CN110066834A - 一种白藜芦醇的提取方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种白藜芦醇的提取方法，其包括以下步骤：1）粉碎；2）煎煮；3）接种发酵；4）酶解；5）萃取；6）脱色干燥。本发明选用高白藜芦醇含量的虎杖为提取原料，从源头上提高白藜芦醇的提取率；提取方法上，釆用微生物发酵＋酶解＋超声波萃取相结合的技术，最大限度地保持白藜芦醇的生物活性，并使天然白藜芦醇（98%）的得率达到了1.8%以上，并且基本实现了三废零排放，有效保护了生态环境。

Description

一种白藜芦醇的提取方法
技术领域
本发明涉及植物提取领域，特别指一种白藜芦醇的提取方法。
背景技术
目前，我国已进入了人口老龄化时期，60岁以上老年人口已达到1.43亿人，并以每年10%以上的速度递增。而老年人患心血管疾病及骨质疏松的比率在50%以上。心血管疾病是一种无声无息的疾病，现已成为影响老年人健康的第一大杀手。心血管疾病引起的继发病严重降低了老年人的生命质量，给家庭和社会的危害也很大。白藜芦醇是一类可以有效预防心血管疾病、延缓衰老、提高机体免疫力的生物医药原料及功能食品原料。
白藜芦醇是多酚类化合物,主要来源于花生、葡萄、虎杖、桑椹等植物。又称芪三酚，是肿瘤的化学预防剂，也是对降低血小板聚集，预防和治疗动脉粥样硬化、心脑血管疾病的化学预防剂。日本人1940年首次从毛叶藜芦的根部分离得到白藜芦醇甙，90年代初研究发现葡萄皮中含有较高含量的Res(50-100ug/g),随后在作为葡萄主要加工品的葡萄酒中发现了Res。目前至少己经有21个科31个属的72种植物中发现了Res，其中虎杖中Res的含是目前发现最高的。近些年来，随着对虎杖活性成分的深入研究，发现其白藜芦醇（Res）具有许多功能，最主要表现在抗癌作用和抗心血管疾病两方面。目前国内外有多家科研机构在开展与Res有关的工作，Res的功能首先在保健食品中发现，然后进步发现了其作为医药的更高价值，如虎杖Res纯度在98%以上曾售价达列8000-10000美元/公斤。
我国在白白藜芦醇的提取方面研务较多，一般是采用有机溶剂提取，如乙醇、甲醇、丙酮等，以丙酮提取率最高。提取方式有浸渍提取、回流提取、超声波淬取、二氧化碳淬取等。超声提取只需半小时即可，省时、高效；硅胶柱层析或大孔吸附树酯吸附分离的方法来提纯白藜芦醇。与传统的有机溶有机溶剂回流提取法相比，操作便捷且大幅度提高了白藜芦醇的得率。白藜芦醇的粗提、纯化，目前生产和销售Res的企业一般以天然植物为原料，从中提取、分离出Res粗品，再进行纯化。粗提技术主要有机溶剂萃取法、碱提取法、酶提取法、微波辅助提取法等。纯化的目的主要是对提取Res粗品中的白藜芦醇顺、反异构体及白藜芦醇甙进行分离，以获得反式白藜芦醇。常用的纯化方法有层析法、硅胶柱色谱法、薄屏色谱法、高效液相色谱法等。传统方法提取天然白藜芦醇由于原材料中含量低（一般为0.5%左右），导致这些方法的共同点就是得率低、含量低、成本高。
发明内容
本发明的目的是针对背景技术中存在的缺点和问题加以改进和创新，提供一种白藜芦醇的提取方法。
本发明提取方法包括以下步骤：
1、粉碎：选择高白藜芦醇含量的虎杖为原料，经破碎后其颗粒在0.5cm以下，再经超微粒化球磨成300目左右。
2、煎煮：加水煎煮60分钟，冷却到35℃-40℃。
3、接种发酵：接种复合菌种母液，混合均匀，密封，恒温发酵24-48h。
4、酶解：先加入5‰的仿人胃消化液，消化8-12h，加热至100℃约30-60min；再调ph值为6.5-8，然后加入5‰仿人肠消化液，消化8-12h，加热至100℃约30-60min。
5、萃取：粗滤，滤液通过超声波和加有机溶剂萃取。
6、脱色干燥：萃取液经膜分离后再上柱脫色，浓缩比重为1.2-1.25，啧雾干燥即得白藜芦醇粉。
优选的，所述的高白藜芦醇含量的虎杖为白藜芦醇含量在1%以上的虎杖原料。
在其中一个实施例中，所述的高白藜芦醇含量虎杖由以下方法培育，培育出的虎杖白藜芦醇含量在1.5%以上，具体如下：
1、虎杖繁育培植：选择白藜芦醇含量高的野生虎杖，进行植物培育，育种挑选出白藜芦醇含量在0.9%以上的虎杖种株进行扩大栽培。通过从原料培植的种苗阶段抓起，促进后期提取率及纯度。
2、虎杖栽培施肥：虎杖栽培管理期间，使用专用农肥，该专用农肥是以虎杖提取加工后的废渣60-70%，配合人工合成白藜芦醇生产废渣废水30-40%，接种微生物发酵后加工而成。该特色农肥能促进虎杖生长期中白藜芦醇的生化生成，提高虎杖茎根中白藜芦醇的含量。
优选的，所述的植物培育为植物组织细胞培育，具体操作如下：选择野生虎杖的根或茎切段，经无菌水清洗干净，用70%乙醇浸润消毒10-30秒，在无菌室放入准备好的组培瓶内，在25℃条件下培养7-15天。其中培育采用的培养基由以下方法制得：1）培养基制备:愈伤组织诱导培养基即SM培养基，蔗糖含量为10g/L、2,4-D含量2mg/L；2）试验培养基:在SM培养基中加入吲哚乙酸、6-苄基氨基腺嘌呤和白藜芦醇3g/L；3）培养基灭菌:将配好的培养基加入琼脂加热溶解,调至PH5.6-5.8,无菌分装于100ml组培瓶中，每瓶约30ml,冷却后盖上组培瓶盖，在1kg/C㎡压力、121℃条件下灭菌20mim。通过专用的培养基及培养方法进行植物组织细胞培育，可提高虎杖白藜芦醇含量。
在其中一个实施例中，所述的复合菌种母液为乳酸杆菌、复合酵母菌和芽孢杆菌等量混合而成。该组合进行上百次的正交试验，其白藜芦醇的得率较单种菌提高10-15%，较酶解法提高20.45%。解决了微生物菌种的选择及主要菌种有效协同作用差的技术难题，对推动我国利用微生物发酵法生产白藜芦醇技术的发展、突破微生物菌种科学组合的关键技术难题等具有重要意义。
在其中一个实施例中，所述的仿人胃消化液为复合食用酸、胃蛋白酶和纤维素酶构成的混合酸，其中：所述复合食用酸由浓度为10%的食用盐酸、浓度为10%的食用醋酸及浓度为15%乳酸按体积1:1:1的比例构成，该复合食用酸的ph值为1-2；所述胃蛋白酶活力1:400，按混合酸体积每1000ml加入3g；所述纤维素酶按混合酸体积每1000ml加入3g。
在其中一个实施例中，所述的仿人肠消化为胰蛋白酶和木瓜酶等量接入。
本发明方法提取的白藜芦醇可直接应用于食品或保健品加工生产中。
本发明的优点及有益效果：
本发明选用高白藜芦醇含量的虎杖为提取原料，从源头上提高白藜芦醇的提取率；提取方法与技术上，釆用微生物发酵＋酶解＋超声波萃取相结合的技术，最大限度地保持白藜芦醇的生物活性，并使天然白藜芦醇（98%）的得率达到了1.8%以上。加工中形成的虎杖提取加工废渣，直接用来生产白藜芦醇培育期施用的农肥，提高了产品附加值，基本实现了三废零排放，有效保护了生态环境。
具体实施方式
为便于理解本发明，下面给出了本发明的几个实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。
除非另有定义，本文中所使用的所有的技术和科学术语与本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施目的，不是旨在于限制本发明。
实施例1：
一、培植提取原料——虎杖。
1、虎杖繁育培植：选择白藜芦醇含量高的野生虎杖，进行植物组织细胞改良与培育，育种挑选出白藜芦醇含量在0.9%以上虎杖茎根，培育出高含量的虎杖种苗，分发药农栽培，成熟后统一收购，检测。其中：
植物组织细胞培育选择野生虎杖的根或茎切段，经无菌水清洗干净，用70%乙醇浸润消毒20秒，在无菌室放入准备好的组培瓶内，在25℃条件下培养12天。培育中采用的培养基由以下方法制得：1）培养基制备:愈伤组织诱导培养基即SM培养基:蔗糖含量为10g/L;2,4-D含量(生长素类似物)2mg/L。2）试验培养基:在SM培养基中加入吲哚乙酸(IAA)、6-苄基氨基腺嘌呤（6-BA）和白藜芦醇(合成Res)3g/L。3）培养基灭菌:将配好的培养基加入琼脂加热溶解,调至PH5.6-5.8,无菌分装于100ml组培瓶中,每瓶约30ml,冷却后盖上组培瓶盖,在1kg/C㎡压力、121℃条件下灭菌20mim。
2、虎杖栽培施肥：虎杖栽培管理期间，使用专用农肥，该专用农肥是以虎杖提取加工后的废渣65%，配合人工合成白藜芦醇生产废渣废水35%，接种微生物发酵后加工而成，能促进虎杖生长期中白藜芦醇的生化生成，提高虎杖茎根中白藜芦醇的含量。
二、配制复合菌种母液。
以乳酸杆菌、复合酵母菌和芽孢杆菌等量混合而成。该配比进行上百次的正交试验，其白藜芦醇的得率较单种菌提高10-15%，较酶解法提高20.45%。此项技术创新解决了微生物菌种的选择及主要菌种有效协同作用差的技术难题，对推动我国利用微生物发酵法生产白藜芦醇技术的发展、突破微生物菌种科学组合的关键技术难题等具有重要意义。
三、配制酶解液，具体包括仿人胃消化液和仿人肠消化液。
仿人胃肠消化液配通过对PH值、酶添加量、温度、时间4因素4水平（L464 ）正交试验所得样品检测结果优化得出：
仿胃液配制：为复合食用酸、胃蛋白酶和纤维素酶构成的混合酸，其中：复合食用酸由浓度为10%的食用盐酸、浓度为10%的食用醋酸及浓度为15%乳酸按体积1:1:1的比例构成，该复合食用酸的ph值为1-2。胃蛋白酶活力1:400，按混合酸体积每1000ml加入3g。纤维素酶按混合酸体积每1000ml加入3g。
仿肠液配制：为胰蛋白酶和木瓜酶解等量加入。接入前需通过氢氧化钠或小苏打粉调前步混合酸处理后消化液的ph值。
四、提取白藜芦醇。
虎杖经破碎后其颗粒在0.5cm以下，再经超微粒化球磨成300目左右(约0.5um)；加水煎煮60分钟，冷却到35℃-40℃接种制好的复合菌种母液，混合均匀，密封，恒温发酵40h；先加入5‰的仿人胃消化液，消化10h，加热至100℃约45min；再通过氢氧化钠调ph值为7.5，然后加入5‰仿人肠消化液，消化10h，加热至100℃约40min；粗滤，滤液通超声波和加有机溶剂萃取，萃取液经膜分离后再上柱脫色，浓缩为比重为1.2-1.25，啧雾干燥即得白藜芦醇粉。
中试产品--白藜芦醇质量技术指标对比如下：
中试结果表明，本方法可以确保产品生产稳定，并可以使虎杖原料的利用率达到较高水平，产品质量各项检测指标达到同类产品先进水平。
实施例2：
一、培植提取原料——虎杖。
1、虎杖繁育培植：选择白藜芦醇含量高的野生虎杖，进行植物组织细胞改良与培育，育种挑选出白藜芦醇含量在0.9%以上虎杖茎根，培育出高含量的虎杖种苗，分发药农栽培，成熟后统一收购，检测。其中植物组织细胞培育选择野生虎杖的根或茎切段，经无菌水清洗干净，用70%乙醇浸润消毒15秒，在无菌室放入准备好的组培瓶内，在25℃条件下培养10天。培育中采用的培养基制得方法与实施1同，此处略。
2、虎杖栽培施肥：虎杖栽培管理期间，使用专用农肥，该专用农肥是以虎杖提取加工后的废渣60%，配合人工合成白藜芦醇生产废渣废水40%，接种微生物发酵后加工而成，能促进虎杖生长期中白藜芦醇的生化生成，提高虎杖茎根中白藜芦醇的含量。
二、配制复合菌种母液。
以乳酸杆菌、复合酵母菌和芽孢杆菌等量混合而成。
三、配制酶解液，具体包括仿人胃消化液和仿人肠消化液。
仿胃液配制：为复合食用酸、胃蛋白酶和纤维素酶构成的混合酸，其中：复合食用酸由浓度为10%的食用盐酸、浓度为10%的食用醋酸及浓度为15%乳酸按体积1:1:1的比例构成，该复合食用酸的ph值为1-2。胃蛋白酶活力1:400，按混合酸体积每1000ml加入3g。纤维素酶按混合酸体积每1000ml加入3g。
仿肠液配制：为胰蛋白酶和木瓜酶解等量加入。
四、提取白藜芦醇。
虎杖经破碎后其颗粒在0.5cm以下，再经超微粒化球磨成300目左右(约0.5um)；加水煎煮60分钟，冷却到35℃-40℃接种制好的复合菌种母液，混合均匀，密封，恒温发酵35h；先加入5‰的仿人胃消化液，消化9h，加热至100℃约50min；再通过小苏打粉调ph值为6.5，然后加入5‰仿人肠消化液，消化11h，加热至100℃约45min；粗滤，滤液通超声波和加有机溶剂萃取，萃取液经膜分离后再上柱脫色，浓缩为比重为1.2-1.25，啧雾干燥即得白藜芦醇粉。
实施例3：
一、培植提取原料——虎杖。
1、虎杖繁育培植：选择白藜芦醇含量高的野生虎杖，进行植物组织细胞改良与培育，育种挑选出白藜芦醇含量在0.9%以上虎杖茎根，培育出高含量的虎杖种苗，分发药农栽培，成熟后统一收购，检测。其中植物组织细胞培育选择野生虎杖的根或茎切段，经无菌水清洗干净，用70%乙醇浸润消毒25秒，在无菌室放入准备好的组培瓶内，在25℃条件下培养15天。培育中采用的培养基制得方法与实施1同，此处略。
2、虎杖栽培施肥：虎杖栽培管理期间，使用专用农肥，该专用农肥是以虎杖提取加工后的废渣70%，配合人工合成白藜芦醇生产废渣废水30%，接种微生物发酵后加工而成，能促进虎杖生长期中白藜芦醇的生化生成，提高虎杖茎根中白藜芦醇的含量。
二、配制复合菌种母液。
以乳酸杆菌、复合酵母菌和芽孢杆菌等量混合而成。
三、配制酶解液，具体包括仿人胃消化液和仿人肠消化液。
仿胃液配制：为复合食用酸、胃蛋白酶和纤维素酶构成的混合酸，其中：复合食用酸由浓度为10%的食用盐酸、浓度为10%的食用醋酸及浓度为15%乳酸按体积1:1:1的比例构成，该复合食用酸的ph值为1-2。胃蛋白酶活力1:400，按混合酸体积每1000ml加入3g。纤维素酶按混合酸体积每1000ml加入3g。
仿肠液配制：为胰蛋白酶和木瓜酶解等量接入。
四、提取白藜芦醇。
虎杖经破碎后其颗粒在0.5cm以下，再经超微粒化球磨成300目左右(约0.5um)；加水煎煮60分钟，冷却到35℃-40℃接种制好的复合菌种母液，混合均匀，密封，恒温发酵45h；先加入5‰的仿人胃消化液，消化12h，加热至100℃约35min；再通过小苏打粉调ph值为8，然后加入5‰仿人肠消化液，消化9h，加热至100℃约55min；粗滤，滤液通超声波和加有机溶剂萃取，萃取液经膜分离后再上柱脫色，浓缩为比重为1.2-1.25，啧雾干燥即得白藜芦醇粉。
本发明先从虎杖栽培技术与管理入手，提高虎杖植物中天然白藜芦醇含量，再从提取分离加工技术上优化，实现虎杖天然白藜芦醇高效高值产业化生产。虎杖的发酵技术、连续逆流提取技术，超临界萃取技术、柱层析技术、膜分离技术、膜浓缩技术、结晶与重结晶技术等均居国内领先水平；多项配套技术的集成应用，加速了虎杖到白藜芦醇产品的提取进程。因虎杖中天然白藜芦醇低，一般不超过1.2%，本技术从虎杖裁培与管理上进行技术创新，使虎杖白藜芦醇的含量提高到1.5%以上。其加工收得率提高20%以上，降低生产成本30%以上；工艺新颖，缩短了反应时间；合理选配经发酵酶解的加工下脚料，用于虎杖栽培有机肥和生产饲料添加剂，提高了产品附加值，基本实现了三废零排放；采用现代分析手法对产品的作用机理进行研究。
本发明所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行的描述，并非对本发明构思和范围进行限定，在不脱离本发明设计思想的前提下，本领域中工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变型和改进，均应落入本发明的保护范围，本发明请求保护的技术内容，已经全部记载在权利要求书中。

Claims (7)

1.一种白藜芦醇的提取方法，其特征在于包括以下步骤：
1）粉碎：选择高白藜芦醇含量的虎杖为原料，经破碎后其颗粒在0.5cm以下，再经超微粒化球磨成300目左右；
2）煎煮：加水煎煮60分钟，冷却到35℃-40℃；
3）接种发酵：接种复合菌种母液，混合均匀，密封，恒温发酵24-48h；
4）酶解：先加入5‰的仿人胃消化液，消化8-12h，加热至100℃约30-60min；再调ph值为6.5-8，然后加入5‰仿人肠消化液，消化8-12h，加热至100℃约30-60min；
5）萃取：粗滤，滤液通过超声波和加有机溶剂萃取；
6）脱色干燥：萃取液经膜分离后再上柱脫色，浓缩比重为1.2-1.25，啧雾干燥即得白藜芦醇粉。
2.根据权利要求1所述的白藜芦醇的提取方法，其特征在于所述的高白藜芦醇含量的虎杖为白藜芦醇含量在1%以上的虎杖原料。
3.根据权利要求1或2所述的白藜芦醇的提取方法，其特征在于所述的高白藜芦醇含量虎杖由以下方法培育：
1）虎杖繁育培植：选择白藜芦醇含量高的野生虎杖，进行植物培育，育种挑选出白藜芦醇含量在0.9%以上的虎杖种株进行扩大栽培；
2）虎杖栽培施肥：虎杖栽培管理期间，使用专用农肥，该专用农肥是以虎杖提取加工后的废渣60-70%，配合人工合成白藜芦醇生产废渣废水30-40%，接种微生物发酵后加工而成。
4.根据权利要求3所述的白藜芦醇的提取方法，其特征在于所述的植物培育为植物组织细胞培育，具体操作如下：
选择野生虎杖的根或茎切段，经无菌水清洗干净，用70%乙醇浸润消毒10-30秒，在无菌室放入准备好的组培瓶内，在25℃条件下培养7-15天；
其中培育采用的培养基由以下方法制得：1）培养基制备:愈伤组织诱导培养基即SM培养基，蔗糖含量为10g/L、2,4-D含量2mg/L；2）试验培养基:在SM培养基中加入吲哚乙酸、6-苄基氨基腺嘌呤和白藜芦醇3g/L；3）培养基灭菌:将配好的培养基加入琼脂加热溶解,调至PH5.6-5.8,无菌分装于100ml组培瓶中，每瓶约30ml,冷却后盖上组培瓶盖，在1kg/C㎡压力、121℃条件下灭菌20mim。
5.根据权利要求1所述的白藜芦醇的提取方法，其特征在于所述的复合菌种母液为乳酸杆菌、复合酵母菌和芽孢杆菌等量混合而成。
6.根据权利要求1所述的白藜芦醇的提取方法，其特征在于所述的仿人胃消化液为复合食用酸、胃蛋白酶和纤维素酶构成的混合酸，其中：所述复合食用酸由浓度为10%的食用盐酸、浓度为10%的食用醋酸及浓度为15%乳酸按体积1:1:1的比例构成，该复合食用酸的ph值为1-2；所述胃蛋白酶活力1:400，按混合酸体积每1000ml加入3g；所述纤维素酶按混合酸体积每1000ml加入3g。
7.根据权利要求1或2或4或5或6所述的任一白藜芦醇的提取方法，其特征在于所述的仿人肠消化为胰蛋白酶和木瓜酶解等量接入。
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