CN113698506A - 一种温度响应型低共熔溶剂及提取枸杞多糖的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种温度响应型低共熔溶剂及提取枸杞多糖的方法，该低共熔溶剂由氢键供体和氢键受体混合形成，所述氢键供体为正辛酸、正癸酸、月桂酸、十四酸中的一种；所述氢键受体为丁卡因、利多卡因、普鲁卡因中的一种。将该低共熔溶剂作为提取剂对枸杞多糖进行提取，具有优异的提取效果，而且工艺简单。另外，低共熔溶剂还可以循环使用，有效降低成本，且绿色环保。
Description
技术领域
本发明涉及枸杞多糖提取技术领域，更具体地，涉及一种温度响应型低共熔溶剂及提取枸杞多糖的方法。
背景技术
枸杞是我过传统名贵中药材，素有“红宝”美称，富含植物多糖、蛋白质、维生素等营养成分。枸杞多糖(LBP)是从枸杞中提取而得的一种水溶性多糖，是枸杞中最重要的活性成分之一。经研究表明，LBP是枸杞子调节免疫、延缓衰老的主要活性成分，可改善老年人易疲劳、食欲不振和视力模糊等症状，并具有降血脂、抗脂肪肝、抗衰老等作用。
传统方法从枸杞中提取LBP主要是采用挥发性有机溶剂作为萃取剂，也有报道采用酶提取LBP，但是这种方法提取失去了多糖本身应有的疏松质地，而且溶解性较差，并且成本高、耗时多，同时，限制了工业化大规模生产。另外，还有报道采用常规离子液体或低共熔溶剂等绿色溶剂进行提取，然而由于该类溶剂不具有挥发性，因而使得萃取剂与LBP分离难而限制了其规模化使用。
可切换亲水溶剂(Switchable hydrophilicity solvents，SHS)是一种新型的萃取剂，SHS是一种溶剂，它的一种形式与水不相容，但是另一种形式与水完全相容，只需要简单地改变系统条件(温度、pH、通入气体等)，就可以在亲/疏水形式之间随意切换。可切换亲水溶剂使用安全、成本低、浪费少甚至没有浪费，并且具有易于逆转的机制。通过可切换亲水溶剂这种特殊的性质，可以改善固-液萃取和液-液萃取的常规化提取，最后通过温度等响应特性进行分离回收，达到循环利用的效果。
目前，可切换亲水溶剂的研究报道相对较少。
发明内容
基于现有技术中存在的上述技术问题，本发明的目的之一在于提供一种温度响应型低共熔溶剂，该低共熔溶剂具有温度响应特性，可通过调节温度使其在亲/疏水形式之间随意切换，使用该低共熔溶剂作为提取液，可有效对目标物进行提取，且工艺条件简单，操作方便。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种温度响应型低共熔溶剂，由氢键供体和氢键受体混合形成，所述氢键供体为正辛酸、正癸酸、月桂酸、十四酸中的一种；所述氢键受体为丁卡因、利多卡因、普鲁卡因中的一种。
在一些实施方式中，所述氢键供体和所述氢键受体的摩尔比为1：1。
本发明的目的之二在于提供一种提取枸杞多糖的方法，该方法使用上述任一实施方式的低共熔溶剂作为提取剂进行提取。
在一些实施方式中，所述方法包括以下步骤：
S1、将枸杞干燥、粉碎后得到枸杞粉末；
S2、将所述枸杞粉末与提取液混合，超声辅助下提取；其中，所述提取液由所述低共熔溶剂和水组成；
S3、提取完成后，离心，分离，得到上清液，得到枸杞多糖粗提物。
在一些实施方式中，所述提取液中，所述低共熔溶剂浓度为70～90wt％。
在一些实施方式中，步骤S2中，所述枸杞粉末与所述提取液的固液比为1g：5～30mL。
在一些实施方式中，步骤S2中，提取温度为25～55℃。
在一些实施方式中，步骤S2中，提取时间为10～90min。
在一些实施方式中，该方法还包括从所述枸杞多糖粗提物中分离枸杞多糖的步骤。
在一些实施方式中，从所述枸杞多糖粗提物中分离枸杞多糖的步骤具体为：将所述枸杞多糖粗提物加热至80～100℃，得到含有枸杞多糖的上层清液和下层低共熔溶剂，分离，分别得到含有枸杞多糖的清液和低共熔溶剂。所述低共熔溶剂可循环用于提取枸杞多糖，而含有枸杞多糖的清液可通过蒸发水分或其他方式浓缩，得到枸杞多糖。
相较于现有技术，本发明的有益效果如下：
本发明提供的温度响应型低共熔溶剂，可在不同温度下实现亲/疏水状态切换。将该温度响应型低共熔溶剂作为提取剂对枸杞中的枸杞多糖进行提取，可有效提取枸杞多糖，而且提取效果好、工艺简单，克服了现有的有机溶剂提取溶剂用量大、提取效率较低、提取时间过长的缺陷。
另外，使用本发明提供的温度响应型低共熔溶剂，还可以利用其温度响应特性对枸杞多糖和提取剂进行分离，分离后萃取剂回收率和纯度较高，可循环用于枸杞多糖的提取。
具体实施方式
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。
下述实施例中所使用的原料枸杞，产自宁夏杞生纪农业发展有限公司，产品标准号：GH/T 1091-201。
实施例1
一种温度响应型低共熔溶剂，由氢键供体和氢键受体按摩尔比为1：1混合形成，所述氢键供体为正辛酸、正癸酸、月桂酸、十四酸中的一种；所述氢键受体为丁卡因、利多卡因、普鲁卡因中的一种，具体如表1所示。
表1氢键供体和氢键受体种类
| 序号 | 氢键受体 | 氢键供体 | 低共熔溶剂 |
| 1 | 丁卡因 | 正辛酸 | 丁卡因-正辛酸 |
| 2 | 丁卡因 | 正癸酸 | 丁卡因-正癸酸 |
| 3 | 丁卡因 | 月桂酸 | 丁卡因-月桂酸 |
| 4 | 丁卡因 | 十四酸 | 丁卡因-十四酸 |
| 5 | 利多卡因 | 正辛酸 | 利多卡因-正辛酸 |
| 6 | 利多卡因 | 正癸酸 | 利多卡因-正癸酸 |
| 7 | 利多卡因 | 月桂酸 | 利多卡因-月桂酸 |
| 8 | 利多卡因 | 十四酸 | 利多卡因-十四酸 |
| 9 | 普鲁卡因 | 正辛酸 | 普鲁卡因-正辛酸 |
| 10 | 普鲁卡因 | 正癸酸 | 普鲁卡因-正癸酸 |
| 11 | 普鲁卡因 | 月桂酸 | 普鲁卡因-月桂酸 |
| 12 | 普鲁卡因 | 十四酸 | 普鲁卡因-十四酸 |
实施例2
将实施例1得到的低共熔溶剂作为提取剂，用于提取枸杞多糖，具体步骤如下：
S1、将枸杞干燥、研磨粉碎，得到枸杞粉末；
S2、将步骤S1得到的枸杞粉末与提取液混合，超声辅助下提取；
S3、提取完成后，离心、分离，得到上清液，所述上清液为枸杞多糖粗提物；
其中，步骤S2中，提取液为实施例1制备的低共熔溶剂和水的混合溶液，低共熔溶剂浓度为70wt％，固液比为1g：25mL，提取温度35℃，提取时间60min，超声功率100W、主频40kHz。
本实施例中，各低共熔溶剂溶剂对枸杞多糖的提取效果如表2所示。
表2不同低共熔溶剂对枸杞多糖的提取率
| 序号 | 低共熔溶剂种类 | 萃取率(mg/g) |
| 1 | 丁卡因-正辛酸 | 324.20253 |
| 2 | 丁卡因-正癸酸 | 316.42746 |
| 3 | 丁卡因-月桂酸 | 373.92473 |
| 4 | 丁卡因-十四酸 | 190.3443 |
| 5 | 利多卡因-正辛酸 | 110.72879 |
| 6 | 利多卡因-正癸酸 | 86.86328 |
| 7 | 利多卡因-月桂酸 | 96.83892 |
| 8 | 利多卡因-十四酸 | 82.93973 |
| 9 | 普鲁卡因-正辛酸 | 276.39282 |
| 10 | 普鲁卡因-正癸酸 | 244.78692 |
| 11 | 普鲁卡因-月桂酸 | 181.38657 |
| 12 | 普鲁卡因-十四酸 | 259.59162 |
以下是实施例以丁卡因-月桂酸为提取剂，考察不同工艺参数条件下，对枸杞多糖的提取率的影响。
实施例3不同低共熔溶剂浓度对提取率的影响
本实施例的提取方法与实施例2的提取方法相同，且固液比、提取温度、提取时间相同，区别在于，提取液中低共熔溶剂的浓度不同，具体如表3所示；不同浓度的低共熔溶剂的提取效果如表3所示。
表3不同低共熔溶剂浓度及其对枸杞多糖的提取率
| 序号 | 低共熔溶剂浓度(wt％) | 萃取率(mg/g) |
| 1 | 70％ | 334.15881 |
| 2 | 75％ | 223.46698 |
| 3 | 80％ | 182.42925 |
| 4 | 85％ | 163.40409 |
| 5 | 90％ | 119.41824 |
实施例4不同固液比对提取率的影响
本实施例的提取方法与实施例2的提取方法相同，且提取液中低共熔溶剂浓度、提取温度、提取时间相同，区别在于，固液比不同，具体如表4所示；不同固液比的提取效果如表4所示。
表4不同固液比对枸杞多糖的提取率的影响
| 序号 | 固液比(g:mL) | 萃取率(mg/g) |
| 1 | 1:05 | 127.91667 |
| 2 | 1:10 | 235.58176 |
| 3 | 1:15 | 245.21226 |
| 4 | 1:20 | 259.62264 |
| 5 | 1:25 | 312.22484 |
| 6 | 1:30 | 242.59434 |
实施例5不同提取温度对提取率的影响
本实施例的提取方法与实施例2的提取方法相同，且提取液中低共熔溶剂浓度、固液比、提取时间相同，区别在于，提取温度不同，具体如表5所示；不同提取温度的提取效果如表5所示。
表5不同提取温度对枸杞多糖的提取率的影响
| 序号 | 萃取温度(℃) | 萃取率(mg/g) |
| 1 | 25℃ | 162.5 |
| 2 | 30℃ | 274.41038 |
| 3 | 35℃ | 377.24057 |
| 4 | 40℃ | 297.91667 |
| 5 | 45℃ | 197.20912 |
| 6 | 50℃ | 175.15723 |
| 7 | 55℃ | 128.45912 |
实施例6不同提取时间对提取率的影响
本实施例的提取方法与实施例2的提取方法相同，且提取液中低共熔溶剂浓度、固液比、提取温度相同，区别在于，提取时间不同，具体如表6所示；不同提取时间的提取效果如表5所示。
表6不同的提取时间对枸杞多糖的提取率的影响
综上显示，本发明制备的温度响应型低共熔溶剂，对枸杞中的枸杞多糖均具有优异的提取效果，且由丁卡因和月桂酸混合形成的丁卡因-月桂酸的提取效果尤佳。另外，结合实施例3～6，本发明中对枸杞中枸杞多糖最优的实施方案如下：
S1、将枸杞干燥、粉碎，得到枸杞粉末；
S2、将步骤S1得到的枸杞粉末与提取液按固液比为1g：25mL混合，在35℃温度、超声辅助下提取70～90min；其中，提取液为丁卡因-月桂酸低共熔溶剂与水的混合溶液，低共熔溶剂的浓度为70wt％；
S3、提取完成后，离心、分离，得到上清液，所述上清液为枸杞多糖粗提物。
实施例7分离枸杞多糖和低共熔溶剂
提取完成后，利用低共熔溶剂的温度响应特性，将枸杞多糖粗提物升温至40-70℃，可以将其分离，得到含有枸杞多糖的水溶液和低共熔溶剂，将两相分开后分别得到含有枸杞多糖的清液和低共熔溶剂。
将分离得到的枸杞多糖水溶液可根据需要进行浓缩得到枸杞多糖；得到的低共熔溶剂可循环用于提取枸杞多糖。经测试，对低共熔溶剂进行五次循环，第五次循环后，按最优的实施方式对枸杞进行提取，对枸杞多糖的提取率仍达427mg/g，而低共熔溶剂的回收率仍达72.22％。
综上所述，本发明提供的低共熔溶剂，对枸杞多糖具有优异的提取效果，且工艺简单。另外，还可循环使用，有效降低成本且绿色环保。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种温度响应型低共熔溶剂，其特征在于，由氢键供体和氢键受体混合形成，所述氢键供体为正辛酸、正癸酸、月桂酸、十四酸中的一种；所述氢键受体为丁卡因、利多卡因、普鲁卡因中的一种。
2.根据权利要求1所述的温度响应型低共熔溶剂，其特征在于，所述氢键供体和所述氢键受体的摩尔比为1：1。
3.一种提取枸杞多糖的方法，其特征在于，以权利要求1或2所述的低共熔溶剂作为提取剂进行提取。
4.根据权利要求3所述的提取枸杞多糖的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将枸杞干燥、粉碎后得到枸杞粉末；
S2、将所述枸杞粉末与提取液混合，超声辅助下提取；其中，所述提取液由所述低共熔溶剂和水组成；
S3、提取完成后，离心，分离，得到上清液，得到枸杞多糖粗提物。
5.根据权利要求4所述的提取枸杞多糖的方法，其特征在于，步骤S2中，所述提取液中，所述低共熔溶剂浓度为70～90wt％。
6.根据权利要求4所述的提取枸杞多糖的方法，其特征在于，步骤S2中，固液比为1g：5～30mL。
7.根据权利要求4所述的提取枸杞多糖的方法，其特征在于，步骤S2中，提取温度为25～55℃。
8.根据权利要求4所述的提取枸杞多糖的方法，其特征在于，步骤S2中，提取时间为10～90min。
9.根据权利要求4-8任一项所述的提取枸杞多糖的方法，其特征在于，还包括从所述枸杞多糖粗提物中分离枸杞多糖的步骤。
10.根据权利要求9所述的提取枸杞多糖的方法，其特征在于，将所述枸杞多糖粗提物加热至40-70℃，可以将其分离，得到含有枸杞多糖的上层清液和下层低共熔溶剂，将两相分开后分别得到含有枸杞多糖的清液和低共熔溶剂。
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