CN113952367B - 一种骨碎补提取物生产工艺 - Google Patents

Abstract

一种骨碎补提取物生产工艺，包括以下步骤：S1、将骨碎补原料粉碎后，用水和纤维素酶进行热提取，得到第一提取液；S2、再向水提取后的骨碎补原料中加入乙醇溶液和纤维素酶进行热提取，得到第二提取液；S3、合并第一提取液和第二提取液；再分别通过陶瓷膜和纳滤膜进行过滤，得到过滤液；S4、将所述的过滤液通过离子交换树脂进行吸附，得到流出液；随后使用乙醇对离子交换树脂进行洗脱处理，得到洗脱液；S5、分别将洗脱液和流出液进行浓缩、干燥，得到骨碎补提取物。本发明通过过滤操作得到提取液后，再将提取液通过离子交换树脂处理，利用离子交换树脂去除过滤液中的无机离子，从而将最终产品中的灰分含量降低至2%~3%左右，大大提高了产品纯度。

Description

一种骨碎补提取物生产工艺

技术领域

本发明涉及植物提取工艺技术领域，具体地涉及一种骨碎补提取物生产工艺。

背景技术

骨碎补是一种历史悠久的中药材，可用于治疗肾虚腰痛，耳鸣耳聋，牙齿松动，跌扑闪挫，筋骨折伤、外治斑秃、白癜风等多种病症。在现代研究中发现，骨碎补中的黄酮、柚皮苷是骨碎补发挥功效的重要成分，因此针对骨碎补中的黄酮和柚皮苷的提取和提纯是生产骨碎补制品的一个重要环节。

公开号为CN110279725A的专利文件公开了一种骨碎补提取物及其制备方法，该专利技术方案为：（1）将骨碎补药材洗净，斜切片，干燥，粉碎，得粗粉；（2）将粗粉投入提取罐内，加水煮沸提取，过滤，得澄清液；（3）澄清液置于浓缩储罐内，使用耐高温纳滤膜进行浓缩，透析液再进入步骤（2）中所述提取罐中，进行循环提取；（4）置换出有效成分后，结束步骤（3）所述循环提取，透析液排出，浓缩液通过纳滤膜持续进行浓缩，收集浓缩液，喷雾干燥，即得骨碎补提取物。该专利采用水作为提取液在煮沸条件下对骨碎补原料进行循环提取，以获得其中的有效成分，但单纯采用水作为萃取剂时难以获得较好的提取效果，且一些水溶性的无机杂质会一同进入提取罐中，导致产品纯度降低。

公告号为CN110025640B的专利文件公开了一种骨碎补提取物的生产方法，该方法包括提取工艺、浓缩工艺和脱砷工艺，所述脱砷工艺为在浓缩后的浓缩液中加入壳寡糖和活性炭进行吸附。该专利目的是去除骨碎补提取物中的铅、砷等重金属或类重金属成分，提高产品的纯度和安全性，但经过该专利方案处理后黄酮和柚皮苷等目标产物存在一定损失，且产物中仍有存在大量灰分。

公开号为CN106309513A的专利文件公开了一种骨碎补提取物的生产工艺，该工艺包括以下步骤：煎煮处理；过滤处理；树脂吸附处理；水洗处理；乙醇洗脱处理；浓缩处理；干燥处理；粉碎处理，最后得到骨碎补提取物。该专利先采用纳滤膜和陶瓷膜进行过滤处理，随后使用大孔树脂吸附，以减少产品中的杂质成分，提高总黄酮含量。但在该专利方案中，煎煮导致了目标产物的损失，且骨碎补提取物经过纳滤膜、陶瓷膜和大孔树脂的多阶处理后得到的产品仍存在大量灰分，纯度偏低。

发明内容

为了降低骨碎补提取物中的重金属、灰分等杂质含量，提高产品纯度和安全性，本发明提供了一种骨碎补提取物生产工艺。

为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种骨碎补提取物生产工艺，包括以下步骤：

S1、将骨碎补原料粉碎后，加入15~20倍量的水和0.1~0.2%的纤维素酶，在45~55℃下，提取1 ~3小时，得到第一提取液；

S2、再向水提取后的骨碎补原料中加入8~10倍量的乙醇溶液和0.1~0.2%的纤维素酶，在45~55℃下提取1~3小时，得到第二提取液；上述倍量和百分比均为质量比，以骨碎补原料干重为参照，即“15倍量”指的是水的加入质量为骨碎补原料质量的15倍，以此类推；

S3、合并第一提取液和第二提取液；再分别通过陶瓷膜和纳滤膜进行过滤，得到过滤液；

S4、将所述的过滤液通过离子交换树脂进行吸附，得到流出液；随后使用乙醇对离子交换树脂进行洗脱处理，得到洗脱液；

S5、分别将洗脱液和流出液进行浓缩、干燥，得到骨碎补提取物。

进一步地，所述的离子交换树脂为包含阳离子交换树脂和阴离子交换树脂的混合离子交换树脂，阳离子树脂与阴离子树脂的含量比为（1.8~2.2）：1。

骨碎补提取物中的灰分指的是在充分燃烧后剩余的不可燃固体成分，通常为无机盐、无机氧化物成分，这些无机物在骨碎补原料的提取过程中会溶解至提取液中，并随着提取液混入到骨碎补提取物产品中。无机杂质中的难溶成分在过滤步骤中通常可基本去除，但一些可溶性杂质以粒子形态存在于溶液中，通过滤膜无法去除，而大孔吸附树脂的作用是通过分子间作用力截留液体中的大分子物质，对无机离子同样无法去除。一些生产工艺中采用了有机溶剂萃取提纯的方法来降低骨碎补提取物中的灰分，因为溶于水中的无机物杂质通常在有机溶剂中溶解度较低，但骨碎补提取物作为一种食品/药品生产原料需要确保生产过程以及最终产品的安全性，有机溶剂大多对人体有害，因此采用该类方法存在着一定的安全隐患。本发明为了避免有机溶剂的使用，采用了离子交换树脂来处理提取液，以减少骨碎补提取物中的灰分。分为阳离子树脂和阴离子树脂两大类，阳离子交换树脂带有酸性基团（如羧基），该酸性基团可与溶液中的阳离子发生交换反应，释放出氢离子等酸性离子而将阳离子捕获吸附，而阴离子交换树脂则带有碱性基团，该碱性基团可与溶液中的阴离子发生交换反应，释放出氢氧根等碱性离子而将阴离子捕获。通过上述机理，离子交换树脂即实现降低灰分的效果。

为了减少灰分，一般思路是采用阳离子交换树脂来捕获液体中金属离子，从而减少最终产品中的无机盐和无机氧化物含量。然而发明人发现采用阳离子交换树脂处理后的提取液经过下游工艺处理得到骨碎补提取物后，其中的黄酮、柚皮苷等有效成分含量出现了明显降低。经过分析发现，阳离子交换树脂在捕获金属离子的过程中会释放出大量的氢离子，从而使流出液呈现较强的酸性（pH为1~2），在酸性条件下黄酮和柚皮苷的溶解性和稳定性会发生改变，以柚皮苷为例，其结构中存在酚羟基，在酸性条件下柚皮苷在水中的溶解度降低，在过离子交换柱的时候容易发生析出，从而导致收率降低。在流出液的下游工艺中需要进行浓缩、蒸发处理，经过浓缩后溶液酸性进一步增强，容易导致其中的一些有机物成分发生副反应，从而导致产率降低，将流出液经过pH调节再实行下游工艺则会增加工序复杂度，增加生产成本。

因此，发明人提出将阳离子交换树脂与阴离子交换树脂按照一定配比混合来处理过滤液，由于阳离子交换树脂会释放出氢离子等酸性物质，阴离子交换树脂会释放出氢氧根等碱性物质，在中和作用下，过滤液转换为流出液的过程中能够保持一个相对稳定的pH值，使溶液中的有机物不会发生分解或其他副反应，从而获得更高的产率，同时也省去了pH调节步骤，简化了生产工序，降低生产成本。而离子交换树脂在吸附后可以通过脱附液进行再生，整个生产工艺绿色环保。经过多次测试后，发明人发现当阳离子树脂与阴离子树脂的含量比为（1.8~2.2）：1时可以取得最佳的效果，在该配比下流出液的pH可控制在5~6的水平，在该条件下溶液中的有机有效成分可以保持稳定，且后续不需要进行pH调节即可进行浓缩和干燥，大大提高了生产效率。

因为植物存在着细胞壁结构，在温和条件下难以使细胞内部的目标物质释放出来，因此现有的工艺中通常以水或乙醇为溶剂，采用煮沸的方式提取出其中的目标产物。在煮沸的过程中，一些具有生物活性的成分会出现失活，且单纯的物理提取效率不高。本发明采用了纤维素酶配合水或乙醇进行提取的方法，只需将温度控制在50摄氏度左右，即纤维素酶的活性温度下，即可高效地将细胞中的活性物质释放出来，同时避免高温下活性物质失活。此外，本发明采用了多段提取技术，先采用水及纤维素酶对骨碎补原料中的水溶性组分进行提取，后采用乙醇及纤维素酶对骨碎补原料中的醇溶性成分进行提取，从而提高提取率，进而提高产率。

进一步地，步骤S5中，采用反渗透法分别对洗脱液和流出液进行浓缩，然后除去部分溶剂，得到洗脱液浸膏和流出液浸膏。

进一步地，将洗脱液浸膏进行冷冻干燥，将流出液浸膏进行喷雾干燥。

经过混合离子树脂处理后的流出液中柚皮苷含量较高，洗脱液中黄酮含量较高。柚皮苷的沸点较高，因此流出液得到的浓缩浸膏可以利用热气流进行高效率地喷雾干燥处理。而黄酮的沸点不足200℃，接触热气流时会出现气化损失，因此采用冷冻干燥。

进一步地，将洗脱液和浸出液均浓缩至密度为1.05~1.10g/cm³。

进一步地，所述的陶瓷膜孔径为20~50nm，所述的纳滤膜截留有机物的分子量为500~2000。陶瓷膜是一种膜分离技术中常用的无机膜材料，主要以不同规格的氧化铝、氧化锆、氧化钛和氧化硅等无机陶瓷材料作为支撑体，经表面涂膜、高温烧制而成。

进一步地，步骤S4中，过滤液通过混合离子树脂的流速为1~2BV/H。

进一步地，步骤S4中，洗脱时乙醇通过混合离子树脂的流速为1~1.5BV/H。

进一步地，步骤S3中，第一提取液和第二提取液合并后，若产生沉淀，则先将沉淀滤出。由于第二提取液中存在含量相对较高的黄酮，将第一提取液与第二提取液混合后可能会存在小概率黄酮析出的可能性，因此进行该步骤时若存在该现象，则将沉淀收集并补充到最终产品中。

进一步地，步骤S2中，乙醇溶液的质量分数为30%~95%。

综上所述，本发明技术方案具有以下优点：

1、本发明采用混合离子交换树脂对提取液进行处理，使提取液中的大量水溶性无机杂质能够在通过混合离子交换树脂时被吸附去除，从而降低最终产品中的灰分含量，提高产品纯度，并且避免了采用有机溶剂提纯时存在的一些安全性问题。

2、本发明将混合离子交换树脂中的阳离子交换树脂和阴离子交换树脂配比调整为（1.8~2.2）：1，使提取液中的无机杂质被去除的同时，流出液以pH为5~6的状态流出，不会呈现出强酸性，从而提高了溶液中有机活性物质的稳定性，并且无需后续设置pH调节步骤，简化了工艺，降低了生产成本。

3、本发明采用纤维素酶进行辅助提取，因为纤维素酶的分解作用，水或乙醇可以在47~53℃的温和条件下对骨碎补原料进行提取，降低了能耗，同时也避免了因为煮沸导致的活性物质失活，提高了产率。

4、本发明采用了多段提取技术，即先后用水和乙醇作为提取溶剂对骨碎补原料进行处理，使骨碎补原料中的水溶性物质和醇溶性物质均能被有效提取至提取液中。

5、本发明对流出液和洗脱液采取不同的干燥处理方式，避免了洗脱液中的黄酮在干燥过程中出现受热气化损失，提高了黄酮的收率。

6、本发明采用反渗透法对流出液和洗脱液进行初步浓缩，降低了后续浓缩成膏过程所需蒸发的溶剂量，降低了能耗。

具体实施方式

本领域技术人员可以借鉴本文内容，适当替换和/或改动工艺参数实现，然而特别需要指出的是，所有类似的替换和/或改动对本领域技术人员来说是显而易见的，它们都被视为包括在本发明。本发明所述产品和制备方法已经通过较佳实例进行了描述，相关人员明显能在不脱离本发明内容、精神和范围内对本文所述的产品和制备方法进行改动或适当变更与组合，来实现和应用本发明技术。

除非另有定义，本文所使用的技术和科学术语，具有本发明所属领域的普通技术人员通常所理解的相同的含义。本发明使用本文中所描述的方法和材料；但本领域中已知的其他合适的方法和材料也可以被使用。本文中所描述的材料、方法和实例仅是说明性的，并不是用来作为限制。所有出版物、专利申请案、专利案、临时申请案、数据库条目及本文中提及的其它参考文献等，其整体被并入本文中作为参考。若有冲突，以本说明书包括定义为准。

除非另外说明，所有的百分数、份数、比例等都以重量计。

以下详细描述本发明。

实施例1

S1、将骨碎补原料洗净、粉碎，投入至提取釜中；

S2、向提取釜中加入15倍量的水和0.2%的纤维素酶，在50℃下，提取2小时，得到第一提取液；

S3、再向水提取后的骨碎补原料中入10倍量的30%乙醇溶液和0.2%的纤维素酶，在50℃下提取2小时，得到第二提取液；

S2、合并第一提取液和第二提取液，冷却至室温后依次通过50nm陶瓷膜和600分子量纳滤膜进行过滤，得到过滤液；

S3、将所述的过滤液通过混合离子交换树脂进行吸附，流速为2BV/H，得到流出液，随后使用乙醇对混合离子交换树脂进行洗脱处理，流速为1BV/H，得到洗脱液；混合离子交换树脂的配比为阳离子交换树脂：阴离子交换树脂=1.5:1；

S4、将流出液和洗脱液分别导入至具有反渗透膜的浓缩装置中，加压浓缩处理，直至流出液和洗脱液密度均达到1.05~1.10g/cm范围，去除部分溶剂后得到流出液浓缩浸膏和洗脱液浓缩浸膏；；

S5、将流出液浓缩浸膏在热风的作用下进行喷雾干燥，得到第一成品；将洗脱液浓缩浸膏进行冷冻干燥，得到第二成品。

实施例2

与实施例1大致相同，区别在于混合离子交换树脂的配比为阳离子交换树脂：阴离子交换树脂=1.5:1。

实施例3

与实施例1大致相同，区别在于混合离子交换树脂的配比为阳离子交换树脂：阴离子交换树脂=2.8:1。

实施例4

与实施例1大致相同，区别在于混合离子交换树脂的配比为阳离子交换树脂：阴离子交换树脂=2.0:1。

实施例5

与实施例1大致相同，区别在于混合离子交换树脂的配比为阳离子交换树脂：阴离子交换树脂=2.2:1。

实施例6

与实施例1大致相同，区别在于混合离子交换树脂的配比为阳离子交换树脂：阴离子交换树脂=2.5:1。

实施例7

与实施例1大致相同，区别在于不采用混合离子交换树脂，而是采用单独的阳离子交换树脂。

对比例1

S1、将骨碎补原料洗净、粉碎，投入至提取釜中；

S2、向提取釜中加入15倍量的水和0.2%的纤维素酶，在50℃下，提取2小时，得到第一提取液；

S3、再向水提取后的骨碎补原料中入10倍量的30%乙醇溶液和0.2%的纤维素酶，在50℃下提取2小时，得到第二提取液；

S2、合并第一提取液和第二提取液，冷却至室温后依次通过50nm陶瓷膜和600分子量纳滤膜进行过滤，得到过滤液；

S3、将过滤液导入至具有反渗透膜的浓缩装置中，加压浓缩处理，直至过滤液密度达到1.05~1.10g/cm范围，去除部分溶剂后得到过滤液浓缩浸膏；

S5、将过滤液浓缩浸膏在热风的作用下进行喷雾干燥，得到成品。

对比例2

S1、将骨碎补原料洗净、粉碎，投入至提取釜中；

S2、向提取釜中加入15倍量的水和0.2%的纤维素酶，在50℃下，提取2小时，得到第一提取液；

S3、再向水提取后的骨碎补原料中入10倍量的30%乙醇溶液和0.2%的纤维素酶，在50℃下提取2小时，得到第二提取液；

S2、合并第一提取液和第二提取液，冷却至室温后依次通过50nm陶瓷膜和600分子量纳滤膜进行过滤，得到过滤液；

S3、将所述的过滤液通过大孔吸附树脂进行吸附，流速为2BV/H，得到流出液，随后使用乙醇对大孔吸附树脂进行洗脱处理，流速为1BV/H，得到洗脱液；

S4、将流出液和洗脱液分别导入至具有反渗透膜的浓缩装置中，加压浓缩处理，直至流出液和洗脱液密度均达到1.05~1.10g/cm范围，去除部分溶剂后得到流出液浓缩浸膏和洗脱液浓缩浸膏；；

S5、将流出液浓缩浸膏在热风的作用下进行喷雾干燥，得到第一成品；将洗脱液浓缩浸膏进行冷冻干燥，得到第二成品。

数据对比：①检测实施例和对比例中流出液的pH；②测定第一成品和第二成品合计下黄酮、柚皮苷和灰分的各自含量。数据记录在表1中。

表1

实施例1~7分别设置了阳离子交换树脂与阴离子交换树脂的不同配比，实施例1~6中阳离子交换树脂和阴离子交换树脂的比率不断降低，从2.5:1逐渐降低为1.5:1，而实施例7则完全采用阳离子交换树脂。从表1中可以看出，实施例7的流出液酸性较强，达到了1.2的水平，而实施例1~6中阳离子树脂配比越低流出液酸性越弱，因此可知单独采用阳离子交换树脂会导致流出液呈现出酸性，根据黄酮和柚皮苷的收率对比，可知流出液为强酸性时会显著降低产品的收率，且相较于实施例1~5，实施例7的产品中灰分含量也较高，因此将阳离子交换树脂与阴离子交换树脂混合可以提高去灰分的效果。将实施例1~6进行相互比对，可以发现实施例3~5在黄酮、柚皮苷含量和灰分含量上具有明显优势，实施例6虽然黄酮和柚皮苷含量也达到了较高水平，但灰分含量较高，应当是其中阳离子交换树脂配比不足导致对灰分的去除率较低。

对比例1则完全不采用树脂吸附，将提取液通过纳滤膜和陶瓷膜过滤后即进行浓缩和喷雾干燥，可以看出得到的最终产品中灰分含量高达25.2%，且黄酮收率明显大幅下降，经分析原因应当是在喷雾干燥时黄酮的大量气化损失。对比例2将混合离子交换树脂替换为了大孔吸附树脂，可以看到黄酮和柚皮苷的含量相较于实施例3~5较低，原因之一是产物中存在大量的灰分而导致黄酮和柚皮苷占比下降，也可能存在灰分中的某些物质在浓缩和干燥过程中对黄酮和柚皮苷产生影响的因素。

综上所述，当采用本发明方案时，可以将骨碎补提取物中黄酮的含量提高到0.8%以上，柚皮苷含量提高到3%以上，且保证产品中灰分含量不超过3%，从而获得高品质的骨碎补提取物。

Claims (8)

1.一种骨碎补提取物生产方法，包括以下步骤：

S1、将骨碎补原料粉碎后，加入15~20倍量的水和0.1~0.2%的纤维素酶，在45~55℃下，提取1 ~3小时，得到第一提取液；

S2、再向水提取后的骨碎补原料中加入8~10倍量的乙醇溶液和0.1~0.2%的纤维素酶，在45~55℃下提取1~3小时，得到第二提取液；

S3、合并第一提取液和第二提取液；再分别通过陶瓷膜和纳滤膜进行过滤，得到过滤液；

S4、将所述的过滤液通过离子交换树脂进行吸附，得到流出液；随后使用乙醇对离子交换树脂进行洗脱处理，得到洗脱液；

S5、分别将洗脱液和流出液进行浓缩、干燥，得到骨碎补提取物；

所述的陶瓷膜孔径为20~50nm，所述的纳滤膜截留有机物的分子量为500~2000；

所述的离子交换树脂为包含阳离子交换树脂和阴离子交换树脂的混合离子交换树脂，阳离子树脂与阴离子树脂的含量比为（1.8~2.2）：1。

2.根据权利要求1所述的一种骨碎补提取物生产方法，其特征在于：步骤S5中，采用反渗透法分别对洗脱液和流出液进行浓缩，除去部分溶剂，得到洗脱液浸膏和流出液浸膏。

3.根据权利要求2所述的一种骨碎补提取物生产方法，其特征在于：将洗脱液浸膏进行冷冻干燥，将流出液浸膏进行喷雾干燥。

4.根据权利要求2所述的一种骨碎补提取物生产方法，其特征在于：将洗脱液和浸出液均浓缩至密度为1.05~1.10g/cm³。

5.根据权利要求1所述的一种骨碎补提取物生产方法，其特征在于：步骤S4中，过滤液通过混合离子树脂的流速为1~2BV/H。

6.根据权利要求1所述的一种骨碎补提取物生产方法，其特征在于：步骤S4中，洗脱时乙醇通过混合离子树脂的流速为1~1.5BV/H。

7.根据权利要求1所述的一种骨碎补提取物生产方法，其特征在于：步骤S3中，第一提取液和第二提取液合并后，若产生沉淀，则先将沉淀滤出。

8.根据权利要求1所述的一种骨碎补提取物生产方法，其特征在于：步骤S2中，乙醇溶液的质量分数为30%~95%。