CN113549118A - 一种高纯度三萜皂苷的提取方法及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高纯度三萜皂苷的提取方法及其应用，提取方法至少包含以下几步：(1)植物粉化预处理：将植物的植提部分粉碎制粉，得植物粉料；(2)粉料初提：植物粉料与蒸馏水搅拌离心，得初提液；(3)初提液澄清：初提液中加入澄清助剂，搅拌离心，得沉淀和澄清液；(4)沉淀脱色：沉淀中加入脱色助剂，搅拌过滤，得滤液与澄清液混合；(5)精制:澄清液通过树脂净化，之后采用电渗析装置对澄清液进行除杂，然后用板式降膜蒸发器浓缩，既得组合物。提取后的三萜皂苷提取物具有优异的纯度和低刺激性等特点，适宜在日化用品领域推广，具有广阔的发展前景。
Description
技术领域
本发明涉及日化用品领域，尤其涉及一种高纯度三萜皂苷的提取方法及其应用。
背景技术
随着社会的进步和经济的发展，化学合成类的表面活性剂越来越多的在日化用品领域得到应用。但是经过一些化工反应合成的表面活性剂产品，仍然具有较多的化学试剂的残留和成本高昂的特点。且这些人工合成类的表面活性剂的大量使用，一定程度上也会造成化学试剂的浪费，且使用后的废水排放也将造成一定的环境损害。
近些年来，天然类的表面活性剂的使用呈现出逐年上升的趋势。尤其是在油茶、皂角、无患子等植物中提起出的表面活性剂产品，因为其刺激性低、产量高和环境可降解性强等优点，被越来越广泛的应用。但是，近些年来采用的表面活性剂提取方法存在着较多的缺陷，既不能工业化的大规模生产，也无法应用于日化产品。主要的缺点在于，颜色较深：现有的一些技术(CN103992358A；CN104788526A)无具体的脱色步骤，直接在原料粉碎后加入乙醇和正丁醇等试剂，显示出了较深的颜色，不利于表面活性剂的使用；稳定性差：皂苷提取液的纯度较低，提取液中含有蛋白质、多酚和果胶等成分，这些成分会互相作用，存放时间不长就会产生沉淀，或是不可逆的颜色变深；成本较高：现有的皂苷提取工艺往往是用有机溶剂提取皂苷，常用溶剂有乙醇、甲醇、正丁醇等。有机溶剂提取皂苷，第一步提取以后，皂苷的纯度比水提要高(CN104292294A，CN104211749B)。溶剂的成本再加上原料的价格造成皂苷生产成本居高不下。另外还有在水提或醇提的基础上再进一步用大孔树脂纯化的技术或CO2超临界流体技术(CN102617695A，CN104921998A，CN104774238A，CN104744531A)，进一步增加了生产成本。
因此，研发一种具有良好的脱色效果和除杂效果，且提取过程易操作，三萜皂苷的提取纯度高的提取方法是一项十分有意义的工作。
发明内容
为了解决上述问题，本发明第一方面提供了一种高纯度三萜皂苷的提取方法，步骤至少包含以下几步：(1)植物粉化预处理：将植物的植提部分粉碎制粉，得植物粉料；(2)粉料初提：植物粉料与蒸馏水搅拌离心，得初提液；(3)初提液澄清：初提液中加入澄清助剂，搅拌离心，得沉淀和澄清液；(4)沉淀脱色：沉淀中加入脱色助剂，搅拌过滤，得滤液与澄清液混合；(5)精制:澄清液通过树脂净化，之后采用电渗析装置对澄清液进行除杂，然后用板式降膜蒸发器浓缩，既得提取物。
作为一种优选的方案，所述三萜皂苷提取物中三萜皂苷的含量为80～85wt％。
作为一种优选的方案，所述澄清助剂为絮凝助剂和吸附助剂。
作为一种优选的方案，所述脱色助剂为氢氧化物，无机酸和无机酸。
作为一种优选的方案，所述絮凝助剂为聚季铵盐、聚丙烯酰胺、无机聚合物、季铵碱类中的至少一种。
作为一种优选的方案，所述聚丙烯酰胺为阴离子聚丙烯酰胺；所述阴离子聚丙烯酰胺的离子度为40～60％。
作为一种优选的方案，所述吸附助剂为硅藻土、膨润土、骨炭、活性炭、改性活性炭、改性硅藻土、改性膨润土中的至少一种。
作为一种优选的方案，所述活性炭的比表面积为2400～2600m2/g。
作为一种优选的方案，所述氢氧化物为氢氧化钙、氢氧化锂、氢氧化铝、氢氧化钾、氢氧化钠中的至少一种。
本发明第二方面提供了一种包括该高纯度三萜皂苷的提取方法在无患子、皂角、油茶植物中提取三萜皂苷中的应用。
有益效果：
1、本发明申请提供的一种高纯度三萜皂苷的提取方法具有良好的三萜皂苷提取效率，操作简便易行，制备得到的三萜皂苷的纯度普遍高于80％，提取后的三萜皂苷具有良好的色度，颜色较浅，有利于皂苷的应用，且制备出的三萜皂苷具有良好的不刺激性和优异的表面张力维持效果。
2、本发明申请中采用的复配絮凝助剂和复配吸附助剂具有良好的杂质去除效果，避免了通常情况下植物提取液在净化过程中的悬浮物出现、乳化和粘稠现象，最大程度的脱除了提取液中的颗粒和胶体杂质，有效提高了三萜皂苷的提取效率和三萜皂苷提取物的纯度。
具体实施方式
参选以下本发明的优选实施方法的详述以及包括的实施例可更容易地理解本发明的内容。除非另有限定，本文使用的所有技术以及科学术语具有与本发明所属领域普通技术人员通常理解的相同的含义。当存在矛盾时，以本说明书中的定义为准。
当量、浓度、或者其它值或参数以范围、优选范围、或一系列上限优选值和下限优选值限定的范围表示时，这应当被理解为具体公开了由任何范围上限或优选值与任何范围下限或优选值的任一配对所形成的所有范围，而不论该范围是否单独公开了。例如，当公开了范围“1至5”时，所描述的范围应被解释为包括范围“1至4”、“1至3”、“1至2”、“1至2和4至5”、“1至3和5”等。当数值范围在本文中被描述时，除非另外说明，否则该范围意图包括其端值和在该范围内的所有整数和分数。
单数形式包括复数讨论对象，除非上下文中另外清楚地指明。“任选的”或者“任意一种”是指其后描述的事项或事件可以发生或不发生，而且该描述包括事件发生的情形和事件不发生的情形。
此外，本发明要素或组分前的不定冠词“一种”和“一个”对要素或组分的数量要求(即出现次数)无限制性。因此“一个”或“一种”应被解读为包括一个或至少一个，并且单数形式的要素或组分也包括复数形式，除非所述数量明显旨指单数形式。
为了解决上述问题，本发明第一方面提供了一种高纯度三萜皂苷的提取方法，步骤至少包含以下几步：(1)植物粉化预处理：将植物的植提部分粉碎制粉，得植物粉料；(2)粉料初提：植物粉料与蒸馏水搅拌离心，得初提液；(3)初提液澄清：初提液中加入澄清助剂，搅拌离心，得沉淀和澄清液；(4)沉淀脱色：沉淀中加入脱色助剂，搅拌过滤，得滤液与澄清液混合；(5)精制:澄清液通过树脂净化，之后采用电渗析装置对澄清液进行除杂，然后用板式降膜蒸发器浓缩，既得组合物。
在一些优选的实施方式中，所述植物粉化预处理的具体操作为：称取植物的植提部分，放置在-3～0℃冰箱中冷冻1.5～2.5小时，待植提部分冷冻完全后粉碎为20～100目的植物粉料。
在一些优选的实施方式中，所述粉料初提的具体操作为：植物粉料与适量蒸馏水混合，40～80℃搅拌1～4小时，离心，得初提液1和沉淀1；沉淀1加入50～80℃热水，保温搅拌1～4小时，离心，得初提液2，初提液1与初提液2合并。
在一些优选的实施方式中，所述初提液澄清的具体操作为：初提液中加入絮凝助剂，缓慢搅拌1～4小时，温度为40～80℃；然后加入吸附助剂，40～80℃搅拌1～4小时，离心，得澄清液1和沉淀2；沉淀2中加入50～80℃热水，保温搅拌1～4小时，得澄清液2，之后合并澄清液1与澄清液2。
在一些优选的实施方式中，所述沉淀脱色的具体操作为：沉淀2中加入氢氧化物和无机酸盐，60～90℃搅拌1～4小时，再加入无机酸，搅拌均匀，100～300目滤布过滤，滤渣加入蒸馏水，85～95℃搅拌1～2小时，100～300目滤布过滤，所得滤液与澄清液混合得提取液。
在一些优选的实施方式中，所述精制的具体操作为：提取液中加入大孔吸附树脂，30～60℃搅拌2～4小时，抽滤，大孔吸附树脂再加入50wt％乙醇2～6L，30～60℃搅拌2～4小时，抽滤，最后大孔吸附树脂加入50wt％乙醇和50wt％丙酮的混合溶剂2～5L洗脱，澄清液通过树脂净化，之后采用电渗析装置对澄清液进行除杂，然后用板式降膜蒸发器浓缩，既得提取物。
在一些优选的实施方式中，所述三萜皂苷提取物中三萜皂苷的含量为80～85wt％。
在一些优选的实施方式中，所述澄清助剂为絮凝助剂和吸附助剂。
在一些优选的实施方式中，所述脱色助剂为氢氧化物，无机酸和无机酸。
在一些优选的实施方式中，所述絮凝助剂为聚季铵盐、聚丙烯酰胺、无机聚合物、季铵碱类中的至少一种。
在一些优选的实施方式中，所述聚丙烯酰胺为阴离子聚丙烯酰胺；所述阴离子聚丙烯酰胺的离子度为40～60％。
在一些优选的实施方式中，所述絮凝助剂为双烷基二甲基氯化铵，阴离子聚丙烯酰胺，聚铝和月桂酰胺丙基羟磺基甜菜碱。
在一些优选的实施方式中，所述双烷基二甲基氯化铵，阴离子聚丙烯酰胺，聚铝和月桂酰胺丙基羟磺基甜菜碱的质量比为0.5～1：2～4：2～4：0.5～0.8。
在一些优选的实施方式中，所述双烷基二甲基氯化铵，阴离子聚丙烯酰胺，聚铝和月桂酰胺丙基羟磺基甜菜碱的质量比为0.8：3.2：2.2：0.6。
本发明申请中，通过加入双烷基二甲基氯化铵，阴离子聚丙烯酰胺，聚铝和月桂酰胺丙基羟磺基甜菜碱作为复合絮凝剂，有效提高了澄清液中的杂质去除效果，从而明显提高了三萜皂苷的提取效果。本申请人推测为：月桂酰胺丙基羟磺基甜菜碱作为两性粒子的加入，其在酸性的初提液显示出较强的阳离子特性，其余其他阴离子粒子能够有效的在杂质或油水界面处吸附聚集，复配后显示出较强的协同作用，多种分子中的亲水基团的正负离子在界面发生吸引，使得杂质或油水界面处的活性分子的排列变得更加紧密，具有更强的杂质和油相脱出效果。进一步的，当四者的质量比为0.8：3.2：3.2：0.6时，此时复配后的絮凝助剂还能够有效的中和或者降低被分散颗粒的Stern电位，从而进一步的促进双烷基二甲基氯化铵，阴离子聚丙烯酰胺，聚铝在杂质颗粒表面的相互作用效果，通过分子链的连接将杂质颗粒进行有效的串联，致使溶胶沉降。
在一些优选的实施方式中，所述絮凝助剂与初提液的量比为1～10g：3～4L。
在一些优选的实施方式中，所述絮凝助剂与初提液的量比为4～6g：3.4～3.6L。
本申请人发现，当过多的加入絮凝助剂时，反而会影响初提液的絮凝除杂效果。但是进一步的，本申请人发现，当絮凝助剂与初提液的用量比为4～6g：3.4～3.6L时，絮凝助剂能够发挥最优的絮凝效果，且不会出现溶胶悬浮现象。本申请人推测为：过多的复配絮凝助剂的加入，会引入较多的活性分子和高分子化合物，这些分子容易吸附在杂质颗粒和溶胶粒子的表面上，形成高分子或活性分子保护膜，在包围了胶体粒子的同时，极易把亲液性基团伸向水中，拥有一定厚度的保护膜具有一定的表面黏稠性，从而增加粒子之间的相互排斥力，使得胶体的稳定性增加，减弱了絮凝效果。
本发明申请中，通过复配的絮凝助剂明显增强了提取液中的杂质的絮凝效果，从而增强了三萜皂苷的提取效果，但是过多的絮凝助剂的加入会在杂质或胶粒的表面形成保护膜，反而影响了粒子之间的分子连接力，减弱了絮凝效果，而本申请人偶然间尝试的絮凝助剂与提取液的用量比巧妙地解决了这一问题，在提高絮凝除杂效果的同时，减少悬浮凝胶现象的出现。
作为一种优选的方案，所述吸附助剂为硅藻土、膨润土、骨炭、活性炭、改性活性炭、改性硅藻土、改性膨润土中的至少一种。
在一些优选的实施方式中，所述活性炭的比表面积为2400～2600m2/g。
在一些优选的实施方式中，所述吸附助剂为硅藻土，钠基膨润土，活性炭。
在一些优选的实施方式中，所述硅藻土，钠基膨润土，活性炭的质量比为6～8：1～3：0.5～1。
在一些优选的实施方式中，所述硅藻土，钠基膨润土，活性炭的质量比为7：2：1。
本发明申请通过调整复配使用的硅藻土，钠基膨润土，活性炭的质量比有效提高了提取液的吸附效果，从而最终提高了三萜皂苷的提取效率和提取纯度。本申请人推测为：2400～2600m2/g较高的比表面积范围内的活性炭其偏向三维堆叠分层的结构大幅度的提高了活性炭内部结构碳链上的电子的传输速率，在酸性提取液中能够有效的吸附阳性离子，从而促进硅藻土，钠基膨润土的双电层的形成，水中的正离子在硅藻土，钠基膨润土的表面形成定向排布的水分子，形成紧密的微观水合层，从而促进两者在水溶液中的快速分散。
在一些优选的实施方式中，所述氢氧化物为氢氧化钙、氢氧化锂、氢氧化铝、氢氧化钾、氢氧化钠中的至少一种。
在一些优选的实施方式中，所述氢氧化物为氢氧化钙。
在一些优选的实施方式中，所述无机酸盐为亚硫酸氢钠。
在一些优选的实施方式中，所述无机酸为磷酸、盐酸、硝酸中的至少一种。
在一些优选的实施方式中，所述无机酸为磷酸。
本发明第二方面提供了一种包括该高纯度三萜皂苷的提取方法在无患子、皂角、油茶植物中提取三萜皂苷中的应用。
实施例
以下通过实施例对本发明技术方案进行详细的说明，但是本发明的保护范围不局限于所述的所有实施例。如无特殊说明，本发明的原料均为市售。
实施例1
实施例1第一方面提供了一种高纯度三萜皂苷的提取方法，步骤至少包含以下几步：(1)称取1000g无患子果皮，放置在-2℃的冰箱中冷冻2小时，待果皮冻硬后粉碎为80目，得无患子果皮粉；(2)在无患子果皮粉中加入2L蒸馏水，70℃搅拌3小时，离心，得初提液11.7L和沉淀1；沉淀1加入2L 70℃热水，保温搅拌3小时，离心，初提液2，初提液1与初提液2合并得初提液3.7L；(3)初提液中加入絮凝助剂5g，缓慢搅拌4小时，温度为70℃；然后加入吸附助剂80g，70℃搅拌4小时，离心，得澄清液1和沉淀2；沉淀2中加入1L蒸馏水，70℃搅拌4小时，得澄清液2，之后合并澄清液1与澄清液2；(4)沉淀2中加入20g氢氧化钙和3g亚硫酸氢钠，90℃搅拌3小时，再加入3g磷酸，搅拌均匀，200目滤布过滤，滤渣加入1L蒸馏水，90℃搅拌1小时，200目滤布过滤，合并过滤液与澄清液；(5)滤液中加入1公斤D101大孔吸附树脂，40℃搅拌2小时，抽滤，树脂再加入50％乙醇4升，40℃搅拌2小时，抽滤，D101树脂中加入50wt％乙醇50wt％丙酮混合溶剂共4升洗脱，澄清液通过树脂净化，之后采用电渗析装置对澄清液进行除杂，然后用板式降膜蒸发器浓缩，既得提取物。
本实施例中，三萜皂苷提取物中三萜皂苷的含量为82wt％。
本实施例中，絮凝剂为双烷基二甲基氯化铵，阴离子聚丙烯酰胺，聚铝和月桂酰胺丙基羟磺基甜菜碱；阴离子聚丙烯酰胺的离子度为50％；阴离子聚丙烯酰胺的平均分子量为1000万。
本实施例中，双烷基二甲基氯化铵，阴离子聚丙烯酰胺，聚铝和月桂酰胺丙基羟磺基甜菜碱的质量比为0.8：3.2：2.2：0.6。
本实施例中，吸附助剂为硅藻土，钠基膨润土，活性炭；活性炭的平均比表面积为2500m2/g。
本实施例中，硅藻土，钠基膨润土，活性炭的质量比为7：2：1。
本实施例中，双烷基二甲基氯化铵为湖北兴恒科技有限公司出售的双辛烷基型双烷基二甲基氯化铵产品。
本实施例中，阴离子聚丙烯酰胺为河南昌奇水处理材料有限公司出售的1000万分子量级的粉状阴离子聚丙烯酰胺产品。
本实施例中，聚铝为福州德润化工有限公司出售的聚铝产品。
本实施例中，月桂酰胺丙基羟磺基甜菜碱为
本实施例中，硅藻土为巩义市佳鑫净水材料有限公司出售的高孔硅藻土产品。
本实施例中，钠基膨润土为济南汇锦川化工有限公司出售的钠基膨润土产品。
本实施例中，活性炭为日本关西热化学株式会社出售的Maxsorb系列2500m2/g的活性炭产品。
实施例2
本实施例的具体实施方式同实施例1，不同之处在于：双烷基二甲基氯化铵，阴离子聚丙烯酰胺，聚铝和月桂酰胺丙基羟磺基甜菜碱的质量比为1：4：3：0.5。
实施例3
本实施例的具体实施方式同实施例1，不同之处在于：初提液中加入絮凝助剂4g。
实施例4
本实施例的具体实施方式同实施例1，不同之处在于：硅藻土，钠基膨润土，活性炭的质量比为8：3：0.5。
对比例1
本对比例的具体实施方式同实施例1，不同之处在于：双烷基二甲基氯化铵，阴离子聚丙烯酰胺，聚铝和月桂酰胺丙基羟磺基甜菜碱的质量比为0.8：3.2：2.2：0.1。
对比例2
本对比例的具体实施方式同实施例1，不同之处在于：双烷基二甲基氯化铵，阴离子聚丙烯酰胺，聚铝和月桂酰胺丙基羟磺基甜菜碱的质量比为0.8：3.2：2.2：2。
对比例3
本对比例的具体实施方式同实施例1，不同之处在于：初提液中加入絮凝助剂1g。
对比例4
本对比例的具体实施方式同实施例1，不同之处在于：初提液中加入絮凝助剂8g。
对比例5
本对比例的具体实施方式同实施例1，不同之处在于：硅藻土，钠基膨润土，活性炭的质量比为3：3：2。
对比例6
本对比例的具体实施方式同实施例1，不同之处在于：硅藻土，钠基膨润土，活性炭的质量比为8：3：0.1。
性能评价
1.稳定性测试：对所有实施例和对比例制得的皂苷组合物进行稳定性测试，分别放置在25℃、40℃、50℃、60℃的恒温箱内测定稳定性，测试时间为4天，测试pH值为9.0，观察4天后组合液的外观变化，将观察结果记入表1。
2.刺激性测试：对所有实施例和对比例制得的皂苷组合物进行刺激性测试，通过检测各样品对绵羊红细胞的HC50(50％红细胞溶血的浓度)和Di值(血红蛋白变性指数)，计算H/D＝HC50/Di，通过H/D值的大小对样品的刺激性进行判定，＜0.1为非常刺激，＞0.1为刺激，＞1为轻刺激，＞10为微刺激，＞100为无刺激，每个实施例和对比例测试5个试样，测得的结果取平均值计入表2。
3.固含量测试：对所有实施例和对比例制得的三萜皂苷提取物通过烘干称重法进行三萜皂苷的固含量测定，每个实施例对比例测试5个试样，测得的数值的平均值记入表2。
表1
表2
| 实施例 | 刺激性H/D | 固含量测定wt％ |
| 实施例1 | 16.2 | 22.1 |
| 实施例2 | 15.9 | 21.4 |
| 实施例3 | 15.7 | 21.1 |
| 实施例4 | 15.2 | 20.9 |
| 对比例1 | 7.8 | 14.1 |
| 对比例2 | 9.2 | 14.2 |
| 对比例3 | 8.1 | 13.5 |
| 对比例4 | 6.6 | 16.4 |
| 对比例5 | 6.8 | 12.9 |
| 对比例6 | 7.1 | 13.8 |
通过实施例1～4、对比例1～6和表1、表2可以得知，本发明提供的一种高纯度三萜皂苷的提取方法及其应用，具有良好的三萜皂苷提取效果，提取后的皂苷提取物具有优异的稳定性，低刺激性，适宜的表面张力和较高的提取纯度，适宜在日化用品领域推广，具有广阔的发展前景。其中实施例1在具有最佳的制备工艺和原料配比等因素下获得了最佳性能指数。
最后指出，以上所述实施例仅为本发明较佳的实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所做任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种高纯度三萜皂苷的提取方法，其特征在于：步骤至少包含以下几步：(1)植物粉化预处理：将植物的植提部分粉碎制粉，得植物粉料；(2)粉料初提：植物粉料与蒸馏水搅拌离心，得初提液；(3)初提液澄清：初提液中加入澄清助剂，搅拌离心，得沉淀和澄清液；(4)沉淀脱色：沉淀中加入脱色助剂，搅拌过滤，得滤液与澄清液混合；(5)精制:澄清液通过树脂净化，澄清液通过树脂净化，之后采用电渗析装置对澄清液进行除杂，然后用板式降膜蒸发器浓缩，既得提取物。
2.根据权利要求1所述的高纯度三萜皂苷的提取方法，其特征在于：所述三萜皂苷提取物中三萜皂苷的含量为80～85wt％。
3.根据权利要求1～2任意一项所述的高纯度三萜皂苷的提取方法，其特征在于：所述澄清助剂为絮凝助剂和吸附助剂。
4.根据权利要求1～3任意一项所述的高纯度三萜皂苷的提取方法，其特征在于：所述脱色助剂为氢氧化物，无机酸和无机酸。
5.根据权利要求3所述的高纯度三萜皂苷的提取方法，其特征在于：所述絮凝助剂为聚季铵盐、聚丙烯酰胺、无机聚合物、季铵碱类中的至少一种。
6.根据权利要求5所述的高纯度三萜皂苷的提取方法，其特征在于：所述聚丙烯酰胺为阴离子聚丙烯酰胺；所述阴离子聚丙烯酰胺的离子度为40～60％。
7.根据权利要求3所述的高纯度三萜皂苷的提取方法，其特征在于：所述吸附助剂为硅藻土、膨润土、骨炭、活性炭、改性活性炭、改性硅藻土、改性膨润土中的至少一种。
8.根据权利要求7所述的高纯度三萜皂苷的提取方法，其特征在于：所述活性炭的比表面积为2400～2600m2/g。
9.根据权利要求1～8任意一项所述的高纯度三萜皂苷的提取方法，其特征在于：所述氢氧化物为氢氧化钙、氢氧化锂、氢氧化铝、氢氧化钾、氢氧化钠中的至少一种。
10.一种根据权利要求1～9任意一项所述的高纯度三萜皂苷的提取方法的应用，其特征在于：包括该高纯度三萜皂苷的提取方法在无患子、皂角、油茶植物中提取三萜皂苷中的应用。
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