CN114015732B - 一种穿心莲内酯和脱水穿心莲内酯的工业化制备方法 - Google Patents

一种穿心莲内酯和脱水穿心莲内酯的工业化制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种穿心莲内酯和脱水穿心莲内酯的工业化制备方法。克服现有穿心莲内酯的提取工艺存在的回收率低、成本高及周期长等问题。首先通过酶解，将原料中穿心莲内酯糖苷类物质转化为穿心莲内酯；之后再通过乙酸乙酯提取、浓缩、结晶等工序将穿心莲内酯和脱水穿心莲内酯进行分离，实现原材料的综合利用，显著提高穿心莲内酯的回收率，从而达到降低生产成本的目的，更利于工业化生产。

Description

一种穿心莲内酯和脱水穿心莲内酯的工业化制备方法
技术领域
本发明涉及一种穿心莲内酯和脱水穿心莲内酯的工业化制备方法。
背景技术
穿心莲一般指爵床科植物穿心莲的干燥地上部分，具有清热解毒、凉血、消肿之功效，被广泛用于治疗多种感染性疾病及毒蛇咬伤。现代药理研究表明，穿心莲具有抗炎、抗病毒、保肝利胆、免疫调节、抗肿瘤、治疗心脑血管疾病、抗糖尿病、神经保护及中止妊娠等多种药理作用。穿心莲的主要生物活性成分是二萜内酯类和黄酮类，其中以穿心莲内酯和脱水穿心莲内酯的药理作用最为广泛。
穿心莲药材中穿心莲内酯和脱水穿心莲内酯处于动态变化的过程，药材久置后含量下降。另外，穿心莲内酯是不稳定的，在加热过程中一部分水解、开环，异构化为脱水穿心莲内酯，另一部分发生降解，以降解为主，转化为辅，且加热温度越高、时间越长，降解越明显。因此，在穿心莲生产过程中，由于高温降解，导致穿心莲内酯回收率偏低，造成生产成本偏高。
中国专利CN 107746395 A公开了一种制备穿心莲内酯的方法，利用酸性纤维素酶和酸性木聚糖酶复合酶进行酶解，超临界CO2萃取实现穿心莲内酯的纯化。该专利采用酸性纤维素酶和酸性木聚糖酶复合酶对穿心莲的细胞壁进行降解，改变细胞壁的通透性，促进穿心莲内酯的溶出，缩短了穿心莲内酯的回收周期，但是仍然无法有效的提高穿心莲内酯的回收率。
中国专利CN 105884722 B涉及了一种从穿心莲中分离纯化穿心莲内酯和脱水穿心莲内酯的方法，原料采用无水甲醇回流提取，超临界流体色谱分离实现穿心莲内酯和脱水穿心莲内酯的分离，该专利采用热回流提取的方式，会加速穿心莲内酯的降解速度，具有较低的回收率，且采用超临界流体色谱分离，生产周期长，生产成本太高，工业化应用性低。
中国专利CN 108084122 B公开了一种高纯度穿心莲内酯的提取方法，采用动态逆流提取法提取穿心莲内酯，活性炭层析柱脱色，重结晶，干燥得到穿心莲内酯。其工艺复杂，生产周期长，穿心莲内酯降解严重，造成回收率低，在83％左右，造成部分活性成分的浪费。
中国专利CN 113045520 A公开了一种穿心莲内酯的提取工艺，原料采用乙醇溶液加热提取，活性炭、蜗牛消化酶和果胶酶进行脱色或酶解，过滤，滤液浓缩，弱大孔树脂柱吸附，梯度洗脱，洗脱液膜过滤，重结晶即得高纯度的穿心莲内酯结晶。该专利通过生物酶酶解，目的是除去料液中的杂质，达到提纯的效果，回收率仅有1.2％-1.5％，原材料利用度不高。同时，采用大孔树脂分离，生产周期长，溶剂损耗高，生产成本高。
综上，可以看出，传统制备穿心莲内酯的方法大多通过简化工艺路线或促进细胞壁溶出等方式达到提高穿心莲内酯回收率，但是均存在周期长、提取率低，避免不了穿心莲内酯降解的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种穿心莲内酯和脱水穿心莲内酯的工业化制备方法，以克服现有穿心莲内酯的提取工艺存在的回收率低、成本高及周期长等问题。
本发明的构思是：
本发明有别于上述常规思路，从两方面出发，一方面设法降低原料的降解速率，另一方面考虑原料中穿心莲内酯含量变化对回收率的影响，设法提高原料中穿心莲内酯的含量。首先利用特定处理方法提高穿心莲原料中穿心莲内酯的含量，通过添加保护剂减缓穿心莲内酯的降解，之后再通过乙酸乙酯提取、浓缩、结晶等工序将穿心莲内酯和脱水穿心莲内酯进行分离，实现原材料的综合利用，显著提高穿心莲内酯的回收率，从而达到降低生产成本的目的，更利于工业化生产。
本发明的技术解决方案是：
一种穿心莲内酯和脱水穿心莲内酯的工业化制备方法，其特殊之处在于，包括以下步骤：
步骤1、酶解，将原料中穿心莲内酯糖苷类物质转化为穿心莲内酯；
将新鲜干燥的穿心莲原料粉碎，加入酶解液混合拌匀，进行酶解；
上述酶解液的质量为原料质量的50～150％；酶解温度为40～50℃，酶解时间为5～8h；
上述酶解液为含有β-葡萄糖苷酶、果胶酶和氯化钠的水溶液，其中β-葡萄糖苷酶：果胶酶：氯化钠：水＝(1～2)：(0.5～1)：(0.1～0.2)：20(质量比)；
步骤2、提取；
向步骤1酶解后的产物中加入乙酸乙酯，常温搅拌提取，收集提取液，50±5℃浓缩，放置结晶，离心得上清液和沉淀；
步骤3、纯化，获得穿心莲内酯和脱水穿心莲内酯；
向步骤2获取的沉淀中加入乙醇搅拌，过滤；收集滤渣并干燥，即可得到纯度大于98％的穿心莲内酯；
将步骤2获取的上清液浓缩，加入混合吸附剂吸附，过滤，滤渣用石油醚漂洗后收集；然后采用二氯甲烷溶解，过滤，浓缩滤液至少量，放置结晶，离心，固体采用二氯甲烷漂洗后干燥，即可得到纯度大于98％的脱水穿心莲内酯。
进一步地，上述酶解液的质量为原料质量的100～150％；酶解温度为50℃；
上述酶解液为含有β-葡萄糖苷酶、果胶酶和氯化钠的水溶液，其中β-葡萄糖苷酶：果胶酶：氯化钠：水＝(1～2)：1：0.2：20(质量比)；
进一步地，步骤2中，乙酸乙酯的用量为穿心莲原料质量的8-12倍。
进一步地，步骤2中，采用乙酸乙酯常温搅拌提取2次，每次2h。
进一步地，步骤3中，乙醇的质量浓度为80～95％，用量为沉淀质量的1/5～1/2。
进一步地，步骤3中所述的混合吸附剂为聚酰胺-活性炭吸附剂，两者的质量比为(4～9):1，用量为穿心莲原料质量的10～15％。
进一步地，所述的混合吸附剂中聚酰胺和活性炭，两者的质量比为(6～9):1，用量为穿心莲原料质量的12～15％。
进一步地，步骤3中石油醚用量为滤渣质量等倍量。
进一步地，步骤3中二氯甲烷用量为滤渣质量的8-15倍，分两次进行溶解，每次1h，过滤后，合并滤液，进行浓缩。
本发明的有益效果是：
1、本发明首先采用特定的酶解液，对穿心莲原料进行酶解，将原料中的穿心莲内酯糖苷类物质转化为穿心莲内酯，提高穿心莲内酯在原料中的含量，进而通过后续的特定提取纯化工艺，提高了穿心莲内酯的回收率，降低生产成本，具有较短的生产周期；同时在酶解过程中添加氯化钠，一方面可显著提高β-葡萄糖苷酶和果胶酶的酶解效率，减少酶的使用量，从而降低生产成本；另一方面，可减缓穿心莲内酯的降解速率，起到一定的保护作用；除此之外，还可以提高乙酸乙酯溶剂的渗透性，使提取更彻底。
2、本发明采用乙酸乙酯提取代替传统的乙醇提取，可以避免在受热过程中穿心莲内酯与乙醇发生反应，导致穿心莲内酯的降解，进一步提高穿心莲内酯的回收率。
3、本发明采用混合吸附剂对脱水穿心莲内酯进行吸附，可在提高有效成分含量的同时对产品进行脱色处理，选择性强，然后通过二氯甲烷解析，得到脱水穿心莲内酯，工艺简单，生产周期短。
4、本发明对穿心莲原料酶解，乙酸乙酯提取，浓缩，沉淀纯化后得到穿心莲内酯，母液进一步纯化得到脱水穿心莲内酯，可实现对原材料的综合利用，在降低生产成本的同时，提高社会资源的运用效率，更利于工业化生产。
附图说明
图1为穿心莲内酯和脱水穿心莲内酯的工业化制备工艺路线图；
图2为原料中穿心莲内酯含量检测图谱；
图3为原料中脱水穿心莲内酯含量检测图谱；
图4为实施例1酶解后原料穿心莲内酯含量检测图谱；
图5为实施例1酶解后原料脱水穿心莲内酯含量检测图谱；
图6为实施例1穿心莲内酯产品含量检测图谱；
图7为实施例1脱水穿心莲内酯产品含量检测图谱
图8为实施例2中穿心莲内酯产品含量检测图谱；
图9为实施例2脱水穿心莲内酯产品含量检测图谱；
图10为对比例2酶解后原料中穿心莲内酯含量检测谱图；
具体实施方式
本发明另辟新径，改变提高穿心莲内酯回收率的传统观念，从原料本身入手，通过酶解方式，一方面提高原料中的穿心莲内酯含量，另一方面通过添加保护剂减缓穿心莲内酯的降解，之后再通过乙酸乙酯提取、浓缩、结晶等工序将穿心莲内酯和脱水穿心莲内酯进行分离，实现原材料的综合利用，显著提高穿心莲内酯的回收率，从而达到降低生产成本的目的，更利于工业化生产。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明，显然所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通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，都应当属于本发明的保护的范围。
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，但是本发明还可以采用其他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推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
实施例1
按照图1所示的工艺路线，取新鲜干燥的穿心莲原料50Kg粉碎，加入原料质量50％酶解液(β-葡萄糖苷酶：果胶酶：氯化钠：水＝1:0.5:0.1:20)混合拌匀，40℃酶解8h；酶解后原料穿心莲内酯含量为2.98％，见图4，与图2相比，原料含量提高了18.3％。酶解后原料脱水穿心莲内酯含量见图5，与图3相比，可以看出，脱水穿心莲内酯含量增加幅度很小，说明很少有穿心莲内酯转化，NaCl起到了很好的保护作用。
酶解后产物采用穿心莲原料质量8倍量乙酸乙酯常温搅拌提取2次，每次2h，提取液50℃浓缩至少量放置结晶，离心得上清液和沉淀；
向沉淀中加入其质量1/5的80％乙醇搅拌，过滤，收集滤渣并干燥，即可得到1.432Kg穿心莲内酯，如图6，液相检测含量98.53％，回收率94.7％；
将上清液浓缩至少量，加入穿心莲原料质量的10％聚酰胺-活性炭混合吸附剂(质量比为4:1)吸附，过滤，滤渣先用等质量石油醚漂洗，然后采用其质量8倍量二氯甲烷溶解2次，每次1h，过滤，滤液合并后浓缩至少量，放置结晶，离心，固体采用二氯甲烷漂洗后干燥，即可得到230.5g脱水穿心莲内酯，液相检测含量98.13％，见图7。
实施例2
取新鲜干燥的穿心莲原料50Kg粉碎，加入原料质量150％酶解液(β-葡萄糖苷酶：果胶酶：氯化钠：水＝2:1:0.2:20)混合拌匀，50℃酶解5h；
酶解后产物采用穿心莲原料质量12倍量乙酸乙酯常温搅拌提取2次，每次2h，提取液50℃浓缩至少量放置结晶，离心得上清液和沉淀；
向沉淀中加入其质量1/2的95％乙醇搅拌，过滤，收集滤渣并干燥，即可得到1.221Kg穿心莲内酯，如图8，液相检测含量98.79％，回收率95.7％；
将上清液浓缩至少量，加入穿心莲原料质量的15％聚酰胺-活性炭混合吸附剂(质量比为9:1)吸附，过滤，滤渣先用等质量石油醚漂洗，然后采用其质量15倍量二氯甲烷溶解2次，每次1h，过滤，滤液合并后浓缩至少量，放置结晶，离心，二氯甲烷漂洗后干燥，即可得到228.6g脱水穿心莲内酯，液相检测含量98.64％，见图9。
实施例3
取新鲜干燥的穿心莲原料50Kg粉碎，加入原料质量100％酶解液(β-葡萄糖苷酶：果胶酶：氯化钠：水＝1:1:0.2:20)混合拌匀，50℃酶解8h；酶解后产物采用穿心莲原料质量10倍量乙酸乙酯常温搅拌提取2次，每次2h，提取液50℃浓缩至少量放置结晶，离心得上清液和沉淀；
向沉淀中加入其质量1/3的90％乙醇搅拌，过滤，收集滤渣并干燥，即可得到1.214Kg穿心莲内酯，液相检测含量99.02％，回收率95.4％；
将上清液浓缩至少量，加入穿心莲原料质量的12％聚酰胺-活性炭混合吸附剂(质量比为6:1)吸附，过滤，滤渣先用等质量石油醚漂洗，然后采用其质量12倍量二氯甲烷溶解2次，每次1h，过滤，滤液合并后浓缩至少量，放置结晶，离心，二氯甲烷漂洗后干燥，即可得到230.1g脱水穿心莲内酯，液相检测含量98.09％。
实施例4
取新鲜干燥的穿心莲原料50Kg粉碎，加入原料质量80％酶解液(β-葡萄糖苷酶：果胶酶：氯化钠：水＝2:0.5:0.1:20)混合拌匀，40℃酶解7h；酶解后产物采用穿心莲原料质量9倍量乙酸乙酯常温搅拌提取2次，每次2h，提取液50℃浓缩至少量放置结晶，离心得上清液和沉淀；
向沉淀中加入其质量1/4的85％乙醇搅拌，过滤，沉淀干燥，即可得到1.218Kg穿心莲内酯，液相检测含量98.20％，回收率94.9％；
将上清液浓缩至少量，加入穿心莲原料质量的13％聚酰胺-活性炭混合吸附剂(质量比为8:1)吸附，过滤，滤渣先用等质量石油醚漂洗，然后采用其质量10倍量二氯甲烷溶解2次，每次1h，过滤，滤液合并后浓缩至少量，放置结晶，离心，二氯甲烷漂洗后干燥，即可得到230.4g脱水穿心莲内酯，液相检测含量98.57％。
实施例5
取新鲜干燥的穿心莲原料50Kg粉碎，加入原料质量60％酶解液(β-葡萄糖苷酶：果胶酶：氯化钠：水＝2:1:0.1:20)混合拌匀，50℃酶解6h；酶解后产物采用穿心莲原料质量10倍量乙酸乙酯常温搅拌提取2次，每次2h，提取液50℃浓缩至少量放置结晶，离心得上清液和沉淀；
向沉淀中加入其质量1/3的85％乙醇搅拌，过滤，收集滤渣并干燥，即可得到1.204Kg穿心莲内酯，液相检测含量98.86％，回收率94.5％；
将上清液浓缩至少量，加入穿心莲原料质量的14％聚酰胺-活性炭混合吸附剂(质量比为5:1)吸附，过滤，滤渣先用等质量石油醚漂洗，然后采用其质量9倍量二氯甲烷溶解2次，每次1h，过滤，滤液合并后浓缩至少量，放置结晶，离心，二氯甲烷漂洗后干燥，即可得到225.7g脱水穿心莲内酯，液相检测含量98.28％。
酶解效果对比例1
取新鲜干燥的穿心莲原料50Kg粉碎，采用穿心莲原料质量8倍量乙酸乙酯常温搅拌提取2次，每次2h，提取液50℃浓缩至少量放置结晶，离心得上清液和沉淀；
向沉淀中加入其质量1/5的80％乙醇搅拌，过滤，收集滤渣并干燥，即可得到1.096Kg穿心莲内酯，液相检测含量98.39％，回收率85.6％。
将该对比例与实施例1对比，可以看出，实施例1通过酶解方法，提高穿心莲原料中穿心莲内酯的含量，可有效提高穿心莲内酯的回收率。
酶解效果对比例2
取新鲜干燥的穿心莲原料50Kg粉碎，加入原料质量50％酶解液(β-葡萄糖苷酶：果胶酶：水＝1:0.5:20.1)混合拌匀，40℃酶解8h；
酶解后原料穿心莲内酯含量为2.71％，见图10，与图2相比，原料含量增加幅度较小。酶解后原料采用穿心莲原料质量8倍量乙酸乙酯常温搅拌提取2次，每次2h，提取液50℃浓缩至少量放置结晶，离心得上清液和沉淀；
向沉淀中加入其质量1/5的80％乙醇搅拌，过滤，收集滤渣并干燥，即可得到1.127Kg穿心莲内酯，液相检测含量98.19％，回收率87.8％。
将该对比例与实施例1对比，可以看出，实施例1在酶解过程中加入氯化钠，可有效提高穿心莲内酯的回收率。
酶解效果对比例3
取新鲜干燥的穿心莲原料50Kg粉碎，加入原料质量50％酶解液(β-葡萄糖苷酶：纤维素酶：氯化钠：水＝1:0.5:0.1:20)混合拌匀，40℃酶解8h；酶解后原料采用穿心莲原料质量8倍量乙酸乙酯常温搅拌提取2次，每次2h，提取液50℃浓缩至少量放置结晶，离心得上清液和沉淀；
向沉淀中加入其质量1/5的80％乙醇搅拌，过滤，收集滤渣并干燥，即可得到1.149Kg穿心莲内酯，液相检测含量98.33％，回收率89.7％。
该对比例将实施例1中的果胶酶替换为纤维素酶，相对于实施例1，回收率较低。
酶解效果对比例4
取新鲜干燥的穿心莲原料50Kg粉碎，加入原料质量50％酶解液(β-葡萄糖苷酶：蜗牛酶：氯化钠：水＝1:0.5:0.1:20)混合拌匀，40℃酶解8h；酶解后原料采用穿心莲原料质量8倍量乙酸乙酯常温搅拌提取2次，每次2h，提取液50℃浓缩至少量放置结晶，离心得上清液和沉淀；
向沉淀中加入其质量1/5的80％乙醇搅拌，过滤，收集滤渣并干燥，即可得到1.139Kg穿心莲内酯，液相检测含量98.46％，回收率89.0％。
该对比例将实施例1中的果胶酶替换为蜗牛酶，相对于实施例1，回收率较低。

Claims (9)

1.一种穿心莲内酯和脱水穿心莲内酯的工业化制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、酶解，将原料中穿心莲内酯糖苷类物质转化为穿心莲内酯；
将新鲜干燥的穿心莲原料粉碎，加入酶解液混合拌匀，进行酶解；
所述酶解液的质量为原料质量的50～150％；酶解温度为40～50℃，酶解时间为5～8h；
所述酶解液为含有β-葡萄糖苷酶、果胶酶和氯化钠的水溶液，其中β-葡萄糖苷酶、果胶酶、氯化钠、水的质量比为(1～2)：(0.5～1)：(0.1～0.2)：20；
步骤2、提取；
向步骤1酶解后的产物中加入乙酸乙酯，常温搅拌提取，收集提取液，50±5℃浓缩，放置结晶，离心得上清液和沉淀；
步骤3、纯化，获得穿心莲内酯和脱水穿心莲内酯；
向步骤2获取的沉淀中加入乙醇搅拌，过滤；收集滤渣并干燥，即可得到纯度大于98％的穿心莲内酯；
将步骤2获取的上清液浓缩，加入混合吸附剂吸附，过滤，滤渣用石油醚漂洗后收集；然后采用二氯甲烷溶解，过滤，浓缩滤液至少量，放置结晶，离心，固体采用二氯甲烷漂洗后干燥，即可得到纯度大于98％的脱水穿心莲内酯。
2.根据权利要求1所述的穿心莲内酯和脱水穿心莲内酯的工业化制备方法，其特征在于：所述酶解液的质量为原料质量的100～150％；酶解温度为50℃；
所述酶解液为含有β-葡萄糖苷酶、果胶酶和氯化钠的水溶液，其中β-葡萄糖苷酶、果胶酶、氯化钠、水的质量比为(1～2)：1：0.2：20。
3.根据权利要求2所述的穿心莲内酯和脱水穿心莲内酯的工业化制备方法，其特征在于：步骤2中，乙酸乙酯的用量为穿心莲原料质量的8-12倍。
4.根据权利要求3所述的穿心莲内酯和脱水穿心莲内酯的工业化制备方法，其特征在于：步骤2中，采用乙酸乙酯常温搅拌提取2次，每次2h。
5.根据权利要求4所述的穿心莲内酯和脱水穿心莲内酯的工业化制备方法，其特征在于：步骤3中，乙醇的质量浓度为80～95％，用量为沉淀质量的1/5～1/2。
6.根据权利要求5所述的穿心莲内酯和脱水穿心莲内酯的工业化制备方法，其特征在于：步骤3中所述的混合吸附剂为聚酰胺-活性炭吸附剂，两者的质量比为(4～9):1，用量为穿心莲原料质量的10～15％。
7.根据权利要求6所述的穿心莲内酯和脱水穿心莲内酯的工业化制备方法，其特征在于：所述的混合吸附剂中聚酰胺和活性炭，两者的质量比为(6～9):1，用量为穿心莲原料质量的12～15％。
8.根据权利要求7所述的穿心莲内酯和脱水穿心莲内酯的工业化制备方法，其特征在于：步骤3中石油醚用量为滤渣质量等倍量。
9.根据权利要求8所述的穿心莲内酯和脱水穿心莲内酯的工业化制备方法，其特征在于：步骤3中二氯甲烷用量为滤渣质量的8-15倍，分两次进行溶解，每次1h，过滤后，合并滤液，进行浓缩。
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