CN110917235A - 一种植物中天然成分的提取方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种植物中天然成分的提取方法，属于生物能源和资源再利用技术领域，以含油作物作物种子、花、果实为原料经常规处理后用萃取剂萃取得到混合油，在混合油中加入分相开关，分离萃取剂并提取天然成分；本发明提取工艺简单、易行，旨在解决提取植物中天然成分收率低下、生产过程回收萃取剂能耗较高和回收率低的问题。
Description
技术领域
本发明公开一种植物中天然成分的提取方法，属于生物能源和资源再利用技术领域。
背景技术
植物中含有的天然成分由于其具有安全性高、附加值高、功效多样的特点，在医药、美容、保健和工业领域具有十分良好的应用前景。目前从植物中提取天然成分的工艺有传统的溶剂法和新型的超临界萃取法、酶解分离法、微波法、超声法和超高压提取法等。
超临界萃取法具有获得的产品纯度高、操作简单和无溶剂残留等优点，但其设备昂贵且萃取条件苛刻；酶解分离法具有分离条件温和且能保证天然成分的生物活性的优点，但由于酶的特殊生物活性，分离过程需要对条件进行一个非常严格的控制；微波法、超声法和超高压提取法虽然提取收率高、时间短，但其目前还停留在实验室阶段。而作为提取天然成分方法中最普遍使用的溶剂法，也有溶剂昂贵且容易挥发和回收溶剂会消耗大量能量的缺点。所以需要开发能保证天然成分的纯度和活性且能耗较低、操作简单的提取工艺。
发明内容
本发明针对现有提取植物中天然成分技术存在的不足，提供一种植物中天然成分的提取工艺。该提取工艺包括可控溶剂做萃取剂萃取含油作物中的油脂，再加入分相开关后使混合液分成两相，一相为油相，一相为有机溶剂相，有机溶剂通过简单回收方法即可循环利用，油相经提纯分离得天然成分。该提取工艺简单、易行，对传统的提取工艺进行了优化，既能保证提取的天然产物的纯度和活性，还极大地降低了提取天然成分工艺的总能量，从而降低了整个工艺的经济成本，满足实际使用要求。
本发明提供一种植物中天然成分的提取工艺，旨在解决提取天然成分工艺过程中难以保证天然成分的纯度和活性且萃取溶剂难以回收、回收能耗大、设备昂贵、操作条件严苛和工艺总成本高的问题。
为实现上述目的，本发明提供以下技术方案：
一种植物中天然成分的提取方法，以含油作物种子、花、果实为原料经常规处理后用萃取剂萃取得到混合油，在混合油中加入分相开关，分离萃取剂并提取天然成分，包括以下步骤：
（1）原料预处理：将含油作物种子、花、果实原料进行常规处理得到熟胚；
（2）萃取油脂：将熟胚浸泡在萃取剂中，萃取剂淹没熟胚，在25℃~55℃下浸出1.5~30小时，分离获得混合油；
（3）加入分相开关：在25℃~30℃下，将分相开关加入装有混合油相的装置中处理1~2小时；
（4）静置回收各相：将步骤（3）中得到的溶液静置8~16小时，回收油相和有机溶剂相；
（5）天然成分的分离提纯：采用柱层析分离法、树脂吸附法、重结晶法、凝胶色谱法、薄层色谱制备法或高效半制备液相法对油相中的天然成分进行分离提纯；
（6）回收萃取剂：脱除步骤（4）中回收的有机溶剂相中的分相开关，回收萃取剂。
所述原料与萃取剂的质量比为1:2.5~6。
所述萃取剂为为脒类、胍类、醇类、胺类、酰胺类、咪唑类、吡啶类、吡啶类离子液体、咪唑类离子液体、季铵盐类离子液体、吡咯类离子液体、氨基酸类离子液体、季磷盐类离子液体、胍类离子液体、乳酸盐类离子液体、磺酸盐类离子液体中的一种或两种以上任意比例混合物；
所述脒类为1,5-二氮杂双环[4.3.0]壬-5-烯、1,8-二氮杂双环[5.4.0]十一碳-7-烯、三氮脒等；
所述胍类为1,1,3,3-四甲基胍、1,3,3,3-四甲基胍；
所述醇类为乙醇、丙醇、环己醇等；
所述胺类为N,N-二甲基环己胺、N,N-二甲基苯胺、N,N,N',N'-四甲基对苯二胺等；
所述酰胺类为乙酰胺、二甲基乙酰胺、NN二甲基甲酰胺等；
所述咪唑类为咪唑、1-甲基咪唑、2-乙基-1-甲基咪唑等；
所述吡啶类为吡啶、3-氨基-1-甲基吡啶、3-乙基吡啶、3-氨基-1-甲基吡啶等；
所述吡啶类离子液体为N-丁基吡啶氯盐、[C4min]PF6、[C4mim]Br等；
所述咪唑类离子液体为甲基咪唑三氟甲基磺酰胺盐、1-丁基-3-甲基咪唑乳酸盐、[bmim]BF4等；
所述季胺盐类离子液体为苯乙烯基-三甲基胺四氟硼酸盐、[VBTMA][BF4]、N-甲氧基乙基-N-甲基二乙基铵四氟硼酸盐等；
所述吡咯类离子液体为1-丁基-1-甲基吡咯烷鎓双(三氟甲磺酰)亚胺、1-乙基-1-甲基吡咯烷鎓四氟硼盐、1-丁基-1-甲基吡咯鎓氯化物等；
所述氨基酸类离子液体为[C3NH2bim][BF4]、[TMG][Lac]、[P(C4)4][Ala]等；
所述季磷盐类离子液体为[P66614][Triz]、[P66614][Tetz]、[P(C4)4][Gly]等；
所述胍类离子液体为[TMG][BF4]、2,2-二乙基-1,1,3,3-四甲基胍硫酸酯盐、[TMG][A]等；
所述乳酸盐类离子液体为四甲基胍乳酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑乳酸盐、乙醇胺乳酸盐等；
所述磺酸盐类离子液体为1-乙二醇单甲醚-3-甲基咪唑甲磺酸酯、1-戊基-3-甲基咪唑三氟甲磺酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑三氟甲磺酸盐等。
所述分相开关为SO2或CO2，分相开关的通入流速为150~1000mL/min；
所述天然成分包括生物碱、酸类化合物、萜类化合物、茋类化合物、黄酮类化合物、酚类化合物、苯丙素类化合物和醇类化合物等具有生物活性、高附加值、医用、美容和工业价值的化合物。
所述分相开关脱除方法包括微波加热、通入惰性气体、分子筛吸附、氧化物吸附等。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明萃取剂具有极性可控特点，即萃取剂可以通过在体系中加入分相开关和除去分相开关在极性小和极性大的状态之间切换；极性小时萃取剂可以溶解原料中的油脂成分，加入分相开关后，分相开关和萃取剂发生化学反应生成电子转移产物，电子转移产物与油脂的极性不同，使得其与油脂分离开来，分离出油脂后，再将萃取剂中的开关除去萃取剂即恢复到极性小的状态直接循环利用。
本发明将极性可控萃取剂引入到植物中天然成分的提取工艺中，其中极性可控萃取剂在萃取含油作物油脂后形成混合液，直接加入分相开关即发生分相，去掉了传统提取植物中天然成分工艺中蒸发回收溶剂的过程，克服了传统提取工艺能耗大、成本高，不能保证天然成分的活性的缺点。
本发明提取原料包括大豆、麻疯树籽、花生、棉籽、牡丹花籽、丁香花蕾及其他含油作物种子、花、果实或其他植物器官等，原料不仅含有高附加值、高活性、功效多样的天然成分，且资源丰富易得，预处理简单方便。
本发明设备常见，而且提高了天然成分的收率，保证了天然成分的纯度和收率，极大的降低了生产工艺总能耗，节省了经济成本，满足实际使用要求。
具体实施方式
下面结合具体实施方式，对本发明作进一步说明。
实施例1
麻疯树种子中含过氧基团的二萜化合物的提取方法，具体步骤如下：
（1）原料预处理：将10kg麻疯树种子进行清理、剥壳、去皮、破碎、软化、轧胚、膨化和蒸炒工序得到熟胚；
（2）萃取油脂：将熟胚和25kg的1,5-二氮杂双环[4.3.0]壬-5-烯放到浸出器中，在30℃下浸出1.5小时，分离后获得混合油和湿粕，采用加热解吸方法在脱溶机内进行湿粕脱溶，使残余油与湿粕分离，最后合并得到的残余油与混合油；
（3）加入分相开关：在30℃下，将SO2气体以1000mL/min的气速通入装有混合油相的吸收塔中，通气共计1.5小时；
（4）静置回收各相：将步骤（3）中得到的溶液静置8小时，回收油相和有机溶剂相；
（5）油脂中天然成分的分离提纯：采用柱层析分离法，层析柱规格为100×40cm，柱温30℃，氯仿-甲醇(体积比3:2)为流动相，流速为2.5mL/min，从油相中分离提纯得到含过氧基团的二萜化合物，收率为90%；
（6）回收萃取剂：在130℃下，对步骤（4）中回收的有机溶剂相微波加热至不再产生气体，脱除SO2回收萃取剂。
实施例2
牡丹花籽中10-羟基-芍药苷的提取方法，具体步骤如下：
（1）原料预处理：将10Kg牡丹花籽进行清理、去皮、破碎、软化、轧胚、膨化和蒸炒工序得到熟胚；
（2）萃取油脂：将熟胚和35kg1,1,3,3-四甲基胍放到浸出器中，在25℃下浸出2.5小时，分离后获得混合油和湿粕，采用加热解吸方法在脱溶机内进行湿粕脱溶，使残余油与湿粕分离，最后合并得到的残余油与混合油；
（3）加入分相开关：在25℃下，将CO2气体以800mL/min的气速通入装有混合油相的吸收塔中，通气共计1.5小时；
（4）静置回收各相：将步骤（3）中得到的溶液静置12小时，回收油相和有机溶剂相；
（5）油脂中天然成分的分离提纯：采用高效半制备液相法，色谱柱型号为C18柱 (250mm×10mm)半制备柱；柱温为25℃，流动相：乙腈-水(体积比3:1)；流速：40mL/min；检测波长为275nm；进样量：1mL，收集17.3~18.9min的馏分，得到10-羟基-芍药苷，收率为87%；
（6）回收萃取剂：在30℃下，对步骤（4）中回收的有机溶剂相以100mL/min的气速通入N2共100min，脱除CO2回收萃取剂。
实施例3
丁香花蕾中3,4-二羟基肉桂酸的提取方法，具体步骤如下：
（1）原料预处理：将20Kg丁香花蕾进行清理、破碎、软化、轧胚、膨化和蒸炒工序得到熟胚；
（2）萃取油脂：将熟胚和25kg3-乙基吡啶和25kg乙醇放到浸出器中，在55℃下浸出10小时，分离后获得混合油和湿粕，采用机械挤压的方法在挤压机内进行湿粕脱溶，使残余油与湿粕分离，最后合并得到的残余油与混合油；
（3）加入分相开关：在25℃下，将SO2气体以150mL/min的气速通入装有混合油相的吸收塔中，通气共计1.5小时；
（4）静置回收各相：将步骤（3）中得到的溶液静置12小时，回收油相和有机溶剂相；
（5）油脂中天然成分的分离提纯：采用树脂吸附法，选用D101树脂油相中吸附，温度为25℃，洗脱液为乙醇水溶液70mL，吸附速率为1.5mL/min，洗脱速率为6.0mL/min，pH值为6.14，得到3,4-二羟基肉桂酸，收率为92%；
（6）回收萃取剂：在70℃下，对步骤（4）中回收的有机溶剂相微波加热至不再产生气体，脱除SO2回收萃取剂。
实施例4
花生种子中白藜芦醇的提取方法，具体步骤如下：
（1）原料预处理：将10Kg花生种子进行清理、去皮、破碎、软化、轧胚、膨化和蒸炒工序得到熟胚；
（2）萃取油脂：将熟胚和30kgNN-二甲基苯胺和30kgN,N,N',N'-四甲基对苯二胺放到浸出器中，在30℃下浸出20小时，分离后获得混合油和湿粕，采用机械挤压的方法在挤压机内进行湿粕脱溶，使残余油与湿粕分离，最后合并得到的残余油与混合油；
（3）加入分相开关：在30℃下，将CO2气体以200mL/min的气速通入装有混合油相的吸收塔中，通气共计1小时；
（4）静置回收各相：将步骤（3）中得到的溶液静置8小时，回收油相和有机溶剂相；
（5）油脂中天然成分的分离提纯：采用重结晶法，溶剂为异丙醇，温度为75℃，时间为12小时，固液比为1:75（g/mL），从油相中分离提纯得到白藜芦醇，收率为87%；
（6）回收萃取剂：在30℃下，对步骤（4）中回收的有机溶剂相以150mL/min的气速通入N2共120min，脱除CO2回收萃取剂。
实施例5
油菜叶中丙烯基硫甙的提取方法，具体步骤如下：
（1）原料预处理：将10Kg油菜叶进行清理、去皮、破碎、软化、轧胚、膨化和蒸炒工序得到熟胚；
（2）萃取油脂：将熟胚和40Kg2-乙基-1-甲基咪唑放到浸出器中，在25℃下浸出20小时，分离后获得混合油和湿粕，采用机械挤压的方法在挤压机内进行湿粕脱溶，使残余油与湿粕分离，最后合并得到的残余油与混合油；
（3）加入分相开关：在25℃下，将SO2气体以300mL/min的气速通入装有混合油相的吸收塔中，通气共计1.5小时；
（4）静置回收各相：将步骤（3）中得到的溶液静置12小时，回收油相和有机溶剂相；
（5）油脂中天然成分的分离提纯：采用薄层色谱制备法，展开剂为乙酸乙酯:氯仿（体积比7:2），碘化汞钾显色，甲醇洗脱，从油相中分离提纯得到丙烯基硫甙，收率为93%；
（6）回收萃取剂：在40℃下，对步骤（4）中回收的有机溶剂相微波加热至不再产生气体，脱除SO2回收萃取剂。
实施例6
牡丹花籽中牡丹酮-1-D-葡萄糖苷的提取方法，具体步骤如下：
（1）原料预处理：将10Kg进行清理、去皮、破碎、软化、轧胚、膨化和蒸炒工序得到熟胚；
（2）萃取油脂：将熟胚和40Kg[TMG][BF4]放到浸出器中，在35℃下浸出2小时，分离后获得混合油和湿粕，采用加热解吸方法在脱溶机内进行湿粕脱溶，使残余油与湿粕分离，最后合并得到的残余油与混合油；
（3）加入分相开关：在25℃下，将CO2气体以750mL/min的气速通入装有混合油相的吸收塔中，通气共计1小时；
（4）静置回收各相：将步骤（3）中得到的溶液静置8小时，回收油相和有机溶剂相；
（5）油脂中天然成分的分离提纯：采用重结晶法，溶剂为乙醇，温度为45℃，时间为24小时，固液比为1:35（g/mL）从油相中分离提纯得到牡丹酮-1-D-葡萄糖苷，收率为94%；
（6）回收萃取剂：在30℃下，对步骤（4）中回收的有机溶剂相以100mL/min的气速通入N2共70min，脱除CO2回收萃取剂。
实施例7
棉籽中羟基茴香醚的提取方法，具体步骤如下：
（1）原料预处理：将25Kg棉籽进行清理、去皮、破碎、软化、轧胚、膨化和蒸炒工序得到熟胚；
（2）萃取油脂：将熟胚和100Kg1,3,3,3-四甲基胍放到浸出器中，在35℃下浸出5小时，分离后获得混合油和湿粕，采用加热解吸方法在脱溶机内进行湿粕脱溶，使残余油与湿粕分离，最后合并得到的残余油与混合油；
（3）加入分相开关：在25℃下，将SO2气体以450mL/min的气速通入装有混合油相的吸收塔中，通气共计1.5小时；
（4）静置回收各相：将步骤（3）中得到的溶液静置16小时，回收油相和有机溶剂相；
（5）油脂中天然成分的分离提纯：采用树脂吸附法，选用HPD-722树脂，温度为37℃，洗脱液为乙醇水溶液80mL，吸附速率为2mL/min，洗脱速率为1.5mL/min，pH值为4.56，从油相中分离提纯得到羟基茴香醚，收率为94%；
（6）回收萃取剂：在60℃下，对步骤（4）中回收的有机溶剂相微波加热至不再产生气体，脱除SO2回收萃取剂；
实施例8
丁香花蕾中4-羟基-3-甲氧基肉桂酸的提取方法，具体步骤如下：
（1）原料预处理：将25Kg丁香花蕾进行清理、破碎、软化、轧胚、膨化和蒸炒工序得到熟胚。
（2）萃取油脂：将熟胚和75KgN，N-二甲基乙酰胺放到浸出器中，在25℃下浸出30小时，分离后获得混合油和湿粕，采用机械挤压的方法在挤压机内进行湿粕脱溶，使残余油与湿粕分离，最后合并得到的残余油与混合油；
（3）加入分相开关：在25℃下，将SO2气体以750mL/min的气速通入装有混合油相的吸收塔中，通气共计1小时；
（4）静置回收各相：将步骤（3）中得到的溶液静置14小时，回收油相和有机溶剂相；
（5）油脂中天然成分的分离提纯：采用凝胶色谱法，色谱柱型号为S-X3，柱温60℃，流动相为：1mL/min的二甲基酸胺，收集9~11.5min的馏分，从油相中分离提纯得到4-羟基-3-甲氧基肉桂酸，收率为91%；
（6）回收萃取剂：在25℃下，50kg（萃取剂摩尔量：氧化钙摩尔量=1:1.04）氧化钙到步骤（4）中回收的有机溶剂相中，脱除SO2回收萃取剂。
实施例9
大豆种子中异黄酮的提取方法，具体步骤如下：
（1）原料预处理：将10Kg大豆种子进行清理、去皮、破碎、软化、轧胚、膨化和蒸炒工序得到熟胚；
（2）萃取油脂：将熟胚和30kgNN-二甲基苯胺放到浸出器中，在25℃下浸出5小时，分离后获得混合油和湿粕，采用机械挤压的方法在挤压机内进行湿粕脱溶，使残余油与湿粕分离，最后合并得到的残余油与混合油；
（3）加入分相开关：在25℃下，将CO2气体以750mL/min的气速通入装有混合油相的吸收塔中，通气共计2小时；
（4）静置回收各相：将步骤（3）中得到的溶液静置12小时，回收油相和有机溶剂相；
（5）油脂中天然成分的分离提纯：采用凝胶色谱法，色谱柱型号为LB07-TSKgelG4000SI，柱温30℃，流动相为：1mL/min的四氢呋喃，收集13.5~17min的馏分，得到异黄酮，收率为90.1%；
（6）回收萃取剂：在30℃下，3kg（萃取剂质量：分子筛质量=10:1）中国医药（集团）上海化学试剂公司生产的4A型分子筛放到步骤（4）中回收的有机溶剂相中，脱除CO2回收萃取剂。
以上对本发明的具体实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。
Claims (8)
1.一种植物中天然成分的提取方法，以含油作物种子、花、果实为原料经常规处理后用萃取剂萃取得到混合油，其特征在于，在混合油中加入分相开关，分离萃取剂并提取天然成分。
2.根据权利要求1所述植物中天然成分的提取方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）原料预处理：将含油作物种子、花、果实原料进行常规处理得到熟胚；
（2）萃取油脂：将熟胚浸泡在萃取剂中，萃取剂淹没熟胚，在25℃~55℃下浸出1.5~30小时，分离获得混合油；
（3）加入分相开关：在25℃~30℃下，将分相开关通入到装有混合油相的装置中处理1~2小时；
（4）静置回收各相：将步骤（3）中得到的溶液静置8~16小时，回收油相和有机溶剂相；
（5）天然成分的分离提纯：采用柱层析分离法、树脂吸附法、重结晶法、凝胶色谱法、薄层色谱制备法或高效半制备液相法对油相中的天然成分进行分离提纯；
（6）回收萃取剂：脱除步骤（4）中回收的有机溶剂相中的分相开关，回收萃取剂。
3.根据权利要求2所述植物中天然成分的提取方法，其特征在于，所述原料与萃取剂的质量比为1:2.5~6。
4.根据权利要求2所述植物中天然成分的提取方法，其特征在于，所述萃取剂为脒类、胍类、醇类、胺类、酰胺类、咪唑类、吡啶类、吡啶类离子液体、咪唑类离子液体、季铵盐类离子液体、吡咯类离子液体、氨基酸类离子液体、季磷盐类离子液体、胍类离子液体、乳酸盐类离子液体、磺酸盐类离子液体中的一种或两种以上任意比例混合物。
5.根据权利要求4所述植物中天然成分的提取方法，其特征在于，所述脒类为1,5-二氮杂双环[4.3.0]壬-5-烯、1,8-二氮杂双环[5.4.0]十一碳-7-烯、三氮脒；
所述胍类为1,1,3,3-四甲基胍或1,3,3,3-四甲基胍；
所述醇类为环己醇无水乙醇或丙醇；
所述胺类为N,N-二甲基环己胺、N,N-二甲基苯胺或N,N,N',N'-四甲基对苯二胺；
所述酰胺类为乙酰胺或二甲基乙酰胺；
所述咪唑类为咪唑、1-甲基咪唑或2-乙基-1-甲基咪唑；
所述吡啶类为吡啶、3-氨基-1-甲基吡啶、3-乙基吡啶或3-氨基-1-甲基吡啶；
所述吡啶类离子液体为N-丁基吡啶氯盐、[C4min]PF6或[C4mim]Br；
所述咪唑类离子液体为甲基咪唑三氟甲基磺酰胺盐、1-丁基-3-甲基咪唑乳酸盐或[bmim]BF4；
所述季胺盐类离子液体为苯乙烯基-三甲基胺四氟硼酸盐、[VBTMA][BF4]或N-甲氧基乙基-N-甲基二乙基铵四氟硼酸盐；
所述吡咯类离子液体为1-丁基-1-甲基吡咯烷鎓双(三氟甲磺酰)亚胺、1-乙基-1-甲基吡咯烷鎓四氟硼盐或1-丁基-1-甲基吡咯鎓氯化物；
所述氨基酸类离子液体为[C3NH2bim][BF4]、[TMG][Lac]或[P(C4)4][Ala]；
所述季磷盐类离子液体为[P66614][Triz]、[P66614][Tetz]或[P(C4)4][Gly]；
所述胍类离子液体为[TMG][BF4]、2,2-二乙基-1,1,3,3-四甲基胍硫酸酯盐或[TMG][A]；
所述乳酸盐类离子液体为四甲基胍乳酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑乳酸盐或乙醇胺乳酸盐；
所述磺酸盐类离子液体为1-乙二醇单甲醚-3-甲基咪唑甲磺酸酯、1-戊基-3-甲基咪唑三氟甲磺酸盐或1-乙基-3-甲基咪唑三氟甲磺酸盐。
6.根据权利要求2所述植物中天然成分的提取方法，其特征在于：分相开关为SO2或CO2，分相开关的通入流速为150~1000mL/min。
7.根据权利要求2所述植物中天然成分的提取方法，其特征在于：天然成分包括生物碱、酸类化合物、萜类化合物、茋类化合物、黄酮类化合物、酚类化合物、苯丙素类化合物或醇类化合物。
8.根据权利要求2所述植物中天然成分的提取方法，其特征在于：分相开关脱除方法包括微波加热、通入惰性气体、分子筛吸附或氧化物吸附。
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