CN110327378A - 一种从桑黄栽培废料中提取黄酮的方法 - Google Patents

一种从桑黄栽培废料中提取黄酮的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种从桑黄栽培废料中提取黄酮的方法，该方法以桑黄栽培废料为原料，经真空干燥、破碎后，在有机溶剂提取法的基础上，结合了酶解、超声波辅助提取法，并通过多次提纯、洗脱和减压浓缩干燥等工艺，从具有特殊成分组成的桑黄栽培废料中提取获得了纯度为95%以上的黄酮提取物，工艺简单，成本较低，且黄酮的提取率高达2‑5%。

Description

一种从桑黄栽培废料中提取黄酮的方法
技术领域
本发明涉及废弃物再利用领域，尤其涉及一种从桑黄栽培废料中提取黄酮的方法。
背景技术
桑黄（Phellinus igniarius）学名鲍氏层孔菌，属于担子菌亚门，层菌纲，多孔菌科的药用真菌，具有抗肿瘤、保肝、降血糖、增强免疫力、抗血管生成、抗氧化、抗突变、抗菌、抗炎、抗诱变等功能，是目前国际公认的抗肿瘤效果最好的药用真菌之一。桑黄含有多种药理成分，如多糖、黄酮、香豆素、多种氨基酸、多种酶类等。但由于生长条件十分苛刻，自然界中天然生长的桑黄数量非常稀少，目前桑黄主要通过人工栽培的方式来生产。
桑黄人工栽培的培养料主要有桑木屑、米糠、麸皮等主料，再掺有石膏、红糖等辅料，栽培的过程中会保持一定的温度、湿度以保证菌种的正常发酵。在桑黄发酵的过程中会产生黄酮、蛋白质、多糖等物质，这些物质会进入到培养料中。因此，待桑黄培养结束，废料中不仅会有原始培养料中的木屑、米糠、麸皮、石膏等，还会有一定量的黄酮、多糖、蛋白质等物质。桑黄本身的特性以及培养的特殊要求，决定了其产生的栽培废料成分的特殊性。
随着我国桑黄人工栽培技术的快速发展，桑黄栽培废料的产生也越来越多，因此，桑黄栽培废料的综合再利用是目前面临的一个重要课题。CN106491662A公开了一种从桑黄栽培废料中同时提取多糖和黄酮的方法，该方法将超声辅助提取、酶解、萃取等操作有机结合，对桑黄栽培废料进行有效的回收再利用同时提取多糖和黄酮，简化了生产工艺，安全可靠，产率高，较好的保留了桑黄栽培废料中多糖和黄酮成分的生理和药理活性，具有较大的经济价值。但是，该发明中的提取温度、乙醇浓度、提取时间等工艺参数和步骤均是针对黄酮和多糖同时提取时所设定的，由于需要同时保证多糖的提取，所以针对桑黄的提取并非最佳的工艺步骤和参数，且桑黄的提取率较低。
发明内容
针对现有技术中存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种从桑黄栽培废料中提取黄酮的方法，该方法针对桑黄栽培废料的特殊成分，将桑黄栽培废料中的黄酮有效地提取出来，工艺简单，成本较低，且黄酮的提取率高；此外，提取出的黄酮纯度较高，具有较好的市场价值和经济价值。
为实现上述目的，本发明所采取的技术方案为：
一种从桑黄栽培废料中提取黄酮的方法，该方法包括如下步骤：
（1）将桑黄栽培废料在真空度为0.04-0.08MPa、温度为45-60℃的条件下干燥2-3h，干燥后自然冷却至室温，随后将废料破碎至50-80目；
（2）将破碎后的废料按照固液比15-20ml/g加入水，添加0.3-0.5wt%的果胶酶、0.2-0.5wt%的内切葡聚糖酶的至少一种，以及加入体积比为3-8%的磷酸钠溶液，使用水杨酸将溶液的pH值调节至4.3-5.6，随后置于45-60℃的水浴中酶解1.5-2h，得到悬浊液；
（3）向所得悬浊液中添加浓度为65-75%的无水乙醇，乙醇的添加量为以体积百分比计，占最终溶液成分的70-80%；乙醇添加后，在超声波功率200-350W，温度60-75℃的条件下超声波处理1-1.5h，得到上清液A和滤渣A；
（4）将滤渣A按照固液比为20-25ml/加入浓度为65-75%的无水乙醇，在超声波功率200-350W，温度60-75℃的条件下超声波处理1-1.5h，得上清液B和滤渣B；
（5）将上清液A和B混合，得桑黄栽培废料黄酮粗提液C；
（6）将粗提液C进行减压浓缩至1-2ml/g后，上大孔树脂柱吸附富集，大孔树脂的孔径为100-150埃，比表面积为300-600m2/g，上样体积与大孔树脂的质量比值为10:1-15:1，湿法上样，上样吸附6-8h；
（7）用2-6BV量水洗脱，水洗速度为4-8ml/min，然后用3-5BV体积分数为65-75%的乙醇洗脱，洗脱速度为2-5ml/min，待乙醇洗脱液流出0.5-1BV后，收集洗脱液；
（8）将收集的乙醇洗脱进行减压浓缩干燥后，即可得桑黄栽培废料黄酮提取物。
优选的，所述步骤（3）和步骤（4）中，超声波辅助处理1-1.5h后，使用抽滤机进行抽滤。
优选的，所述大孔树脂为D-101、DM-301、AB-8、XAD-1大孔树脂。
优选的，通过上述方法，黄酮的提取率可达2-5%，且黄酮提取物的纯度在95%以上。
另外，本发明还要求保护一种黄酮类物质，其是由上述的提取方法制得。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
与现有技术相比，本发明的黄酮提取方法，在有机溶剂提取法的基础上，结合了酶解、超声波辅助提取法，并通过多次提纯和洗脱，从具有特殊成分组成的桑黄栽培废料中提取获得了纯度较高的黄酮提取物，工艺简单，成本较低，且黄酮的提取率高，具有较好的市场价值和经济价值。本发明首先对废料进行真空干燥处理，保证了提取原料的纯度，并避免了原料中的水对于后续酶解、提取过程中溶液浓度的影响；此外，在提取之前先度废料进行酶解处理，能够水解细胞壁，使其内部的黄酮类化合物被释放，并溶解在溶剂中，便于后续的提取；在提取的过程中使用超声波处理，细胞内的化合物由于吸收电磁能而加剧运动，使细胞快速升温增加，导致细胞壁破裂，加速了细胞内黄酮类化合物溶解到溶剂中，进而提高了黄酮的提取速率和提取率；在一次提取后再次对抽滤后的滤渣进行提取处理，进一步提高了黄酮的提取率；选择理化性质稳定、吸附选择性好的大孔树脂来对提取的黄酮粗提取液进行分离和提纯，并通过选择水和65-75%的乙醇进行洗脱，具有分子筛和离子交换树脂的双功能分离作用，极大提高了分离效率。
此外，本发明针对桑黄栽培废料的特殊成分和性质，通过大量的试验研究，得到了最佳的提取工艺步骤和对应的工艺参数，相较于现有技术，黄酮提取率高，且制得的黄酮提取物纯度也较高。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方法，下面通过具体实施例，对本发明的技术方案作进一步的具体说明。应当理解，本发明的实施并不局限于下面的实施例，对本发明所做的任何形式上的变通和/或改变都将落入本发明保护范围。
实施例1
一种从桑黄栽培废料中提取黄酮的方法，该方法包括如下步骤：
（1）将桑黄栽培废料在真空度为0.06MPa、温度为55℃的条件下干燥2h，干燥后自然冷却至室温，随后将废料破碎至75目；
（2）将破碎后的废料按照固液比18ml/g加入水，添加0.4wt%的果胶酶，以及加入体积比为6%的磷酸钠溶液，使用水杨酸将溶液的pH值调节至5，随后置于55℃的水浴中酶解1.5h，得到悬浊液；
（3）向所得悬浊液中添加浓度为70%的无水乙醇，乙醇的添加量为以体积百分比计，占最终溶液成分的75%；乙醇添加后，在超声波功率280W，温度65℃的条件下超声波处理1.5h，使用抽滤机进行抽滤，得到上清液A和滤渣A；
（4）将滤渣A按照固液比为20ml/加入浓度为70%的无水乙醇，在超声波功率280W，温度65℃的条件下超声波处理1.5h，使用抽滤机进行抽滤，得上清液B和滤渣B；
（5）将上清液A和B混合，得桑黄栽培废料黄酮粗提液C；
（6）将粗提液C进行减压浓缩至1.5ml/g后，上D-101大孔树脂柱吸附富集，D-101大孔树脂的孔径为100埃，比表面积为400m2/g，上样体积与D-101大孔树脂的质量比值为10:1，湿法上样，上样吸附8h；
（7）用5BV量水洗脱，水洗速度为6ml/min，然后用4BV体积分数为70%的乙醇洗脱，洗脱速度为3ml/min，待乙醇洗脱液流出0.5BV后，收集洗脱液；
（8）将收集的乙醇洗脱进行减压浓缩干燥后，即可得桑黄栽培废料黄酮提取物。
实施例2
一种从桑黄栽培废料中提取黄酮的方法，该方法包括如下步骤：
（1）将桑黄栽培废料在真空度为0.04MPa、温度为45℃的条件下干燥2h，干燥后自然冷却至室温，随后将废料破碎至55目；
（2）将破碎后的废料按照固液比16ml/g加入水，添加0.5wt%的内切葡聚糖酶，以及加入体积比为4%的磷酸钠溶液，使用水杨酸将溶液的pH值调节至4.5，随后置于48℃的水浴中酶解1.5h，得到悬浊液；
（3）向所得悬浊液中添加浓度为65%的无水乙醇，乙醇的添加量为以体积百分比计，占最终溶液成分的70%；乙醇添加后，在超声波功率220W，温度60℃的条件下超声波处理1h，使用抽滤机进行抽滤，得到上清液A和滤渣A；
（4）将滤渣A按照固液比为20ml/加入浓度为65%的无水乙醇，在超声波功率220W，温度65℃的条件下超声波处理1h，使用抽滤机进行抽滤，得上清液B和滤渣B；
（5）将上清液A和B混合，得桑黄栽培废料黄酮粗提液C；
（6）将粗提液C进行减压浓缩至1ml/g后，上D-101大孔树脂柱吸附富集，D-101大孔树脂的孔径为120埃，比表面积为300m2/g，上样体积与D-101大孔树脂的质量比值为10:1，湿法上样，上样吸附6h；
（7）用3BV量水洗脱，水洗速度为4ml/min，然后用3BV体积分数为65%的乙醇洗脱，洗脱速度为2ml/min，待乙醇洗脱液流出0.5BV后，收集洗脱液；
（8）将收集的乙醇洗脱进行减压浓缩干燥后，即可得桑黄栽培废料黄酮提取物。
实施例3
一种从桑黄栽培废料中提取黄酮的方法，该方法包括如下步骤：
（1）将桑黄栽培废料在真空度为0.05MPa、温度为60℃的条件下干燥3h，干燥后自然冷却至室温，随后将废料破碎至60目；
（2）将破碎后的废料按照固液比20ml/g加入水，添加0.4wt%的果胶酶、0.5wt%的内切葡聚糖酶，以及加入体积比为7%的磷酸钠溶液，使用水杨酸将溶液的pH值调节至5.5，随后置于60℃的水浴中酶解2h，得到悬浊液；
（3）向所得悬浊液中添加浓度为72%的无水乙醇，乙醇的添加量为以体积百分比计，占最终溶液成分的75%；乙醇添加后，在超声波功率300W，温度70℃的条件下超声波处理1.5h，使用抽滤机进行抽滤，得到上清液A和滤渣A；
（4）将滤渣A按照固液比为25ml/加入浓度为72%的无水乙醇，在超声波功率300W，温度70℃的条件下超声波处理1.5h，使用抽滤机进行抽滤，得上清液B和滤渣B；
（5）将上清液A和B混合，得桑黄栽培废料黄酮粗提液C；
（6）将粗提液C进行减压浓缩至2ml/g后，上D-101大孔树脂柱吸附富集，D-101大孔树脂的孔径为150埃，比表面积为550m2/g，上样体积与D-101大孔树脂的质量比值为15:1，湿法上样，上样吸附8h；
（7）用6BV量水洗脱，水洗速度为8ml/min，然后用5BV体积分数为75%的乙醇洗脱，洗脱速度为5ml/min，待乙醇洗脱液流出1BV后，收集洗脱液；
（8）将收集的乙醇洗脱进行减压浓缩干燥后，即可得桑黄栽培废料黄酮提取物。
对比例1
在实施例3的基础上设置对比例1，不同之处在于步骤（2）中的水浴温度为45℃，酶解时间为1h。
对比例2
在实施例3的基础上设置对比例2，不同之处在于步骤（2）无缓冲液磷酸钠溶液。
对比例3
在实施例3的基础上设置对比例3，不同之处在于步骤（3）中的乙醇的添加量占最终溶液成分的60%，超声处理时间为40min，超声温度为40℃。
对比例4
在实施例3的基础上设置对比例4，不同之处在于没有步骤（4）的二次提取工艺。
实施例与对比例提取制得黄酮提取物的性能测试结果如表1所示。
试验号 黄酮纯度 黄酮提取率
实施例1 97.2% 3.8%
实施例2 96.4% 2.8%
实施例3 98.1% 4.6%
对比例1 95.4% 1.1%
对比例2 94.3% 1.3%
对比例3 95.1% 0.8%
对比例4 93.1% 0.5%
以上所述的实施例只是本发明较佳的实施方案，并非本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下，其他的变体及改型均属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种从桑黄栽培废料中提取黄酮的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
（1）将桑黄栽培废料在真空度为0.04-0.08MPa、温度为45-60℃的条件下干燥2-3h，干燥后自然冷却至室温，随后将废料破碎至50-80目；
（2）将破碎后的废料按照固液比15-20ml/g加入水，添加0.3-0.5wt%的果胶酶、0.2-0.5wt%的内切葡聚糖酶的至少一种，以及加入体积比为3-8%的磷酸钠溶液，使用水杨酸将溶液的pH值调节至4.3-5.6，随后置于45-60℃的水浴中酶解1.5-2h，得到悬浊液；
（3）向所得悬浊液中添加浓度为65-75%的无水乙醇，乙醇的添加量为以体积百分比计，占最终溶液成分的70-80%；乙醇添加后，在超声波功率200-350W，温度60-75℃的条件下超声波处理1-1.5h，得到上清液A和滤渣A；
（4）将滤渣A按照固液比为20-25ml/加入浓度为65-75%的无水乙醇，在超声波功率200-350W，温度60-75℃的条件下超声波处理1-1.5h，得上清液B和滤渣B；
（5）将上清液A和B混合，得桑黄栽培废料黄酮粗提液C；
（6）将粗提液C进行减压浓缩至1-2ml/g后，上大孔树脂柱吸附富集，大孔树脂的孔径为100-150埃，比表面积为300-600m2/g，上样体积与大孔树脂的质量比值为10:1-15:1，湿法上样，上样吸附6-8h；
（7）用2-6BV量水洗脱，水洗速度为4-8ml/min，然后用3-5BV体积分数为65-75%的乙醇洗脱，洗脱速度为2-5ml/min，待乙醇洗脱液流出0.5-1BV后，收集洗脱液；
（8）将收集的乙醇洗脱进行减压浓缩干燥后，即可得桑黄栽培废料黄酮提取物。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤（3）和步骤（4）中，超声波辅助处理1-1.5h后，使用抽滤机进行抽滤。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述大孔树脂为D-101、DM-301、AB-8或XAD-1大孔树脂。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过上述方法，黄酮的提取率可达2-5%，且黄酮提取物的纯度在95%以上。
5.一种黄酮类物质，其特征在于，由权利要求1-4所述提取方法制得。
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