CN110698526B - 一种深共熔溶剂及采用其提取鹰嘴豆中异黄酮的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种深共熔溶剂，包括氯化胆碱、1,2‑丙二醇和水，且氯化胆碱和1,2‑丙二醇的摩尔比为1:1，含水量为0‑50％(V/V)。一种采用该深共熔溶剂提取鹰嘴豆中异黄酮的方法，包括如下步骤：(a)鹰嘴豆处理；(b)异黄酮提取；(c)异黄酮分析；(d)取精制提取液用大孔树脂吸附，然后纯水‑乙腈洗脱，分别收集洗脱液，合并相同组分，浓缩结晶，将结晶产物45℃真空烘干后得到含有鹰嘴豆4种异黄酮单体的提取物。本发明提供一种深共熔溶剂及采用其提取鹰嘴豆中异黄酮的方法，采用该提取方法可以有效解决现有鹰嘴豆异黄酮提取技术使用有机溶剂存在的污染问题。

Description

一种深共熔溶剂及采用其提取鹰嘴豆中异黄酮的方法
技术领域
本发明涉及生化工程技术，尤其涉及一种深共熔溶剂及采用其提取鹰嘴豆中异黄酮的方法。
背景技术
异黄酮类化合物是广泛存在于鹰嘴豆等豆科植物中的一类生物活性物质，具有广泛的生理活性，对人和动物的健康有多方面的有益作用。研究表明异黄酮具有抗氧化、抗溶血、通过降低血脂和血浆胆固醇来防治心血管疾病的作用。鹰嘴豆属豆科野豌豆族鹰嘴豆属(Cicer arinuml L.)，是世界第二大消费豆类，鹰嘴豆具有降血糖、降血脂、抗肿瘤、抗氧化、保护心血管等多种药理活性，这些功效均与其活性成分异黄酮有关。
鹰嘴豆中异黄酮类化合物的提取方法主要有加热提取法、微波提取法、超声提取法和超临界CO2提取法等。这些方法大多使用甲醇等作溶剂，对环境污染大，限制了大规模工业化生产。超临界CO2提取虽更为环保高效，但对工业设备要求高、成本高难以大规模商用。
2003年，Abbott等首次发现了一种由季铵盐和酰胺化合物形成的物理化学性质优良的溶剂—深共熔溶剂(deep eutectic solvent,DES)。这种溶剂无毒，可生物降解，且合成过程原子利用率达100％，是一种新型的绿色溶剂。随着人们对DES性质研究的不断深入，其在分离提取过程中显示出较强的优越性，特别是在天然产物的提取过程中，如花青素、绿原酸、生物碱等，但尚未有人将DESs用于鹰嘴豆异黄酮的提取。
发明内容
基于上述问题，本发明目的在于提供一种深共熔溶剂及采用其提取鹰嘴豆中异黄酮的方法，采用该提取方法可以有效解决现有鹰嘴豆异黄酮提取技术使用有机溶剂存在的污染问题。
针对以上问题，提供了如下技术方案：一种深共熔溶剂，其特征在于：包括氯化胆碱、1,2-丙二醇和水，且氯化胆碱和1,2-丙二醇的摩尔比为1:1，含水量为0-50％(V/V)。
本发明进一步设置为:所述深共熔溶剂中氯化胆碱和1,2-丙二醇的摩尔比为1:1,含水量为30％(V/V)。
一种采用上述的深共熔溶剂提取鹰嘴豆中异黄酮的方法，其特征在于包括如下步骤：
(a)鹰嘴豆处理：将鹰嘴豆置于恒温恒湿培养箱中，发芽3-7d，至新芽长度在2-3cm。将发芽后的鹰嘴豆于-80℃冷冻干燥48h，磨碎过40目筛；
(b)异黄酮提取：取鹰嘴豆样品，加入所述的深共熔溶剂，鹰嘴豆样品与深共熔溶剂用量比为10-100mg/mL，两者混合物在超声功率为100W，超声频率为25kHz，温度为30-80℃的条件下，超声提取10-50min，然后在5000r/min离心，进行液固分离，得到异黄酮的粗提取液；
(c)异黄酮分析：将上述粗提取液经0.45μm滤膜过滤，去除杂质，得到异黄酮的精制提取液，利用超高效液相色谱法进行成分分析；
(d)取上述精制提取液用大孔树脂吸附，然后纯水-乙腈洗脱，分别收集洗脱液，合并相同组分，浓缩结晶，将结晶产物45℃真空烘干后得到含有鹰嘴豆4种异黄酮单体的提取物。
进一步设置为，所述步骤(b)中鹰嘴豆样品与深共熔溶剂用量比为40mg/mL，两者混合物在超声功率为100W，超声频率为25kHz，温度为50℃的条件下，超声提取30min。
进一步设置为，所述步骤(d)中精制提取液用DM130大孔树脂吸附，纯水洗脱至不含深共熔溶剂，然后以90％乙腈作为洗脱液，以1BV·h-1的速度洗脱。
本发明的有益效果：上述方案提供了一种深共熔溶剂，该深共熔溶剂无毒，可生物降解，且合成过程原子利用率达100％，是一种新型的绿色溶剂；同时提供了一种采用该深共熔溶剂提取鹰嘴豆中异黄酮的方法，该提取方法具有提取剂不挥发、无污染、效率高、操作简便、可工业生产等特点，可应用于异黄酮化合物高效绿色提取以及鹰嘴豆资源的综合利用。
附图说明
图1为本发明实施例中鹰嘴豆提取液中4种异黄酮的高效液相色谱图；
图2为本发明实施例中深共熔溶剂体系对鹰嘴豆异黄酮提取率影响示意图；
图3为本发明实施例中深共熔溶剂中含水量对鹰嘴豆异黄酮提取率影响示意图；
图4为本发明实施例中提取温度对鹰嘴豆异黄酮提取率影响示意图；
图5为本发明实施例中提取时间对鹰嘴豆异黄酮提取率影响示意图；
图6为本发明实施例中固液比对鹰嘴豆异黄酮提取率影响示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
1.材料与试剂
鹰嘴豆购于新疆省；
23种不同深共熔溶剂体系成分：氯化胆碱、葡萄糖、果糖、蔗糖、木糖醇、尿素、柠檬酸、苹果酸、乳酸、丙二酸、乙二醇、1,4-丁二醇、1,2-丙二醇、丙三醇、甜菜碱、脯氨酸(分析纯，阿拉丁试剂公司，中国)；
鹰嘴豆异黄酮(分析纯，上海源叶生物科技有限公司，中国)；
甲醇、乙腈(色谱纯，MERCK公司，德国)。
2.实验仪器
Waters UPLC H-CLASS超高效液相色谱仪(Waters公司，美国)；BSA124S-CW电子天平(感率0.0001g，赛多利斯科学仪器北京有限公司，中国)；IKA磁力搅拌器(IKA公司，德国)；KQ-500GVDV型双拼恒温数控超声波发生器(昆山市超声仪器有限公司，中国)。
3.实验方法
3.1样品处理与分析
取500g鹰嘴豆，于适宜温湿度条件下萌发处理，将发芽后的鹰嘴豆，-80℃冷冻干燥，制成40目粉末，4℃冰箱中贮存，作为试验提取的原料；
准确称取100mg样品粉末置于提取器中，加入2mL深共熔溶剂，充分混匀，放入恒温超声提取仪中，超声功率为100W，超声频率为25kHz进行提取；
提取完成后用甲醇定容至10mL，0.45μm滤膜过滤，取1mL滤液，进行UPLC/UV分析。
3.2高效液相色谱条件
流动相A为乙腈，流动相B为纯水，等梯度洗脱程序:0-8min，50％A、50％B；色谱柱Acquity UPLC BEH C18column(50mm×2.1mm,1.7μm)；流速0.3mL/min；进样率5μL；色谱柱温度40℃；检测波长260nm。
3.3标准溶液配制
称取一定质量的芒柄花苷(ON)、鸡豆黄素(SI)、芒柄花黄素(FO)、鸡豆黄素配糖物(BI)，用无水乙醇全部溶解稀释，配制成鹰嘴豆异黄酮混标溶液，并将鹰嘴豆异黄酮标准工作溶液，于4℃冷藏保存。
4.实验条件优化
4.1深共熔溶剂体系优化
比较23种不同深共熔溶剂体系对四种异黄酮的提取率，筛选出最佳深共熔溶剂体系，如表1。
表1深共熔溶剂的组成
Figure BDA0001723990640000031
Figure BDA0001723990640000041
4.2深共熔溶剂体系含水量优化
先进行深共熔溶剂体系含水量的筛选，以四种异黄酮类化合物总提取率为指标，采用主成分分析法，筛选出最适深共熔溶剂含水量。
4.3深共熔溶剂提取工艺条件的优化
进行深共熔溶剂提取工艺的单因素试验设计，包括提取时间、提取温度和固液比，得出深共熔溶剂提取鹰嘴豆异黄酮的最佳提取工艺条件。
4.4分离纯化
以最佳提取工艺获得鹰嘴豆粗提物，通过筛选大孔树脂种类、上样量、洗脱液等，得到最佳分离大孔树脂及洗脱液组成。
5.实验结果
5.1四种异黄酮类化合物的标准曲线
表1四种异黄酮类化合物的标准曲线(见图1所示)
Figure BDA0001723990640000051
5.2深共熔溶剂体系的优化
结果如图2所示，选择最佳的深共熔溶剂体系为氯化胆碱、1,2-丙二醇，摩尔比为1:1。
5.3深共熔溶剂中含水量的优化
在提取温度为40℃，提取时间为20min，固液比为50mg/mL的提取条件下，见图3所示，DES含水量在0％-50％范围内增加时，鹰嘴豆异黄酮的提取率呈先升高后降低的趋势，在30％时提取率达到最高值。因此，选择最佳的深共熔溶剂含水量为30％。
5.4提取温度的优化
在DES含水量为25％，提取时间为20min，固液比为50mg/mL的提取条件下，见图4所示，提取温度在30℃-50℃范围内增加时，鹰嘴豆异黄酮的提取率呈上升的趋势，在50℃时提取率达到最大值。而之后随着温度的升高，提取率虽略有上升，但差异并不显著(p>0.05)。因此，选择最优的提取温度为50℃。
5.5提取时间的优化
在DES含水量为25％，提取温度为40℃，固液比为50mg/mL的提取条件下，见图5所示，提取时间在10-30min范围内增加时，鹰嘴豆异黄酮的提取率呈上升趋势，在30min时提取率达到最大值。之后随着时间的延长，提取率虽略有上升，但差异并不显著(p>0.05)。因此，选择提取时间30min，作为最优提取时间。
5.6固液比的优化
在DES含水量为25％，提取温度为40℃，提取时间为20min的提取条件下，见图6所示，固液比在40-100mg/mL范围内增加时，鹰嘴豆异黄酮的提取率呈下降趋势，而固液比在10-40mg/mL范围内时，提取率增加效果并不显著(p>0.05)。从节约溶剂、控制提取成本等方面考虑，最终选择固液比为40mg/mL。
通过单因素试验，确定了最佳的提取条件为：深共熔溶剂中含水量为30％，鹰嘴豆样品与深共熔溶剂用量比为40mg/mL，温度为50℃，时间为30min。
5.7四种异黄酮的分离纯化
结果表明，DM130大孔树脂对芒柄花苷、鸡豆黄素、芒柄花黄素、鸡豆黄素配糖物的分离纯化效果最好，具有较高的回收率，分别为88.08％、89.51％、94.96％、91.83％和88.35％。经HPLC测定，纯化的4种异黄酮纯度均大于92.5％。
综上所述，本发明所采用的提取溶剂为深共熔溶剂，替代了传统提取的甲醇等有毒有机溶剂，减少了提取过程中的环境污染，绿色环保，大幅降低了提取成本，适合工业化大生产。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，上述假设的这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种采用深共熔溶剂提取鹰嘴豆中异黄酮的方法，其特征在于包括如下步骤：(a)鹰嘴豆处理：将鹰嘴豆置于恒温恒湿培养箱中，发芽3-7d，至新芽长度在2-3cm，将发芽后的鹰嘴豆于-80℃冷冻干燥48h，磨碎过40目筛；(b)异黄酮提取：取鹰嘴豆样品，加入所述的深共熔溶剂，鹰嘴豆样品与深共熔溶剂用量比为10-100mg/mL，两者混合物在超声功率为100W，超声频率为25kHz，温度为30-80℃的条件下，超声提取10-50min，然后在5000r/min离心，进行液固分离，得到异黄酮的粗提取液；深共熔溶剂为氯化胆碱、1,2-丙二醇和水，且氯化胆碱和1,2-丙二醇的摩尔比为1:1，含水量为30％V/V；(c)异黄酮分析：将上述粗提取液经0.45μm滤膜过滤，去除杂质，得到异黄酮的精制提取液，利用超高效液相色谱法进行成分分析；(d)取上述精制提取液用大孔树脂吸附，然后纯水-乙腈洗脱，分别收集洗脱液，合并相同组分，浓缩结晶，将结晶产物45℃真空烘干后得到含有鹰嘴豆4种异黄酮单体的提取物。
2.根据权利要求1所述的一种采用所述的深共熔溶剂提取鹰嘴豆中异黄酮的方法，其特征在于：所述步骤(b)中鹰嘴豆样品与深共熔溶剂用量比为40mg/mL，两者混合物在超声功率为100W，超声频率为25kHz，温度为50℃的条件下，超声提取30min。
3.根据权利要求1的一种采用所述的深共熔溶剂提取鹰嘴豆中异黄酮的方法，其特征在于：所述步骤(d)中精制提取液用DM130大孔树脂吸附，纯水洗脱至不含深共熔溶剂，然后以90％乙腈作为洗脱液，以1BV·h-1的速度洗脱。
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