CN113425760A

CN113425760A - 一种从甘草中提取分离有效成分的方法

Info

Publication number: CN113425760A
Application number: CN202110835189.6A
Authority: CN
Inventors: 徐希明; 王启龙; 余江南
Original assignee: Jiangsu University
Current assignee: Jiangsu University
Priority date: 2021-07-23
Filing date: 2021-07-23
Publication date: 2021-09-24

Abstract

本发明公开了一种从甘草中提取分离甘草酸、甘草黄酮、甘草多糖的方法，包括如下步骤：甘草洗净后粉碎，甘草经过定量进料器，输送到超声波连续逆流设备的进料装置中，采用梯度溶剂提取，提取温度为50～60℃，提取溶剂的总体积与甘草的重量比为8‑10:1，总提取时间为90～150min，经减压浓缩至原体积的1/15至1/20，喷雾干燥，粗品经大孔吸附树脂纯化后，进行烘干，制得甘草多糖、甘草酸及甘草黄酮类化合物。甘草中有效成分提取率高，可达90％，高于普通提取工艺的提取率；甘草综合利用率高，节约甘草资源，减少环境污染，可以广泛应用于药材有效成分的提取及纯化。

Description

一种从甘草中提取分离有效成分的方法

技术领域

本发明属于化工领域，特别涉及的是一种利用超声波连续逆流设备梯度提取甘草中甘草酸、甘草黄酮、甘草多糖等主要成分的方法。

背景技术

甘草是我国传统常用中草药之一，为豆科(Leguminosae)甘草属(GlycyrrhizaLinn)多年生草本植物，具有极广的临床应用价值。中医处方离不开甘草，素有“十方九草”，自古至今，广为药用，兼有“国老”的尊号。甘草始载于《神农本草经》，列为上品，具有益气补中、祛痰止咳、缓急止痛、缓和药性和清热解毒的功能，近来研究表明，甘草具有抗炎、抗溃疡、抗氧化、抗病毒、抗肿瘤等诸多方面的生理活性，已应用到医药、化工、农业、食品等各个领域中。

我国地处甘草资源中心地带，也是世界上甘草使用量及出口量最大的国家，年消耗量超过3万吨。所以从资源合理开发利用的角度出发，采用中药资源化学研究思路与方法对甘草的植物资源进行系统的开发显得尤为重要。现代化学研究表明，甘草中主要含有甘草多糖、甘草酸、甘草素、异甘草素、甘草苷等化合物，每一类化合物都具有明显的药理活性，并已应用在医药、食品工业、日用化工等领域。

传统的对甘草有效成分提取方法有渗滤、热水提取、碱水提取、回流提取及索氏提取等法。由于这些工艺存在溶剂用量较大、能耗高、提取率低、环境污染等诸多缺陷，已无法满足中药现代工业生产的要求。近几年来超声波辅助、微波辅助及超临界CO2提取法在中药提取工艺改进中取得了一些有益成效，但是在工业规模生产和节约产品成本上还是受到了一些制约，仍然有些技术需要改进。

目前使用较多的甘草有效成分分离～纯化方法有：溶剂分离法、反复结晶法、大孔树脂吸附法、膜分离法及双水相萃取法等。反复结晶法步骤较多，所用酸碱试剂造成环境污染；溶剂分离法可实现规模化的生产，但消耗溶剂和能源，操作繁琐，污染环境；双水相萃取法易对环境造成污染，且生产效率不高；膜分离法使生产工艺简便，但生产成本很高，而大孔树脂吸附法分离效果较好，在控制好酒精回收后可以降低生产成本，基本无环境污染。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术所存在的不足，提供一种利用超声波连续逆流设备梯度提取甘草中甘草酸、甘草黄酮、甘草多糖等主要成分的方法。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种从甘草中提取分离有效成分的方法，包括以下步骤：

(1)将净选、淘洗、切制、干燥、粉碎后的甘草经30～40目过筛后，按照甘草与梯度提取溶剂质量体积比的1kg∶8～10L的比例加入提取管；

(2)将甘草与梯度提取溶剂在提取管内在温度50～60℃、常压下进行连续逆流超声提取90～150min；

(3)将提取后的甘草渣排出，提取液进行固液分离，得到分离液；分离液在50～60℃下进行减压浓缩，浓缩至原体积的1/15至1/20，进行喷雾干燥，得到固体粗产品；

(4)将固体粗产品经大孔树脂柱分离纯化，分离出的液体经高效液相色谱、紫外分光光度法检测后进行分段浓缩、烘干得到甘草多糖、甘草酸、甘草黄酮类化合物。

进一步的，梯度提取溶剂为纯水、体积比30％乙醇、60％乙醇，每个梯度的溶剂均占总提取液体积的1/3。

进一步的，大孔树脂为XDA～1、D101、D101B、H～10或H～60，大孔树脂与固体粗产品质量比为30～50：1。

进一步的，经大孔树脂柱分离纯化的洗脱液依次为纯水、10％乙醇、20％乙醇、30％乙醇、40％乙醇、50％乙醇、60％乙醇、70％乙醇、80％乙醇，每个梯度洗脱剂为2BV，流速为1.5BV/h。

进一步的，提取采用超声波连续逆流设备，所述超声波连续逆流设备包括自动喂送料系统、提取系统、超声系统、搅拌系统、提取溶媒控制系统、药渣处理系统、提取液过滤处理系统、提取液浓缩系统、溶剂尾气回收系统。

进一步的，步骤(2)中超声功率为1000W。

进一步的，喷雾干燥具体步骤是：在浓缩液中加入浓缩液质量20％β-环糊精，喷雾干燥的条件为进风口温度150℃、出风口温度90℃、浸膏比重1.15，得到固体粗产品。

本发明采用超声波连续逆流梯度提取结合大孔树脂柱纯化技术，实现了甘草中主要成分的高效、连续、自动化的提取分离，同时减少了溶剂的消耗，并且整个过程对环境友好，没有有机试剂、酸碱试剂的排放。甘草中有效成分提取率高，可达90％，高于普通提取工艺的提取率；甘草综合利用率高，节约甘草资源，减少环境污染，可以广泛应用于药材有效成分的提取及纯化。

附图说明

图1是从甘草中提取分离有效成分的方法的流程图。

图2是实施例1多糖标准曲线图。

图3是实施例1甘草酸标准品和样品的高效液相图。

图4是实施例1芦丁标准曲线图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

一种提取分离方法，是利用超声波连续逆流设备梯度提取甘草中甘草酸、甘草黄酮、甘草多糖等主要成分的方法。按如下工艺步骤进行，流程图见图1：

(1)将经净选、淘洗、切制、干燥、粉碎后的甘草至30～40目过筛后经过定量进料器，输送到超声波连续逆流设备的进料装置中，提取溶剂按甘草与提取溶剂质量体积比的1∶8～10进行添加。

净选：将甘草置挑选台上除去杂质、筛去灰屑及非药用部分；淘洗：将净选好的甘草投入洗药机，将甘草反复翻洗至药材无泥沙、土，出水管水质澄清，方可放出药材；切制：将洗净的药材置于切药机传送带上，调节传送带速度，使药材切制长度的为1～2cm，启动设备进行切制；干燥：将切制好的甘草置于不锈钢烘盘内，平铺，厚度为20～30mm，送入烘箱内；粉碎：将烘干的药材置于粉碎机中粉碎；喂送料系统由料斗和定量控制喂料器(螺旋输送器)组成，通过料斗缓冲将提取原料连续、自动、均匀地进入定量控制喂料器中(螺旋输送器)。

(2)提物溶剂选用不同比例的乙醇：水混合溶剂，具体选择纯水、30％乙醇、60％乙醇，每个梯度的溶剂均占总提取液体积的1/3；

提取溶剂的用量及比例控制由提取溶媒控制系统调控，提取溶媒控制系统包括溶媒存储、输送、定量控制、温度调节等装置。通过储罐、磁力泵、涡轮流量计、板式换热器和电动调节阀对溶媒输送量、比例和温度实施在线检测、自动控制。

(3)甘草和梯度提取溶剂在超声波连续逆流设备的提取管内，在温度50～60℃、常压下进行连续逆流超声提取90～150min；提取系统、超声控制系统和搅拌由四段浸泡提取管、六段超声提取管和三台搅拌泵组成，通过人工设置，PLC程序自动控制。

(4)由超声波连续逆流设备的排渣口排出甘草渣，由超声波连续逆流设备的排液口排出提取液；药渣处理系统包括药渣残留溶剂挤压回收、蒸脱回收，以及渣料输送等装置。通过连续渣料挤压机、连续渣料蒸脱机和螺杆输送机对渣料中的溶媒进行挤压回收、整齐蒸脱回收和输送排渣；

(5)提取液在分离机中进行固液分离，得到分离液；在50～60℃下进行减压浓缩，浓缩至原体积的1/15至1/20，进行喷雾干燥，得到固体粗产品；提取液处理系统包括渣液分离和离心过滤等装置。首先通过旋筒式渣液分离器将提取液中渣料初步分离，初滤液经过离心过滤装置进行精滤，精滤清液进入暂存罐保存；提取液浓缩液系统包括加热蒸发回收、真空等装置。将提取液中的乙醇溶剂在真空条件下蒸发出，并冷凝回收再利用；喷雾干燥系统主要由喷雾干燥器组成，浓缩液经喷雾干燥系统处理，得到固体粗产品。

(6)固体粗产品经大孔树脂柱纯化，所选大孔树脂为：XDA-1、D101、D101B、H-10、H-60，大孔树脂与样品上样量比为30～50：1，分离出的液体经高效液相色谱、紫外分光光度法检测后进行分段浓缩、烘干得到甘草多糖、甘草酸、甘草黄酮类化合物。

实施例1

称取50kg干燥的甘草根茎，进行净选、淘洗、切制、干燥、粉碎后过30～40目筛网，经过定量进料器，输送到超声波连续逆流设备的进料装置中，按照设置速度投料，提取溶剂按甘草与提取溶剂质量体积比的1：10进行添加，溶剂总体积为500L，提取溶剂选用不同比例的乙醇：水混合溶剂，具体选择纯水、30％乙醇、60％乙醇，每个梯度的溶剂均占总提取液体积的1/3，均匀地放液，控制溶剂加入流量，保持提取管内液位平衡，提取温度设为55℃、超声功率为1000W，常压下进行连续逆流超声提取90min。

药渣通过连续渣料挤压机、连续渣料蒸脱机和螺杆输送机对渣料中的溶媒进行挤压回收、蒸汽蒸脱回收和输送排渣。提取液在分离机中进行固液分离，得到分离液，进行真空浓缩，温度控制在50～60℃，回收溶剂，浓缩至原体积的1/15至1/20，得到甘草浓缩液25L，进行喷雾干燥，在浓缩液中加入20％β-环糊精，喷雾干燥的条件为进风口温度150℃、出风口温度90℃、浸膏比重1.15，得到固体粗产品18.5kg。

取1kg的固体粗产品溶于纯水后，经大孔树脂分离纯化，所选大孔树脂为D101，重量为35kg，洗脱液依次为纯水、10％乙醇、20％乙醇、30％乙醇、40％乙醇、50％乙醇、60％乙醇、70％乙醇、80％乙醇，每个梯度洗脱剂为2BV，流速为1.5BV/h，分离出的液体经过高效液相色谱及紫外检测：(1)甘草多糖的检测方法：采用苯酚～硫酸法检测甘草多糖的含量，建立标准曲线，如图2所示。检测得到甘草多糖纯度为87.15％，107.62g。(2)甘草酸的检测方法：采用SHIMADZU高效液相色谱仪，色谱柱：

C18(4.6×150mm)，流动相：甲醇：0.2mol/L醋酸铵溶液：冰醋酸溶液(67：33：1)，流速：1mL/min,进样量：20μL，检测器：紫外检测器。将甘草酸用适量水溶解，然后进样分析。甘草酸纯度为92.17％，216.35g(如图4所示)。(3)甘草黄酮的检测方法：甘草总黄酮的定量分析常用紫外可见分光光度法。用芦丁作对照品，检测波长为500nm，建立标准曲线(如图4所示)，得到甘草黄酮类化合物143.45g。

实施例2

称取100kg干燥的甘草根茎，进行净选、淘洗、切制、干燥、粉碎后过30～40目筛网，经过定量进料器，输送到超声波连续逆流设备的进料装置中，按照设置速度投料，提取溶剂按甘草与提取溶剂质量体积比的1：10进行添加，溶剂总体积为1000L，提取溶剂选用不同比例的乙醇：水混合溶剂，具体选择纯水、30％乙醇、60％乙醇，每个梯度的溶剂均占总提取液体积的1/3，均匀地放液，控制溶剂加入流量，保持浸出舱内液位平衡，提取温度设为55℃、超声功率为1000W，常压下进行连续逆流超声提取150min。

药渣通过连续渣料挤压机、连续渣料蒸脱机和螺杆输送机对渣料中的溶媒进行挤压回收、蒸汽蒸脱回收和输送排渣。提取液在分离机中进行固液分离，得到分离液，进行真空浓缩，温度控制在50～60℃，回收溶剂，浓缩至原体积的1/15至1/20，得到甘草浓缩液50L，进行喷雾干燥，在浓缩液中加入20％β-环糊精，喷雾干燥的条件为进风口温度150℃、出风口温度90℃、浸膏比重1.15，得到固体粗产品39.8kg。

取2kg的固体粗产品溶于纯水后，经大孔树脂分离纯化，所选大孔树脂为D101，重量为80kg，洗脱液为纯水、10％乙醇、20％乙醇、30％乙醇、40％乙醇、50％乙醇、60％乙醇、70％乙醇、80％乙醇，每个梯度洗脱剂为2BV，流速为1.5BV/h，分离出的液体进行检测，检测方法如实施例一所述，冷冻干燥后可得到甘草多糖225.38，，纯度为89.27％、甘草酸428.19g，纯度为93.51％、甘草黄酮类化合物328.1g。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种从甘草中提取分离有效成分的方法，其特征在于包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的从甘草中提取分离有效成分的方法，其特征在于：所述梯度提取溶剂为纯水、体积比30％乙醇、60％乙醇，每个梯度的溶剂均占总提取液体积的1/3。

3.根据权利要求1所述的从甘草中提取分离有效成分的方法，其特征在于：所述大孔树脂为XDA-1、D101、D101B、H-10或H-60，大孔树脂与固体粗产品质量比为30～50：1。

4.根据权利要求1所述的从甘草中提取分离有效成分的方法，其特征在于：所述经大孔树脂柱分离纯化的洗脱液依次为纯水、10％乙醇、20％乙醇、30％乙醇、40％乙醇、50％乙醇、60％乙醇、70％乙醇、80％乙醇，每个梯度洗脱剂为2BV，流速为1.5BV/h。

5.根据权利要求1所述的从甘草中提取分离有效成分的方法，其特征在于：所述提取采用超声波连续逆流设备，所述超声波连续逆流设备包括自动喂送料系统、提取系统、超声系统、搅拌系统、提取溶媒控制系统、药渣处理系统、提取液过滤处理系统、提取液浓缩系统、溶剂尾气回收系统。

6.根据权利要求1所述的从甘草中提取分离有效成分的方法，其特征在于：所述步骤(2)中超声功率为1000W。

7.根据权利要求1所述的从甘草中提取分离有效成分的方法，其特征在于：所述喷雾干燥具体步骤是：在浓缩液中加入浓缩液质量20％β-环糊精，喷雾干燥的条件为进风口温度150℃、出风口温度90℃、浸膏比重1.15，得到固体粗产品。