CN112608949B - 一种三七花提取物的制备方法及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及植物天然产物制备技术领域,具体涉及一种三七花提取物的制备方法及其应用。三七花提取物的制备方法包括提取步骤:使用酿酒酵母发酵三七花粉碎后获得的药粉,获得发酵液。本方案可以解决三七花提取物美白效果不佳的技术问题。本方案制备的三七花提取物具有抑制酪氨酸酶活性的功能,可以有效地抑制黑色素的生成,从而实现对皮肤的美白。所以本方案获取的三七花提取物可以用于各类型的美白产品的制备中,进一步拓展了三七花的应用范围。
Description
技术领域
本发明涉及植物天然产物制备技术领域,具体涉及一种三七花提取物的制备方法及其应用。
背景技术
三七花(Sanqi Flower Buds)为五加科人参属植物三七的花序。三七花有良好的止血功效,促进各类血细胞分裂生长,能明显提高失血性贫血病理模型的血红细胞数量,对失血性贫血具有较好的治疗作用。近年来,一些研究报道显示,三七花提取物具有美白功效,可以用于相关美白产品的开发。但是,对于三七花中具有美白效果的成分的研究还不够深入透彻,三七花的美白功效还未得到充分发掘和开发。现阶段的三七花提取物的美白效果尚不够理想,亟需研发一种适应于三七花的提取物制备工艺,以提高三七花提取物的美白功效,从而拓展三七花的应用范围。
发明内容
本发明意在提供一种三七花提取物的制备方法,以解决三七花提取物美白效果不佳的技术问题。
为达到上述目的,本发明采用如下技术方案:
一种三七花提取物的制备方法,包括提取步骤:使用酿酒酵母发酵三七花粉碎后获得的药粉,获得发酵液。
本方案的原理及优点是:使用酿酒酵母对三七花粉碎后获得的药粉进行发酵处理(微生物辅助提取),酿酒酵母可以充分分解药粉的细胞壁等结构,实现对目的成分的充分分离和提取。并且酿酒酵母还可以对药粉中的活性成分进行分解或者转化,通过上述生物转化,获得的提取物的生物活性得以增强。在本方案中,发明人尝试使用酿酒酵母对药粉进行提取并同时进行生物转化,获得的三七花提取物具有优良的抑制酪氨酸酶活性。因为抑制酪氨酸酶的活性可以有效地抑制黑色素的生成,从而实现对皮肤的美白,所以本方案获取的三七花提取物可以用于各类型的美白产品(特别是化妆品)的制备,进一步拓展了三七花的用途。三七花作为一种药食同源的中草药,其成分和三七根(主要入药部位)有所不同,更具有开发成为新型化妆品的潜力。另外,发明人曾经尝试使用枯草芽孢杆菌在内的其他菌种进行微生物辅助提取,获得的三七花提取物的抑制酪氨酸酶的活性不如本方案获得的产物,这说明了使用酿酒酵母可以对三七花的功效成分有效地分离和提取,并将功效成分分解和转化,获得的产物具有较强的抑制酪氨酸酶的活性,而使用其他类型的微生物却不能达到理想的效果。
进一步,还包括纯化步骤:先使用氯仿萃取所述发酵液,取水相获得萃取液Ⅰ;然后使用乙酸乙酯萃取所述萃取液Ⅰ,取水相获得萃取液Ⅱ。
采用上述技术方案,使用氯仿和乙酸乙酯先后萃取纯化发酵液,可将功效成分富集,排除无美白功效的成分,最后获得的萃取液Ⅱ中含有大量的可抑制酪氨酸酶的活性的物质。
进一步,在提取步骤中,酿酒酵母在培养液中发酵所述药粉,所述培养液的成分为:酵母提取物0.75-1.50g/L、蛋白胨2.5-3.5g/L、柠檬酸氢二铵1.00-1.50g/L、硫酸镁0.25-0.50g/L、乳糖2-3g/L、硫酸锰0.10-0.20g/L、氯化铁0.01-0.10g/L、氯化钙0.01-0.08g/L、磷酸氢二钾1.20-1.50g/L、乙酸钠3.5-4.5g/L、吐温80 0.5-0.8ml/L。
采用上述技术方案,酿酒酵母在上述培养基中具有优良的分离提取功效成分以及生物转化上述功效成分的活性。发明人尝试调整上述培养基,例如增加酵母提取物和蛋白胨的含量、使用其他碳源或者使用纯水代替该培养液,获得的三七花提取物的抑制酪氨酸酶的效果并不理想。
进一步,在提取步骤中,每1g所述药粉中加入20-40ml所述培养液,获得前培养体系;对前培养体系进行灭菌处理后,加入酿酒酵母,获得培养体系;酿酒酵母在培养体系中的质量分数为4-6%。
采用上述技术方案,上述料液比和酿酒酵母的接种量可保证对功效成分进行充分的分离提取以及生物转化。
进一步,在提取步骤中,将所述培养体系置于27-32℃恒温摇床中,在80-120rpm的转速下培养48-60h,然后取液相部分获得所述发酵液。
采用上述技术方案,上述发酵条件可保证对功效成分进行充分的分离提取以及生物转化。
进一步,在纯化步骤中,所述氯仿和所述发酵液的体积比为1:1;所述乙酸乙酯和所述发酵液的体积比为1:1。
采用上述技术方案,上述萃取剂和待萃取溶液的比例可以保证目的成分得到充分富集,而非功效成分得以分离和排除。
进一步,在纯化步骤中,干燥处理所述萃取液Ⅱ,获得干粉状的三七花提取物。
采用上述技术方案,干粉状的三七花提取物轻巧便携,并且由于除水充分,其不易腐败变质,为提取物的进一步应用做好准备。
进一步,在提取步骤中,所述培养液的成分为:酵母提取物1.00g/L、蛋白胨3.0g/L、柠檬酸氢二铵1.3g/L、硫酸镁0.40g/L、乳糖2.5g/L、硫酸锰0.15g/L、氯化铁0.05g/L、氯化钙0.05g/L、磷酸氢二钾1.30g/L、乙酸钠4.0g/L、吐温80 0.7ml/L。
采用上述技术方案,上述培养基为最优配置,可更好地促进酿酒酵母生长和发挥功效。
进一步,在提取步骤中,所述药粉的粒径为30-50目。
采用上述技术方案,将药粉处理成30-50目,药粉颗粒和培养液以及酿酒酵母之前可实现充分接触,提高提取和生物转化的效率。
进一步,一种三七花提取物的制备方法在制备美白功能的化妆品中的应用。
采用上述技术方案,本方案制备的三七花提取物具有良好的酪氨酸酶抑制活性,可以应用于制备美白功能的化妆品的实践操作中。
具体实施方式
下面通过具体实施方式进一步详细说明:
实施例1
取三七花(饮片,即干制三七花,参照《云南省食品安全地方标准》DBS 53/023-2017制作),破碎后过40目,获得药粉1kg。将药粉加入培养液中(获得前培养体系),然后121℃、0.1MPa湿热灭菌30min,再进行酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae,18824)的接种(需待培养液冷却)。其中,培养液的成分以及含量为:酵母提取物1.00g/L、蛋白胨3.0g/L、柠檬酸氢二铵1.3g/L、硫酸镁0.40g/L、乳糖2.5g/L、硫酸锰0.15g/L、氯化铁0.05g/L、氯化钙0.05g/L、磷酸氢二钾1.30g/L、乙酸钠4.0g/L、吐温80 0.7ml/L。药粉和培养液的质量体积比为1g:30ml,酿酒酵母的接种量为5%(酿酒酵母在培养体系中的质量分数),完成接种后获得培养体系。将培养体系放置于30℃恒温摇床(100rpm)中培养54h。培养结束之后,将培养体系过滤取上清,然后以5000rpm的转速离心处理上清20min,弃沉淀部分,获得发酵液。用发酵液等体积的氯仿萃取发酵液,静置分层之后取水相,重复三次,获得萃取液Ⅰ。然后使用与萃取液Ⅰ等体积的乙酸乙酯对萃取液Ⅰ进行萃取分层,静置分层之后取水相,重复三次,获得萃取液Ⅱ。在温度为60℃、真空度为-0.06Mpa的条件下,使用旋转蒸发仪对萃取液Ⅱ进行减压蒸发处理5h,得到浸膏,然后对浸膏进行冷冻干燥,获得干粉状的三七花提取物(含水量达到5%以下)。1kg药粉提取获得三七花提取物217.36g。
实施例2
取三七花(饮片),破碎后过30目,获得药粉。将药粉加入培养液中(获得前培养体系),然后121℃、0.1MPa湿热灭菌30min,再进行酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae,18824)的接种(需待培养液冷却)。其中,培养液的成分以及含量为:酵母提取物0.75g/L、蛋白胨2.5g/L、柠檬酸氢二铵1.00g/L、硫酸镁0.25g/L、乳糖2g/L、硫酸锰0.10g/L、氯化铁0.01g/L、氯化钙0.01g/L、磷酸氢二钾1.20g/L、乙酸钠3.5g/L、吐温80 0.5ml/L。药粉和培养液的质量体积比为1g:20ml,酿酒酵母的接种量为4%(酿酒酵母在培养体系中的质量分数),完成接种后获得培养体系。将培养体系放置于27℃恒温摇床(80rpm)中培养48h。培养结束之后,将培养体系过滤取上清,然后以5000rpm的转速离心处理上清20min,弃沉淀部分,获得发酵液。用发酵液等体积的氯仿萃取发酵液,静置分层之后取水相,重复三次,获得萃取液Ⅰ。然后使用与萃取液Ⅰ等体积的乙酸乙酯萃取对萃取液Ⅰ进行萃取分层,静置分层之后取水相,重复三次,获得萃取液Ⅱ。在温度为60℃、真空度为-0.06Mpa的条件下,使用旋转蒸发仪对萃取液Ⅱ进行减压蒸发处理5h,得到浸膏,然后对浸膏进行冷冻干燥,获得干粉状的三七花提取物(含水量达到5%以下)。1kg药粉提取获得三七花提取物222.47g。
实施例3
取三七花(饮片),破碎后过50目,获得药粉。将药粉加入培养液中(获得前培养体系),然后121℃、0.1MPa湿热灭菌30min,再进行酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae,18824)的接种(需待培养液冷却)。其中,培养液的成分以及含量为:酵母提取物1.50g/L、蛋白胨3.5g/L、柠檬酸氢二铵1.50g/L、硫酸镁0.50g/L、乳糖3g/L、硫酸锰0.20g/L、氯化铁0.10g/L、氯化钙0.08g/L、磷酸氢二钾1.50g/L、乙酸钠4.5g/L、吐温80 0.8ml/L。药粉和培养液的质量体积比为1g:40ml,酿酒酵母的接种量为6%(酿酒酵母在培养体系中的质量分数),完成接种后获得培养体系。将培养体系放置于32℃恒温摇床(120rpm)中培养60h。培养结束之后,将培养体系过滤取上清,然后以5000rpm的转速离心处理上清20min,弃沉淀部分,获得发酵液。用发酵液等体积的氯仿萃取发酵液,静置分层之后取水相,重复三次,获得萃取液Ⅰ。然后使用与萃取液Ⅰ等体积的乙酸乙酯萃取对萃取液Ⅰ进行萃取分层,静置分层之后取水相,重复三次,获得萃取液Ⅱ。在温度为60℃、真空度为-0.06Mpa的条件下,使用旋转蒸发仪对萃取液Ⅱ进行减压蒸发处理5h,得到浸膏,然后对浸膏进行冷冻干燥,获得干粉状的三七花提取物(含水量达到5%以下)。1kg药粉提取获得三七花提取物212.39g。
本方案设置对比例1-对比例10,具体情况如下:
对比例1-对比例5基本同实施例1,不同点是对于培养液的成分以及含量进行了调整,具体调整情况如下:对比例1的培养液的具体情况如下:酵母提取物3g/L、蛋白胨8g/L、柠檬酸氢二铵1.3g/L、硫酸镁0.40g/L、乳糖2.5g/L、硫酸锰0.15g/L、氯化铁0.05g/L、氯化钙0.05g/L、磷酸氢二钾1.30g/L、乙酸钠4.0g/L、吐温80 0.7ml/L。1kg药粉提取获得三七花提取物237.40g。对比例2的培养液的具体情况如下:酵母提取物1.00g/L、蛋白胨3.0g/L、柠檬酸氢二铵1.3g/L、硫酸镁0.40g/L、硫酸锰0.15g/L、氯化铁0.05g/L、氯化钙0.05g/L、磷酸氢二钾1.30g/L、乙酸钠4.0g/L、吐温80 0.7ml/L。1kg药粉提取获得三七花提取物219.33g。对比例3的培养液的具体情况如下:酵母提取物1.00g/L、蛋白胨3.0g/L、柠檬酸氢二铵1.3g/L、硫酸镁0.40g/L、甘油2.5g/L、硫酸锰0.15g/L、氯化铁0.05g/L、氯化钙0.05g/L、磷酸氢二钾1.30g/L、乙酸钠4.0g/L、吐温80 0.7ml/L。1kg药粉提取获得三七花提取物234.91g。对比例4的培养液的具体情况如下:酵母提取物1.00g/L、蛋白胨3.0g/L、柠檬酸氢二铵1.3g/L、硫酸镁0.40g/L、乳糖2.5g/L、氯化钙0.05g/L、磷酸氢二钾1.30g/L、乙酸钠4.0g/L。对比例5使用等量纯水代替培养液。1kg药粉提取获得三七花提取物208.52g。
对比例6-对比例7基本同实施例1,不同点是对发酵液采用的萃取方法不同,具体为:对比例6采用的萃取方法为:用发酵液等体积的氯仿萃取发酵液,静置分层之后取水相,重复三次,获得萃取液Ⅰ。在温度为60℃、真空度为-0.06Mpa的条件下,使用旋转蒸发仪对萃取液Ⅰ进行减压蒸发处理5h,得到浸膏,然后对浸膏进行冷冻干燥,获得干粉状的三七花提取物。1kg药粉提取获得三七花提取物304.31g。对比例7采用的萃取方法为:在获得萃取液Ⅱ之后,使用萃取液Ⅱ等体积的水饱和正丁醇对萃取液Ⅱ进行萃取操作,静置分层后取水相(萃取液Ⅲ)和正丁醇相(萃取液Ⅳ)。在温度为60℃、真空度为-0.06Mpa的条件下,使用旋转蒸发仪分别对萃取液Ⅲ和萃取液Ⅳ进行减压蒸发处理5h,得到相应的浸膏,然后分别对浸膏进行冷冻干燥,获得干粉状的三七花提取物A(来自萃取液Ⅲ)和三七花提取物B(来自萃取液Ⅳ)。1kg药粉提取获得三七花提取物A 103.76g(含水量达到5%以下),提取获得三七花提取物B 93.88g(含水量达到5%以下)。
对比例8
本对比例利用传统的乙醇提取的方法对三七花进行提取,具体方案如下:
取三七花(饮片),破碎后过40目,获得药粉。6倍量(1kg药粉对应6L乙醇)体积分数为75%乙醇室温浸泡1h,然后回流提取3次,每次2h,完成提取后过滤并合并滤液,获得取提取液。用提取液等体积的氯仿萃取提取液,静置分层之后取水相,重复三次,获得萃取液Ⅰ。然后使用与萃取液Ⅰ等体积的乙酸乙酯对萃取液Ⅰ进行萃取操作,静置分层之后取水相,重复三次,获得萃取液Ⅱ。在温度为60℃、真空度为-0.06Mpa的条件下,使用旋转蒸发仪对萃取液Ⅱ进行减压蒸发处理5h,得到浸膏,然后对浸膏进行冷冻干燥,获得干粉状的三七花提取物。1kg药粉提取获得三七花提取物158.39g(含水量达到5%以下)。
对比例9基本同实施例1,不同点在于,本对比例使用枯草芽孢杆菌(Bacillussubtilis,6051)替代酿酒酵母。1kg药粉提取获得三七花提取物179.97g(含水量达到5%以下)。对比例10基本同实施例1,不同点在于,本对比例使用三七根(常规入药部分)制作的饮片代替三七花饮片作为原材料来进行提取和纯化,获得三七根提取物。1kg药粉提取获得三七花提取物137.48g(含水量达到5%以下)。
实验例
本实验例对实施例1-3和对比例1-10制备的干粉状的提取物来进行酪氨酸酶抑制实验(其中,实施例1-3和对比例1-9是三七花提取物,对比例10是三七根提取物)。体内黑色素的生成是以酪氨酸为基质,通过酪氨酸酶的作用而形成,抑制酪氨酸酶的活性,可以有效地抑制黑色素的生成,从而实现对皮肤的美白。在酪氨酸酶催化反应生成黑色素的过程中,会产生多巴醌,该物质可以用分光光度计在475nm处测量。具体实验过程如下:
先将干粉状的提取物(三七花或者三七根)用双蒸水稀释,获得待测样品溶液。在待测样品溶液中,提取液的浓度为0.2mg/ml(即每0.2mg的干粉状的提取物使用1ml双蒸水溶解)。在试管中1ml pH6.8的磷酸盐缓冲液和质量分数为0.15%的L-酪氨酸溶液,充分混匀后,在室温下孵育10min,然后在试管中加入1g马铃薯(使用切碎后的马铃薯肉,用以提供酪氨酸酶),然后继续在室温下孵育10min,获得待测体系,转移待测体系到比色皿中,在475nm处测量吸光光度值(记为A1)。在试管中加入1ml pH6.8的磷酸盐缓冲液和质量分数为0.15%的L-酪氨酸溶液,以及1ml的待测样品溶液,充分混匀后,在室温下孵育20min,获得待测体系,转移待测体系到比色皿中,在475nm处测量吸光光度值(记为A2)。在试管中加入1ml pH6.8的磷酸盐缓冲液和质量分数为0.15%的L-酪氨酸溶液,以及1ml的待测样品溶液,充分混匀后,在室温下孵育10min,然后在试管中加入1g马铃薯(使用切碎后的马铃薯肉,用以提供酪氨酸酶),然后继续在室温下孵育10min,获得待测体系,转移待测体系到比色皿中,在475nm处测量吸光光度值(记为A3)。在试管中1ml pH6.8的磷酸盐缓冲液和质量分数为0.15%的L-酪氨酸溶液,充分混匀后,在室温下孵育20min,获得待测体系,转移待测体系到比色皿中,在475nm处测量吸光光度值(记为A4)。酪氨酸酶的抑制率的计算方法为:抑制率(%)=((A1-A2)-(A3-A4))/(A1-A2)×100%。针对实施例1-实施例3和对比例1-10获得的待测样品溶液进行上述检测,针对每一份待测样品溶液均测量A1-A4值,对同一待测样品溶液重复测量3次,然后计算平均抑制率,检测结果如表1所示。
表1:对实施例1-3和对比例1-10制备的提取的酪氨酸酶抑制率检测结果(平均值±标准方差,n=3)
注:*表示与实施例1组相比有显著差异(T检验,p小于0.05);
根据表1数据可知,实施例1-实施例3中提取获得的三七花提取物有较好的抑制酪氨酸酶的功效,而对比例8采用传统的乙醇回流的方式进行三七花提取物的制备,获得的产物的美白功效不如采用微生物辅助提取法所获得产物的功效。使用微生物辅助提取法可以对三七花形成的药粉中的功效成分实现充分提取,并且还可以一定程度上分解转化一些功效成分,获得的转化产物的美白效果更佳。对比例9使用枯草芽孢杆菌代替酿酒酵母,但是枯草芽孢杆菌对于三七花形成的药粉的提取和转化的效果较酿酒酵母差,获得的三七花提取物的抑制酪氨酸酶的活性差。对比例1-对比例5对于培养液的组成进行了测试,实验结果显示:对比例1增加培养液中酵母提取物和蛋白胨的含量,会对酿酒酵母的分解和发酵作用产生负面影响,获得的三七花提取物的抑制酪氨酸酶的效果不佳。对比例2不使用乳糖作为碳源,对比例3使用甘油作为碳源代替乳糖,都会对三七花提取物的抑制酪氨酸酶的效果产生负面影响。这说明碳源的使用情况会对微生物辅助提取的效果产生较大影响,发明人分析原因在于:乳糖对酿酒酵母有一定的毒性作用,酿酒酵母在其作用下会产生一定的应激反应,进而增加了酿酒酵母的辅助提取效果。对比例4的培养液中没有使用吐温、硫酸锰、氯化铁和氯化钙,获得的三七花提取物的抑制酪氨酸酶的效果不佳,这说明上述物质的加入对实现目的产物的充分提取和转化非常重要。对比例5使用纯水代替培养液,酿酒酵母生活在无营养环境中,其活性不佳,获得的三七花提取物的抑制酪氨酸酶的效果也不理想。对比例6减少了乙酸乙酯萃取步骤,功效成分没有进一步富集,所获得的产物的抑制酪氨酸酶的效果较实施例1-3差。对比例7使用水饱和正丁醇进一步萃取纯化萃取液Ⅱ,获得水相(萃取液Ⅲ)和正丁醇相(萃取液Ⅳ)。三七花提取物A(来自萃取液Ⅲ)的酪氨酸酶抑制效果和三七花提取物B(来自萃取液Ⅳ)的酪氨酸酶抑制效果均不如实施例1-3的三七花提取物,这说明美白功效成分不能通过水饱和正丁醇来进行富集和分离,三七花提取物A和三七花提取物B联合(即使用实施例1-3的三七花提取物)使用才能获得理想的美白效果。对比例10是针对三七根进行提取,由于根部的细胞组成以及功效成分的类别和三七花有一定区别,采用本方案的提取方法,不能有效提取获得目的产物。
以上所述的仅是本发明的实施例,方案中公知的具体技术方案和/或特性等常识在此未作过多描述。应当指出,对于本领域的技术人员来说,在不脱离本发明技术方案的前提下,还可以作出若干变形和改进,这些也应该视为本发明的保护范围,这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准,说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。
Claims (4)
1.一种三七花提取物的制备方法,其特征在于,包括提取步骤:
每1g三七花粉碎后获得的药粉中加入20-40ml培养液,获得前培养体系;对前培养体系进行灭菌处理后,加入酿酒酵母,获得培养体系;酿酒酵母在培养体系中的质量分数为4-6%;
将所述培养体系置于27-32℃恒温摇床中,在80-120rpm的转速下培养48-60h,然后取液相部分获得发酵液;
所述培养液的成分为:酵母提取物0.75-1.50g/L、蛋白胨2.5-3.5g/L、柠檬酸氢二铵1.00-1.50g/L、硫酸镁0.25-0.50g/L、乳糖2-3g/L、硫酸锰0.10-0.20g/L、氯化铁0.01-0.10g/L、氯化钙0.01-0.08g/L、磷酸氢二钾1.20-1.50g/L、乙酸钠3.5-4.5g/L、吐温800.5-0.8ml/L;
还包括纯化步骤:先使用氯仿萃取所述发酵液,取水相获得萃取液Ⅰ;然后使用乙酸乙酯萃取所述萃取液Ⅰ,取水相获得萃取液Ⅱ;干燥处理所述萃取液Ⅱ,获得干粉状的三七花提取物;所述氯仿和所述发酵液的体积比为1:1;所述乙酸乙酯和所述发酵液的体积比为1:1。
2.根据权利要求1所述的一种三七花提取物的制备方法,其特征在于,在提取步骤中,所述培养液的成分为:酵母提取物1.00g/L、蛋白胨3.0g/L、柠檬酸氢二铵1.3g/L、硫酸镁0.40g/L、乳糖2.5g/L、硫酸锰0.15g/L、氯化铁0.05g/L、氯化钙0.05g/L、磷酸氢二钾1.30g/L、乙酸钠4.0g/L、吐温80 0.7ml/L。
3.根据权利要求2所述的一种三七花提取物的制备方法,其特征在于,在提取步骤中,所述药粉的粒径为30-50目。
4.根据权利要求3所述的一种三七花提取物的制备方法在制备美白功能的化妆品中的应用。
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