CN109721581A - 一步法多级离心分馏萃取从茶多酚中分离ecg - Google Patents

Abstract

本专利介绍了一种新的从茶多酚中一步分离提纯ECG的方法——多级离心分馏萃取法，该技术为不含反应萃取剂的溶剂萃取法，较其他分离方法而言具有成本低、可连续性操作、操作简单和易于工业化生产等显著优势。本专利利用各单体在有机相和水相中的分配行为不同对ECG进行了选择性分离，利用离心萃取器的离心作用力强化传质效率，从而实现ECG的快速和高选择性分离，ECG的纯度接近100%，收率可达95%以上。

Description

一步法多级离心分馏萃取从茶多酚中分离ECG

技术领域

本发明涉及一种一步离心分馏萃取法从茶多酚中选择性分离出表儿茶素没食子酸酯（ECG）的方法，是采用溶剂萃取，经离心萃取器多级离心分馏萃取ECG的方法。

背景技术

茶多酚是从茶叶中提取出来的一种生物活性物质，由30多种含酚基的物质组成，其中以儿茶素的含量最高。现代医学研究发现，茶多酚在体内有清除自由基，阻断N-亚硝基化合物的形成，及抑制脂氧合酶活性和脂质过氧化的作用，从而在防癌、抗癌、抗突变、抗衰老防治心血管疾病、治疗肝炎等多方面表现出优越的防治和治疗功效。另外，食品中许多添加剂，如柠檬酸、苹果酸，与茶多酚的抗氧化性有协同效应，因此茶多酚作为食品添加剂在食品加工、生产和贮存中具有十分广阔的应用前景。

茶多酚中主要包含表儿茶素没食子酸酯（ECG）、没食子儿茶素没食子酸酯（GCG）、表没食子儿茶素没食子酸酯（EGCG）、儿茶素（DL-C）、表儿茶素（EC）和表没食子儿茶素（EGC）等主要儿茶素单体。国内外研究表明，ECG在各种儿茶素中具有最高的清除自由基活性，最强的胶原酶抑制作用和最高的抗氧化能力。同时，EGC具有极强的抑菌活性，有望开发成一种天然的抗生素物质，也可明显改善创伤伤口愈合；另外，EGC对脂肪代谢也有明显作用，尤其是减少内脏脂肪。

从茶多酚中分离出儿茶素单体在药用价值和经济价值方面都有非常重要的意义。针对儿茶素单体的纯化精制，已开发色谱法、离子交换树脂和超临界流体萃取等方法。

制备色谱是目前获得高纯天然活性物质的最重要制备性分离技术，近年来得到了迅速发展，国内外已有很多专家对制备色谱性能和操作参数进行研究，已开发出柱色谱、液相色谱、超临界流体色谱、模拟移动床色谱、高速逆流色谱等技术。通过这些分离方法对ECG进行分离，都表现出产品纯度高，分离效果好的优异分离特性。但是上述几种方法分别存在操作步骤繁琐、费时和条件不易控制、分离成本高和分离量较小、茶多酚在超临界CO₂流体中溶解度较低导致分离产率较低、设备昂贵和所需溶剂多、难以实现工业化生产等缺点，不适宜规模放大。此外，通过胶束电动色谱，离子交换树脂，毛细管电泳等方法都成功分离出ECG。这些方法中大多数技术主要用于分析目的，还不能用于大规模制备。因此，开发一种高效的、可以在工业规模上应用的儿茶素单体分离提纯方法具有重大科学意义和实际应用价值。

本发明采用了多级离心分馏萃取技术对茶多酚中ECG进行萃取分离。本发明根据不同儿茶素在溶剂体系中的分配行为不同，利用离心萃取器的离心作用力进一步强化传质效率，快速高效地得到高纯度ECG。该技术克服了上述其他分离技术所存在的分离问题，具有操作简便，连续大规模化生产和产率纯度高的特点。

发明内容

在本发明要解决的技术问题是提供一种从茶多酚中分离纯化ECG的方法，该方法使用绿色高效不含反应萃取剂的溶剂体系，利用多级离心萃取连续分离ECG的技术，生产过程简单高效，绿色环保，符合环保和安全的要求，适宜工业化生产高纯度ECG。

本发明提供的技术方案是：一种从茶多酚中连续分离纯化ECG的方法，包括以下步骤：

（1）进行分配实验。茶多酚溶于水中作为水相，茶多酚浓度0.01 g/mL，纯有机溶剂（或混合溶剂）作为有机相；在一定温度下，取相同体积的两相进行混合，经振荡静置后，用高效液相色谱分析水相和有机相茶多酚的浓度，计算茶多酚中各个单体的分配比（单体有机相浓度/单体水相浓度）和分离因子，选择出合适的溶剂体系进行多级离心萃取实验；

（2）进行多级离心萃取实验。取适量茶多酚溶于水中，配制一定浓度的茶多酚水溶液作为料液相；将上述第（1）步筛选出的有机溶剂体系作为有机相；取纯水作为水相，进行多级离心分馏萃取实验。其中，有机相与料液相体积流量比为0.1 ~ 10，有机相与水相体积流量比为0.2 ~ 20，料液相进料位置为2 ~ N-1，温度控制在0 ~ 25 ℃，进行N’（2 ≤ N ≤100）级离心分馏萃取，得到含有ECG的有机相；

（3）将上述第（2）步得到的有机相进行减压蒸馏，获得高纯度的ECG粉末。

显著特点：本发明先采用离心分馏萃取法从茶多酚中对ECG进行分离，选择合适的萃取体系，根据不同单体在水相和有机相中的不同分配行为，利用离心萃取器的离心作用力使水相和有机相实现快速混合及快速分离，快速高效地获得纯度高的ECG。通过多级离心分馏萃取，可大大提高ECG的纯度和产率，使用的有机溶剂可回收利用，大大降低了成本，减少了污染。本方法流程简单，操作简便，产品质量稳定，适合规模化生产。

附图说明：

图1为离心萃取器多级分馏萃取技术所用装置示意图，其中各序号分别代表：①步骤（2）离心分馏萃取水相入口，②步骤（2）离心分馏萃取水相出口，③步骤（2）离心分馏萃取有机相入口，④步骤（2）离心分馏萃取料液相入口，⑤步骤（2）离心分馏萃取有机相出口。将水相入口处的离心机编号为1（1’），按水相流动的方向对离心机依次编号，每台离心机构成1个萃取级。f代表进料位置，第1至第f级构成洗涤段，第f+1至第N级构成萃取段。

具体实施方式

在下面结合本发明的实施例对本发明做进一步说明：

一、测试与分析

本发明所述实施例中分离产物的产率和残余率分析采用美国安捷伦科技公司Agilent1260高效液相色谱仪以及日本GL Sciences公司的Inertsil ODS-3色谱柱（250 mm × 4.6mm，5 μm）。

二、实施例

实施例1

取茶多酚溶于水中制成浓度为0.01 g/mL的溶液作为水相，取有机溶剂（乙酸丁酯或乙酸异丁酯或甲基叔丁基醚）与正己烷以不同比例混合作为有机相。取水相和有机相各5 mL于50 mL离心管中，于水浴恒温振荡器中5 ℃充分震荡后静置分层，计算平衡时茶多酚中各单体的分配比（k），当乙酸丁酯和正己烷体积比为80:20，ECG与GCG分配比相邻分别为9.98和4.56，分离因子为2.18。

取茶多酚溶于去离子水配成浓度为0.01 g/mL的1 L溶液作为料液相；取乙酸丁酯和正己烷（体积比80:20）混合溶剂作为有机相；取去离子水作为水相；串联10级离心萃取器，使用恒流泵先将水相泵入离心萃取器，当萃余相出口有水相流出时，将有机相从相应入口泵入离心萃取器，经过一段时间两相流量达到稳定后再将料液相从第6级离心萃取器泵入。水相体积流量为10 mL/min，水相与料液相体积流量比为5:1，有机相与水相体积流量比为3:20。用循环冷却水控制温度为5 ℃，进行离心分馏萃取实验，3小时后萃取达到平衡。通过液相检测分析，萃取平衡后，茶多酚中分配比相邻的ECG与GCG分别分离进入有机相和水相中；将获得的有机相进行减压蒸馏获得固体粉末，粉末中ECG纯度达98%，收率达84%。

实施例2

取茶多酚溶于去离子水配成浓度为0.01 g/mL的1 L溶液作为料液相；取乙酸丁酯和正己烷（体积比80:20）混合溶剂作为有机相；取去离子水作为水相；串联10级离心萃取器，使用恒流泵先将水相泵入离心萃取器，当萃余相出口有水相流出时，将混合有机溶剂从相应入口泵入离心萃取器，两相流量达到稳定后再将初分离后含ECG混合物的料液相从第6级离心萃取器泵入。水相体积流量为10 mL/min，水相与料液相体积流量比为5:1，有机相与水相体积流量比为1:5。用循环冷却水控制温度在5 ℃下进行离心分馏萃取3小时，使萃取达到平衡。通过液相检测分析，萃取平衡后，茶多酚中分配比相邻的ECG与GCG分别分离进入有机相和水相中，将获得的有机相进行减压蒸馏获得固体粉末，粉末中ECG纯度达94%，收率达98%。

实施例3

取茶多酚溶于去离子水配成浓度为0.01 g/mL的1 L溶液作为料液相；取乙酸丁酯与正己烷（体积比80:20）的混合有机溶剂作为有机相；取去离子水作为水相；串联10级离心萃取器，使用恒流泵先将水相泵入离心萃取器，当萃余相出口有水相流出时，将有机相从相应入口泵入离心萃取器，经过一段时间两相流量达到稳定后再将料液相从第6级离心萃取器泵入。水相体积流量为10 mL/min，水相与料液相体积流量比为5:1，有机相：水相体积流量比为3:10。用冷却循环水控制温度在5℃下进行10级离心逆流萃取3小时，使萃取达到平衡。通过液相检测分析，萃取平衡后，茶多酚中分配比相邻的ECG与GCG分别分离进入两相中，ECG分配进入有机相中，将获得的有机相进行减压蒸馏获得固体粉末，粉末中ECG纯度为83%，收率接近100%。

实施例4

取茶多酚溶于去离子水配成浓度为0.01 g/mL的1 L溶液作为料液相；取乙酸丁酯和正己烷（体积比80:20）混合溶剂作为有机相；取去离子水作为水相；串联20级离心萃取器，使用恒流泵先将水相泵入离心萃取器，当萃余相出口有水相流出时，将有机相从相应入口泵入离心萃取器，经过一段时间两相流量达到稳定后再将料液相从第11级离心萃取器泵入。水相体积流量为20 mL/min，水相与料液相体积流量比为5:1，有机相与水相体积流量比为3:20。用循环冷却水控制温度为5 ℃，进行离心分馏萃取实验，5小时后萃取达到平衡。通过液相检测分析，萃取平衡后，茶多酚中分配比相邻的ECG与GCG分别分离进入有机相和水相中，将获得的有机相进行减压蒸馏获得固体粉末，粉末中ECG产率达到95%，纯度接近100%。

以上所述实例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (6)

1.本专利提供一种离心分馏萃取分离ECG（I）的方法。

（I）

该方法是通过附图1所示的装置实现，其特征在于，包含下述操作步骤：

（1）对预先购买的茶多酚进行溶解处理，溶剂为去离子水，得到茶多酚提取物溶液；

（2）将茶多酚溶液作为水相，将纯有机溶剂或混合溶剂作为有机相，两相混合进行萃取分离，经充分振荡后静置取样，用高效液相色谱分析获得平衡后水相和有机相的茶多酚各单体的浓度，计算出茶多酚中各单体的分配系数和分离因子，筛选出合适的溶剂体系；

（3）取适量茶多酚溶于去离子水作为料液相，将筛选出的纯有机溶剂或混合溶剂作为有机相，去离子水作为水相；

（4）利用计量泵将水相泵入入口①，当出口②有水相流出时，将有机相泵入进口③，当有机相出口⑤有机相流出后，将料液相泵入入口④，水相与有机相呈逆流流动，于一定温度下进行N ≥ 2级离心分馏萃取，使萃取过程达到稳定状态，从有机相获得纯的ECG，从水相得到其余儿茶素。

（5）将从步骤（4）得到的有机相进行减压蒸馏，获得高纯度的ECG粉末。

2.在根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述有机溶剂选自正丁醇，异丁醇，正戊醇，异戊醇，正己醇，庚醇，正辛醇，乙酸乙酯，乙酸丁酯，乙酸异丁酯，甲基叔丁基醚，正己烷。所述混合溶剂为乙酸丁酯、乙酸异丁酯、甲基叔丁基醚与正己烷按一定比例混合的混合溶剂。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：利用多级离心萃取器从茶多酚中连续选择性萃取分离ECG。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：多级离心分馏萃取有机相与水相摩尔比为0.2 ~ 20，有机相与料液相摩尔比为0.1 ~ 10。

5.根据权利要求1所述的方法，料液相进料位置为f（2 ≤ f ≤ N-1）。

6.根据权利要求1所述的方法，多级离心萃取过程温度控制在0 ~ 25 ℃。