CN110776534B - 一种白香薷生物碱的高效提取系统及提取方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种白香薷生物碱的高效提取系统及提取方法。所述提取系统的粉碎机出料口与反应器入料口连通，离心机入料口端设煮沸组件，反应器出料口与煮沸组件入料口连通，离心机与浓缩组件闭环连通，离心机出料口与洗脱组件入料口连通，洗脱组件出料口设有过滤膜并与挥发组件入料口连通，挥发组件蒸发口连通冷凝器，挥发组件出料口与萃取组件入料口连通。所述提取方法包括原料预制、萃取分离、浓缩酶解、总生物碱制备、萃取、干燥步骤。本发明通过白香薷粉与酸水处理将生物碱转化为盐沉淀离心并蒸馏浓缩过滤，加入混合酶将纤维沉淀并离心过滤，阳离子树脂置换生物碱并用乙醇醇沉去除杂质，挥发乙醇得总生物碱，最后分级萃取单体生物碱。

Description

一种白香薷生物碱的高效提取系统及提取方法

技术领域

本发明属于化工技术领域，具体涉及一种制备效率高、精分等级高、提取得率高及单体生物碱纯度高的白香薷生物碱的高效提取系统及提取方法。

背景技术

白香薷（拉丁学名：Elsholtzia winitiana Craib）为唇形科、香薷属直立草本，高1～1.7m，小枝四棱形，被灰白色长柔毛。叶长圆状披针形，长4～9cm，宽1.5～3.5cm，先端渐尖，基部楔形，边缘具圆锯齿，叶面被灰白色柔毛，背面密被灰白色柔毛及腺点，产云南南部及西南部，经澜沧红河地区而至东南部海拔800～2200m的林中或草坡灌丛中。

白香薷果实成熟后割取全草，晒干，切段生用。其味辛，性微温，具有发汗解暑、行水散湿、温胃调中之功效，适用于夏季感冒，恶寒发热，头痛无汗，或兼有腹痛吐泻，小便不利等症。李时珍《本草纲目》载：“世医治暑病，以香薷饮为首药，然暑有乘凉饮冷，致阳气为阴邪所遏，遂病头痛发热恶寒，烦躁口渴，或吐或泻，或霍乱者，宜用此药”。现代药理研究也证实，白香薷的主要成分为香薷二醇、甾醇、酚性物质和黄酮甙等，有发汗解热、帮助消化、促进胃肠蠕动及利小便等作用。

专利CN 201510067699.8公开了一种从石蒜属植物中提取石蒜碱的方法，包括以下步骤：(1)提取：首先称取经烘干、粉碎、过筛处理的石蒜属植物粉末，以料液比1:5～25，单位比例为g/mL，加入pH调节为1.5～7.5的水，加入石蒜属植物粉末质量1～5％的酶，在40～80℃酶解0.5～2.5h，离心20min，过滤，取上清液，即得石蒜碱提取液；(2)纯化：①溶剂萃取；②阳离子交换树脂吸附；③C18反相硅胶柱层析；④正相硅胶柱层析；⑤重结晶：将步骤④所得干燥物Ⅲ经乙醇溶解，再结晶得到石蒜碱粗品，过滤，在50～60℃真空干燥得石蒜碱。前述发明操作简单，生产成本低，对环境无污染，反应时间短，比其它方法提取得率提高了30.46％；纯化工艺环保，且纯度高，可达99.3％。但上述技术方案中提供的从石蒜属植物中提取石蒜碱的方法，在实际运用时仍旧存在较多缺点，如精分等级低、不便于精分取出生物碱等。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种制备效率高、精分等级高、提取得率高及单体生物碱纯度高的白香薷生物碱的高效提取系统；第二目的在于提供一种基于第一目的白香薷生物碱的高效提取方法。

本发明的第一目的是这样实现的：包括粉碎机、离心机、反应器、煮沸组件、浓缩组件、洗脱组件、挥发组件、萃取组件，所述粉碎机的出料口与反应器的入料口连通，所述离心机的入料口端设置煮沸组件，所述反应器的出料口与煮沸组件的入料口连通，所述离心机还与浓缩组件形成闭环连通，所述离心机的出料口与洗脱组件的入料口连通，所述洗脱组件的出料口设置有过滤膜并与挥发组件的入料口连通，所述挥发组件的蒸发口连通冷凝器，所述挥发组件的出料口与萃取组件的入料口连通。

本发明的第二目的是这样实现的：包括原料预制、萃取分离、浓缩酶解、总生物碱制备、萃取、干燥步骤，具体包括：

A、原料预制：将白香薷晒干后粉碎至粉末并过筛，得到白香薷粉料；

B、萃取分离：将10～15份白香薷粉料及30～90份的清水混合，加入盐酸将PH值调节至2～3，搅拌后静置浸泡，然后在间断性搅拌的条件下加热煮沸，将煮沸后的混合溶液离心分离，得到离心清液；

C、浓缩酶解：将离心清液蒸馏浓缩，然后向浓缩液中以B步骤中的白香薷粉料质量份数为基数加入1～2份混合酶在40～80℃条件下酶解反应0.5～2.5h，将酶解后的反应液通入离心分离，得到浓缩清液；

D、总生物碱制备：将浓缩清液在容器内通过阳离子树脂棒发生离子交换反应，使用PH值为3～4的酸性乙醇将沉积在阳离子树脂棒表面的沉积物洗脱，洗脱的沉积物经醇沉处理并过滤杂质，然后将滤液挥发处理，得到总生物碱；

E、萃取：将总生物碱加入去离子水洗至出水近中性，然后加入盐酸使PH值调整至1～3，间断加入氢氧化钠溶液使pH值增高，最后加入氯仿分级萃取，得到单体生物碱晶体；

F、干燥：将单体生物碱晶体加热至不高于60℃后减压干燥，得到纯度白香薷生物碱。

本发明具有以下有益效果：

1、本发明通过粉碎白香薷后与酸水处理将生物碱转化为盐沉淀，经离心并蒸馏浓缩，过滤得到清液，加入混合酶将纤维沉淀出来，离心过滤杂质，以提高过滤清液的纯度，后经阳离子树脂棒置换生物碱并用乙醇洗脱，醇沉去除杂质，经挥发乙醇制备得到总生物碱，最后将总生物碱分级萃取得到各单体生物碱，具有提取得率高、精分等级高、单体生物碱纯度高的特点。

2、本发明根据白香薷生物碱的理化性质特点，将常规的多种方法适度耦合匹配，从而可以达到互补优势，能够更有效的提取白香薷天然产物中的生物碱，而且提高了萃取效率，具有工艺简单、重现性好、污染小、成本低的特点。

3、本发明通过该流程系统化生产白香薷生物碱，资源有效利用率高，制备速度快；本发明的提取系统连接紧凑，在萃取组件中，利用滤材过滤各单体生物碱，并通过拉出拉杆，带动活塞槽板将其上萃取析出的生物碱晶体从萃取容器内带出，从而实现便捷的将单体生物碱从萃取溶液内分离，然后经干燥后储存，便于工业化规模生产及实验室小剂量实验，适应性较好。

附图说明

图1为本发明之提取系统结构示意图；

图2为本发明之提取系统的萃取组件结构示意图；

图中：1-粉碎机，2-离心机，3-反应器，4-煮沸组件，5-浓缩组件，6-洗脱组件，601-过滤膜，7-挥发组件，8-萃取组件，801-萃取容器，802-活塞槽板，803-滤材，804-拉杆，805-橡胶圈，9-冷凝器，10-密闭容器。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明，但不以任何方式对本发明加以限制，基于本发明教导所作的任何变更或改进，均属于本发明的保护范围。

如图1和图2所示，本发明之白香薷生物碱的高效提取系统包括粉碎机1、离心机2、反应器3、煮沸组件4、浓缩组件5、洗脱组件6、挥发组件7、萃取组件8，所述粉碎机1的出料口与反应器3的入料口连通，所述离心机2的入料口端设置煮沸组件4，所述反应器3的出料口与煮沸组件4的入料口连通，所述离心机2还与浓缩组件5形成闭环连通，所述离心机2的出料口与洗脱组件6的入料口连通，所述洗脱组件6的出料口设置有过滤膜601并与挥发组件7的入料口连通，所述挥发组件7的蒸发口连通冷凝器9，所述挥发组件7的出料口与萃取组件8的入料口连通。

本发明还包括入口与萃取组件8的出料口连接的密闭容器10，所述煮沸组件4、浓缩组件5及挥发组件7分别设置有蒸馏机构，所述煮沸组件4用于蒸煮原料，所述浓缩组件5用于蒸发水分，所述挥发组件8用于挥发乙醇。

所述萃取组件8包括萃取容器801、活塞槽板802、滤材803，所述活塞槽板802设置于萃取容器801内的下部，所述滤材803设置于活塞槽板802的上端，所述活塞槽板802固定连接有沿萃取容器801开口方向延伸的拉杆104。

所述活塞槽板802外侧固定设置有橡胶圈805，所述橡胶圈805与萃取容器801的内壁贴合，所述活塞槽板802底部设置为网状结构，所述滤材803铺设于活塞槽板802的上表面。

所述萃取容器801为筒形容器，所述活塞槽板802为圆形且外缘与萃取容器801的内壁滑动接触。

所述活塞槽板802为外缘上翻的浅U形结构，所述橡胶圈805固定设置于活塞槽板802的浅U形结构上边缘和/或外缘。

所述活塞槽板802的浅U形结构的上翻边缘密闭，所述滤材803平铺于活塞槽板802的浅U形结构内底面。

所述滤材803呈浅U形结构并设置于活塞槽板802的浅U形结构内。

本发明之白香薷生物碱的高效提取方法，包括原料预制、萃取分离、浓缩酶解、总生物碱制备、萃取、干燥步骤，具体包括：

A、原料预制：将白香薷晒干后粉碎至粉末并过筛，得到白香薷粉料；

B、萃取分离：将10～15份白香薷粉料及30～90份的清水混合，加入盐酸将PH值调节至2～3，搅拌后静置浸泡，然后在间断性搅拌的条件下加热煮沸，将煮沸后的混合溶液离心分离，得到离心清液；

C、浓缩酶解：将离心清液蒸馏浓缩，然后向浓缩液中以B步骤中的白香薷粉料质量份数为基数加入1～2份混合酶在40～80℃条件下酶解反应0.5～2.5h，将酶解后的反应液通入离心分离，得到浓缩清液；

D、总生物碱制备：将浓缩清液在容器内通过阳离子树脂棒发生离子交换反应，使用PH值为3～4的酸性乙醇将沉积在阳离子树脂棒表面的沉积物洗脱，洗脱的沉积物经醇沉处理并过滤杂质，然后将滤液挥发处理，得到总生物碱；

E、萃取：将总生物碱加入去离子水洗至出水近中性，然后加入盐酸使PH值调整至1～3，间断加入氢氧化钠溶液使pH值增高，最后加入氯仿分级萃取，得到单体生物碱晶体；

F、干燥：将单体生物碱晶体加热至不高于60℃后减压干燥，得到纯度白香薷生物碱。

所述A步骤中白香薷粉碎前经清灰处理，所述白香薷粉碎后过100～120目的筛。

所述B步骤中搅拌后在40～60℃的水温下静置浸泡10～15min，然后间断性搅拌的条件下加热煮沸1.5～2h。

所述C步骤中离心清液在80～90℃条件下蒸馏浓缩30～45min。

所述C步骤中混合酶按质量比包括：10份纤维素酶、3～8份半纤维素酶、2～6份果胶酶。

所述纤维素酶活力不低于30万U/g，所述半纤维素酶活力不低于10万U/g，所述果胶酶活力不低于1万U/g。

所述D步骤中浓缩清液在容器内通过D-001阳离子树脂棒发生离子交换反应，吸附柱以1～3BV/h的流速吸附至饱和，然后按浓缩清液体积的1～20倍使用PH值为3～4的酸性乙醇将沉积在阳离子树脂棒表面的沉积物洗脱，洗脱的沉积物醇沉处理后经过滤杂质，最后将滤液加热至80～100℃挥发处理，得到总生物碱。

所述D步骤中醇沉处理时分2～3次加入浓度为60～80%的乙醇。

所述D步骤中过滤杂质采用500～800目的过滤膜过滤。

所述D步骤中酸性乙醇组成按质量百分比包括：10～30%的盐酸、40～80%的乙醇。

所述E步骤中每次加入氢氧化钠溶液使pH值增加1，pH值每增加1则按体积比1：1加入氯仿萃取一次。

所述F步骤中将各单体生物碱晶体干燥，得到高纯度精分白香薷生物碱。

所述F步骤制备得到的高纯度精分白香薷生物碱放入密封容器中避光存储。

实施例1

S100：将白香薷晒干后经风吹清灰，然后放入粉碎机1内粉碎至粉末，经100目筛网筛分，得到白香薷粉料。

S200：取10份白香薷粉料放入反应器3内，注入30份的清水混合，加入盐酸将PH值调节至3，轻微搅拌后在40℃的水温下静置浸泡10min，然后在输入煮沸组件4中间断性搅拌的条件下均匀加热煮沸2h，将煮沸后的混合溶液通入离心机2中离心分离，得到离心清液。

S300：将离心清液融入浓缩组件5中在80℃条件下蒸馏浓缩30min，然后向浓缩液中以白香薷粉料质量份数为基数加入1份混合酶（按质量比：10份纤维素酶、3份半纤维素酶、2份果胶酶）在60℃条件下酶解反应1h，将酶解后的反应液通入离心机2中离心分离，得到浓缩清液。

S400：将浓缩清液注入洗脱组件6内，通过D-001阳离子树脂棒发生离子交换反应，吸附柱以3BV/h的流速吸附至饱和，然后按浓缩清液体积的10倍使用PH值为3的酸性乙醇（30%的盐酸、40%的乙醇及余量的水）将沉积在阳离子树脂棒表面的沉积物洗脱，洗脱的沉积物分3次加入浓度为80%的乙醇进行醇沉处理，后经500目的过滤膜过滤杂质，最后将滤液加热至80℃挥发处理，得到总生物碱，乙醇挥发后经过冷凝器9冷凝处理，收集液化乙醇重复利用。

S500：将总生物碱放入萃取组件8中并加入去离子水洗至出水近中性，然后加入盐酸使PH值调整至2，间断加入氢氧化钠溶液使pH值每次增加1，pH值每增加1则按体积比1：1加入氯仿萃取一次，将各单体生物碱依碱性由弱至强先后成盐依次萃取分离，分离出一种单体生物碱晶体后及时拉出拉杆804，带动活塞槽板802将滤纸803上萃取析出的生物碱晶体从萃取容器801内带出并分类放置。

S600：将S500中制备的各单体生物碱晶体加热至60℃后减压干燥24h，得到纯度99.5%的白香薷生物碱，最后放入密封容器中避光存储。

本实施例中制备的白香薷生物碱无可见杂质，外观质量好，精分等级高，另外本实施例中制备白香薷生物碱前对原料进行了含量测定，并对制备量进行测量，结果显示白香薷生物碱的有效提取率为93.4%。

实施例2

S100：将白香薷晒干后经风吹清灰，然后放入粉碎机1内粉碎至粉末，经110目筛网筛分，得到白香薷粉料。

S200：取13份白香薷粉料放入反应器3内，注入60份的清水混合，加入盐酸将PH值调节至2，轻微搅拌后在50℃的水温下静置浸泡12min，然后在输入煮沸组件4中间断性搅拌的条件下均匀加热煮沸1.5h，将煮沸后的混合溶液通入离心机2中离心分离，得到离心清液。

S300：将离心清液融入浓缩组件5中在85℃条件下蒸馏浓缩40min，然后向浓缩液中以白香薷粉料质量份数为基数加入1.5份混合酶（按质量比：10份纤维素酶、5份半纤维素酶、4份果胶酶）在80℃条件下酶解反应0.5h，将酶解后的反应液通入离心机2中离心分离，得到浓缩清液。

S400：将浓缩清液注入洗脱组件6内，通过D-001阳离子树脂棒发生离子交换反应，吸附柱以1BV/h的流速吸附至饱和，然后按浓缩清液体积的20倍使用PH值为4的酸性乙醇（20%的盐酸、60%的乙醇及余量的水）将沉积在阳离子树脂棒表面的沉积物洗脱，洗脱的沉积物分2次加入浓度为70%的乙醇进行醇沉处理，后经700目的过滤膜过滤杂质，最后将滤液加热至100℃挥发处理，得到总生物碱，乙醇挥发后经过冷凝器9冷凝处理，收集液化乙醇重复利用。

S500：将总生物碱放入萃取组件8中并加入去离子水洗至出水近中性，然后加入盐酸使PH值调整至2，间断加入氢氧化钠溶液使pH值每次增加1，pH值每增加1则按体积比1：1加入氯仿萃取一次，将各单体生物碱依碱性由弱至强先后成盐依次萃取分离，分离出一种单体生物碱晶体后及时拉出拉杆804，带动活塞槽板802将滤纸803上萃取析出的生物碱晶体从萃取容器801内带出并分类放置。

S600：将S500中制备的各单体生物碱晶体加热至50℃后减压干燥28h，得到纯度99.8%的白香薷生物碱，最后放入密封容器中避光存储。

对比实施例1，本实施例中制备的白香薷生物碱无可见杂质，外观质量好，精分等级高，另外本实施例中制备白香薷生物碱前对原料进行了含量测定，并对制备量进行测量，结果显示白香薷生物碱的有效提取率为98.7%。

实施例3

S100：将白香薷晒干后经风吹清灰，然后放入粉碎机1内粉碎至粉末，经120目筛网筛分，得到白香薷粉料。

S200：取15份白香薷粉料放入反应器3内，注入90份的清水混合，加入盐酸将PH值调节至2.5，轻微搅拌后在60℃的水温下静置浸泡15min，然后在输入煮沸组件4中间断性搅拌的条件下均匀加热煮沸1.5h，将煮沸后的混合溶液通入离心机2中离心分离，得到离心清液。

S300：将离心清液融入浓缩组件5中在90℃条件下蒸馏浓缩45min，然后向浓缩液中以白香薷粉料质量份数为基数加入2份混合酶（按质量比：10份纤维素酶、8份半纤维素酶、6份果胶酶）在40℃条件下酶解反应2.5h，将酶解后的反应液通入离心机2中离心分离，得到浓缩清液。

S400：将浓缩清液注入洗脱组件6内，通过D-001阳离子树脂棒发生离子交换反应，吸附柱以2BV/h的流速吸附至饱和，然后按浓缩清液体积的1倍使用PH值为4的酸性乙醇（10%的盐酸、80%的乙醇及余量的水）将沉积在阳离子树脂棒表面的沉积物洗脱，洗脱的沉积物分3次加入浓度为60%的乙醇进行醇沉处理，后经800目的过滤膜过滤杂质，最后将滤液加热至90℃挥发处理，得到总生物碱，乙醇挥发后经过冷凝器9冷凝处理，收集液化乙醇重复利用。

S500：将总生物碱放入萃取组件8中并加入去离子水洗至出水近中性，然后加入盐酸使PH值调整至1，间断加入氢氧化钠溶液使pH值每次增加1，pH值每增加1则按体积比1：1加入氯仿萃取一次，将各单体生物碱依碱性由弱至强先后成盐依次萃取分离，分离出一种单体生物碱晶体后及时拉出拉杆804，带动活塞槽板802将滤纸803上萃取析出的生物碱晶体从萃取容器801内带出并分类放置。

S600：将S500中制备的各单体生物碱晶体加热至55℃后减压干燥25h，得到纯度99.8%的白香薷生物碱，最后放入密封容器中避光存储。

对比实施例1和2，本实施例中制备的白香薷生物碱无可见杂质，外观质量好，精分等级高，另外本实施例中制备白香薷生物碱前对原料进行了含量测定，并对制备量进行测量，结果显示白香薷生物碱的有效提取率为98.4%。

根据实施例1～3得出下表：

由上表可知，实施例2中原材料比例适中，加工温度适中，加工时间设置适合，通过实施例2工艺生产的备白香薷生物碱质量最佳，便于推广。

Claims (5)

1.一种白香薷生物碱的高效提取方法，其特征在于，步骤如下：

A、原料预制：将白香薷晒干后粉碎至粉末并过筛，得到白香薷粉料；

B、萃取分离：将10~15份白香薷粉料及30~90份的清水混合，加入盐酸将pH值调节至2~3，搅拌后静置浸泡，然后在间断性搅拌的条件下加热煮沸，将煮沸后的混合溶液离心分离，得到离心清液；

C、浓缩酶解：将离心清液蒸馏浓缩，然后向浓缩液中以B步骤中的白香薷粉料质量份数为基数加入1~2份混合酶在40~80℃条件下酶解反应0.5~2.5h，将酶解后的反应液通入离心分离，得到浓缩清液；混合酶按质量比为10份纤维素酶、3~8份半纤维素酶、2~6份果胶酶；

D、总生物碱制备：将浓缩清液在容器内通过阳离子树脂棒发生离子交换反应，使用pH值为3~4的酸性乙醇将沉积在阳离子树脂棒表面的沉积物洗脱，洗脱的沉积物经醇沉处理并过滤杂质，然后将滤液挥发处理，得到总生物碱；

E、萃取：将总生物碱加入去离子水洗至出水近中性，然后加入盐酸使pH值调整至1~3，间断加入氢氧化钠溶液使pH值增高，每次加入氢氧化钠溶液使pH值增加1，pH值每增加1则按体积比1:1加入氯仿萃取一次，得到各单体生物碱晶体；

F、干燥：将各单体生物碱晶体加热至不高于60℃后减压干燥，得到白香薷生物碱。

2.根据权利要求1所述白香薷生物碱的高效提取方法，其特征在于，所述A步骤中白香薷粉碎前经清灰处理，所述白香薷粉碎后过100~120目的筛。

3.根据权利要求1所述白香薷生物碱的高效提取方法，其特征在于，所述B步骤中搅拌后在40~60℃的水温下静置浸泡10~15min，然后间断性搅拌的条件下加热煮沸1.5~2h。

4.根据权利要求1所述白香薷生物碱的高效提取方法，其特征在于，所述C步骤中离心清液在80~90℃条件下蒸馏浓缩30~45min，所述纤维素酶活力不低于30万U/g，所述半纤维素酶活力不低于10万U/g，所述果胶酶活力不低于1万U/g。

5.根据权利要求1所述白香薷生物碱的高效提取方法，其特征在于，所述D步骤中浓缩清液在容器内通过D-001阳离子树脂棒发生离子交换反应，吸附柱以1~3BV/h的流速吸附至饱和，然后按浓缩清液体积的1~20倍使用pH值为3~4的酸性乙醇将沉积在阳离子树脂棒表面的沉积物洗脱，洗脱的沉积物醇沉处理后经过滤杂质，最后将滤液加热至80~100℃挥发处理，得到总生物碱；所述醇沉处理时分2~3次加入浓度为60~80%的乙醇；所述过滤杂质中采用500~800目的过滤膜过滤。

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