CN112047986A - 一种高品质甜菊糖苷的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种高品质甜菊糖苷的制备方法，涉及天然物质提取技术领域，本发明所述甜菊糖苷的制备方法，以甜菊叶粉为原料进行搅拌过滤，离心甩滤得粗滤液；粗滤液经错流过滤得精滤液；以大孔吸附树脂对精滤液纯化.依次用纯化水、甲醇溶液梯度洗脱，再以乙醇溶液进行洗脱并收集乙醇洗脱液，干燥，得固体物；固体物用乙醇重结晶或干燥，即得甜菊糖苷。按照本发明所述方法制备得到的甜菊糖苷中的莱鲍迪苷A含量高于90％，口感更为纯正。本发明在制备粗滤液时无需加热，在室温下充分搅拌即完成，后续的纯化、重结晶或干燥均不加热或极少加热，显著减少了能源消耗，降低生产成本，减少二氧化碳和酸性废气等排放，绿色环保；智能化控制，产品质量稳定可控。
Description
技术领域
本发明涉及天然物质提取技术领域，尤其涉及一种高品质甜菊糖苷的制备方法。
背景技术
甜叶菊(Stevia rebaudiana(Bertoni)Hemsl)为一种富含甜菊糖苷的喜温湿甜叶菊属菊科植物，对光敏感。叶含菊糖苷6～12％，精品为白色粉末状，是一种低热量、高甜度的天然甜味剂，是食品及药品工业的原料之一。甜菊糖苷被国际上誉为“第三糖源”，其甜度约为蔗糖的300倍，热量却仅为蔗糖的1/300，是高甜度低热量的天然甜味剂。甜菊糖苷能使减肥人士、糖尿病人、高血压患者等忌糖人群摆脱无甜之苦，在第七次国际糖尿病会议上甜菊糖苷被公认为糖尿病和高血压患者的理想矫味剂。通过大量的临床试验，甜菊糖苷安全无毒性得到认证。此外，甜菊糖苷还有降血糖、降血脂、防龋齿、抗肿瘤[5]、利尿等药用价值。
目前，提取甜菊糖苷的主要方法有热水浸提法、超声提取法、超临界萃取法、回流提取法以及酶法等，分离甜菊糖苷的方法有大孔树脂吸附、氧化铝柱层析。但是，按照目前方法提取的甜菊糖苷的甜度各不相同，风味各有差异。
甜菊甜苷中的莱鲍迪苷A(RA苷)含量越高，甜味就越纯正，也就会受越多消费者的青睐。因此，要想改善现有甜菊苷产品风味，就必须想办法提高甜菊苷产品中RA部分含量。提高甜菊糖苷产品中莱鲍迪苷A含量比例不仅与原料有关，而且与加工工艺技术有关。莱鲍迪苷A提纯和精制工艺手段主要有：高效液相色谱法、液滴逆流分配层析法、薄层色谱法、毛细管电泳法、超临界萃取法、膜分离法和重结晶法。Kinghorn用液滴逆流色谱(DCCC)纯化甜叶菊中甜味组分，分离出7种甜菊糖苷包括甜菊苷、莱鲍迪苷A、莱鲍迪B苷、菜鲍迪C苷。文献采用重结晶法从普通甜菊叶中提取分离莱鲍迪苷A。现有技术或高温高压；或多种技术联用，操作复杂；或生产周期较长。
发明内容
本发明针对现有甜菊糖苷提取方法能耗过大、口感纯度不足的缺陷，提供了一种甜菊糖苷的制备方法，可获得莱鲍迪苷A含量高于90％的莱鲍迪苷A，同时能耗低、质量稳定、成本低、操作简便，适合工业化生产。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种甜菊糖苷的制备方法，包括以下步骤：
(1)将甜菊叶粉与水混合，搅拌提取3次，离心甩滤，合并3次滤液，得粗滤液；
其中，第一次搅拌提取时，料液质量比为1∶7～9；第二次和第三次搅拌提取时，料液的质量比独立为1∶5～6；
(2)将粗滤液经错流过滤，得到精滤液；
(3)将精滤液以大孔吸附树脂柱纯化，依次用纯化水、体积浓度5～60％的甲醇溶液梯度洗脱后，以体积浓度60～80％的乙醇溶液洗脱，收集乙醇洗脱液；
(4)将针用活性炭与乙醇洗脱液混合搅拌10～20min，脱碳后经错流过滤，得脱碳精滤液；
(5)将脱碳精滤液干燥后重结晶，即得甜菊糖苷。
优选的，步骤(1)中，第一次搅拌提取的时间为8～12min，第二次和第三次搅拌提取的时间独立为4～6min。
优选的，步骤(2)中，所述粗滤液进行错流过滤前，将粗滤液pH调节为2～3并静置2～3h。
优选的，步骤(3)中，所述大孔吸附树脂选自D101型大孔吸附树脂、D301型大孔吸附树脂、FL-2型大孔吸附树脂、SP-3型大孔吸附树脂或SP-7型大孔吸附树脂。
优选的，步骤(3)中，所述大孔吸附树脂为SP-3型大孔吸附树脂。
优选的，步骤(3)中，所述纯化水的用量为2～3BV，体积浓度5～60％的甲醇溶液的用量为5～15BV。
优选的，步骤(3)中，若得到的乙醇洗脱液中莱鲍迪苷A浓度低于20mg/ml，则对乙醇洗脱液进行富集：
将乙醇洗脱液以FL-2型大孔吸附树脂吸附，以乙醇洗脱后，得到富集的乙醇洗脱液。
优选的，步骤(5)中，所述重结晶包括：热溶后过滤，回收部分乙醇，静置8～16h，离心甩滤，得到甜菊糖苷结晶。
优选的，步骤(5)中，所述干燥为负压喷雾干燥。
优选的，所述负压喷雾干燥的条件包括：进风温度100～105℃，喷头转速250～300Hz，进料速度15～30rp/min。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
本发明提供了一种高品质甜菊糖苷的制备方法，以甜菊叶粉为原料进行搅拌提取，离心甩滤得到粗滤液；粗滤液经错流过滤得到精滤液；以大孔吸附树脂对精滤液进行纯化，依次用纯化水、甲醇溶液梯度洗脱，再以乙醇溶液进行洗脱并收集乙醇洗脱液；干燥后，再用乙醇重结晶，即得甜菊糖苷。按照本发明所述方法制备得到的甜菊糖苷中的莱鲍迪苷A含量高于90％，口感更为纯正。本发明在制备粗滤液时无需加热，在室温下充分搅拌即可完成，后续的纯化、重结晶或干燥均无需加热或极少加热，显著减少了能源消耗，降低了生产成本，减少二氧化碳酸性废气等排放，绿色环保。智能化在线控制生产全过程，产品质量稳定可控。
附图说明
图1为实施例1中精滤液的HPLC图；
图2为实施例1中制备的乙醇洗脱液的HPLC图；
图3为实施例1制备得到的甜菊糖苷产品的HPLC图；
图4为甜菊糖苷对照品的HPLC图。
具体实施方式
本发明提供了一种高品质甜菊糖苷的制备方法，包括以下步骤：
(1)将甜菊叶粉与水混合，搅拌提取3次，离心甩滤，合并3次滤液，得粗滤液；
其中，第一次搅拌提取时，料液质量比为1∶7～9；第二次和第三次搅拌提取时，料液的质量比独立为1∶5～6；
(2)将粗滤液经错流过滤，得到精滤液；
(3)将精滤液以大孔吸附树脂柱纯化，依次用纯化水、体积浓度5～60％的甲醇溶液梯度洗脱后，以体积浓度60～80％的乙醇溶液洗脱，收集乙醇洗脱液；
(4)将针用活性炭与乙醇洗脱液混合搅拌10～20min，脱碳后经错流过滤，得脱碳精滤液；
(5)将脱碳精滤液干燥后重结晶，即得莱鲍迪苷A。
本发明将甜菊叶粉与水混合，搅拌提取3次，离心甩滤，合并3次提取的滤液，得到粗滤液；其中，第一次搅拌提取时，料液的质量体积比为1g∶7～9ml；第二次搅拌提取和第三次搅拌提取时，料液的质量体积比独立为1∶5。本发明限定搅拌提取时的料液比是为了减少粗提取时的加水量，有助于提取完全。本发明在粗提取时无需加热，仅需充分搅拌和离心甩滤即可，相对于常规加热提取的方式显著降低了能源消耗，减少生产成本。
本发明在于水混合前对甜菊叶进行粉碎是因为甜菊叶表面带有蜡状很难提取，本发明所述方法之所以对甜菊叶进行粉碎就是为了通过搅拌的方式进行充分、快速的提取；所述甜菊叶粉为细粉或中粉。
在本发明中，所述搅拌提取在室温下进行即可，无需加热。在本发明中，所述第一次搅拌提取的料液质量体积比优选为1g∶8ml；第一次搅拌提取的时间优选为8～12min，更优选为10min；第一次搅拌提取的搅拌速率优选为50～70rpm，更优选为60rpm。在本发明中，所述第二次搅拌提取的搅拌速率优选为50～70rpm，更优选为60rpm；第二次搅拌提取的时间优选为4～6min，更优选为5min；。第三次搅拌提取时的操作与第二次搅拌提取时操作相同，在此不再赘述。在本发明中，离心甩滤是指趁热离心甩滤，趁热离心甩滤的目的是为了提高过滤速度；所述离心甩滤的转速为正常离心机转速，无特别要求。本发明所述充分搅拌提取的时间短，提取效率高，可有效缩短制备时间。按照本发明限定的第1～3次搅拌提取时的水的用量以及提取时间等进行提取，能够有效稳定最终产品的提取质量，适于智能化、数字化的现代化的生产。
得到粗滤液后，本发明将粗滤液进行错流过滤，得到精滤液。采用错流过滤的方式进行精滤，可充分确保过滤质量，有利于下一步纯化。在本发明中，所述错流过滤是0.1～0.2μm级精密过滤。
在本发明中，所述粗滤液在错流过滤前，优选的将pH值调节至2～3，并静置沉淀2～3h，有利于过滤。
得到精滤液后，本发明将精滤液以大孔吸附树脂柱纯化，依次用纯化水、体积浓度5～60％的甲醇溶液梯度洗脱后，以体积浓度60～80％的乙醇溶液洗脱，收集乙醇洗脱液；
在本发明中，所述大孔吸附树脂包括但不限于D101型大孔吸附树脂、D301型大孔吸附树脂、FL-2型大孔吸附树脂、SP-3型大孔吸附树脂或SP-7型大孔吸附树脂；在本步骤中，更优选为SP-3型大孔吸附树脂，该型大孔吸附树脂的吸附效率更高、分离纯化效果更好。
在本发明中，所述纯化水的用量优选为2～3BV；所述体积浓度5～60％的甲醇溶液的总用量优选为5～15BV。本发明采用纯化水和体积浓度5～60％的甲醇溶液进行梯度洗脱的目的是为了去除莱鲍迪苷A以外的其他杂苷。
在本发明中，所述体积浓度60～80％的乙醇溶液的用量依莱鲍迪苷A的纯度而定。本发明加针用活性炭(乙醇洗脱液总质量的0.1～0.3％)处理乙醇洗脱液是为了进一步提高莱鲍迪苷A的含量和改善色泽。
在本发明中，若乙醇洗脱液中的莱鲍迪苷A浓度低于20mg/ml，可进行富集，所述富集优选的包括以下步骤：
将乙醇洗脱液以FL-2型大孔吸附树脂吸附，莱鲍迪苷A被吸附在大孔吸附树脂上，水分则被流出，再以乙醇洗脱大孔吸附树脂，收集洗脱液，得到富集的乙醇洗脱液。
在本发明中，所述重结晶优选的包括以下步骤：取乙醇洗脱液与乙醇混合，热溶后趁热过滤，滤液放置冷却后静置待结晶，过滤，干燥得结晶，必要时可以再重结晶1～2次。
在本发明中，所述干燥优选为负压喷雾干燥。在本发明中，所述负压喷雾干燥的进风温度优选为100～105℃，喷头转速优选为250～300Hz，进料速度优选为15～30rp/min。值得注意的是应在防爆的环境下操作，含乙醇的废气也应回收再利用。
在本发明中，优选的采用HPLC对洗脱时流出的洗脱液进行检测，以评价研究结果。
在本发明所述的制备方法中，优选的对生产过程进行智能化控制，尤其是智能化控制大孔吸附树脂洗脱涤终点和洗脱液收集的区间，能够确保制备得到的甜菊糖苷批间质量均匀性和批间重复性，规避了药材产地、采收季节、药材批次等对产物质量的影响。
按照本发明所述方法制备得到的甜菊糖苷中，莱鲍迪苷A的含量高于90％，口感纯正；甜菊糖苷的收率为2.73％，纯度为94.73％。本发明所述方法制备得到了一种高品质的甜菊糖苷，操作简便快捷，产品质量稳定可控，节能减排，高收率，高质量，低成本，适合于工业化生产。
下面结合实施例对本发明提供的技术方案进行详细的说明，但是不能把它理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1甜菊糖苷的制备
提取：取甜菊叶细粉100g，加纯化水800ml在25℃快速搅拌10min，充分离心甩滤，得粗滤液1，滤渣1加纯化水600ml在25℃快速搅拌5min，充分离心甩滤，得粗滤液2，滤渣2加纯化水600ml在25℃快速搅拌5min，充分离心甩滤，得粗滤液3，滤渣3可供制沼气和绿肥，合并粗滤液1、2、3，得到粗滤液；调节粗滤液的溶液pH为2～3，经错流过滤，得精滤液。对精滤液进行HPLC图，结果如图1所示。
纯化：取精滤液上样SP-3大孔树脂柱(径高比＝2cm∶80cm)，依次用3BV纯化水、5～15BV 5～60％甲醇液梯度洗涤，用体积浓度75％乙醇洗脱，收集乙醇洗脱液至无莱鲍迪苷A。取乙醇洗脱液进行HPLC检测，结果如图2所示。
富集：如乙醇洗脱液中的莱鲍迪苷A浓度低于20mg/ml时，应于富集：取乙醇洗脱液过FL-2大孔树脂柱(径高比＝2cm∶40cm)富集，沥干FL-2大孔树脂柱中的水分，用乙醇洗脱，得富集的乙醇洗脱液。向富集的乙醇洗脱液中加入加0.1％质量的针用活性炭，搅拌15min，脱炭后错流过滤，得到脱碳精滤液。视莱鲍迪苷A的情况，可以稍加浓缩放置结晶；也可以用负压喷雾干燥获得粉末状结晶。
喷雾干燥：取精滤液负压喷雾干燥，喷雾干燥参数设计：进风温度100℃～105℃，喷头转速250～300HZ，进料速度15～30rp/min，得类白色结晶性粉末，收率为2.57％，纯度为95.14％，HPLC检测色谱图如图3所示。
取市售甜菊糖苷标准品作为对照硼品，进行HPLC检测，结果如图4所示。
实施例2甜菊糖苷的制备
提取：取甜菊叶细粉20kg，加纯化水160kg在25℃快速搅拌10min，充分离心甩滤，得粗滤液1，滤渣1加纯化水120kg，在25℃快速搅拌5min，充分离心甩滤，得粗滤液2，滤渣2加纯化水120kg，在25℃快速搅拌5min，充分离心甩滤，得粗滤液3，滤渣3可供制沼气和绿肥，合并粗滤液1、2、3，得到粗滤液；经错流过滤，得精滤液。
纯化：取精滤液SP-3大孔树脂柱(径高比＝22cm∶120cm)，依次用3BV纯化水、5～15BV 5～60％甲醇液梯度洗涤，用体积浓度的75％乙醇洗脱，收集乙醇洗脱液至无莱鲍迪苷A。
富集：向乙醇洗脱液中加其质量0.1％％的针用活性炭，搅拌15min，脱炭后错流过滤，滤液回收了50～70％乙醇再利用，放置结晶12～18h，待结晶完全，过滤，即得类白色粉末，收率为2.81％，纯度为95.27％。
实施例3甜菊糖苷的制备
提取：取甜菊叶细粉40kg，加纯化水320kg在25℃快速搅拌10min，充分离心甩滤，得粗滤液1，滤渣1加纯化水240ml在25℃快速搅拌5min，充分离心甩滤，得粗滤液2，滤渣2加纯化水240ml在25℃快速搅拌5min，充分离心甩滤，得粗滤液3，滤渣3可供制沼气和绿肥，合并粗滤液1、2、3，得到粗滤液；将粗滤液的溶液pH调节为2～3，经错流过滤，得精滤液。
纯化：取精滤液SP-3大孔树脂柱(径高比＝32cm∶150cm)，依次用3BV纯化水、5～15BV 5～60％甲醇液梯度洗涤，用体积浓度75％乙醇洗脱，收集乙醇洗脱液至无莱鲍迪苷A。
富集：取乙醇洗脱液过FL-2大孔树脂柱(径高比＝32cm∶80cm)富集，沥干FL-2大孔树脂柱中的水分，用乙醇洗脱，得富集的乙醇洗脱液。向富集的乙醇洗脱液中加其质量0.1％的针用活性炭，搅拌15min，脱炭后错流过滤，得到脱碳精滤液。
喷雾干燥：取脱碳精滤液用负压喷雾干燥，喷雾干燥参数设计：进风温度100℃～105℃，喷头转速250～300HZ，进料速度15～30rp/min，得类白色结晶性粉末，收率为2.88％，纯度为94.78％。
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，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种高品质甜菊糖苷的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将甜菊叶粉与水混合，搅拌提取3次，离心甩滤，合并3次滤液，得粗滤液；
其中，第一次搅拌提取时，料液质量比为1∶7～9；第二次和第三次搅拌提取时，料液的质量比独立为1∶5～6；
(2)将粗滤液经错流过滤，得到精滤液；
(3)将精滤液以大孔吸附树脂柱纯化，依次用纯化水、体积浓度5～60％的甲醇溶液梯度洗脱后，以体积浓度60～80％的乙醇溶液洗脱，收集乙醇洗脱液；
(4)将针用活性炭与乙醇洗脱液混合搅拌10～20min，脱碳后经错流过滤，得脱碳精滤液；
(5)将脱碳精滤液干燥后重结晶，即得甜菊糖苷。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，第一次搅拌提取的时间为8～12min，第二次和第三次搅拌提取的时间独立为4～6min。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述粗滤液进行错流过滤前，将粗滤液pH调节为2～3并静置2～3h。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述大孔吸附树脂选自D101型大孔吸附树脂、D301型大孔吸附树脂、FL-2型大孔吸附树脂、SP-3型大孔吸附树脂或SP-7型大孔吸附树脂。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述大孔吸附树脂为SP-3型大孔吸附树脂。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述纯化水的用量为2～3BV，体积浓度5～60％的甲醇溶液的用量为5～15BV。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，若得到的乙醇洗脱液中莱鲍迪苷A浓度低于20mg/ml，则对乙醇洗脱液进行富集：
将乙醇洗脱液以FL-2型大孔吸附树脂吸附，以乙醇洗脱后，得到富集的乙醇洗脱液。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(5)中，所述重结晶包括：热溶后过滤，回收部分乙醇，静置8～16h，离心甩滤，得到甜菊糖苷结晶。
9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(5)中，所述干燥为负压喷雾干燥。
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述负压喷雾干燥的条件包括：进风温度100～105℃，喷头转速250～300Hz，进料速度15～30rp/min。
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