CN113861305A - 一种同时提取铁皮石斛中多糖和生物碱的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种同时提取铁皮石斛中多糖和生物碱的方法，包括预处理、表面活性剂浸润、蒸汽爆破、微波处理、絮凝、膜过滤分离等六个步骤。本发明创造性采用表面活性剂、蒸汽爆破为主的联合提取方法，同时结合微波、絮凝、膜分离等工艺，能够实现铁皮石斛中多糖和生物碱的同时充分提取，提取率高，避免了大量有机溶剂浸提、酶解等处理带来的溶剂残留、破坏物质结构等不足，效果显著。生物碱的提取率超过0.03％，多糖的提取率超过27％，且二者的纯度均较高，应用前景较为广阔。

Description

一种同时提取铁皮石斛中多糖和生物碱的方法
技术领域
本发明属于铁皮石斛资源利用技术领域，更具体地，涉及一种同时提取铁皮石斛中多糖和生物碱的方法。
背景技术
铁皮石斛是一种在我国湖北、贵州、广西、云南等地广泛分布的石斛属草本植物。现代药理研究表明，铁皮石斛具有抗凝血、抗肿瘤、降三高、抗衰老、提高免疫力等功效，因此，传统临床上将铁皮石斛作为中药成分直接进行炮制，但是，这种方式原始且对铁皮石斛药用价值开发利用不够。因此，随着生物医学技术的发展，对铁皮石斛中各主要成分的提取和利用已引起诸多重视。铁皮石斛中成分较为复杂，多糖和生物碱是最为主要的成分。铁皮石斛中的多糖具有很强的活性成分，其含量的多少也是判断铁皮石斛质量好坏的标准之一，对于铁皮石斛中多糖成分的提取、分析、鉴定也成为一个研究的热点。同时，铁皮石斛中生物碱已被证实是铁皮石斛药理作用中的活性成分，将其提取再利用也具有极其重要的意义。
现有技术中，已有诸多铁皮石斛生物碱和多糖提取再利用的报道。如专利文献CN108164541A报道了一种含微波处理、醇沉工艺的铁皮石斛石斛碱的提取方法；专利文献CN109293668A报道了一种多次乙醇浸提石斛中水溶性和油溶性生物碱的提取方法；期刊文献(赵福坤,吴芹,陆远富,等.金钗石斛总生物碱提取及含量测定方法的改进[J].遵义医学院学报,2015,38(05):532-535.)报道了一种含醇提、煮沸、石油醚萃取、三氯甲烷萃取的金叉石斛生物碱的提取方法，上述文献仅局限于生物碱的提取，而没有对多糖的提取；专利文献CN110092846A报道了一种利用减压提取多糖的方法；专利文献CN110818812A报道了一种含石油醚、乙醇浸提的铁皮石斛多糖提取方法；专利文献CN111171173A报道了一种乙醇浸提为主的铁皮石斛多糖提取方法；上述文献仅局限于多糖的提取，而没有对生物碱的提取。也有少量文献关注了生物碱和多糖的同时提取，如专利文献CN111253495A、CN104448013A、CN103113483A等，但是存在着酶解残留、有机溶剂提取污染等不足，且还存在着提取率不高的问题。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明提供了一种同时提取铁皮石斛中多糖和生物碱的方法，提取方法创造性采用表面活性剂、蒸汽爆破为主的联合提取方法，实现了铁皮石斛中多糖和生物碱的充分提取，提取方法简单，提取效率高，应用前景广泛。
为实现上述目的，本发明如下技术方案：
一种同时提取铁皮石斛中多糖和生物碱的方法，包括以下步骤：
(1)预处理：将待处理的铁皮石斛清洗干净、晾干，随后粉碎至60～100目，备用；
(2)表面活性剂浸润：将步骤(1)中预处理后的铁皮石斛置于表面活性剂溶液中，在室温下浸润0.5～2h；
(3)蒸汽爆破：将步骤(2)中浸润完成后的铁皮石斛迅速置于蒸汽爆破机中，随后进行蒸汽爆破，爆破完成后迅速泄压，得爆破物料；
(4)微波处理：向步骤(3)所得爆破物料中按照质量比1：12～25加入水，通过加入柠檬酸调节体系pH值，搅拌混匀，随后进行微波处理，微波处理完成后进行离心除渣，得上清液；
(5)絮凝：通过柠檬酸调节步骤(4)所得上清液的pH值，随后加入絮凝剂，室温下静置，随后离心去除沉淀，得离心液；
(6)膜过滤分离：使用超滤膜对步骤(5)所得离心液进行过滤，得截留液和滤过液，对所述截留液进行浓缩、冷冻干燥处理，即得多糖；对所述滤过液进行浓缩、冷冻干燥处理，即得生物碱。
优选的，步骤(2)中表面活性剂为OP-10，质量浓度为0.5～2％，表面活性剂溶液与铁皮石斛的用量比为0.5mL：1g。
优选的，步骤(3)中蒸汽爆破采用饱和水蒸气，蒸汽爆破压力为1.2MPa，维压时间为150s。
优选的，蒸汽爆破机型号为QBS-80。
优选的，步骤(4)中微波处理功率为250W，微波处理时间为3～10min。
优选的，步骤(4)中pH调节值为2.0～5.0。
优选的，步骤(5)中pH值为3.5。
优选的，步骤(5)中絮凝剂为质量浓度为1.2％的壳聚糖溶液。
优选的，絮凝剂的加入量为上清液质量的0.5～1.5％。
优选的，步骤(6)中超滤膜的分子量为1000Da。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
(1)本发明提供的提取铁皮石斛中多糖和生物碱的方法，创造性采用表面活性剂、蒸汽爆破为主的联合提取方法，同时结合微波、絮凝、膜分离等工艺，能够实现铁皮石斛中多糖和生物碱的同时充分提取，提取率高，避免了大量有机溶剂浸提、酶解等处理带来的溶剂残留、破坏物质结构等不足，效果显著。
(2)本发明提供的提取方法中，在蒸汽爆破前采用OP-10这一表面活性剂对铁皮石斛进行处理，能够降低界面的张力，提高体系的融合性；而采用蒸汽爆破能够有效破坏铁皮石斛的细胞壁，使得多糖、生物碱等有效提取成分能够释放，避免了酶解等处理；同时，在高压下，蒸汽能够渗透到铁皮石斛的细胞内、组织间，水蒸气产生膨胀，在爆破泄压时，能够使得提取成分“喷涌”出来；而表面活性剂OP-10的使用，能够使得多糖和生物碱被提取出来的同时，通过表面活性剂的亲和性避免多糖和生物碱的结构在高温高压下产生被破坏，保护物质的完整性；同时，表面活性剂还能降低体系的张力，降低提取成分粒子聚集的倾向性。需要强调的是，本发明中对于表面活性剂OP-10的使用是申请人在对常见表面活性剂吐温系列、十二烷基苯磺酸钠等进行筛选后才选择使用的，其使用能够实现生物碱和多糖的同时高提取率，克服了其他表面活性剂的使用最多只能保证单一物质提取率高的情况。
(3)本发明的提取方法中，对于爆破物料的后续处理，采用简单的微波短时间处理即可，简单、高效。
总之，本发明以表面活性剂、蒸汽爆破的相结合为主要提取方法，辅助微波、絮凝等处理工艺手段，能够实现铁皮石斛中多糖、生物碱两种活性成分的高效提取，提取率高，提取时间短(合计数分钟即可)，提取方法简单，避免了传统的石油醚、乙醇等溶剂提取成分的使用，也避免了酶解操作。采用本发明提供的提取方法，生物碱的提取率超过0.03％，多糖的提取率超过27％，且二者的纯度均较高。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
需要说明是，本发明中到的铁皮石斛购自武汉市某生态农场；提取前测试铁皮石斛中多糖含量为27.15％，生物碱总量为0.031％。
本发明中试剂均可通过市场购得；蒸汽爆破机的型号为QBS-80；分光光度计的型号为UV-1800型。
实施例1
一种同时提取铁皮石斛中多糖和生物碱的方法，包括以下步骤：
(1)预处理：将待处理的铁皮石斛清洗干净、晾干，随后粉碎至60目(质量50g)，备用；
(2)表面活性剂浸润：将步骤(1)中预处理后的铁皮石斛置于25mL质量浓度为0.5％的OP-10溶液中，在室温下浸润0.5h；
(3)蒸汽爆破：将步骤(2)中浸润完成后的铁皮石斛迅速置于蒸汽爆破机QBS-80中，随后通入1.2Mpa的水蒸汽进行蒸汽爆破，维压时间为150s，爆破完成后迅速泄压，得爆破物料；
(4)微波处理：向步骤(3)所得爆破物料中按照质量比1：12加入水，通过加入柠檬酸调节体系pH值至3.0，搅拌混匀，随后于250W下微波处理4min，微波处理完成后进行离心除渣，得上清液；
(5)絮凝：通过柠檬酸调节步骤(4)所得上清液的pH值至3.5，随后加入上清液质量0.5％的壳聚糖溶液(质量浓度1.2％)，室温下静置，随后离心去除沉淀，得离心液；
(6)膜过滤分离：使用分子量为1000Da的超滤膜对步骤(5)所得离心液进行过滤，得截留液和滤过液，对所述截留液进行浓缩、冷冻干燥(-45℃、0.1MPa)处理，即得多糖；对所述滤过液进行浓缩、冷冻干燥(-45℃、0.1MPa)处理，即得生物碱。
实施例2
一种同时提取铁皮石斛中多糖和生物碱的方法，包括以下步骤：
(1)预处理：将待处理的铁皮石斛清洗干净、晾干，随后粉碎至60目(质量50g)，备用；
(2)表面活性剂浸润：将步骤(1)中预处理后的铁皮石斛置于25mL质量浓度为0.7％的OP-10溶液中，在室温下浸润1h；
(3)蒸汽爆破：将步骤(2)中浸润完成后的铁皮石斛迅速置于蒸汽爆破机QBS-80中，随后通入1.2Mpa的水蒸汽进行蒸汽爆破，维压时间为150s，爆破完成后迅速泄压，得爆破物料；
(4)微波处理：向步骤(3)所得爆破物料中按照质量比1：14加入水，通过加入柠檬酸调节体系pH值至3.4，搅拌混匀，随后于250W下微波处理6min，微波处理完成后进行离心除渣，得上清液；
(5)絮凝：通过柠檬酸调节步骤(4)所得上清液的pH值至3.5，随后加入上清液质量0.7％的壳聚糖溶液(质量浓度1.2％)，室温下静置，随后离心去除沉淀，得离心液；
(6)膜过滤分离：使用分子量为1000Da的超滤膜对步骤(5)所得离心液进行过滤，得截留液和滤过液，对所述截留液进行浓缩、冷冻干燥(-45℃、0.1MPa)处理，即得多糖；对所述滤过液进行浓缩、冷冻干燥(-45℃、0.1MPa)处理，即得生物碱。
实施例3
一种同时提取铁皮石斛中多糖和生物碱的方法，包括以下步骤：
(1)预处理：将待处理的铁皮石斛清洗干净、晾干，随后粉碎至60目(质量50g)，备用；
(2)表面活性剂浸润：将步骤(1)中预处理后的铁皮石斛置于25mL质量浓度为0.8％的OP-10溶液中，在室温下浸润1h；
(3)蒸汽爆破：将步骤(2)中浸润完成后的铁皮石斛迅速置于蒸汽爆破机QBS-80中，随后通入1.2Mpa的水蒸汽进行蒸汽爆破，维压时间为150s，爆破完成后迅速泄压，得爆破物料；
(4)微波处理：向步骤(3)所得爆破物料中按照质量比1：16加入水，通过加入柠檬酸调节体系pH值至3.8，搅拌混匀，随后于250W下微波处理8min，微波处理完成后进行离心除渣，得上清液；
(5)絮凝：通过柠檬酸调节步骤(4)所得上清液的pH值至3.5，随后加入上清液质量0.8％的壳聚糖溶液(质量浓度1.2％)，室温下静置，随后离心去除沉淀，得离心液；
(6)膜过滤分离：使用分子量为1000Da的超滤膜对步骤(5)所得离心液进行过滤，得截留液和滤过液，对所述截留液进行浓缩、冷冻干燥(-45℃、0.1MPa)处理，即得多糖；对所述滤过液进行浓缩、冷冻干燥(-45℃、0.1MPa)处理，即得生物碱。
对比例1
一种同时提取铁皮石斛中多糖和生物碱的方法，包括以下步骤：
(1)预处理：将待处理的铁皮石斛清洗干净、晾干，随后粉碎至60目(质量50g)，备用；
(2)蒸汽爆破：将步骤(1)中预处理完成后的铁皮石斛迅速置于蒸汽爆破机QBS-80中，随后通入1.2Mpa的水蒸汽进行蒸汽爆破，维压时间为150s，爆破完成后迅速泄压，得爆破物料；
(3)微波处理：向步骤(2)所得爆破物料中按照质量比1：12加入水，通过加入柠檬酸调节体系pH值至3.0，搅拌混匀，随后于250W下微波处理4min，微波处理完成后进行离心除渣，得上清液；
(4)絮凝：通过柠檬酸调节步骤(3)所得上清液的pH值至3.5，随后加入上清液质量0.5％的壳聚糖溶液(质量浓度1.2％)，室温下静置，随后离心去除沉淀，得离心液；
(5)膜过滤分离：使用分子量为1000Da的超滤膜对步骤(4)所得离心液进行过滤，得截留液和滤过液，对所述截留液进行浓缩、冷冻干燥(-45℃、0.1MPa)处理，即得多糖；对所述滤过液进行浓缩、冷冻干燥(-45℃、0.1MPa)处理，即得生物碱。
对比例2
一种同时提取铁皮石斛中多糖和生物碱的方法，包括以下步骤：
(1)预处理：将待处理的铁皮石斛清洗干净、晾干，随后粉碎至60目(质量50g)，备用；
(2)表面活性剂浸润：将步骤(1)中预处理后的铁皮石斛置于25mL质量浓度为0.5％的吐温-80溶液中，在室温下浸润0.5h；
(3)蒸汽爆破：将步骤(2)中浸润完成后的铁皮石斛迅速置于蒸汽爆破机QBS-80中，随后通入1.2Mpa的水蒸汽进行蒸汽爆破，维压时间为150s，爆破完成后迅速泄压，得爆破物料；
(4)微波处理：向步骤(3)所得爆破物料中按照质量比1：12加入水，通过加入柠檬酸调节体系pH值至3.0，搅拌混匀，随后于250W下微波处理4min，微波处理完成后进行离心除渣，得上清液；
(5)絮凝：通过柠檬酸调节步骤(4)所得上清液的pH值至3.5，随后加入上清液质量0.5％的壳聚糖溶液(质量浓度1.2％)，室温下静置，随后离心去除沉淀，得离心液；
(6)膜过滤分离：使用分子量为1000Da的超滤膜对步骤(5)所得离心液进行过滤，得截留液和滤过液，对所述截留液进行浓缩、冷冻干燥(-45℃、0.1MPa)处理，即得多糖；对所述滤过液进行浓缩、冷冻干燥(-45℃、0.1MPa)处理，即得生物碱。
对比例3
一种同时提取铁皮石斛中多糖和生物碱的方法，包括以下步骤：
(1)预处理：将待处理的铁皮石斛清洗干净、晾干，随后粉碎至60目(质量50g)，备用；
(2)表面活性剂浸润：将步骤(1)中预处理后的铁皮石斛置于25mL质量浓度为0.5％的OP-10溶液中，在室温下浸润0.5h；
(3)蒸汽爆破：将步骤(2)中浸润完成后的铁皮石斛迅速置于蒸汽爆破机QBS-80中，随后通入1.2Mpa的水蒸汽进行蒸汽爆破，维压时间为150s，爆破完成后迅速泄压，得爆破物料；
(4)爆破物料处理：向步骤(3)所得爆破物料中按照质量比1：12加入水，通过加入柠檬酸调节体系pH值至3.0，搅拌混匀，随后离心除渣，得上清液；
(5)絮凝：通过柠檬酸调节步骤(4)所得上清液的pH值至3.5，随后加入上清液质量0.5％的壳聚糖溶液(质量浓度1.2％)，室温下静置，随后离心去除沉淀，得离心液；
(6)膜过滤分离：使用分子量为1000Da的超滤膜对步骤(5)所得离心液进行过滤，得截留液和滤过液，对所述截留液进行浓缩、冷冻干燥(-45℃、0.1MPa)处理，即得多糖；对所述滤过液进行浓缩、冷冻干燥(-45℃、0.1MPa)处理，即得生物碱。
分别计算实施例1～3及对比例1～3中生物碱和多糖的提取率，结果汇总见表1所示。其中，多糖含量测定参照《中国药典2020版》；生物碱的含量测定使用酸性染料比色法。
表1多糖和生物碱提取率、纯度结果汇总
Figure BDA0003335281520000091
从表1中可以看到，本发明各实施例中生物碱的提取率超过0.03％，多糖的提取率超过27％，且二者的纯度均较高。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、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)

1.一种同时提取铁皮石斛中多糖和生物碱的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)预处理：将待处理的铁皮石斛清洗干净、晾干，随后粉碎至60～100目，备用；
(2)表面活性剂浸润：将步骤(1)中预处理后的铁皮石斛置于表面活性剂溶液中，在室温下浸润0.5～2h；
(3)蒸汽爆破：将步骤(2)中浸润完成后的铁皮石斛迅速置于蒸汽爆破机中，随后进行蒸汽爆破，爆破完成后迅速泄压，得爆破物料；
(4)微波处理：向步骤(3)所得爆破物料中按照质量比1：12～25加入水，通过加入柠檬酸调节体系pH值，搅拌混匀，随后进行微波处理，微波处理完成后进行离心除渣，得上清液；
(5)絮凝：通过柠檬酸调节步骤(4)所得上清液的pH值，随后加入絮凝剂，室温下静置，随后离心去除沉淀，得离心液；
(6)膜过滤分离：使用超滤膜对步骤(5)所得离心液进行过滤，得截留液和滤过液，对所述截留液进行浓缩、冷冻干燥处理，即得多糖；对所述滤过液进行浓缩、冷冻干燥处理，即得生物碱。
2.根据权利要求1所述的一种同时提取铁皮石斛中多糖和生物碱的方法，其特征在于，步骤(2)中表面活性剂为OP-10，质量浓度为0.5～2％，表面活性剂溶液与铁皮石斛的用量比为0.5mL：1g。
3.根据权利要求1所述的一种同时提取铁皮石斛中多糖和生物碱的方法，其特征在于，步骤(3)中蒸汽爆破采用饱和水蒸气，蒸汽爆破压力为1.2MPa，维压时间为150s。
4.根据权利要求3所述的一种同时提取铁皮石斛中多糖和生物碱的方法，其特征在于，蒸汽爆破机型号为QBS-80。
5.根据权利要求1所述的一种同时提取铁皮石斛中多糖和生物碱的方法，其特征在于，步骤(4)中微波处理功率为250W，微波处理时间为3～10min。
6.根据权利要求1所述的一种同时提取铁皮石斛中多糖和生物碱的方法，其特征在于，步骤(4)中pH调节值为2.0～5.0。
7.根据权利要求1所述的一种同时提取铁皮石斛中多糖和生物碱的方法，其特征在于，步骤(5)中pH值为3.5。
8.根据权利要求1所述的一种同时提取铁皮石斛中多糖和生物碱的方法，其特征在于，步骤(5)中絮凝剂为质量浓度为1.2％的壳聚糖溶液。
9.根据权利要求8所述的一种同时提取铁皮石斛中多糖和生物碱的方法，其特征在于，絮凝剂的加入量为上清液质量的0.5～1.5％。
10.根据权利要求1所述的一种同时提取铁皮石斛中多糖和生物碱的方法，其特征在于，步骤(6)中超滤膜的分子量为1000Da。
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