CN115554327A - 一种高含量稀有皂苷混合物的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及人参皂苷药物制备领域，尤其涉及一种高含量稀有皂苷混合物的制备方法。本发明的技术问题为：现有技术中化学法制备稀有人参皂苷导致产品具有不良气味及不含稀有人参皂苷CK的问题，酵法产率偏低及稀有人参皂苷组成不够丰富的问题的缺点。本发明的技术实施方案为：按如下步骤进行：粉末制备：人参茎叶、西洋参茎叶和三七茎叶破碎得原料；混合：加入水溶液，然后加入乳酸菌得到混合物；发酵：使混合物发酵12～24h；煮沸酸解：发酵结束后于煮沸酸解装置煮沸灭菌、酸解，静置一段时间后弃去清液，得到沉淀。本发明避免了化学法外源酸加入导致产品具有不好气味及无法产生稀有人参皂苷CK的问题。

Description

一种高含量稀有皂苷混合物的制备方法
技术领域
本发明涉及人参皂苷药物制备领域，尤其涉及一种高含量稀有皂苷混合物的制备方法。
背景技术
人参皂苷是五加科人参属植物(人参、西洋参、三七等)的主要药效成分，广泛分布在人参属植物的根、茎、叶、花和果实中，具有增强免疫、调节中枢神经、保护心脑血管、抗疲劳等多种药理作用；常见人参皂苷是指在人参属植物中含量较高的人参皂苷(如人参皂苷Rb1、Rb2、Rb3、Rc、Rd、Re、Rg1等)，稀有人参皂苷是原人参二醇型和原人参三醇型人参皂苷糖基发生水解或母核的侧链发生改变所形成的一类特殊的人参皂苷；这类人参皂苷在人参属植物中含量较少，因此被称为稀有人参皂苷，很难通过传统的提取、分离手段获得(如人参皂苷20(R/S)-Rg3、20(R/S)-Rh2、Rk1、Rg5、Rk2、Rh3、Rg6、Rk3、Rh4、C-K等)。
原人参二醇型皂苷中含量最高的为Rb1，其余人参皂苷Rc、Rb2、Rd随不同的植物及不同的部位有所差别；Rb1、Rc、Rb2和Rd水解生成原人参二醇型稀有人参皂苷如C-K、Rh2、Rg3、Rk1、Rg5等，需脱去葡萄糖、呋喃阿拉伯糖、吡喃阿拉伯糖和木糖等基团；原人参三醇型人参皂苷中含量较高的主要有Rg1和Re，这些人参皂苷通过酶的水解通常会产生Rh1、Rg2、F1和APPT等原人参三醇型的稀有人参皂苷。
现代药理学研究结果表明，稀有人参皂苷拥有下列生理活性功能：抑制肿瘤细胞的增殖与转移、促进肿瘤细胞的凋亡，联合放化疗药物发挥减毒作用；提高认知能力，具有抗抑郁、神经保护作用；提高神经元活力，提高学习与记忆能力；对脓毒血症大鼠的肺损伤有保护作用；对脂多糖诱导的肺部炎症具有抑制作用；增强小鼠特异性免疫应答，提高机体免疫力，据有抗过敏活性。
目前，稀有人参皂苷的制备方法有物理转化法、化学转化法、发酵法，物理转化法一般是指将原料进行高温蒸煮后，利用人参皂苷C-20位上的的糖基受热容易分解的性质得到稀有人参皂苷，该方法转化稀有人参皂苷时存在转化率过低的问题；化学法一般是指加入外源的酸或碱，在加热的条件下酸解生产稀有人参皂苷，该方法转化稀有人参皂苷主要存在需要加入外源的酸或碱，导致产品具有添加的酸或碱所具有的气味，且在生产过程中无法去除，同时，该方法无法产生如CK等需要特异性酸解的稀有人参皂苷；发酵法一般是指加入特异性的酶对普通人参皂苷的糖基部分进行特异性的切割，从而达到转化稀有人参皂苷的目的，但该方法在转化稀有人参皂苷时，往往存在产率较低、产品中稀有人参皂苷的组成不够丰富及其生产规模无法与化学法相比较等问题。
发明内容
为了克服现有技术中化学法制备稀有人参皂苷导致产品具有不良气味及不含稀有人参皂苷CK的问题，酵法产率偏低及稀有人参皂苷组成不够丰富的问题的缺点，分离上清液时上清液与沉淀层的过渡不稳定，上清液残留影响后续处理过程的问题，本发明提供一种高含量稀有皂苷混合物的制备方法。
本发明的技术实施方案为：按如下步骤进行：
a.粉末制备：人参茎叶、西洋参茎叶和三七茎叶破碎后过60目筛得到原料；
b.混合：加入原料：水质量比＝1：4～1：10的水溶液，然后加入原料质量1～5％的乳酸菌得到混合物；
c.发酵：30～45℃条件下使混合物发酵12～24h；
d.煮沸酸解：发酵结束后于煮沸酸解装置在90～120℃煮沸灭菌、酸解2～6h，静置一段时间后弃去清液，得到沉淀；
e.初步纯化：向沉淀中加乙醇溶液，于适宜温度下搅拌提取30～120min，提取结束后取纯化清液；
f.人参皂苷膜精制：纯化清液依次通过陶瓷膜、1000～10000Da的超滤膜，取超滤透过液，于球形浓缩至无醇后，静置适量时间后取沉淀，沉淀于真空干燥箱中干燥一定时间后粉碎过筛。
进一步地，该混合物质量比例为1～5：1～4：1～6。
进一步地，适宜温度为30℃～70℃。
进一步地，乙醇溶液用量为：5～20倍原料质量的40％～90％体积分数的乙醇溶液。
进一步地，煮沸酸解装置包括有外壳、加热腔、支架、内胆、进料口、第一阀门、出料口和第二阀门，外壳外固接有支架，外壳空间内设置有内胆，外壳与内胆间形成为内胆供热的封闭加热腔，内胆侧壁开设有进料口，进料口穿过外壳且不存在于加热腔内，进料口可插入与外部空间隔离的第一阀门，进料口底部开设有出料口，出料口设置有负责开合的第二阀门。
进一步地，煮沸酸解装置还包括有气缸、第一滤板、第二滤板、通气杆和套筒，外壳顶部固接有多组气缸，气缸的伸缩部穿设于外壳，并与外壳之间形成密封，气缸的伸缩部穿设于支架内胆，并与内胆之间形成密封，气缸的伸缩部末端与第一滤板进行固接，第一滤板与内胆接触并贴合，第一滤板与第二滤板进行转动连接，第一滤板与第二滤板可对正表面滤孔，第二滤板中部与通气杆进行连通，通气杆和套筒进行转动连接，套筒分别与外壳和内胆进行固接。
进一步地，煮沸酸解装置还包括有排液口、密封板、排液夹缝、导流板和驱动件，外壳表面可设有排液口，内胆表面设置有可移动槽位，第一滤板侧边缘穿过内胆设置有多组密封板，密封板靠近内胆的表面与内胆进行密封，第一滤板和密封板交接位置上部开设有排液夹缝，排液夹缝连通内胆空间和加热腔，加热腔内部设置有倾斜的导流板，并且导流板的内环面与内胆固接，导流板的外环面与外壳固接，导流板上表面最低点与排液口内表面的最低点相平，外壳顶部还安装有驱动件，驱动件动力输出于通气杆，带动通气杆转动。
进一步地，煮沸酸解装置还包括有隔板，第二滤板的中部设置有开合式隔板，隔板位于通气杆的空间正下方可阻隔通气杆与内胆内部空间的连通。
进一步地，第一滤板与第二滤板的滤孔角度差为10°。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：本工艺将独特的采用发酵法与化学法结合的制备工艺，同时结合膜工艺，开发了制备一种高含量Rg3、Rh2混合物的工艺，即避免了化学法外源酸加入导致产品具有不好气味及无法产生稀有人参皂苷CK的问题，又解决了发酵法产率低及产品中稀有人参皂苷的组成不够丰富的问题，所用方法简单、灵活、方便，在节省时间的同时可以大批量制备；实现敝除上清液与沉淀层两者间的不稳定，导致后续的处理过程中存在不定量清液的影响。
附图说明
图1展示的是本发明的一种高含量稀有皂苷混合物的制备方法一种具体实施方式的立体结构示意图；
图2展示的是本发明的一种高含量稀有皂苷混合物的制备方法一种具体实施方式的内部结构展示图；
图3展示的是本发明的一种高含量稀有皂苷混合物的制备方法一种具体实施方式的第一滤板、第二滤板和通气杆结构示意图；
图4展示的是本发明的一种高含量稀有皂苷混合物的制备方法一种具体实施方式的内部结构第一滤板和第二滤板抛开示意图。
附图标记说明：1-外壳；11-排液口；1a-加热腔；2-支架；3-内胆；31-进料口；32-第一阀门；33-出料口；34-第二阀门；4-气缸；5-第一滤板；51-密封板；51a-排液夹缝；6-第二滤板；61-隔板；7-通气杆；8-套筒；9-导流板；10-驱动件。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步地进行说明。
实施例1
乳酸菌发酵三七茎叶、西洋参茎叶、人参茎叶原料工艺筛选
取已粉碎过筛完成的混合原料，在固定发酵时间24h，发酵温度为45℃的条件下，分别按照1：4、1：6、1：8、1：10的原料：水的质量比例进行发酵条件考察实验，以发酵后溶液体系pH值、稀有人参皂苷含量作为评价指标，筛选出最佳原料：水的质量比＝1：8；在筛选出最佳原料：水比例的条件下，固定发酵温度45℃，分别按照乳酸菌加入后发酵12、14、16、18、20、24h进行发酵时间考察实验，以溶液体系pH值、稀有人参皂苷含量作为评价指标，筛选出最佳发酵时间为16h；在最佳原料：水比例与最佳发酵时间的条件下，分别按照乳酸菌发酵温度为30、35、40、45℃进行乳酸菌发酵温度考察实验，以溶液体系pH值、稀有人参皂苷含量作为评价指标，筛选出最佳发酵温度为35℃。最终确定乳酸菌最佳发酵工艺为在4％接种量、原料：水的质量比＝1：8、发酵温度35℃的条件下发酵16h。
取5kg混合原料，加入原料：水的质量比＝1：8的水，使原料充分润湿后，加入原料质量4％接种量的乳酸菌，于35℃的条件下不断搅拌发酵16h，发酵完成后，溶液体系pH3.4，CK质量含量0.3％，Rg3质量含量2.74％，Rh2质量含量未检出。
实施例2
稀有人参皂苷酸解工艺筛选
对实施例1中得到的发酵液，固定灭菌酸解温度为100℃，分别高温煮沸灭菌酸解1、2、3、4、5h，酸解结束后分别对清液与沉淀中稀有皂苷及人参皂苷含量进行检测，通过对上清液及沉淀中人参皂苷含量检测发现，当酸解时间达到3h时，其沉淀与上清液中还有少量人参皂苷检出，当酸解时间达到4h时，其沉淀与上清液中基本无人参皂苷检出，说明此时人参皂苷已转化完全，但通过对沉淀中稀有人参皂苷得含量分布检测发现，当酸解时间为3h，其沉淀中稀有皂苷Rg3、Rh2含量更高，因此，选择煮沸酸解3h作为乳酸菌发酵后得灭菌、酸解时间；固定煮沸酸解时间为3h，然后分别于90、100、110、120℃下进行酸解实验，酸解结束后分别对清液与沉淀中稀有皂苷及人参皂苷含量进行检测，发现当酸解温度为110℃时稀有人参制备效果最好。
取5kg混合原料，加入原料：水的质量比＝1：8的水，使原料充分润湿后，加入原料4％接种量的乳酸菌，于35℃的条件下不断搅拌发酵16h，发酵完成于110℃条件下煮沸酸解3h，上清与沉淀中均为检出普通人参皂苷，沉淀中CK质量含量1％、Rg3质量含量为11.23％，Rh2质量含量为4.23％。
实施例3
稀有人参皂苷初步纯化工艺筛选
对实施例2得到的沉淀，固定搅拌提取时间为1h、乙醇添加量为15倍原料量的条件下，按照添加40％、50％、60％、70％、80％、90％体积分数乙醇的条件进行乙醇浓度筛选实验，以沉淀中稀有皂苷含量、乙醇溶液收率及稀有皂苷含量为评价指标，筛选出最佳乙醇浓度为70％。在固定搅拌提取时间1h、最佳乙醇浓度为70％的条件下，按照加入5、8、11、15、20倍原料质量70％体积分数乙醇溶液的条件进行乙醇倍量筛选实验，以沉淀中稀有皂苷含量、乙醇溶液收率及稀有皂苷含量为评价指标，筛选出70％体积分数乙醇溶液最佳加入倍量为15倍原料质量。固定乙醇添加量15倍原料质量，固定乙醇浓度为70％，按照搅拌提取30、60、90、120min进行提取时间考察实验，以沉淀中稀有皂苷含量、乙醇溶液收率及稀有皂苷含量为评价指标，筛选出最佳提取时间为90min。
取5kg混合原料，加入原料：水的质量比＝1：8的水，使原料充分润湿后，加入原料质量4％接种量的乳酸菌，于35℃的条件下不断搅拌发酵16h，发酵完成于110℃条件下煮沸酸解3h，酸解结束后弃去上清，向沉淀中加入15倍原料质量的70％体积分数乙醇，于常温下搅拌提取1.5h，提取完成后，沉淀中无稀有皂苷含量，乙醇溶液部分CK质量含量1.8％，Rg3质量含量28％，Rh2质量含量14％。
实施例4
稀有人参皂苷膜精制工艺筛选
取实施例3项下的乙醇溶液，直接通过陶瓷膜，陶瓷膜透过液分别使用3000、5000、10000道尔顿的超滤膜过滤，分别收集透过液，以透过液固体收率及透过液中稀有人参皂苷含量作为评价指标，筛选出超滤膜最优分子量为5000道尔顿。
取5kg混合原料，加入原料：水的质量比＝1：8的水，使原料充分润湿后，加入原料质量4％接种量的乳酸菌，于35℃的条件下不断搅拌发酵16h，发酵完成于110℃条件下煮沸酸解3h，酸解结束后弃去上清，向沉淀中加入15倍原料量的70％体积分数乙醇，于常温下搅拌提取1.5h，提取结束后的乙醇液体依次通过陶瓷膜、5000道尔顿超滤膜，超滤膜透过液真空浓缩至无醇后，取析出沉淀，沉淀即为最终产品，收率47％，CK质量含量2.0％，Rg3质量含量43％，Rh2质量含量31.98％。
实施例5
取10kg混合原料，加入原料：水的质量比＝1：8的水，使原料充分润湿后，加入原料质量4％接种量的乳酸菌，于35℃的条件下不断搅拌发酵16h，发酵完成于110℃条件下煮沸酸解3h，酸解结束后弃去上清，向沉淀中加入15倍原料质量的70％体积分数乙醇，于常温下搅拌提取1.5h，提取结束后的乙醇液体依次通过陶瓷膜、5000道尔顿超滤膜，超滤膜透过液真空浓缩至无醇后，取析出沉淀，沉淀与真空烘箱干燥，最终得收率为44.78％，CK质量含量1.88％，Rg3质量含量41.87％，Rh2质量含量30.98％的稀有皂苷混合物。
实施例6
取10kg混合原料，加入原料：水的质量比＝1：8的水，使原料充分润湿后，加入原料质量4％接种量的乳酸菌，于35℃的条件下不断搅拌发酵16h，发酵完成于110℃条件下煮沸酸解3h，酸解结束后弃去上清，向沉淀中加入15倍原料质量的70％体积分数乙醇，于常温下搅拌提取1.5h，提取结束后的乙醇液体依次通过陶瓷膜、5000道尔顿超滤膜，超滤膜透过液真空浓缩至无醇后，取析出沉淀，沉淀与真空烘箱干燥，最终得收率为45.69％，CK质量含量1.8％，Rg3质量含量42.10％，Rh2质量含量32.5％的稀有皂苷混合物。
实施例7
在上述实施例的煮沸酸解过程中，在上清液的抛弃过程中，使用时，打开第一阀门32将发酵完成后的混合物从进料口31加入然后在加热腔1a的加热下为内胆3持续供温，使混合物煮沸酸解，经过3h后，自然沉淀，通过第二阀门34的打开依次从出料口33排出沉淀和上清液，但是在过程中因为无法敝除上清液与沉淀层两者间的不稳定，导致后续的处理过程中存在不定量清液的影响，故在内胆3内设置第一滤板5和第二滤板6，煮沸酸解时，通过向通气杆7内鼓入氮气，隔板61打开，对内部液体进行搅拌，加速反应进行，停止气体鼓入时，单向通气的隔板61可封闭通气杆7，防止反应液体侵入通气杆7内，自然沉淀后通过气缸4将第一滤板5和第二滤板6下压，此时通过驱动件10驱动通气杆7转动，将第一滤板5和第二滤板6的滤孔对正，而后第二滤板6挤压沉淀物，减少沉淀物的内含液体量，并通过驱动件10驱动通气杆7转动10°使滤孔处于非对正状态，液体处于第一滤板5和第二滤板6的上方，而后从出料口33排出沉淀，再对正滤孔后排出上清液，但是该过程中的第一滤板5和第二滤板6的多孔结构使两者间的密封精度要求过高，故在该基础上设置了密封板51，排液口11、密封板51、排液夹缝51a和导流板9，在第一滤板5和第二滤板6下压时，液体从排液夹缝51a排出，流入加热腔1a内，然后通过导流板9的导流向排液口11排出，从而实现敝除上清液与沉淀层两者间的不稳定，导致后续的处理过程中存在不定量清液的影响。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，但对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行变化，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种高含量稀有皂苷混合物的制备方法，其特征在于，按如下步骤进行：
a.粉末制备：人参茎叶、西洋参茎叶和三七茎叶破碎后过60目筛得到原料；
b.混合：加入原料：水质量比＝1：4～1：10的水溶液，然后加入原料质量1～5％的乳酸菌得到混合物；
c.发酵：30～45℃条件下使混合物发酵12～24h；
d.煮沸酸解：发酵结束后于煮沸酸解装置在90～120℃煮沸灭菌、酸解2～6h，静置一段时间后弃去清液，得到沉淀；
e.初步纯化：向沉淀中加乙醇溶液，于适宜温度下搅拌提取30～120min，提取结束后取纯化清液；
f.人参皂苷膜精制：纯化清液依次通过陶瓷膜、1000～10000Da的超滤膜，取超滤透过液，于球形浓缩至无醇后，静置适量时间后取沉淀，沉淀于真空干燥箱中干燥一定时间后粉碎过筛。
2.根据权利要求1所述的一种高含量稀有皂苷混合物的制备方法，其特征在于，该混合物质量比例为1～5：1～4：1～6。
3.根据权利要求1所述的一种高含量稀有皂苷混合物的制备方法，其特征在于，适宜温度为30℃～70℃。
4.根据权利要求3所述的一种高含量稀有皂苷混合物的制备方法，其特征在于，乙醇溶液用量为：5～20倍原料质量的40％～90％体积分数的乙醇溶液。
5.根据权利要求4所述的一种高含量稀有皂苷混合物的制备方法，其特征在于，煮沸酸解装置包括有外壳(1)、加热腔(1a)、支架(2)、内胆(3)、进料口(31)、第一阀门(32)、出料口(33)和第二阀门(34)，外壳(1)外固接有支架(2)，外壳(1)空间内设置有内胆(3)，外壳(1)与内胆(3)间形成为内胆(3)供热的封闭加热腔(1a)，内胆(3)侧壁开设有进料口(31)，进料口(31)穿过外壳(1)且不存在于加热腔(1a)内，进料口(31)可插入与外部空间隔离的第一阀门(32)，进料口(31)底部开设有出料口(33)，出料口(33)设置有负责开合的第二阀门(34)。
6.根据权利要求5所述的一种高含量稀有皂苷混合物的制备方法，其特征在于，煮沸酸解装置还包括有气缸(4)、第一滤板(5)、第二滤板(6)、通气杆(7)和套筒(8)，外壳(1)顶部固接有多组气缸(4)，气缸(4)的伸缩部穿设于外壳(1)，并与外壳(1)之间形成密封，气缸(4)的伸缩部穿设于支架内胆(3)，并与内胆(3)之间形成密封，气缸(4)的伸缩部末端与第一滤板(5)进行固接，第一滤板(5)与内胆(3)接触并贴合，第一滤板(5)与第二滤板(6)进行转动连接，第一滤板(5)与第二滤板(6)可对正表面滤孔，第二滤板(6)中部与通气杆(7)进行连通，通气杆(7)和套筒(8)进行转动连接，套筒(8)分别与外壳(1)和内胆(3)进行固接。
7.根据权利要求6所述的一种高含量稀有皂苷混合物的制备方法，其特征在于，煮沸酸解装置还包括有排液口(11)、密封板(51)、排液夹缝(51a)、导流板(9)和驱动件(10)，外壳(1)外壳表面可设有排液口(11)，内胆(3)表面设置有可移动槽位，第一滤板(5)侧边缘穿过内胆(3)设置有多组密封板(51)，密封板(51)靠近内胆(3)的表面与内胆(3)进行密封，第一滤板(5)和密封板(51)交接位置上部开设有排液夹缝(51a)，排液夹缝(51a)连通内胆(3)空间和加热腔(1a)，加热腔(1a)内部设置有倾斜的导流板(9)，并且导流板(9)的内环面与内胆(3)固接，导流板(9)的外环面与外壳(1)固接，导流板(9)上表面最低点与排液口(11)内表面的最低点相平，外壳(1)顶部还安装有驱动件(10)，驱动件(10)动力输出于通气杆(7)，带动通气杆(7)转动。
8.根据权利要求6所述的一种高含量稀有皂苷混合物的制备方法，其特征在于，煮沸酸解装置还包括有隔板(61)，第二滤板(6)的中部设置有开合式隔板(61)，隔板(61)位于通气杆(7)的空间正下方可阻隔通气杆(7)与内胆(3)内部空间的连通。
9.根据权利要求8所述的一种高含量稀有皂苷混合物的制备方法，其特征在于，第一滤板(5)与第二滤板(6)的滤孔角度差为10°。
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