CN117924060A - 一种适于工业化生产姜黄素晶体的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种适于工业化生产姜黄素晶体的方法，所述方法包括：先将姜黄颗粒用乙酸乙酯提取得到姜黄粗提物，所述姜黄粗提物与除杂剂混合，分离，上层溶剂减压浓缩得到姜黄油，中间杂质层减压浓缩得到多糖物质，下层减压浓缩得到姜黄浸膏，将所述姜黄浸膏溶解于乙醇，再脱除溶剂，经过精制、干燥得到纯度高于96％且溶残低于1000ppm，含量得率大于83％的姜黄素晶体。本发明工艺流程简短，没有外加乳化剂和酸碱物质的风险，同时不需要进行二次结晶，所得姜黄素晶体产品含量高，且其中不含有乙腈等对人体有害的有机溶剂，本发明的方法操作简单，成本较低，且容易控制，适合于工业化生产。

Description

一种适于工业化生产姜黄素晶体的方法

技术领域

本发明涉及植物提取技术领域，尤其涉及一种适于工业化生产姜黄素晶体的方法。

背景技术

姜黄为姜科姜黄属的多年生草本植物，根茎发达，成丛，分枝呈椭圆形或圆柱状，含有多种化学成分，具有良好的药用价值和经济前景。姜黄素类化合物是姜黄的主要活性成分，是一种二苯基庚烃物质，呈黄色有特殊香气，略带酸性，具有亲脂性。姜黄素类化合物不仅色泽鲜艳，着色力强，保色效果好，作为着色剂被广泛应用于食品化妆领域，而且热稳定性高，具有抗菌、抗炎和抗癌等丰富的生物活性，被广泛应用于医药领域发挥着营养保健作用，有很好的发展前景。

目前国内生产用于外销的姜黄素严格遵守美国USP40标准，要求姜黄素含量大于96％且溶残低于5000ppm，但在实际姜黄素生产过程中会经常出现指标不合格的姜黄素，严重影响产品销售和经济效益。因此，有必要在保证产品质量的同时，尽可能提高生产得率，增大经济效益。

CN110724045A通过对姜黄素结晶程序及相关参数的严格控制，并以加晶种的形式实现姜黄素结晶，得到高纯度且溶残低于10ppm的姜黄素，但对于实际提取液浓缩过程中，严格的结晶程序及参数控制是极度依赖精密的设备的，达到100％成功率难度较大，投入成本高。CN107805193A通过添加丙二醇、吐温80等助剂促进姜黄浸膏中溶剂残留的脱除，获得含量高于95％且溶残小于10ppm的姜黄素，但该工艺中使用较多的加工助剂，增加成本且脱除困难，最终产品中存在引入这些助剂的风险，得率也会有影响。CN113264817A采用丙酮提取姜黄原料，脱除部分溶剂后再加入乙腈溶解，在混合溶剂条件下进行降温结晶、养晶，过滤后得到纯度99％以上且溶剂残留低于50ppm的姜黄素，但该方法中用丙酮提取得率低，丙酮和乙腈混合溶剂结晶毒性强，不适宜大规模生产，即使残留低于50ppm，也有乙腈引入高风险。CN103130629A以姜黄原料进行酸碱提取，可得到含量≥95％，收率≥80％的姜黄素产品，但通过碱水提取的姜黄素损失较快，且产出姜黄素不稳定。

因此，姜黄素生产加工急需一种能够促进姜黄素结晶且降低溶残的生产方法，要求操作简单、成本较低且适合工业化生产。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明提供一种适于工业化生产姜黄素晶体的方法，该方法有利于得到纯度高且溶残低的姜黄素晶体，且溶残种类危害小，可应用于食品添加剂和药品中。

第一方面，本发明提供一种适于工业化生产姜黄素晶体的方法，包括以下步骤：

(1)将姜黄颗粒用乙酸乙酯提取得到姜黄粗提物；

(2)将所述姜黄粗提物与除杂剂混合，静置分离，上层溶剂减压浓缩得到姜黄油，中间杂质层减压浓缩得到多糖物质，下层减压浓缩得到姜黄浸膏；

(3)将所述姜黄浸膏溶解于乙醇，再脱除溶剂，经过精制、干燥得到纯度高于96％且溶残低于1000ppm，含量得率大于83％的姜黄素晶体。

姜黄素晶体一般采用从姜黄中提取的姜黄粗提物结晶得到，但与姜黄素结构相关的未参与反应的杂质很难通过结晶完全去除，这会影响姜黄素晶体纯度。本发明通过对姜黄粗提物进行除杂，减少结晶过程杂质含量，并且将除杂后姜黄浸膏进行溶剂置换可以提高结晶纯度，两种方式同时提高结晶度，增强姜黄素分子之间紧密度，降低溶残含量。所得姜黄素晶体产品纯度高，单位含量96％以上，溶残低于1000ppm以下，含量得率大于83％，且该方法没有使用乙腈等对人体有害的有机试剂，本发明的方法操作简单，成本较低，且容易控制，适合于工业化生产。

在本发明的一些实施例中，步骤(1)中，所述姜黄粗提物的溶残≤25000ppm。用乙酸乙酯提取后，一般会进行浓缩脱溶剂，所得姜黄粗提物是半固体，加热能流动，不加热流动性很差。

在本发明的一些实施例中，步骤(2)中，所述除杂剂为含水溶剂与石油醚的混合溶剂，含水溶剂与石油醚的混合比例为20-50：50-80(V/V)，所述含水溶剂为含水丙酮、含水甲醇、含水乙醇中任一种；所述含水溶剂的溶剂体积纯度为20％-90％。

在本发明的一些实施例中，步骤(2)中，所述姜黄粗提物与除杂剂的料液比为1:1.2-2.5(w/v)，混合温度为40-65℃，混合搅拌时间为15-60分钟，静置分离时间60-90min。

在本发明的一些实施例中，步骤(3)中，所述乙醇的纯度为90-100％，所述姜黄浸膏与所述乙醇的料液比为1:0.05-0.2(w/v)。

在本发明的一些实施例中，步骤(3)中，将所述姜黄浸膏溶解于乙醇的步骤中，温度设定为80-90℃。

在本发明的一些实施例中，步骤(3)中，所述脱除溶剂采取减压浓缩方式，温度为65-90℃，真空度为-0.080～-0.095Mpa，直至无溶剂流出。

在本发明的一些实施例中，步骤(3)中，所述精制包括：

以体积比4:6-9的烷烃类与乙醇混合溶剂、烷烃类与乙酸乙酯混合溶剂、烷烃类与异丙醇混合溶剂中的任一种作为精制溶剂，用所述精制溶剂在50-65℃下溶解所述脱除溶剂得到的固体产物，过滤取滤渣；其中，乙醇、乙酸乙酯、异丙醇的纯度≥98.0％。

优选地，所述精制溶剂的添加量为固体产物的50％-90％(v/w)，溶解过程中搅拌速度为150-250r/min，搅拌时间为3-5h。

在精制之前，姜黄素的纯度大约在32％～37％之间，精制后可得到纯度高于96％的姜黄素。

在本发明的一些实施例中，所述工业化生产姜黄素晶体的方法包括以下步骤：

将姜黄颗粒用有机溶剂提取得到姜黄粗提物，姜黄粗提物与除杂剂混合，固液分离后下层减压浓缩得到姜黄浸膏，向所述姜黄浸膏中加入乙醇并在80-90℃水浴中搅拌，溶解后减压浓缩至无溶剂，经过一次精制和干燥得到纯度高于96％且溶残低于1000ppm的姜黄素晶体，含量得率大于83％。

在本发明的一些实施例中，将所述滤渣进行干燥得到姜黄素晶体，其中，干燥温度为90-105℃，干燥时间为3-9h。

第二方面，本发明提供一种姜黄素晶体，其由上述任一方法制备得到，所述姜黄素晶体的纯度高于96％，含量得率大于83％，所述姜黄素晶体中的溶残总量低于1000ppm且不含乙腈。

在本发明的具体实施方式中，所述姜黄素晶体中的溶残主要为乙酸乙酯、正己烷和乙醇，若使用了丙酮，丙酮溶残不高于10ppm。

本发明还提供上述姜黄素晶体在食品添加剂和药品中的应用。

姜黄素在国内外作为调味品和色素广泛应用于食品工业中，主要用于罐头、肠类制品、酱卤制品的染色等。本发明所得姜黄素晶体可直接应用至食品和药品中，也可加工成其他形态再添加应用，其添加量根据相关法规规定的允许添加量进行添加。

本发明提供了一种适于工业化生产姜黄素晶体的方法，通过对姜黄粗提物进行除杂，减少结晶过程杂质含量，并且将除杂后姜黄浸膏进行溶剂置换可以提高结晶纯度，两种方式同时提高结晶度，增强姜黄素分子之间紧密度，降低溶残含量。所得姜黄素晶体产品纯度高，单位含量96％以上，溶残低于1000ppm以下，含量得率大于83％，且该方法没有使用乙腈等对人体有害的有机试剂，本发明的方法操作简单，成本较低，且容易控制，适合于工业化生产。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到或按本领域常规方法制备。

以下实施例中，姜黄素晶体的纯度检测方法参考《美国药典USP39姜黄素》中规定的液相检测方法，溶剂残留检测方法参考《GB1886.60-2015食品安全国家标准食品添加剂-姜黄》中规定的溶剂残留检测方法。

实施例1

本实施例提供一种适于工业化生产姜黄素晶体的方法，其步骤如下：

(1)姜黄颗粒用乙酸乙酯提取得到姜黄粗提物，溶残18936ppm；

(2)取姜黄粗提物116.42g，用144ml正己烷：30％乙醇水溶液＝72:28混合溶剂在58℃搅拌20min，静置分离60min，上层减压浓缩得到姜黄油37.82g；

(3)分离后中间杂质层和下层分别在85℃、-0.095Mpa真空脱味2h，分别得到多糖物质4.8g和姜黄浸膏73.8g；

(4)73.8g姜黄浸膏中加入7.4ml无水乙醇在80℃搅拌混合1h，混合物在85℃、-0.095Mpa真空脱味2h至无溶剂后，加入60.6ml正己烷：乙酸乙酯＝4:7(v/v)精制溶剂，在60℃条件下搅拌精制3h，过滤，滤渣在105℃干燥3h后，得到姜黄素晶体34.73g。

经检测，所得姜黄素晶体的单位含量即纯度为98.56％，含量收率84.8％，总溶残(乙酸乙酯762ppm，正己烷38ppm，乙醇29ppm)为829ppm。其中，含量收率＝(姜黄素晶体纯度98.56％*重量34.73g)/(姜黄粗提物含量34.68％左右*重量116.42g)＝84.8％。

实施例2

本实施例提供一种适于工业化生产姜黄素晶体的方法，其步骤如下：

(1)姜黄颗粒用乙酸乙酯提取得到姜黄粗提物，溶残17366ppm；

(2)取姜黄粗提物79.7g，用120ml正己烷：50％乙醇水溶液＝72:28混合溶剂在63℃搅拌15min，静置分离80min，上层减压浓缩得到姜黄油39.74g；

(3)分离后中间杂质层和下层分别在85℃、-0.095Mpa真空脱味4h，分别得到多糖物质3.6g和姜黄浸膏36.36g；

(4)36.36g姜黄浸膏中加入3.6ml无水乙醇在80℃搅拌混合1h，混合物在85℃、-0.095Mpa真空脱味4h至无溶剂后，加入47.82ml正己烷：乙醇＝4:8(v/v)精制溶剂，在60℃条件下搅拌精制5h，过滤，滤渣在95℃干燥5h后，得到姜黄素晶体23.82g。

经检测，所得姜黄素晶体的单位含量即纯度为99.56％，含量收率85.4％，总溶残为(乙酸乙酯428ppm，正己烷36ppm，乙醇10ppm)为474ppm。

实施例3

本实施例提供一种适于工业化生产姜黄素晶体的方法，其步骤如下：

(1)姜黄颗粒用乙酸乙酯提取得到姜黄粗提物，溶残15378ppm。

(2)取姜黄粗提物115.88g，用140ml正己烷：40％丙酮＝80:20在50℃搅拌30min，静置分离60min，上层减压浓缩得到姜黄油34.88g；

(3)分离后中间杂质层和下层分别在85℃、-0.095Mpa真空脱味4h，分别得到多糖物质5.2g和姜黄浸膏75.8g；

(4)75.8g姜黄浸膏中加入7.4ml无水乙醇在70℃搅拌混合1h，混合物在85℃、-0.095Mpa真空脱味2h至无溶剂后，加入63.6ml正己烷：乙酸乙酯＝4:9(v/v)精制溶剂，在60℃条件下搅拌精制3h，过滤，滤渣在105℃干燥3h后，得到姜黄素晶体35.38g。

经检测，所得姜黄素晶体的单位含量为96.4％，含量收率84.1％，总溶残为(乙酸乙酯763ppm，正己烷36ppm，乙醇48ppm，丙酮10ppm)为857ppm。

实施例4

本实施例提供一种适于工业化生产姜黄素晶体的方法，其步骤如下：

(1)姜黄颗粒用乙酸乙酯提取得到姜黄粗提物，溶残13936ppm。

(2)取姜黄粗提物159.28g，用220ml正己烷：60％甲醇＝78:22混合溶剂在48℃搅拌20min，静置分离60min，上层减压浓缩得到姜黄油31.78g；

(3)分离后中间杂质层和下层分别在85℃、-0.095Mpa真空脱味4h，分别得到多糖物质7.5g和姜黄浸膏120g；

(4)120g姜黄浸膏中加入12ml无水乙醇在85℃搅拌混合1.5h，混合物在85℃、-0.095Mpa真空脱味3h至无溶剂后，加入96ml正己烷：乙乙醇＝4:7(v/v)精制溶剂，在65℃条件下搅拌精制4h，过滤，滤渣在105℃干燥4h后，得到姜黄素晶体49.34g。

经检测，所得姜黄素晶体的单位含量即纯度为97.63％，含量收率86.4％，总溶残为(乙酸乙酯642ppm，正己烷43ppm，乙醇28ppm，甲醇45ppm)为758ppm。

对比例1

本对比例提供一种姜黄素结晶的制备方法，步骤如下：

(1)姜黄颗粒用乙酸乙酯提取得到姜黄粗提物，溶残28986ppm；

(2)50g姜黄粗提物中加入40ml乙醇进行结晶，在65℃条件下搅拌精制4h，过滤，滤渣在105℃干燥4h后，得到姜黄素晶体13.22g。

经检测，所得姜黄素晶体的单位含量即纯度为99.63％，总溶残为(乙酸乙酯636ppm，乙醇1027ppm)为1663ppm，含量收率71.2％。

对比例2

本对比例提供一种姜黄素结晶的制备方法，步骤如下：

(1)姜黄颗粒用乙酸乙酯提取得到姜黄粗提物，溶残25973ppm；

(2)取姜黄粗提物80.54g，用120ml正己烷：乙醇＝82:18混合溶剂在48℃搅拌20min，静置分离60min，上层减压浓缩得到姜黄油35.64g；

(3)下层在85℃、-0.095Mpa真空脱味2h，得到姜黄浸膏44.9g；

(4)44.9g姜黄浸膏中加入48ml正己烷：乙醇＝4:7(v/v)精制溶剂，在65℃条件下搅拌精制4h，过滤，滤渣在105℃干燥4h后，得到姜黄素晶体23.9g。

经检测，所得姜黄素晶体的单位含量为93.86％，总溶残(乙酸乙酯1181ppm，正己烷50ppm，乙醇27ppm)为1258ppm，含量收率75.3％。

最后应说明的是：在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施方式”、或“一些具体实施方式”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明实施例的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种适于工业化生产姜黄素晶体的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将姜黄颗粒用乙酸乙酯提取得到姜黄粗提物；

(2)将所述姜黄粗提物与除杂剂混合，静置分离，上层溶剂减压浓缩得到姜黄油，中间杂质层减压浓缩得到多糖物质，下层减压浓缩得到姜黄浸膏；

(3)将所述姜黄浸膏溶解于乙醇，再脱除溶剂，经过精制、干燥得到纯度高于96％且溶残低于1000ppm，含量得率大于83％的姜黄素晶体。

2.根据权利要求1所述的适于工业化生产姜黄素晶体的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述姜黄粗提物的溶残≤25000ppm。

3.根据权利要求1所述的适于工业化生产姜黄素晶体的方法，其特征在于，步骤(2)中，所述除杂剂为含水溶剂与石油醚的混合溶剂，含水溶剂与石油醚的混合比例为20-50：50-80(V/V)，所述含水溶剂为含水丙酮、含水甲醇、含水乙醇中任一种；所述含水溶剂的溶剂体积纯度为20％-90％。

4.根据权利要求1所述的适于工业化生产姜黄素晶体的方法，其特征在于，步骤(2)中，所述姜黄粗提物与除杂剂的料液比为1:1.2-2.5(w/v)，混合温度为40-65℃，混合搅拌时间为15-60分钟，静置分离时间60-90min。

5.根据权利要求1所述的适于工业化生产姜黄素晶体的方法，其特征在于，步骤(3)中，所述乙醇的纯度为90-100％，所述姜黄浸膏与所述乙醇的料液比为1:0.05-0.2(w/v)；

优选地，将所述姜黄浸膏溶解于乙醇的步骤中，温度设定为80-90℃。

6.根据权利要求1-5任一项所述的适于工业化生产姜黄素晶体的方法，其特征在于，步骤(3)中，所述脱除溶剂采取减压浓缩方式，温度为65-90℃，真空度为-0.080～-0.095Mpa，直至无溶剂流出。

7.根据权利要求1-5任一项所述的适于工业化生产姜黄素晶体的方法，其特征在于，步骤(3)中，所述精制包括：

以体积比4:6-9的烷烃类与乙醇混合溶剂、烷烃类与乙酸乙酯混合溶剂、烷烃类与异丙醇混合溶剂中的任一种作为精制溶剂，用所述精制溶剂在50-65℃下溶解所述脱除溶剂得到的固体产物，过滤取滤渣；

优选地，所述精制溶剂的添加量为固体产物的50％-90％(v/w)，溶解过程中搅拌速度为150-250r/min，搅拌时间为3-5h。

8.根据权利要求7所述的适于工业化生产姜黄素晶体的方法，其特征在于，将所述滤渣进行干燥得到姜黄素晶体，其中，干燥温度为90-105℃，干燥时间为3-9h。

9.一种姜黄素晶体，其特征在于，由权利要求1-8任一项所述的方法制备得到，所述姜黄素晶体的纯度高于96％，含量得率大于83％，所述姜黄素晶体中的溶残总量低于1000ppm且不含乙腈。

10.权利要求9所述的姜黄素晶体在食品添加剂和药品中的应用。