CN111072449B

CN111072449B - 一种以含谷维素的皂脚为原料制备天然阿魏酸的方法

Info

Publication number: CN111072449B
Application number: CN201911358319.0A
Authority: CN
Inventors: 黄华学; 刘庚贵; 刘永胜
Original assignee: Hunan Huacheng Biotech Inc
Current assignee: Hunan Huacheng Biotech Inc
Priority date: 2019-12-25
Filing date: 2019-12-25
Publication date: 2021-09-14
Anticipated expiration: 2039-12-25
Also published as: WO2021129233A1; CN111072449A

Abstract

一种以含谷维素的皂脚为原料制备天然阿魏酸的方法，包括以下步骤：碱醇热溶过滤、酸沉分离、常温有机溶剂脱色、碱醇热回流水解、冷析分离、酸化冷置除盐、超滤膜精制、氧化铝脱色、回收溶剂与固液分离、干燥等制备天然阿魏酸。本发明先提高原料中谷维素的含量至50～70wt％再用碱醇溶剂热溶回流水解，通过水解前谷维素提纯脱色和水解后阿魏酸醇溶液精制脱色的协同作用，得到高纯度、纯白色的天然阿魏酸。本发明的工艺具有收率高、纯度高、脱色完全的显著优点；比高温浓碱水解的反应温和、碱浓度低且用量少、转化完全；生产工艺简单，成本低；产品符合国际上天然香兰素对原料天然度的要求，创造了明显的经济和社会效益。

Description

一种以含谷维素的皂脚为原料制备天然阿魏酸的方法

技术领域

本发明属于植物提取分离技术领域，涉及一种利用含有谷维素的皂脚为原料制备天然阿魏酸的方法。

背景技术

谷维素(Oryzanol)存在于米糠油中，系以三萜(烯)醇为主体的阿魏酸酯的混合物。主要作用于间脑的自主神经系统与内分泌中枢，能调整自主神经功能，减少内分泌平衡障碍，改善精神神经失调症状。还同时具有降低血脂、降低肝脏脂质、防止脂质氧化、抗氧化等多种生理功能。此外，还有抵抗心律失常的作用，可以通过调节植物神经功能，使心肌兴奋性降低。谷维素的降脂作用也可改善心肌的血液供应，起到改善睡眠的作用。

阿魏酸(Ferulic Acid)的化学名称为4-羟基-3-甲氧基肉桂酸，是桂皮酸(又称肉桂酸，3-苯基-2-丙烯酸)的衍生物之一。阿魏酸能清除自由基，促进清除自由基的酶的产生，增加谷胱甘肽转硫酶和醌还原酶的活性，并抑制酪氨酸酶活性，来调节人体生理机能。此外，阿魏酸(阿魏酸钠)具有抗血小板聚集，抑制血小板5-羟色胺释放，抑制血小板血栓素A2(TXA2)的生成，增强前列腺素活性，镇痛，缓解血管痉挛等作用，是生产用于治疗心脑血管疾病及白细胞减少等症药品的基本原料，它同时在人体中可起到健美和保护皮肤的作用。

米糠来源的天然阿魏酸主要用作生产天然香兰素的原料，是目前国际上唯一认可的采用微生物法生产天然香兰素的原料。

名称：阿魏酸Ferulic Acid

分子式：C₁₀H₁₀O₄

分子量：194.18

CAS号：1135-24-6

熔点：169～173℃

结构式：

物理性质：阿魏酸有顺式、反式两种，顺式为黄色油状物，反式为白色至微黄色正方形结晶或纤维结晶，微溶于冷水，可溶于热水，水溶液中稳定性差，见光易分解；易溶于乙醇、甲醇、丙酮和乙酸乙酯等，难溶于苯、石油醚，pH稳定性好。

本发明采用的原料为含有谷维素的皂脚，来自于精炼米糠油的过程中所得到的具有一定谷维素含量的皂脚，油脂行业俗称“含谷维素的皂脚”，也可以理解为含有谷维素的皂脚。国内米糠油精炼厂所出售的含谷维素的皂脚中谷维素的含量一般在10～20％。

工业上生产阿魏酸有2种方法：一是化学合成法，二是谷维素水解法。至于其他方法，虽然有报导，但在实际生产中未有应用。目前国内大量出口的阿魏酸是天然阿魏酸，主要是因为中国是世界稻米主产国，具有众多大型米糠油脂厂，从而具有绝对优势的谷维素资源，且欧美日等国家和地区主要用天然阿魏酸通过微生物发酵工艺制备世界香料之王——天然香兰素，部分用于医药行业，少量用来制备高端化妆品。国际上对天然阿魏酸进行了严格限定，即必须来自于米糠，并且能通过同位素鉴定的天然度测试。

工业上生产天然阿魏酸均是以一定含量的来自米糠的谷维素为原料，经高温浓碱皂化和精制而得，这样制备的天然阿魏酸符合出口的规定，即欧美日等国和地区要求天然阿魏酸必须来自米糠，才认定是天然的。

国内对天然阿魏酸的研究较多，有专利报导了从不同植物、米糠油加工的废弃物或下脚料中提取天然阿魏酸，也有从玉米皮膳食纤维制备过程废液中提取天然阿魏酸。分述如下：

1、申请号为CN201910799833.1的专利，公开一种简便的从青麦仁麸皮中提取纯化阿魏酸的方法，该方法为：将原料青麦仁麸皮粉碎，然后利用以一定的料液比(g/ml)和碱液质量分数，室温下浸泡进行提取；然后水提取液离心后将pH调至酸性并抽滤，之后用乙酸乙酯重复萃取，收集有机相并旋蒸干回收乙酸乙酯；将沸腾的蒸馏水溶解干物质中的阿魏酸后，冷冻干燥后结晶并收集，以达到分离纯化得到较高纯度阿魏酸的目的。该专利用碱液在室温下浸泡，提取效率低，是否能有效提取还有待进一步求证；通过简单萃取以及蒸馏水结晶，所得阿魏酸纯度不高，限制了在高端市场的应用；而且冷冻干燥成本极高，没有经济可行性。

2、申请号为CN201310713194.5的专利，涉及一种从玉米皮膳食纤维制备过程产生的废液中提取阿魏酸的方法。该方法包括如下步骤：将废液离心后浓缩蒸，采用浓盐酸调除杂除乙醇后废液的pH值；用大孔吸附树脂对酸化后的废液吸附；采用乙醇对饱和树脂进行阿魏酸洗脱；将洗脱液浓缩蒸发后再用乙酸乙酯萃取，取酯相减压浓缩挥发出乙酸乙酯，即得产品。该专利申请采用简单的大孔吸附树脂吸附以及乙酸乙酯萃取工艺，难以得到高纯度的阿魏酸产品。

3、申请号为CN201310553863.7的专利，公开了一种阿魏酸的纯化工艺，主要包括制备阿魏酸提取液、去除溶液中的溶剂、净化碱液、纯化阿魏酸、制备阿魏酸结晶和制备阿魏酸成品等步骤。本发明以米糠生产大米脂肪酸过程中的伴生产物、或/和粗γ-谷维素作为原料制备得到阿魏酸提取液，然后通过膜组合纯化工艺进行纯化，得到阿魏酸成品。该专利利用了高浓度废碱，用膜工艺能否实现，是否有膜能耐浓碱，需要进一步求证；通过膜工艺是否可以直接得到白色且含量达到98％的阿魏酸，产品回收率能达到多少，也需要进一步求证。

4、申请号为CN201310508184.8的专利，公开了一种米糠来源的天然阿魏酸的制备方法，包括以下步骤：提取：以脱脂米糠为原料，利用包含有纤维素酶、蛋白酶和黑曲酶的复合酶，进行发酵酶解；过滤：酶解完成后，将酶解液进行初步固液分离，初滤液利用超滤仪进行精滤，得到精滤液备用；富集：精滤液通过反相树脂进行富集，然后用含水醇进行洗脱；收集洗脱液，浓缩，结晶得到阿魏酸粗品；纯化：阿魏酸粗品加入活性炭，用90-100度热水回流，然后过滤，滤液放凉结晶，得到阿魏酸产品。该专利以米糠为原料，制备天然阿魏酸，但米糠中天然阿魏酸含量极低，不到0.3％；且工艺过程步骤繁多，最终导致阿魏酸生产单位重量的成本较高，不具有产业上的优势。

5、申请号为CN201310196719.2的专利，公开了一种阿魏酸的制备方法，包括以下步骤：将纤维质原料用低浓度碱醇水混合溶液提取获得含阿魏酸的碱解液，而后用超滤除去可溶性大分子杂质，再用纳滤浓缩超滤的透过液，将浓缩液酸化，低温静置结晶或有机溶剂萃取获得阿魏酸产品。该专利用低浓度碱醇水混合溶液提取阿魏酸，是否能提取出来，转化效率如何，需要进一步求证；超滤和纳滤是否能承受碱解液的pH值，是否有这种规格型号的膜，也需要进一步求证；最终得到产品中阿魏酸含量仅为85％左右，不能达到实际需求。

6、申请号为CN201310191601.0的专利，公开了一种阿魏酸的制备方法。该方法具体包括如下步骤：S1.将纤维质原料与NaOH-乙醇-水溶液混合，搅拌，65～75℃处理1～3小时，过滤、浓缩得阿魏酸提取液；S2.用截留分子量为1000～10000的超滤设备对S1中的阿魏酸提取液进行超滤，超滤后的滤液再进行纳滤处理，纳滤条件为：采用分子截留量100～180，有效截留面积0.2～0.3m²的纳滤膜；压力为0.1～0.45MPa，温度为15～45℃；S3.将经S2纳滤后的截留液在pH为1.0～3.0、1～5℃条件下结晶，抽滤、洗涤晶体、干燥得阿魏酸固体。该专利用低浓度碱醇水混合溶液提取阿魏酸，是否能提取出来，转化效率如何，需要进一步求证；超滤和纳滤是否能承受碱解液的pH值，是否有这种规格型号的膜，也需要进一步求证。最终得到产品阿魏酸纯度较低，难以进入欧美高端市场。

7、申请号为CN201010169724.0的专利，公开了一种从米糠油加工的废弃物中分离提取含量≥98％的天然阿魏酸的工艺，其特征是：它以米糠油加工过程所产生的废弃物为原料，经乙醇洗涤→皂化及过滤→酸化及过滤→乙醇溶解及过滤→离子交换树脂精制→脱色→浓缩→抽滤→真空干燥制得天然阿魏酸含量≥98％的白色粉末产品。该专利采用高温浓碱水溶液在非溶解状态下将谷维素水解成阿魏酸，反应条件较剧烈，转化效果略差；采用离子交换树脂精制阿魏酸，阿魏酸在碱性条件下不稳定，易氧化变质，且处理树脂产生较多废水，污染环境。

而且该专利所用原料——米糠油加工的废弃物中谷维素含量较高，通过计算可以判断该专利用的原料，即米糠油加工的废弃物中谷维素的含量在25-35％。这个数据可以通过该专利数据进行简单计算得到，该专利实施例1是使用400kg原料得到28kg阿魏酸，一般通过含有谷维素的原料制备阿魏酸，收率大概在60-70％左右，根据谷维素和阿魏酸分子量可以计算得知该专利使用的原料谷维素含量在26％以上。而且该专利以米糠油加工废弃物作为原料，谷维素的含量较高，其余为精炼米糠油过程中所产生的杂质，呈固体状态，无流动性，且高含量谷维素难溶于乙醇中，通过一定温度的乙醇洗涤，由于谷维素和杂质的溶解度差异，因此该专利是以乙醇的不容物残渣进行后续的皂化反应，导致水解不彻底，或者水解温度过高破坏目标产物的生活活性成分。(主要是因为早些年国内很少有企业生产天然阿魏酸，大多企业用来生产谷维素，且谷维素在国内外的销量有限，产品滞销，以致于在当时积累了较多的中等含量谷维素，在油脂企业中相当于是米糠油加工的废弃物。

8、申请号为CN201310531556.9的专利，公开了一种从加工米糠油的下脚料中提取≥98％天然阿魏酸的工艺，具体是以加工米糠油的下脚料为提取原料，经正已烷脱脂和脱色，80％以上食用乙醇去味；然后用一定浓度和温度的氢氧化钠水溶液皂化2次，不锈钢滤网自然过滤，再用稀硫酸调节皂化液，抽滤；沉淀用稀碱调节pH为9～10，经离子交换树脂精制，洗脱杂质后用碱醇溶液解吸，脱色，过滤；滤液过树脂柱，去除有害的金属离子；流出液采用渗透汽化膜技术分离乙醇以及产品重结晶，结晶产品经水洗、抽滤以及真空干燥得到。该专利申请年份较早，所用原料中谷维素的含量远高于现阶段市售含谷维素的皂脚；采用高温浓碱水溶液在非溶解状态下将谷维素水解成阿魏酸，反应条件较剧烈，转化效果略差；采用离子交换树脂精制阿魏酸，阿魏酸在碱性条件下不稳定，易氧化变质，处理树脂产生较多废水，污染环境。

该专利同样存在所用原料中谷维素含量很高的情况，主要是因为早些年国内很少有企业生产天然阿魏酸，大多企业用来生产谷维素，且谷维素销量有限，以致于在当时积累了较多的中等含量谷维素，称为米糠油加工的下脚料或者米糠油加工的废弃物。以该专利实施例1为例，以400kg原料制备得到36kg阿魏酸，按照含有谷维素的原料制备阿魏酸，收率大概在60-70％左右计算，可以得知该专利使用的原料中谷维素含量在30％以上。

发明内容

为克服现有技术提取制备天然阿魏酸效率不高，纯度低，存在污染，处理繁复等缺陷，本发明提供一种以含有谷维素的皂脚为原料制备天然阿魏酸的方法，工业规模生产出纯度99％以上、白色的天然阿魏酸。具体是先提高原料中谷维素的含量再将谷维素进行水解的工艺，避免了用低含量谷维素直接水解导致的转化率低、成品收率低、脱色难、成本高，显著提高最终产品天然阿魏酸的收率和工艺过程的脱色效果，降低生产成本；采用强碱作用使谷维素在溶剂溶解状态下回流水解，相比高温浓碱水溶液非溶解状态水解工艺的温度易控、碱浓度低、转化充分、收率高；生产过程不使用有毒溶剂，产品的溶剂残留符合出口要求；生产工艺简单，成本低；产品符合国际上天然香兰素对原料天然度的要求，创造了明显的经济和社会效益。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：一种以含有谷维素的皂脚为原料制备天然阿魏酸的方法，包括以下步骤：

(1)、碱醇热溶过滤：向含谷维素的皂脚的原料中加入高浓度醇水溶液，升温，用稀碱液调节体系为碱性，之后趁热过滤得滤液1；

(2)、酸沉分离：用稀酸调节滤液1为中性或弱酸性，搅拌，静置，过滤，收集沉淀；

(3)、脱色：向沉淀中加入低极性有机溶剂，常温条件下搅拌，静置，离心，收集离心沉淀；

(4)、回流水解：加入含碱的醇溶液加热升温至回流，保温水解；

(5)、冷析分离：通水将碱醇水解液冷却至室温，静置，使碱醇不溶物充分析出，过滤得滤液2；

(6)、酸化冷置除盐：用稀硫酸调节滤液2为酸性，低温下冷藏，盐成为晶体析出，趁冷过滤得滤液3；

(7)、超滤膜精制：将滤液3通过超滤膜系统，收集膜下游液即透过液，得超滤膜精制液；

(8)、氧化铝脱色：将超滤膜精制液通过装有酸性氧化铝的层析柱，收集流出液；进料完成后，加高浓度醇水溶液洗柱，收集洗柱液，合并流出液和洗柱液，得脱色液。

(9)、回收溶剂与固液分离:真空减压回收脱色液中的醇，浓缩至无醇味，结晶析出，冷却至室温并静置，过滤，收集沉淀，干燥得天然阿魏酸。

在本发明优选的技术方案中：

步骤(1)中用稀碱液调节体系pH为9.0～10.0；和/或步骤(2)中用稀酸调节溶解滤液的pH为6.0～7.0；和/或步骤(6)中用稀硫酸调节碱醇水解滤液的pH为3.0～4.0。

步骤(1)中，所述高浓度醇溶液是浓度85-98wt％的醇水溶液，醇为低碳醇，具体可以是乙醇，丙醇，丙二醇，优选为乙醇；醇水溶液和含谷维素的皂脚的原料的体积质量比为4-8(L/kg)，醇水溶液和含谷维素的皂脚的原料的体积质量比优选为5-6(L/kg)。

步骤(1)中，醇水溶液的加入方式没有特别限定，可以一起加入，也可以分批加入，优选为分为2-3次均匀加入的方式，能更有效将谷维素提取出来。

步骤(1)中，所述碱液没有特别限定，一般使用稀氢氧化钠或氢氧化钾水溶液，相应浓度为5～10wt％。

步骤(2)中，所述稀酸没有特别限定，一般使用稀盐酸或稀硫酸，相应浓度为5～10wt％；所述过滤方式为三足布袋离心，或三足沉降离心；静置时间为3-6h。

步骤(3)中，所述低极性有机溶剂选自正已烷、6号溶剂油和石油醚中的至少一种，其和步骤(2)所得沉淀的体积质量比为2-4(L/kg)。

步骤(1)-(3)的目的是通过碱醇热溶过滤、酸沉分离、常温有机溶剂脱色步骤，将离心沉淀中谷维素的含量从原料中的10～20wt％提高至50～70wt％，再进行水解(皂化)反应；优选地，步骤(3)所得离心沉淀中谷维素含量为60-70wt％。

本发明中，在步骤(1)-(3)后，离心沉淀中谷维素含量提升至50～70wt％，对本发明目的的实现有着至关重要的影响，原因是：1、提高谷维素的水解转化效率，避免低含量谷维素直接水解导致的转化率低；2、提高脱色效果，在谷维素阶段将大部分色素去除，与步骤(7)、(8)的精制和脱色产生协同作用，可以得到纯白色产品，解决天然阿魏酸不易脱色难题；3、提高成品收率，通过对谷维素提纯和脱色，谷维素损耗低，减少后续天然阿魏酸脱色步骤，因天然阿魏酸脱色对产品损失较大；4、降低生产成本。通过提纯谷维素，来减少碱醇水解时碱和醇的量，提高生产效率，并与提高成品得率来协同降低生产成本。

步骤(4)的目的是在合适条件下使谷维素转化成阿魏酸钠盐和三萜醇、甾醇。所述含碱的醇溶液是将氢氧化钠和/或氢氧化钾加入到高浓度醇水溶液中，最终含碱的醇溶液碱中，碱的浓度是10-15wt％，醇的浓度在70-80wt％，余量为水。

步骤(4)中，含碱的醇溶液和步骤(3)所得离心沉淀的体积质量比为6-10(L/kg)；所述溶剂回流温度为90～95℃，在谷维素水解的整个过程保持该温度范围；所述谷维素的水解时间为6.5～8.5h。

步骤(5)中，静置时间为3-6h。

步骤(6)中，所述稀硫酸为相应浓度为15～30％。

步骤(6)中只能用稀硫酸，与前期步骤中的氢氧化钠生成硫酸钠，再通过本发明申请的工艺步骤将硫酸钠盐大部分去除。如果采用稀盐酸，会与前期步骤中的氢氧化钠生成氯化钠，而氯化钠在本发明申请的工艺步骤中难以析出结晶，不利于去除。此处将稀硫酸的浓度为15～30wt％，是为了通过提高浓度来减少所用稀硫酸的体积，从而减少最终调节pH到酸性以后的溶液总体积。有利于后续的析晶步骤。

步骤(6)中，所述低温下冷藏是降温至0～4℃冷藏6～12h方式，使盐结晶析出，最后在保持冷的条件下，通过过滤使盐与含有天然阿魏酸的醇溶液分离。

步骤(7)中，所述超滤膜的截留分子量为5000～8000，材质为聚醚砜，运行压力1.0～2.0MPa，收集部分为膜下游液即透过液；

步骤(8)中，所述酸性氧化铝加入量为含谷维素的皂脚原料的2～4wt％；

步骤(9)中，所述静置的时间为3-6h；所述过滤操作是先将物料通过布袋离心机以后，再向离心机内加入40～45℃温水，分2～4次；所述干燥方式为鼓风干燥，或真空干燥，或微波真空干燥，干燥温度为55～65℃。

本发明以含谷维素的皂脚为原料，含谷维素的皂脚本身来自米糠油，原料中谷维素的含量只有10～20％，其余成分主要为大量的脂溶性杂质和色素。

发明人预料不到地发现，通过调控各个步骤的pH在合适范围内，能够最大限度在不破坏谷维素结构。同时通过在步骤(1)至(3)，将离心沉淀的谷维素含量提高到50-70wt％，会进一步提高谷维素的水解效率和简化后续的后处理，减少天然阿魏酸在后续除杂和脱色步骤中的损耗。最终得到以高纯度，高收率获得满足欧美高端市场的天然阿魏酸产品。

本发明方法的有益效果

一、本发明提供了一种米糠谷维素来源的天然阿魏酸，相应产品已稳定销售，创造了明显的经济和社会效益。按照本发明方法所得天然阿魏酸的纯度高达98％以上，优选实施例在99％以上，颜色为白色，通过国际上认可的同位素检测法判定的产品天然度，符合欧美日等国际上生产天然香兰素的大型企业对原料天然阿魏酸的要求。

二、按照本发明方法，各个步骤之间发挥了协同配合的作用，特别是步骤(1)、(2)和(6)中的pH调控范围的配合关系，步骤(1)至(3)中把谷维素的含量提高到一定程度，步骤(4)中的水解条件以及步骤(6)中使用稀硫酸酸化，这些步骤之间协同配合，最终天然阿魏酸的制取效率高，损失少，最终以高纯度，高收率制备得到了高质量的天然阿魏酸产品，在成本控制上具有明显的优势。

三、生产过程不使用有毒溶剂，产品的溶剂残留符合出口要求。

四、建立了适合植物提取物工厂使用的、较为简单的生产工艺，能规模生产出优质的天然阿魏酸工业产品。本发明的工艺，具有脱色完全、效果好的显著优点；比高温浓碱水解的温度易控、碱浓度低、转化充分、收率高。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明。

本发明实施例所使用的原料含谷维素的皂脚(含谷维素的皂脚)基购于湖南岳阳，谷维素的含量为13.65％。本发明所用溶剂正已烷，6号溶剂，石油醚的纯度均为99％、酸性氧化铝为市售普通规格、纯水为生产车间用二级纯水设备制备。本发明实施例所使用的化学试剂和原辅材料，如无特殊说明，均通过常规商业途径获得。

本发明实施例中，采用紫外-可见分光吸收色谱(UV)检测谷维素的含量，采用高效液相色谱法(HPLC)检测天然阿魏酸的含量。

天然阿魏酸的天然度验证标准：1、¹⁴C比活度：＞14D PM/g.c；2、氢同位素²H/¹Hδ＜-156；3、碳同位素¹³C/¹²Cδ＜-35。

实施例1

1、碱醇热溶过滤。先向3m³提取罐中加入浓度89％的食用乙醇1200L，在不断搅拌下将400kg含谷维素的皂脚原料投入提取罐中，继续加入1200L浓度89％的食用乙醇，保持连续搅拌并加热，升温至52℃，用浓度6％的稀氢氧化钠水溶液调节体系的pH为9.0，使原料溶解，将物料趁热通过碟式离心机，收集滤液，得2650L溶解滤液。

2、酸沉分离。用浓度5wt％的稀硫酸调节溶解滤液的pH为6.5，充分搅拌均匀，静置6h，使谷维素沉淀完全，通过三足沉降离心机，收集离心沉淀，得261kg离心沉淀。

3、常温有机溶剂脱色。向261kg离心沉淀中加入650L正已烷，常温条件下充分搅拌均匀，静置1h，通过三足布袋离心机，收集离心沉淀，得137kg离心沉淀，其中谷维素含量为61.3％。

4、碱醇热回流水解。将1000L碱醇溶液(氢氧化钠13wt％，乙醇78wt％)溶液加入2m³提取罐中，保持连续搅拌，加入137kg离心沉淀，加热升温至92℃，使溶剂回流，保温水解7.5h，使谷维素转化成阿魏酸钠盐和三萜醇、甾醇。

5、冷析分离。通自来水将碱醇水解液冷却至室温，静置4h，使碱醇不溶物充分析出，通过三足沉降离心机，分别收集沉淀和滤液，沉淀用于后处理，滤液为碱醇水解滤液，得800L碱醇水解滤液。

6、酸化冷置除盐。用浓度为20wt％的稀硫酸调节碱醇水解滤液的pH为3.0，将溶液置冷库，于2℃冷藏8h，使硫酸钠结晶充分析出，趁冷通过三足布袋离心机，分别收集沉淀和滤液，沉淀用于后处理，滤液为含游离天然阿魏酸的脱盐水解滤液。

7、超滤膜精制。将脱盐水解滤液通过截留分子量为5000的超滤膜系统，收集膜下游液即透过液，得超滤膜精制液；进完物料以后，再用纯化水稀释上游液，共2次，每次加纯化水100L；合并超滤膜透过液，得850L超滤膜精制液。

8、氧化铝脱色。预先在层析柱内装10kg酸性氧化铝，然后将超滤膜精制液通过酸性氧化铝层析柱，收集流出液；进完料以后，加15L浓度89wt％的食用乙醇洗柱，收集洗柱液。合并流出液和水洗液，得脱色液。

9、回收溶剂与固液分离。真空减压回收脱色液中的食用乙醇，控制真空度大于-0.085MPa温度62℃，浓缩至无醇味，使白色的天然阿魏酸结晶大量析出。趁热放料至高位罐，通自来水冷却至室温并静置3h，通过布袋离心机，进完物料以后，再向离心机内加入40℃温水，分2次，每次60L，收集离心沉淀。

10、干燥。将沉淀在63℃鼓风干燥，得14.81kg天然阿魏酸。

经检测，成品天然阿魏酸含量99.16％，目测纯白色，产品收率84.22％。产品通过欧美同位素法测试天然阿魏酸的天然度验证标准：1、¹⁴C比活度：14.5D PM/g.c；2、氢同位素²H/¹Hδ为-159；3、碳同位素¹³C/¹²Cδ为-35.9。

实施例2

1、碱醇热溶过滤。先向3m³提取罐中加入浓度92％的食用乙醇1000L，在不断搅拌下将300kg含谷维素的皂脚原料投入提取罐中，继续加入1000L浓度92％的食用乙醇，保持连续搅拌并加热，升温至55℃，用浓度5％的稀氢氧化钠水溶液调节体系的pH为10.0，使原料溶解，将物料趁热通三足沉降离心机，收集滤液，得2160L溶解滤液。

2、酸沉分离。用浓度8wt％的稀盐酸调节溶解滤液的pH为7.0，充分搅拌均匀，静置5h，使谷维素沉淀完全，通过三足沉降离心机，收集离心沉淀，得186kg离心沉淀。

3、常温有机溶剂脱色。向186kg离心沉淀中加入6号溶剂油550L，常温条件下充分搅拌均匀，静置2h，通过三足布袋离心机，收集离心沉淀，得101kg离心沉淀，其谷维素含量为65.3％。

4、碱醇热回流水解。将900L碱醇溶液(氢氧化钠15wt％，乙醇70wt％)溶液加入2m³提取罐中，保持连续搅拌，加入101kg离心沉淀，加热升温至94℃，使溶剂回流，保温水解7.0h，使谷维素转化成阿魏酸钠盐和三萜醇、甾醇。

5、冷析分离。通自来水将碱醇水解液冷却至室温，静置5h，使碱醇不溶物充分析出，通过三足沉降离心机，分别收集沉淀和滤液，沉淀用于后处理，滤液为碱醇水解滤液，得630L碱醇水解滤液。

6、酸化冷置除盐。用浓度为25wt％的稀硫酸调节碱醇水解滤液的pH为4.0，将溶液置冷库，于1℃冷藏9h，使硫酸钠结晶充分析出，趁冷通过三足沉降离心机，分别收集沉淀和滤液，沉淀用于后处理，滤液为含游离天然阿魏酸的脱盐水解滤液。

7、超滤膜精制。将脱盐水解滤液通过截留分子量为8000的超滤膜系统，收集膜下游液即透过液，得超滤膜精制液；进完物料以后，再用纯化水稀释上游液，共2次，每次加纯化水100L；合并超滤膜透过液，得700L超滤膜精制液。

8、氧化铝脱色。预先在层析柱内装11kg酸性氧化铝，然后将超滤膜精制液通过酸性氧化铝层析柱，收集流出液；进完料以后，加16L浓度92wt％的食用乙醇洗柱，收集洗柱液。合并流出液和水洗液，得脱色液。

9、回收溶剂与固液分离。真空减压回收脱色液中的食用乙醇，控制真空度大于-0.085MPa温度64℃，浓缩至无醇味，使白色的天然阿魏酸结晶大量析出。趁热放料至高位罐，通自来水冷却至室温并静置4h，通过布袋离心机，进完物料以后，再向离心机内加入43℃温水，分3次，每次50L，收集离心沉淀。

10、干燥。将沉淀在62℃真空干燥，控制真空度-0.09MPa，得11.02kg天然阿魏酸。

经检测，成品天然阿魏酸含量99.25％，目测纯白色，产品收率83.56％。

实施例3

其他同实施例1，区别在于步骤(1)中用稀碱液调节体系pH为9.0；步骤(2)中用稀酸调节溶解滤液的pH为7.0；步骤(6)中用稀硫酸调节碱醇水解滤液的pH为4.0。经检测，成品天然阿魏酸含量98.73％，目测纯白色，产品收率82.31％。

实施例4

其他同实施例1，区别在于步骤(1)中用稀碱液调节体系pH为10.0；和/或步骤(2)中用稀酸调节溶解滤液的pH为7.0；和/或步骤(6)中用稀硫酸调节碱醇水解滤液的pH为3.5。经检测，成品天然阿魏酸含量98.61％，目测纯白色，产品收率82.42％。

实施例5

其他同实施例1，区别在于步骤(1)中用稀碱液调节体系pH为9.5；步骤(2)中用稀酸调节溶解滤液的pH为7.3；步骤(6)中用稀硫酸调节碱醇水解滤液的pH为3.0。经检测，成品天然阿魏酸含量96.72％，目测纯白色，产品收率78.16％。

实施例6

其他同实施例1，区别在于步骤(1)中用稀碱液调节体系pH为8.5；步骤(2)中用稀酸调节溶解滤液的pH为6.5；步骤(6)中用稀硫酸调节碱醇水解滤液的pH为2.5。经检测，成品天然阿魏酸含量96.41％，目测纯白色，产品收率80.40％。

实施例7

其他同实施例1，区别在于步骤(1)中用稀碱液调节体系pH为9.5；步骤(2)中用稀酸调节溶解滤液的pH为6.5；步骤(6)中用稀硫酸调节碱醇水解滤液的pH为4.5。经检测，成品天然阿魏酸含量94.72％，目测纯白色，产品收率81.27％。

实施例8

其他同实施例1，区别在于步骤(4)中用碱醇溶液为氢氧化钠20wt％，乙醇65wt％。经检测，成品天然阿魏酸含量92.63％，目测白色，产品收率81.91％。

实施例9

其他同实施例1，区别在于步骤(4)中用碱醇溶液为氢氧化钠8wt％，乙醇85wt％。经检测，成品天然阿魏酸含量94.38％，目测白色，产品收率80.40％。

实施例10

其他同实施例1，区别在于步骤(4)加热回流温度为98℃，保温水解6.5h。经检测，成品天然阿魏酸含量93.35％，目测白色，产品收率82.68％。

实施例11

其他同实施例1，区别在于步骤(4)加热回流温度为85℃，保温水解8.5h。经检测，成品天然阿魏酸含量95.17％，目测白色，产品收率81.50％。

对比例1

其他同实施例1，区别在于步骤(6)中使用30wt％盐酸替换20wt％稀硫酸，同样调节碱醇水解滤液的pH为3.0。最终得成品，经检测，成品中阿魏酸含量为87.63％，收率76.53％。

对比例2

其他同实施例1，区别在于步骤(3)中脱色方式改为正丁醇，60℃加热并搅拌，最终得成品，经检测，成品中阿魏酸含量为94.64％，收率74.17％。

对比例3

其他同实施例1，区别在于步骤(6)中用稀硫酸调节pH为3.0后，将溶液在10℃下放置过夜，充分析晶。最终得成品，经检测，成品中阿魏酸含量为91.86％，收率76.75％。

对比例4

其他同实施例1，区别在于省去步骤(7)的超滤膜晶精制的步骤，步骤(6)中脱盐水解滤液直接进入步骤(8)的酸性氧化铝层析柱。最终得成品，经检测，成品中阿魏酸含量为75.83％，收率85.21％。

对比例5

其他同实施例1，区别在于步骤(8)的酸性氧化铝层析柱替换为硅胶层析柱。最终得成品，经检测，成品中阿魏酸含量为91.30％，收率77.25％，产品发黄。

对比例6

其他同实施例1，区别在于省去步骤(3)的极性有机溶剂脱色步骤，直接将步骤(2)所得沉淀进行回流水解。最终得成品，经检测，成品中阿魏酸含量为91.18％，收率71.25％，产品发黄。

上述详细说明是针对本发明其中之一可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均应包含于本发明技术方案的范围内。

Claims

1.一种以含有谷维素的皂脚为原料制备天然阿魏酸的方法，包括以下步骤：

(1)碱醇热溶过滤：向含谷维素的皂脚的原料中加入高浓度醇水溶液，升温，用稀碱液调节体系为碱性，之后趁热过滤得滤液1；

(2)酸沉分离：用稀酸调节滤液1为中性或弱酸性，搅拌，静置，过滤，收集沉淀;

(3)脱色：向沉淀中加入低极性有机溶剂，常温条件下搅拌，静置，离心，收集离心沉淀，离心沉淀中谷维素的含量60~70wt%；

(4)回流水解：加入含碱的醇溶液加热升温至回流，保温水解，所述碱为氢氧化钠和/或氢氧化钾，碱的浓度是10-15wt%，醇的浓度在70-80wt%，所述醇为乙醇，余量为水，含碱的醇溶液和步骤(3)所得离心沉淀的体积质量比为6-10，单位L/kg；所述溶剂回流温度为90~95℃，在谷维素水解的整个过程保持该温度范围；所述谷维素的水解时间为6.5~8.5h；

(5)冷析分离：通水将碱醇水解液冷却至室温，静置，使碱醇不溶物充分析出，过滤得滤液2；

(6)酸化冷置除盐：用稀硫酸调节滤液2为酸性，低温下冷藏，盐成为晶体析出，趁冷过滤得滤液3；所述低温下冷藏是降温至0~4℃冷藏6~12h；

(7)超滤膜精制：将滤液3通过超滤膜系统，收集膜下游液即透过液，得超滤膜精制液；所述超滤膜的截留分子量为5000~8000，材质为聚醚砜；

(8)氧化铝脱色：将超滤膜精制液通过装有酸性氧化铝的层析柱，收集流出液；进料完成后，加高浓度醇水溶液洗柱，收集洗柱液，合并流出液和洗柱液，得脱色液；

(9)回收溶剂与固液分离:真空减压回收脱色液中的醇，浓缩至无醇味，结晶析出，冷却至室温并静置，过滤，收集沉淀，干燥得天然阿魏酸；

步骤(1)中用稀碱液调节体系pH为9.0~10.0；步骤(2)中用稀酸调节溶解滤液的pH为6.0~7.0；步骤(6)中用稀硫酸调节碱醇水解滤液的pH为3.0~4.0。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中所述高浓度醇水溶液和含谷维素的皂脚的原料的体积质量比为4-8，单位L/kg。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述高浓度醇水溶液和含谷维素的皂脚的原料的体积质量比为5-6，单位L/kg。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(3)中所述低极性有机溶剂选自正已烷、6号溶剂油和石油醚中的至少一种，其和步骤(2)所得沉淀的体积质量比为2-4，单位L/kg。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(6)中，所述稀硫酸为相应浓度为15~30wt%。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(7)中，所述超滤膜运行压力1.0~2.0MPa；和/或步骤(8)中，所述酸性氧化铝加入量为含谷维素的皂脚原料的2~4wt%。