CN108947988A - 一种从葛根中提取高纯度葛根素的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种从葛根中提取高纯度葛根素的方法，涉及中药提取技术领域。本发明包括：预处理、制浆、提取、纯化；本发明以单宁酸、丙三醇通过酯化反应生成的沉淀剂，可以将葛根素中的大分子杂质优先沉淀下来，达到初步提纯的目的，同时也可以保护葛根素的结构不受外界因素的破坏；羟丙基甲基纤维素、丙烯酸合成的产物，能够有效的将葛根素中的小分子杂质、色素沉淀下来，显著的提高了葛根素的纯度；本发明工艺流程环保、能耗低、产品出率高，适合工业化生产。
Description
技术领域：
本发明涉及中药提取技术领域，具体涉及一种从葛根中提取高纯度葛根素的方法。
背景技术：
葛根，中药名。为豆科植物野葛的干燥根，习称野葛。干燥。甘、辛，凉。有解肌退热，透疹，生津止渴，升阳止泻之功。主要有解酒、降脂、降压、降火、清热解毒、升阳解肌、解痉镇痛、透疹止泻、增加脑和冠状血糖、改善脑微循环等功效，是防治高血压、高血脂、冠心病、心绞痛、糖尿病、脑血栓、肠胃病等多种疾病的药品的重要原料，同时对女性美容健身等具有特殊功效。
葛根既是传统的中药材，又是上乘的保健食品。在我国，人们食用和药用葛根至少有三千年的悠久历史。明朝医学家李时珍品尝过葛根后说：“葛根，人皆蒸食之，……多肉而少筋，甘美……”据现代药理研究表明，葛根含有多种治病的成份，诸如黄酮类物质(黄豆甙，乙酰葛根素、花生酸等)，因此，它具有解热生津、升阳透疹，发表解肌等功效，凡是外感发烧头痛、颈背酸痛、麻疹初期发烧、慢性腹泻、热病口渴、高血压、心绞痛、偏头痛等病症，都可用葛根来治疗。葛根提取物来源于植物野葛的干燥根，活性成分为异黄酮(葛根素、大豆甙、大豆甙元、染料木素)。
现有葛根生产量充足但由于其提取方法不完善，生产效率低，能耗大，至使产品没有竞争力。传统方法使用溶剂提取法，一般用的溶解为甲醇，乙醇等，这种方法出产率低，产品纯度低于50％，而且时间非常长等一系列缺点。大量的葛根黄酮因存在于葛根表皮的粗纤维中无法被提取出来，提取效益差，不适合大规模生产。
发明内容：
本发明所要解决的技术问题在于提供一种葛根素纯度高、能耗低，适合大规模工业化生产的葛根素提取方法。
本发明所要解决的技术问题采用以下的技术方案来实现：
一种从葛根中提取高纯度葛根素的方法，包括以下步骤：
(1)预处理：将葛根置于5-8℃质量分数为1-3％碳酸钠水溶液中，浸泡2-4h，除去表面的杂质；
(2)制粉：将浸泡后的葛根送入磨浆机中，并加入葛根鲜重2-3倍的水，磨浆10-30min后过100目筛，所得滤渣转入磨浆机中，然后加入葛根鲜重0.5-1倍的水，再次磨浆10-30min后过100目筛，合并滤液；向滤液中加入纤维素酶，40℃搅拌20-30min，升温至80-90℃搅拌10-20min，过滤，将酶解后的滤液离心喷雾干燥，得到葛根粉；
(3)提取：向步骤2中葛根粉加入沉淀剂和浓度为75％的乙醇，升温至40-45℃搅拌1-2h，充分混合后于微波频率2450MHz、功率700W下微波处理5-10min，静置15-30min后继续微波处理5-10min，过滤，所得滤液减压浓缩至溶剂含量为30％-40％；
(4)纯化：向步骤3中滤液加入纯化剂，40-45℃搅拌30-50min，过滤，所得滤液减压浓缩至溶剂完全回收，40℃真空干燥至恒重，即得到葛根素成品。
所述纤维素酶的质量为葛根质量的0.2％-0.4％。
所述减压浓缩的温度为30-40℃，真空压力为-0.09-0.095MPa。
所述沉淀剂的制备方法如下：利用20-25℃去离子水配制单宁酸饱和溶液，并通过硫酸调节pH值稳定在4-4.5，加入丙三醇和钛酸四乙酯，加热至回流状态保温搅拌1-3h，所得混合物经自然冷却至室温后送入冷冻干燥机中，干燥所得固体经超微粉碎机制成微粉，即得沉淀剂。
所述单宁酸、丙三醇、钛酸四乙酯的质量比为15-20：10-15：1-3。
所述纯化剂的制备方法为：将蒙脱土加入到去离子水中，加热至回流状态保温搅拌10-20min，加入十一烷基咪唑啉继续回流搅拌10-30min，然后降温至40-50℃，加入羟丙基甲基纤维素和钛酸四乙酯，40-50℃搅拌20-30min，接着加入丙烯酸，继续搅拌1-2h，过滤，所得沉淀用去离子水和无水乙醇洗去杂质，送入烘干箱中，干燥至恒重即得纯化剂。
所述蒙脱土、十一烷基咪唑啉、羟丙基甲基纤维素、钛酸四乙酯、丙烯酸的质量比为10-15：1-5：15-30：1-3：10-20。
所述羟丙基甲基纤维素的分子量为50000-100000。
本发明所涉及的反应原理如下：
(1)单宁酸、丙三醇通过酯化反应生成的沉淀剂，可以将葛根素中的大分子杂质优先沉淀下来，达到初步提纯的目的，同时也可以保护葛根素的结构不受外界因素的破坏；
(2)十一烷基咪唑啉和蒙脱土发生阳离子交换反应，进入到蒙脱土中，蒙脱土片层表面被烷基长链覆盖，增强了蒙脱土对有机原料的亲和性，同时较长的烷基分子链在片层间以一定的方式排列，可使片层间距增加，有利于大分子有机物的插层；
(3)对羟丙基甲基纤维素、丙烯酸在催化剂的作用下发生酯化反应，但反应温度过低时，反应效率过低，温度过高时，纤维素容易分解，同样影响反应的效率；改性过后的蒙脱土可以对上述酯化反应起到活化作用，使其在常规温度下就可发生反应，反应高效；同时被烷基长链覆盖的蒙脱土片层结构限定了酯化反应进行的方向，使酯化产物整齐的吸附在蒙脱土片层中，对葛根素中的色素、小分子杂质有优异的吸附效果，可以提高葛根素的纯度。
本发明的有益效果是：
(1)本发明以单宁酸、丙三醇通过酯化反应生成的沉淀剂，可以将葛根素中的大分子杂质优先沉淀下来，达到初步提纯的目的，同时也可以保护葛根素的结构不受外界因素的破坏；
(2)对羟丙基甲基纤维素、丙烯酸合成的产物分布在蒙脱土的片层结构中，通过蒙脱土中交替重叠的片层结构，能够有效的将葛根素中的小分子杂质、色素沉淀下来，显著的提高了葛根素的纯度；
(3)本发明通过沉淀剂、纯化剂的双重提纯，显著的提高了葛根素的纯度，工艺流程环保、能耗低、产品出率高，适合工业化生产。
具体实施方式：
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。
实施例1
(1)预处理：将10kg葛根置于5℃质量分数为1％碳酸钠水溶液中，浸泡2h，除去表面的杂质；
(2)制粉：将浸泡后的葛根送入磨浆机中，并加入葛根鲜重2倍的水，磨浆20min后过100目筛，所得滤渣转入磨浆机中，然后加入葛根鲜重0.5倍的水，再次磨浆10min后过100目筛，合并滤液；向滤液中加入20g纤维素酶，40℃搅拌20min，升温至80℃搅拌10min，过滤，将酶解后的滤液离心喷雾干燥，得到葛根粉；
(3)提取：向步骤2中葛根粉加入20g沉淀剂和10kg浓度为75％的乙醇，升温至40℃搅拌1h，充分混合后于微波频率2450MHz、功率700W下微波处理5min，静置15min后继续微波处理5min，过滤，所得滤液减压浓缩至溶剂含量为30％-40％；
(4)纯化：向步骤3中滤液加入30g纯化剂，40℃搅拌30min，过滤，所得滤液减压浓缩至溶剂完全回收，40℃真空干燥至恒重，即得到葛根素成品。
沉淀剂的制备：利用20-25℃去离子水配制丹宁酸饱和溶液(丹宁酸的质量为12g)，并通过硫酸调节pH值稳定在4-4.5，加入12g丙三醇和1g钛酸四乙酯，加热至回流状态保温搅拌2h，所得混合物经自然冷却至室温后送入冷冻干燥机中，干燥所得固体经超微粉碎机制成微粉，即得到沉淀剂。
纯化剂的制备：将10g蒙脱土加入到去离子水中，加热至回流状态保温搅拌10min，加入2g十一烷基咪唑啉继续回流搅拌15min，然后降温至40℃，加入20g羟丙基甲基纤维素和2g钛酸四乙酯，40℃搅拌20min，接着加15g入丙烯酸，继续搅拌1h，过滤，所得沉淀用去离子水和无水乙醇洗去杂质，送入烘干箱中，干燥至恒重即得到纯化剂。
实施例2
(1)预处理：将10kg葛根置于5℃质量分数为1％碳酸钠水溶液中，浸泡2h，除去表面的杂质；
(2)制粉：将浸泡后的葛根送入磨浆机中，并加入葛根鲜重2倍的水，磨浆20min后过100目筛，所得滤渣转入磨浆机中，然后加入葛根鲜重0.5倍的水，再次磨浆10min后过100目筛，合并滤液；向滤液中加入20g纤维素酶，40℃搅拌20min，升温至80℃搅拌10min，过滤，将酶解后的滤液离心喷雾干燥，得到葛根粉；
(3)提取：向步骤2中葛根粉加入20g沉淀剂和10kg浓度为75％的乙醇，升温至40℃搅拌1h，充分混合后于微波频率2450MHz、功率700W下微波处理5min，静置15min后继续微波处理5min，过滤，所得滤液减压浓缩至溶剂含量为30％-40％；
(4)纯化：向步骤3中滤液加入30g纯化剂，40℃搅拌30min，过滤，所得滤液减压浓缩至溶剂完全回收，40℃真空干燥至恒重，即得到葛根素成品。
沉淀剂的制备：利用20-25℃去离子水配制丹宁酸饱和溶液(丹宁酸的质量为12g)，并通过硫酸调节pH值稳定在4-4.5，加入12g丙三醇和1g钛酸四乙酯，加热至回流状态保温搅拌2h，所得混合物经自然冷却至室温后送入冷冻干燥机中，干燥所得固体经超微粉碎机制成微粉，即得到沉淀剂。
纯化剂的制备：将10g蒙脱土加入到去离子水中，加热至回流状态保温搅拌10min，加入2g十一烷基咪唑啉继续回流搅拌15min，然后降温至40℃，加入20g羟丙基甲基纤维素和2g钛酸四乙酯，40℃搅拌20min，接着加15g入丙烯酸，继续搅拌1h，过滤，所得沉淀用去离子水和无水乙醇洗去杂质，送入烘干箱中，干燥至恒重即得到纯化剂。
对照例1
(1)预处理：将10kg葛根置于5℃质量分数为1％碳酸钠水溶液中，浸泡2h，除去表面的杂质；
(2)制粉：将浸泡后的葛根送入磨浆机中，并加入葛根鲜重2倍的水，磨浆20min后过100目筛，所得滤渣转入磨浆机中，然后加入葛根鲜重0.5倍的水，再次磨浆10min后过100目筛，合并滤液；向滤液中加入20g纤维素酶，40℃搅拌20min，升温至80℃搅拌10min，过滤，将酶解后的滤液离心喷雾干燥，得到葛根粉；
(3)提取：向步骤2中葛根粉加入20g沉淀剂和10kg浓度为75％的乙醇，升温至40℃搅拌1h，充分混合后于微波频率2450MHz、功率700W下微波处理5min，静置15min后继续微波处理5min，过滤，所得滤液减压浓缩至溶剂含量为30％-40％；
(4)纯化：向步骤3中滤液加入30g纯化剂，40℃搅拌30min，过滤，所得滤液减压浓缩至溶剂完全回收，40℃真空干燥至恒重，即得到葛根素成品。
沉淀剂的制备：利用20-25℃去离子水配制丹宁酸饱和溶液(丹宁酸的质量为12g)，并通过硫酸调节pH值稳定在4-4.5，加入1g钛酸四乙酯，加热至回流状态保温搅拌2h，所得混合物经自然冷却至室温后送入冷冻干燥机中，干燥所得固体经超微粉碎机制成微粉，即得到沉淀剂。
纯化剂的制备：将10g蒙脱土加入到去离子水中，加热至回流状态保温搅拌10min，加入2g十一烷基咪唑啉继续回流搅拌15min，然后降温至40℃，加入20g羟丙基甲基纤维素和2g钛酸四乙酯，40℃搅拌20min，接着加15g入丙烯酸，继续搅拌1h，过滤，所得沉淀用去离子水和无水乙醇洗去杂质，送入烘干箱中，干燥至恒重即得到纯化剂。
对照例2
(1)预处理：将10kg葛根置于5℃质量分数为1％碳酸钠水溶液中，浸泡2h，除去表面的杂质；
(2)制粉：将浸泡后的葛根送入磨浆机中，并加入葛根鲜重2倍的水，磨浆20min后过100目筛，所得滤渣转入磨浆机中，然后加入葛根鲜重0.5倍的水，再次磨浆10min后过100目筛，合并滤液；向滤液中加入20g纤维素酶，40℃搅拌20min，升温至80℃搅拌10min，过滤，将酶解后的滤液离心喷雾干燥，得到葛根粉；
(3)提取：向步骤2中葛根粉加入20g沉淀剂和10kg浓度为75％的乙醇，升温至40℃搅拌1h，充分混合后于微波频率2450MHz、功率700W下微波处理5min，静置15min后继续微波处理5min，过滤，所得滤液减压浓缩至溶剂含量为30％-40％；
(4)纯化：向步骤3中滤液加入30g纯化剂，40℃搅拌30min，过滤，所得滤液减压浓缩至溶剂完全回收，40℃真空干燥至恒重，即得到葛根素成品。
沉淀剂的制备：利用20-25℃去离子水配制丹宁酸饱和溶液(丹宁酸的质量为12g)，并通过硫酸调节pH值稳定在4-4.5，加入12g丙三醇和1g钛酸四乙酯，加热至回流状态保温搅拌2h，所得混合物经自然冷却至室温后送入冷冻干燥机中，干燥所得固体经超微粉碎机制成微粉，即得到沉淀剂。
纯化剂的制备：将10g蒙脱土加入到去离子水中，加热至回流状态保温搅拌25min，然后降温至40℃，加入20g羟丙基甲基纤维素和2g钛酸四乙酯，40℃搅拌20min，接着加15g入丙烯酸，继续搅拌1h，过滤，所得沉淀用去离子水和无水乙醇洗去杂质，送入烘干箱中，干燥至恒重即得到纯化剂。
对照例3
(1)预处理：将10kg葛根置于5℃质量分数为1％碳酸钠水溶液中，浸泡2h，除去表面的杂质；
(2)制粉：将浸泡后的葛根送入磨浆机中，并加入葛根鲜重2倍的水，磨浆20min后过100目筛，所得滤渣转入磨浆机中，然后加入葛根鲜重0.5倍的水，再次磨浆10min后过100目筛，合并滤液；向滤液中加入20g纤维素酶，40℃搅拌20min，升温至80℃搅拌10min，过滤，将酶解后的滤液离心喷雾干燥，得到葛根粉；
(3)提取：向步骤2中葛根粉加入20g沉淀剂和10kg浓度为75％的乙醇，升温至40℃搅拌1h，充分混合后于微波频率2450MHz、功率700W下微波处理5min，静置15min后继续微波处理5min，过滤，所得滤液减压浓缩至溶剂含量为30％-40％；
(4)纯化：向步骤3中滤液加入30g纯化剂，40℃搅拌30min，过滤，所得滤液减压浓缩至溶剂完全回收，40℃真空干燥至恒重，即得到葛根素成品。
沉淀剂的制备：利用20-25℃去离子水配制丹宁酸饱和溶液(丹宁酸的质量为12g)，并通过硫酸调节pH值稳定在4-4.5，加入12g丙三醇和1g钛酸四乙酯，加热至回流状态保温搅拌2h，所得混合物经自然冷却至室温后送入冷冻干燥机中，干燥所得固体经超微粉碎机制成微粉，即得到沉淀剂。
纯化剂的制备：将10g蒙脱土加入到去离子水中，加热至回流状态保温搅拌10min，加入2g十一烷基咪唑啉继续回流搅拌15min，然后降温至40℃，过滤，所得沉淀用去离子水和无水乙醇洗去杂质，送入烘干箱中，干燥至恒重即得到纯化剂。
对照例4
(1)预处理：将10kg葛根置于5℃质量分数为1％碳酸钠水溶液中，浸泡2h，除去表面的杂质；
(2)制粉：将浸泡后的葛根送入磨浆机中，并加入葛根鲜重2倍的水，磨浆20min后过100目筛，所得滤渣转入磨浆机中，然后加入葛根鲜重0.5倍的水，再次磨浆10min后过100目筛，合并滤液；向滤液中加入20g纤维素酶，40℃搅拌20min，升温至80℃搅拌10min，过滤，将酶解后的滤液离心喷雾干燥，得到葛根粉；
(3)提取：向步骤2中葛根粉加入20g沉淀剂和10kg浓度为75％的乙醇，升温至40℃搅拌1h，充分混合后于微波频率2450MHz、功率700W下微波处理5min，静置15min后继续微波处理5min，过滤，所得滤液减压浓缩至溶剂含量为30％-40％；
(4)纯化：向步骤3中滤液加入30g纯化剂，40℃搅拌30min，过滤，所得滤液减压浓缩至溶剂完全回收，40℃真空干燥至恒重，即得到葛根素成品。
沉淀剂的制备：利用20-25℃去离子水配制丹宁酸饱和溶液(丹宁酸的质量为12g)，并通过硫酸调节pH值稳定在4-4.5，加入12g丙三醇和1g钛酸四乙酯，加热至回流状态保温搅拌2h，所得混合物经自然冷却至室温后送入冷冻干燥机中，干燥所得固体经超微粉碎机制成微粉，即得到沉淀剂。
纯化剂：蒙脱土。
实施例3
以实施例1为基础，设置不添加丙三醇的对照例1、不添加十一烷基咪唑啉的对照例2、仅以改性蒙脱土为纯化剂的对照例3、以蒙脱土为纯化剂的对照例4。
利用实施例1-2、对照例1-4进行葛根的提取，葛根素的提取率和纯度如表1所示。
表1葛根素的提取率和纯度
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (6)
1.一种从葛根中提取高纯度葛根素的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)预处理：将葛根置于5-8℃质量分数为1-3％碳酸钠水溶液中，浸泡2-4h，除去表面的杂质；
(2)制粉：将浸泡后的葛根送入磨浆机中，并加入葛根鲜重2-3倍的水，磨浆10-30min后过100目筛，所得滤渣转入磨浆机中，然后加入葛根鲜重0.5-1倍的水，再次磨浆10-30min后过100目筛，合并滤液；向滤液中加入纤维素酶，40℃搅拌20-30min，升温至80-90℃搅拌10-20min，过滤，将酶解后的滤液离心喷雾干燥，得到葛根粉；
(3)提取：向步骤2中葛根粉加入沉淀剂和浓度为75％的乙醇，升温至40-45℃搅拌1-2h，充分混合后于微波频率2450MHz、功率700W下微波处理5-10min，静置15-30min后继续微波处理5-10min，过滤，所得滤液减压浓缩至溶剂含量为30％-40％；
(4)纯化：向步骤3中滤液加入纯化剂，40-45℃搅拌30-50min，过滤，所得滤液减压浓缩至溶剂完全回收，40℃真空干燥至恒重，即得到葛根素成品。
2.根据权利要求1所述的从葛根中提取高纯度葛根素的方法，其特征在于：所述纤维素酶的质量为葛根质量的0.2％-0.4％。
3.根据权利要求1所述的从葛根中提取高纯度葛根素的方法，其特征在于：所述减压浓缩的温度为30-40℃，真空压力为-0.09-0.095MPa。
4.根据权利要求1所述的从葛根中提取高纯度葛根素的方法，其特征在于：所述纯化剂的制备方法为：将蒙脱土加入到去离子水中，加热至回流状态保温搅拌10-20min，加入十一烷基咪唑啉继续回流搅拌10-30min，然后降温至40-50℃，加入羟丙基甲基纤维素和钛酸四乙酯，40-50℃搅拌20-30min，接着加入丙烯酸，继续搅拌1-2h，过滤，所得沉淀用去离子水和无水乙醇洗去杂质，送入烘干箱中，干燥至恒重即得纯化剂。
5.根据权利要求4所述的从葛根中提取高纯度葛根素的方法，其特征在于：所述蒙脱土、十一烷基咪唑啉、羟丙基甲基纤维素、钛酸四乙酯、丙烯酸的质量比为10-15：1-5：15-30：1-3：10-20。
6.根据权利要求4所述的从葛根中提取高纯度葛根素的方法，其特征在于：所述羟丙基甲基纤维素的分子量为50000-100000。
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