CN109674975A - 一种利用溶剂浮选法制备高良姜茎叶提取物的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种利用溶剂浮选法制备高良姜茎叶提取物的方法。所述方法是以粉碎后的高良姜茎叶为原料，以超声波辅助提取法或超临界流体萃取法进行功能性成分的提取，利用溶剂浮选法进行功能性成分的分离纯化，最终得到高良姜茎叶提取物。所得到的高良姜茎叶提取物纯度高，具有很好的降血糖效果，对α‑淀粉酶的抑制率可达92.33%，可用于制备降血糖药物或保健品。该方法制备工艺简便，工艺参数容易控制，有效利用了被忽视浪费的高良姜茎叶，生产原料来源广泛，有效填补了高良姜茎叶开发利用的空白，具有很高的社会价值和经济价值。

Description

一种利用溶剂浮选法制备高良姜茎叶提取物的方法
技术领域
本发明涉及植物活性成分提取技术领域，具体地，涉及一种利用溶剂浮选法制备高良姜茎叶提取物的方法。
背景技术
高良姜（Alpiniaofficinarum Hance）为山姜属植物，别名风姜、小良姜、膏凉姜，是一种热带多年生草本。高良姜主产于广东、广西、云南、海南、台湾等地区，是一种食药兼用的植物资源，具有温胃止吐、散寒止痛、抗腹泻等功效。现代药理学研究表明，高良姜具有抗氧化、抗肿瘤、抗菌、降血糖、降脂等药理作用。
目前高良姜根部的食用药用价值被高度关注，而针对高良姜地上部分的研究非常少，在采集时茎叶直接被丢弃，造成资源的浪费。经实践证明，高良姜茎叶具有非常好的抗氧化、降血糖等生物活性，提取物中含有丰富的黄酮、多糖等活性物质，其中黄酮类化合物的主要成分是高良姜素，具有很高的研究价值和开发利用前景。但是由于目前高良姜茎叶这一原料被忽视，其中的功能性成分没有被提取出来并加以利用，使得在高良姜茎叶活性物质的加工提取技术方面有所不足。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有高良姜茎叶活性物质的加工提取技术方面的不足，提供一种利用溶剂浮选法制备高良姜茎叶提取物的方法，通过该方法能得到高纯度、具有很好降血糖效果的高良姜茎叶提取物。
本发明的另一目的在于提供由上述方法制备得到的高良姜茎叶提取物在制备降血糖药物或保健品中的应用。
为了实现上述目的，本发明是通过以下方案予以实现的：
一种利用溶剂浮选法制备高良姜茎叶提取物的方法，包括以下步骤：
S1.选择新鲜、无病虫害的高良姜茎叶为原料，挑选除杂后干燥至含水量为10%以下，粉碎备用；
S2.取步骤S1所得高良姜茎叶粉末为原料，采用超声波辅助提取法或超临界流体萃取法进行提取，得粗提液；
S3. 将步骤S2所得粗提液浓缩后离心，取上清液，利用溶剂浮选法分离纯化上清液，向上清液中加入溶剂，浮选结束后即得纯化后的高良姜茎叶提取物。
本发明采用溶剂浮选法对步骤S2所得粗提液进行进一步的分离纯化，溶剂浮选法是利用物质表面活性的差异，使物质吸附或者粘附在气泡的表面，随着气泡上升使其与母液脱离的方法，可用于各种物质的分离。溶剂浮选法相比传统溶剂萃取法，具有选择性好、分离效果好、回收率高、有机溶剂流失量低、富集倍数高，应用范围广等优点。本发明人针对高良姜茎叶提取物，筛选得到最适合的溶剂，并摸索得到了最佳的处理条件，使得最终制备得到的高良姜茎叶提取物的纯度高，无明显杂质。
优选地，所述高良姜茎叶可以是不同品种或不同生长年份的；品种可以是鸡姜、牛姜、或其他品种，也可以是混合的高良姜品种，生长年份可以是1～5年中的一种、两种或两种以上的混合；以生长年份为2年或3年的高良姜茎叶较好。
优选地，步骤S1中所述干燥的方法为真空冷冻干燥法，处理条件为预冻温度-60～-80℃，预冻8～15h，真空度为15～45Pa，冷肼温度为-52～-48℃。
更优选地，所述处理条件为预冻温度-75℃，预冻10h，真空度为45Pa，冷肼温度为-48℃。
本发明可采用超声波辅助提取法对高良姜茎叶功能性成分进行提取，通过声波产生高速、强烈的空化效应和搅拌作用，破坏植物的细胞，使溶剂渗透到植物细胞中，能有效缩短提取时间，提高提取率。由于超声波破碎过程是一个物理过程，浸提过程中无化学反应，被浸提的生物活性物质在短时间内保持稳定，这取决于超声波的强度和频率。因此，本发明人探究了超声波辅助提取法的处理条件对高良姜茎叶功能性成分提取量的影响，最终得到最佳工艺条件。
优选地，步骤S2中所述超声波辅助提取法的处理条件为：按料液比1g:10～70mL加入水、或体积分数为30～50%的乙醇溶液、或体积分数为20～70%的甲醇溶液，混合均匀，超声波频率为15～45KHz，超声波功率为150～900W，超声波温度为30～70℃，超声波处理时间为5～45min。
更优选地，步骤S2中所述超声波辅助提取法的处理条件为：按料液比1g:70mL加入水、或体积分数为60%的乙醇溶液、或体积分数为40%的甲醇溶液，混合均匀，超声波频率为15KHz，超声波功率为900W，超声波温度为45℃，超声波处理时间为13min。
本发明还可采用超临界流体萃取法对高良姜茎叶功能性成分进行提取，超临界流体萃取是利用超临界流体即处于临界温度与临界压力以上的流体提取植物有效成分的方法。与传统提取方法相比，超临界流体萃取具有提取速度快、提取率高、无溶剂残留，天然植物中活性成分和对热不稳定成分不宜被分解破坏等优点。在处理过程中，温度、压力、流量等是影响分离纯化效果最主要的因素。
优选地，步骤S2中所述超临界流体萃取法的处理条件为：以CO2为萃取介质，萃取压力为8～35MPa，萃取温度为40～65℃，CO2流量为15～45g/min，助溶剂流量为0.3～1g/min，萃取时间为1～2.5h。
更优选地，步骤S2中所述超临界流体萃取法的处理条件为：以CO2为萃取介质，萃取压力为20MPa，萃取温度为60℃，CO2流量为20g/min，助溶剂流量为0.7g/min，萃取时间为1h。
优选地，步骤S3中所述溶剂为正丁醇、乙酸乙酯、正己烷或正辛醇中的任意一种。
优选地，步骤S3中所述溶剂浮选法的处理条件为：调节溶液pH为2～7，以NaCl控制离子强度为0.02～0.12mol/kg，浮选温度为15～45℃，浮选时间为30～100min。
更优选地，步骤S3中所述溶剂浮选法的处理条件为调节溶液pH为7，以NaCl控制离子强度为0.12mol/kg，浮选温度为40℃，浮选时间为40min。
作为一种可选择的具体实施方式，步骤S3中所述溶剂浮选法的具体步骤如下：以正丁醇为溶剂，调节溶液pH为4，以NaCl控制离子强度为0.05mol/kg，浮选温度为25℃，浮选时间为55min。
作为第二种可选择的具体实施方式，步骤S3中所述溶剂浮选法的具体步骤如下：以正丁醇为溶剂，调节溶液pH为5，以NaCl控制离子强度为0.07mol/kg，浮选温度为30℃，浮选时间为80min。
作为第三种可选择的具体实施方式，步骤S3中所述溶剂浮选法的具体步骤如下：以乙酸乙酯为溶剂，调节溶液pH为7，以NaCl控制离子强度为0.12mol/kg，浮选温度为40℃，浮选时间为40min。
作为第四种可选择的具体实施方式，步骤S3中所述溶剂浮选法的具体步骤如下：以正辛醇为溶剂，调节溶液pH为4.5，以NaCl控制离子强度为0.1mol/kg，浮选温度为45℃，浮选时间为90min。
由上述方法制备得到的高良姜茎叶提取物具有很强的降血糖活性，未经纯化的粗提液对α-淀粉酶活性的抑制率为51.93%，纯化后的功能性成分溶液对α-淀粉酶活性的抑制率可达92.33%。
因此，由上述方法制备得到的高良姜茎叶提取物在制备降血糖药物或保健品中的应用亦在本发明保护范围之内。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
（1）通过本发明方法制备得到的高良姜茎叶提取物得率高，纯度高，具有很好的降血糖效果，对α-淀粉酶的抑制率可达92.33%，可用于制备降血糖药物或保健品。
（2）本发明提供的方法制备工艺简便，工艺参数容易控制，有效利用了被忽视浪费的高良姜茎叶，生产原料来源广泛，有效填补了高良姜茎叶开发利用的空白，具有很高的社会价值和经济价值。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作出进一步地详细阐述，所述实施例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。下述实施例中所使用的试验方法如无特殊说明，均为常规方法；所使用的材料、试剂等，如无特殊说明，为可从商业途径得到的试剂和材料。
实施例1
一种利用溶剂浮选法制备高良姜茎叶提取物的方法，包括以下具体步骤：
1、原料选择：选取三年生的高良姜茎叶，挑选新鲜的、无病虫害的茎叶作为原料；
2、原料干燥及粉碎：将高良姜茎叶采用真空冷冻干燥法进行处理，在-80℃的冰冻柜中预冻12h，然后放入真空冷冻干燥机中，将真空度设置为35Pa，冷肼温度为-52℃，干燥至含水量为10%以下，然后对干燥的高良姜茎叶进行粉碎，得到高良姜茎叶粉末备用；
3、功能性成分的提取：取步骤2所得的高良姜茎叶粉末，采用超声波辅助提取法，按料液比1g:40mL加入体积分数为40%的乙醇溶液，混合均匀，于超声波频率为15KHz、超声波功率为540W、超声波温度为50℃条件下处理15min，得到提取液与残渣的混合液；
4、离心分离：将混合液在5000r/min条件下离心20min，取上清液，即为高良姜茎叶功能性成分的粗提液；
5、减压浓缩：将粗提液浓缩后离心，收集上清液得到功能性成分浓度更高的溶液；
6、分离纯化：采用溶剂浮选法对高良姜茎叶功能性成分进行分离，选用正丁醇作为溶剂，调节溶液pH为4，以NaCl控制离子强度为0.05mol/kg，浮选温度为25℃，浮选时间为55min，结束后即得纯化后的高良姜茎叶提取物。
本实施例中，当功能性成分的浓度为3.5mg/mL时，纯化后的溶液对α-淀粉酶的活性抑制率达到91.31%，与对照品阿卡波糖的91.34%非常接近，表现出较强的降血糖活性。
实施例2
一种利用溶剂浮选法制备高良姜茎叶提取物的方法，包括以下具体步骤：
1、原料选择：选取四年生的高良姜茎叶，挑选新鲜的、无病虫害的茎叶作为原料；
2、原料干燥及粉碎：将高良姜茎叶采用真空冷冻干燥法进行处理，在-75℃的冰冻柜中预冻8h，然后放入真空冷冻干燥机中，将真空度设置为40Pa，冷肼温度为-49℃，干燥至含水量为10%以下，然后对干燥的高良姜茎叶进行粉碎，得到高良姜茎叶粉末备用；
3、功能性成分的提取：取步骤2所得的高良姜茎叶粉末，采用超声波辅助提取法，按料液比1g:50mL加入体积分数为50%的乙醇溶液，混合均匀，于超声波频率为15KHz、超声波功率为750W、超声波温度为40℃条件下处理10min，得到提取液与残渣的混合液；
4、离心分离：将混合液在4500r/min条件下离心25 min，取上清液，即为高良姜茎叶功能性成分的粗提液；
5、减压浓缩：将粗提液浓缩后离心，收集上清液得到功能性成分浓度更高的溶液；
6、分离纯化：采用溶剂浮选法对高良姜茎叶功能性成分进行分离，选用正丁醇作为溶剂，调节溶液pH为5，以NaCl控制离子强度为0.07mol/kg，浮选温度为30℃，浮选时间为80min，结束后即得纯化后的高良姜茎叶提取物。
本实施例中，当功能性成分的浓度为4.0mg/mL时，纯化后的溶液对α-淀粉酶的活性抑制率达到91.91%，仅低于对照品阿卡波糖的92.86%，表现出较强的降血糖活性。
实施例3
一种利用溶剂浮选法制备高良姜茎叶提取物的方法，包括以下具体步骤：
1、原料选择：选取四年生的高良姜茎叶，挑选新鲜的、无病虫害的茎叶作为原料；
2、原料干燥及粉碎：将高良姜茎叶采用真空冷冻干燥法进行处理，在-75℃的冰冻柜中预冻10h，然后放入真空冷冻干燥机中，将真空度设置为45Pa，冷肼温度为-48℃，干燥至含水量为10%以下，然后对干燥的高良姜茎叶进行粉碎，得到高良姜茎叶粉末备用；
3、功能性成分的提取：取步骤2所得的高良姜茎叶粉末，采用超声波辅助提取法，按料液比1g:70mL加入体积分数为60%的乙醇溶液，混合均匀，于超声波频率为15KHz、超声波功率为900W、超声波温度为45℃条件下处理13min，得到提取液与残渣的混合液；
4、离心分离：将混合液在4800r/min条件下离心15 min，取上清液，即为高良姜茎叶功能性成分的粗提液；
5、减压浓缩：将粗提液浓缩后离心，收集上清液得到功能性成分浓度更高的溶液；
6、分离纯化：采用溶剂浮选法对高良姜茎叶功能性成分进行分离，选用乙酸乙酯作为溶剂，调节溶液pH为7，以NaCl控制离子强度为0.12mol/kg，浮选温度为40℃，浮选时间为40min，结束后即得纯化后的高良姜茎叶提取物。
本实施例中，当功能性成分的浓度为4.5mg/mL时，纯化后的溶液对α-淀粉酶的活性抑制率达到92.33%，略高于对照品阿卡波糖的92.16%，表现出较强的降血糖活性。
实施例4
一种利用溶剂浮选法制备高良姜茎叶提取物的方法，包括以下具体步骤：
1、原料选择：选取五年生的高良姜茎叶，挑选新鲜的、无病虫害的茎叶作为原料；
2、原料干燥及粉碎：将高良姜茎叶采用真空冷冻干燥法进行处理，在-79℃的冰冻柜中预冻15h，然后放入真空冷冻干燥机中，将真空度设置为35Pa，冷肼温度为-51℃，干燥至含水量为10%以下，然后对干燥的高良姜茎叶进行粉碎，得到高良姜茎叶粉末备用；
3、功能性成分的提取：取步骤2所得的高良姜茎叶粉末，采用超临界流体萃取法进行功能性成分的提取，将高良姜茎叶粉末加入超临界CO2反应釜中，萃取压力为20MPa，萃取温度为60℃，CO2流量为20g/min，助溶剂流量为0.7g/min，萃取时间为1h，得到高良姜茎叶功能性成分的粗提液；
4、减压浓缩：将粗提液浓缩后离心，收集上清液得到功能性成分浓度更高的溶液；
5、分离纯化：采用溶剂浮选法对高良姜茎叶功能性成分进行分离，选用正辛醇作为溶剂，调节溶液pH为4.5，以NaCl控制离子强度为0.1mol/kg，浮选温度为45℃，浮选时间为90min，结束后即得纯化后的高良姜茎叶提取物。
本实施例中，当功能性成分的浓度为3.4mg/mL时，纯化后的溶液对α-淀粉酶的活性抑制率达到88.62%，与对照品阿卡波糖的89.76%非常接近，表现出很强的降血糖活性。
最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，对于本领域的普通技术人员来说，在上述说明及思路的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种利用溶剂浮选法制备高良姜茎叶提取物的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.选择新鲜、无病虫害的高良姜茎叶为原料，挑选除杂后干燥至含水量为10%以下，粉碎备用；
S2.取步骤S1所得高良姜茎叶粉末为原料，采用超声波辅助提取法或超临界流体萃取法进行提取，得粗提液；
S3.将步骤S2所得粗提液浓缩后离心，取上清液，利用溶剂浮选法分离纯化上清液，向上清液中加入溶剂，浮选结束后即得纯化后的高良姜茎叶提取物。
2.根据权利要求1所述方法，其特征在于，步骤S1中所述干燥的方法为真空冷冻干燥法，处理条件为预冻温度-60～-80℃，预冻8～15h，真空度为15～45Pa，冷肼温度为-52～-48℃。
3.根据权利要求1所述方法，其特征在于，步骤S2中所述超声波辅助提取法的处理条件为：按料液比1g:10～70mL加入水、或体积分数为30～50%的乙醇溶液、或体积分数为20～70%的甲醇溶液，混合均匀，超声波频率为15～45KHz，超声波功率为150～900W，超声波温度为30～70℃，超声波处理时间为5～45min。
4.根据权利要求3所述方法，其特征在于，步骤S2中所述超声波辅助提取法的处理条件为：按料液比1g:70mL加入水、或体积分数为60%的乙醇溶液、或体积分数为40%的甲醇溶液，混合均匀，超声波频率为15KHz，超声波功率为900W，超声波温度为45℃，超声波处理时间为13min。
5.根据权利要求1所述方法，其特征在于，步骤S2中所述超临界流体萃取法的处理条件为：以CO2为萃取介质，萃取压力为8～35MPa，萃取温度为40～65℃，CO2流量为15～45g/min，助溶剂流量为0.3～1g/min，萃取时间为1～2.5h。
6.根据权利要求5所述方法，其特征在于，步骤S2中所述超临界流体萃取法的处理条件为：以CO2为萃取介质，萃取压力为20MPa，萃取温度为60℃，CO2流量为20g/min，助溶剂流量为0.7g/min，萃取时间为1h。
7.根据权利要求1所述方法，其特征在于，步骤S3中所述溶剂为正丁醇、乙酸乙酯、正己烷或正辛醇中的至少一种。
8.根据权利要求1所述方法，其特征在于，步骤S3中所述溶剂浮选法的处理条件为：调节溶液pH为2～7，以NaCl控制离子强度为0.02～0.12mol/kg，浮选温度为15～45℃，浮选时间为30～100min。
9.根据权利要求8所述方法，其特征在于，步骤S3中所述溶剂浮选法的处理条件为：调节溶液pH为7，以NaCl控制离子强度为0.12mol/kg，浮选温度为40℃，浮选时间为40min。
10.权利要求1至9任一项所述方法制备得到的高良姜茎叶提取物在制备降血糖药物或保健品中的应用。
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