压过滤，收集滤液得到蜂胶乙醇浸提溶液，并于4℃冰箱中保存备用。其中，当用料液比为1:10、浓度为75％乙醇对蜂胶原料进行浸提时，以芦丁当量计，蜂胶乙醇提取物中含有178.32mg/g的总黄酮。

上述方案中，所述蜂胶乙醇浸提溶液的脱色及磁性活性炭的再利用具体为：取所述蜂胶乙醇浸提溶液于试管中，添加1％～10.0％m/V，以蜂胶乙醇浸提溶液体积计，的所述磁性活性炭，在30～80℃振荡脱色10～60min，在外加磁场的作用下分离上清液，测定脱色后蜂胶乙醇溶液中总黄酮的保留率和溶液脱色液色差值的变化。

采用card-分光测色仪测定得到的蜂胶乙醇提取液的颜色表征为：L₀＝36.8；a₀＝5.09；b₀＝10.57。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、该方法有效解决了现有技术中的活性炭使用后丢弃、造成二次污染以及蜂胶乙醇浸提溶液色泽较深，影响感官品质及功效的技术问题，且该方法简单、快速，具有较高的脱色率和蜂胶黄酮保留率。

2、壳聚糖是由甲壳素经脱乙酰化反应制得的，是一种廉价、环境友好的天然高分子化合物，而羧甲基壳聚糖是壳聚糖经化学改性得到的壳聚糖衍生物，一方面，它保留有壳聚糖原有的优越特性；另一方面，羧甲基壳聚糖分子上的-COOH能够同Fe₃O₄颗粒表面的-OH形成比较牢固的化学键合，使其在Fe₃O₄表面形成较好的吸附层，同时Fe₃O₄纳米颗粒表面丰富的-OH、-COOH和-NH₂活性基团，更有利于Fe₃O₄磁性纳米材料与含有较高含氧基团的活性炭进行交联吸附，进而提高产物的磁响应性能。为此，本发明一方面大大提高了Fe₃O₄纳米颗粒与活性炭的交联效率；另一方面，活性炭与Fe₃O₄纳米颗粒复合后，其活性炭的选择性分离能力不受影响。

3、本发明制备所得的磁性活性炭颗粒兼具有Fe₃O₄磁性纳米材料的磁分离能力和活性炭的高吸附脱色性能，一方面，有效解决了粉末活性炭作为吸附剂时难以回收的问题，同时提高了活性炭的循环使用能力，降低生产成本；另一方面，充分发挥了活性炭的高吸附性能，有效实现了对蜂胶乙醇浸提溶液的高效无害化脱色处理，且该磁性活性炭材料具有很好的脱色效果，脱色方法简便有效，便于实施和推广。

4、本发明通过选择不同来源的具有特定比表面积、表面官能团的活性炭以及通过调节乙醇浓度和体系温度以及脱色时间等参数来增强磁性活性炭的选择性吸附性能，且制备所得的磁性活性炭材料能在较低的温度如30℃及较短的时间如10min条件下，快速吸附蜂胶乙醇浸提溶液中的深色色素，同时对体系中的黄酮类物质具有较高的保存效率，脱色方法简便有效，便于实施和推广。

附图说明

图1是本发明一实施方式的活性炭扫描电镜图，其中图1(a)为放大1000倍，图1(b)为放大20000倍；

图2是本发明一实施方式的磁性活性炭透射电镜图，其中图2(a)为放大3×10⁵倍，图2(b)为放大6×10⁵倍。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明，但本发明的保护范围并不限于此。

实施例1

取75％乙醇浸提所得的蜂胶乙醇浸提溶液100mL于250mL试管中，加入10g粉末活性炭材料，见图1，其中图1(a)为放大1000倍，图1(b)为放大20000倍，于50℃和150rpm的振荡频率下，振荡吸附脱色10min，然后采用离心5000rpm处理30min以分离上清液，并测定脱色后蜂胶乙醇溶液中黄酮的保留率86.24和溶液脱色液色差值的变化为35.72，见表1。

实施例2

取75％乙醇浸提所得的蜂胶乙醇浸提溶液30mL于250mL试管中，加入10g粉末活性炭材料，见图1，其中图1(a)为放大1000倍，图1(b)为放大20000倍，于30℃和150rpm的振荡频率下，振荡吸附脱色10min，然后采用离心5000rpm处理30min以分离上清液，并测定脱色后蜂胶乙醇溶液中黄酮的保留率71.35和溶液脱色液色差值的变化为42.58，见表1。

实施例3

磁性活性炭制备：准确称取质量为12.0g硫酸高铁和5.56g七水硫酸亚铁于150mL纯水和无水乙醇的混合溶液，Fe³⁺与Fe²⁺的物质的量比为3:2，之后加入30mL的5％的羧甲基壳聚糖进行超声和搅拌处理，待混合均匀后，缓慢滴加碱液到上述体系中，使体系pH值达到10～11，并于80℃反应30min。最后，加入8.0g经预处理的粉末活性炭，在温度为40℃的条件下继续进行超声及搅拌反应60min，反应结束后在外加磁场的作用下除去上清液并用超纯水反复冲洗至中性，洗涤数次后静置片刻再次移去上清液，随后将收集到的磁性活性炭放入温度为105℃的烘箱内烘干。

取90％乙醇浸提所得的蜂胶乙醇浸提溶液70mL于250mL试管中，加入10g自制的磁性活性炭材料，于50℃和150rpm的振荡频率下，振荡吸附脱色30min，然后在外加磁场的作用下分离上清液，并测定脱色后蜂胶溶液中黄酮的保留率82.13和溶液脱色液色差值的变化为38.33，见表1。

实施例4

准确称取质量为12.12g九水硝酸铁和4g四水氯化亚铁于150mL纯水和无水乙醇的混合溶液中，Fe³⁺与Fe²⁺的物质的量比为3:2，之后加入30mL的5％的羧甲基壳聚糖进行超声和搅拌处理，待混合均匀后，缓慢滴加碱液到上述体系中，使体系pH值达到10～11，并于80℃反应30min。最后加入8.0g经预处理的粉末活性炭在60℃的条件下继续进行超声及搅拌反应60min，反应结束后在外加磁场的作用下除去上清液并用超纯水反复冲洗至中性，洗涤数次后静置片刻再次移去上清液，随后将收集到的磁性活性炭放入温度为105℃的烘箱内烘干。

取80％乙醇浸提所得的蜂胶乙醇浸提溶液100mL于250mL试管中，加入10g自制的磁性活性炭材料，于80℃和150rpm的振荡频率下，振荡吸附脱色60min，然后在外加磁场的作用下分离上清液，并测定脱色后蜂胶溶液中黄酮的保留率76.81和溶液脱色液色差值的变化为45.65，见表1。

实施例5

准确称取质量为11.8g六水氯化铁和7.8g七水硫酸亚铁于150mL纯水和无水乙醇的混合溶液中，Fe3+与Fe2+的物质的量比为3:2，之后加入30mL的5％的羧甲基壳聚糖进行超声和搅拌处理，待混合均匀后，缓慢滴加碱液到上述体系中，使体系pH值达到10～11，并于80℃反应30min。最后时加入8.0g经预处理的粉末活性炭在温度为75℃的条件下继续进行超声及搅拌反应30min，反应结束后在外加磁场的作用下除去上清液并用超纯水反复冲洗至中性，洗涤数次后静置片刻再次移去上清液，随后将收集到的磁性活性炭放入温度为105℃的烘箱内烘干。

取75％乙醇浸提所得的蜂胶乙醇浸提溶液100mL于250mL试管中，加入10g自制的磁性活性炭材料，于50℃和150rpm的振荡频率下，振荡吸附脱色10min，然后在外加磁场的作用下分离上清液，并测定脱色后蜂胶溶液中黄酮的保留率84.63和溶液脱色液色差值的变化为36.52，见表1。

实施例6

收集实施例5中的磁性活性炭材料以用于下一次蜂胶乙醇浸提溶液的脱色处理，在同样的条件下重复循环利用5次，然后在外加磁场的作用下分离上清液，并测定脱色后蜂胶溶液中黄酮的保留率72.56和溶液脱色液色差值的变化为47.30，见表1。

表1不同脱色条件下蜂胶脱色液的色差值和总黄酮保留率

通过上述实施例1、5和6可以看出，在相同条件下，使用普通粉末活性炭吸附处理蜂胶乙醇浸提溶液时，其蜂胶溶液色差值为35.72，其中L＝70.41，a＝-1.34，b＝20.82；总黄酮的保留率为86.24％；而采用磁性活性炭处理蜂胶乙醇浸提溶液时，其蜂胶溶液色差值为36.52，L＝72.23，a＝-1.54，b＝16.46；总黄酮保留率为84.63％。此外，作为吸附剂，磁性活性炭使用至第5次时，对蜂胶乙醇浸提溶液进行脱色处理，其蜂胶溶液色差值可达47.30，L＝80.23，a＝-8.54，b＝23.46；总黄酮保留率达72.56％。可见，该方法充分发挥了活性炭的高吸附性能，且有效提高了活性炭的再利用效果。

应当理解，虽然本说明书是按照各个实施例描述的，但并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施例的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施例或变更均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种蜂胶乙醇浸提溶液的脱色方法，其特征在于，包括以下步骤：粉末活性炭预处理、磁性粉末活性炭MPAC制备、蜂胶乙醇浸提溶液的制备、蜂胶乙醇浸提溶液的脱色及MPAC的再利用；

所述粉末活性炭预处理的方法具体为：将粉末状活性炭用去离子水进行搅拌清洗，反复几次，静置至上清无明显杂质，弃去去离子水加入两倍体积的0.01mol/L硝酸，磁力搅拌12h后抽滤，用超纯水洗涤后并煮沸1h，漂洗至pH值为中性，烘干备用；

所述MPAC制备过程具体为：称取一定量的三价铁和二价铁于水中，之后加入一定量的5％的羧甲基壳聚糖进行超声和搅拌处理，待混合均匀后，用碱调节pH值为10～11，并于80℃反应30min；加入浓度为5％的经预处理后的活性炭溶液，在一定条件下继续反应，反应结束后在外加磁场的作用下除去上清液并用水反复冲洗至pH值中性，洗涤数次后静置片刻再次移去上清液，随后将收集到的MPAC烘干备用；加入浓度为5％的经预处理后的活性炭溶液，于40～80℃继续反应30～60min；

所述蜂胶乙醇浸提溶液的制备中蜂胶乙醇浸提溶液是采用料液比为1:3～1:10、浓度为70％～90％的乙醇溶液浸提得到的；

所述蜂胶乙醇浸提溶液的脱色及MPAC的再利用：取所述蜂胶乙醇提取溶液于试管中，添加1％～10.0％的所述MPAC，在30～80℃振荡脱色10～60min，在外加磁场的作用下分离上清液。

2.根据权利要求1所述的蜂胶乙醇浸提溶液的脱色方法，其特征在于，所述蜂胶乙醇浸提溶液的脱色及MPAC的再利用中取料液比为1:10、浓度为75％乙醇的蜂胶浸提溶液于试管中，添加1％的所述MPAC，在50℃振荡脱色10min。

3.根据权利要求1所述的蜂胶乙醇浸提溶液的脱色方法，其特征在于，所述三价铁和二价铁的物质的量比为3:2。

4.根据权利要求1所述的蜂胶乙醇浸提溶液的脱色方法，其特征在于，所述MPAC制备中的碱为氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾或氨水。

5.根据权利要求1所述的蜂胶乙醇浸提溶液的脱色方法，其特征在于，所述MPAC制备中的三价铁为氯化铁、硫酸铁、硝酸铁或醋酸铁。

6.根据权利要求1所述的蜂胶乙醇浸提溶液的脱色方法，其特征在于，所述MPAC制备中的二价铁为硫酸亚铁、硝酸亚铁、氯化亚铁或醋酸亚铁。

7.根据权利要求1所述的蜂胶乙醇浸提溶液的脱色方法，其特征在于，所述蜂胶乙醇浸提溶液的制备具体为：称取一定量的蜂胶原料，进行去杂、冷冻及粉碎处理，后加入料液比为1:3～1:10的70％～90％的乙醇溶液，于常温下超声辅助萃取1h，减压过滤，收集滤液得到蜂胶乙醇浸提溶液保存备用。