人参皂苷超高压提取方法
技术领域:
本发明涉及从人参中提取人参皂苷的工艺技术,特别是一种采用超高压技术提取人参皂苷的工艺方法。
技术背景
人参(Panax ginseng C.A.Mey.)为五加科多年生草本植物,是一种传统的名贵中药材,其主要成分—人参皂苷,具有较高的生物活性和药用价值,有抗肿瘤、抗心率失常、改善心肌缺血、补气、益肺、生津止渴、安神益智等功效。但人参皂苷结构复杂、种类繁多,如何快速、高效的提取分离出不同的皂苷,是中药现代化的一项重要研究内容。传统的提取方法主要有:
①水煎煮法:加10倍量蒸馏水煎煮3次,每次2h;
②渗漉法:加过量的50%乙醇浸泡12h,然后以25滴/min的渗漉流速,渗漉7天;
③醇回流法:加50倍量70%乙醇乙醇浸泡12h,回流提取3次,每次2h;
④微波法:加10倍量蒸馏水浸泡12h,用微波低货提取4次,每次2min;
⑤超声法:加10倍量甲醇(或水饱和的正丁醇),用超声波(P=250W)处理3次,每次10min;
传统的提取方法,主要是用乙醚或三氯甲烷回流脱脂(加40倍量溶剂、回流3h),然后以水和有机溶剂(甲醇、乙醇、水饱和的正丁醇)为溶媒,在较高温度下长时间提取。这些方法本身存在许多缺陷,如:提取收率低,有效成分损失、分解、变化,产物中杂质含量高,提取时间长,工艺繁琐等。而微波、超声法虽然提取时间、能耗等大大降低,但存在噪音大、影响人身健康、同时难以规模化生产等不足。超临界CO2萃取法,存在设备投资大,耗费高、对相对分子质量高、极性强的物质提取困难等问题。
发明内容
本发明的目的是提出一种人参皂苷超高压提取方法,以克服目前传统的人参皂苷提取方法存在的缺陷。
本发明人参皂苷超高压提取方法,首先将干燥人参粉碎过40目筛,再将干燥后的人参粉末按1g∶40ml的固液比加入三氯甲烷或乙醚溶剂,在索氏提取器中回流脱脂3h,过滤后将滤渣在常温下挥干溶剂,将上述脱脂后的物料按1g∶10~100ml的固液比加入水、乙醇、甲醇或正丁醇,混合密封后在常温下浸泡0~24h,再将该混合物料置入高压容器中,在常温下施加100~6000MPa压力进行浸取,其保压时间为1~5min,卸压后过滤除去料渣,收集滤液,即获得含有人参皂甙的提取液。
超高压技术是用100MPa以上的流体静压力作用于料液上,保压几分钟,然后迅速卸压,增加细胞内外的渗透压差,同时使细胞的结构发生变化,细胞内的有效成分迅速溶出,达到提取的目的。超高压技术在食品加工、蛋白质的改性、酶促反应、微生物活性改变等方面都具有广泛的应用前景,目前已有高压食品上市,如高压蔬菜保鲜、高压药物灭菌等,但用于人参皂苷的提取,国内外尚未见报道。
本发明人参皂苷超高压提取方法具有如下优点:
(1)目前传统的提取方法多需要加热,易造成有效成分的破坏、变性、或挥发。本方法高压浸取在常温条件下进行,完全避免了这个问题。在高压食品加工技术的研究中已经证实,生物材料受超高压作用时,只有大分子物质发生变性,小分子物质不受高压作用的影响,不会发生小分子成分的损失和变性。因此,超高压提取时不会发生皂苷有效成分的损失、变性。
(2)应用高压技术提取人参皂苷,提取时间极短,提取时间仅为2分钟,是醇回流的0.8%;能量消耗低,对环境没有污染。
(3)提取液中杂质含量低,利于有效成分的提取、分离、纯化。
(4)工艺操作简单,效率高,绿色环保,超高压提取是在一个完全密闭的条件下进行,没有溶剂的挥发。
本专利申请人首次将高压技术用于人参皂苷的提取,并通过大量的理论及实验研究,优化出了超高压提取人参皂苷最佳工艺参数:溶剂为50%乙醇、提取压力200MPa、固(g)液(mL)比1∶100、提取时间2min;提取收率为:7.32%;
具体实施方式
本发明人参皂苷超高压提取方法,按如下工艺步骤实现:
首先将干燥人参粉碎过40目筛,再将干燥后的人参粉末按1g∶40ml的固液比加入三氯甲烷或乙醚溶剂,在索氏提取器中回流脱脂3h,过滤后将滤渣在常温下挥干,将上述脱脂后的物料按1g∶10~100ml的固液比加入水或乙醇、甲醇、正丁醇等有机溶剂,混合密封后在常温下浸泡0~24h,再将该混合物料置入高压容器中,在常温下施加100~6000MPa压力进行浸取,其保压时间为1~5min,卸压后过滤除去料渣,收集滤液,即获得含有人参皂甙的提取液。
整个提取工艺中,压力、提取溶剂及其溶剂浓度、人参粉末与浸取溶剂混合的固液比及浸泡时间、浸取保压时间是影响人参皂苷提取得率的主要因素,通过以下实施例详细说明。
实施例1
不同浸取压力实验
精确称量0.25g己脱脂物料试样5份,分别准确加入70%浓度的乙醇25mL(即固液比为1g∶100ml)密封,密封浸泡12h(小时),分别加压100、200、300、400、500、600MPa浸取,保压时间为2min(分钟),卸压、过滤后测量各试样所获得的提取液吸光值,计算人参皂苷提取得率见表1。
表1 不同压力提取得率比较
压力(Mpa) |
吸光值 |
收率(%) |
100200300400500600 |
1.4621.4861.5021.5061.5181.504 |
7.247.367.437.457.517.44 |
实施例2
不同溶剂实验
精确称量0.5g己脱脂物料试样4份,分别准确加水25mL、甲醇25mL、50%乙醇25mL、水饱和的正丁醇25mL(即固液比为1g∶50ml),密封浸泡12h,加压500MPa浸取,保压时间为2min,卸压、过滤后测量各试样所获得的提取液吸光值,计算人参皂苷提取得率见表2。
表2 不同溶剂提取收率比较
溶剂 |
吸光值 |
收率(%) |
水50%乙醇甲醇正丁醇 |
1.1481.4421.1971.393 |
5.687.145.936.90 |
不同的溶剂对皂甙的溶出率不一样,在上述溶剂中,乙醇具有提取得率最高、无毒、易回收等特点。因此,选择乙醇作为超高压提取溶剂为最佳。
实施例3
溶剂浓度实验
精确称量0.5g己脱脂物料试样5份,分别准确加入10%、25%、50%、70%、90%浓度的乙醇25mL(即固液比为1g∶50ml),密封浸泡12h,加压500MPa浸取,保压时间为2min,卸压、过滤后测量各试样所获得的提取液吸光值,计算人参皂苷提取得率见表3。
表3 不同溶剂浓度提取收率比较
乙醇浓度(%) |
吸光值 |
收率(%) |
1030507090 |
1.2721.4131.4421.5181.037 |
6.306.997.147.515.13 |
提取溶剂乙醇的浓度的大小,影响皂苷的溶出率,选择合适的溶剂浓度,可以提高得率。从表3可知,当乙醇浓度增大时,人参皂甙的提取得率增大。而乙醇浓度为90%时,人参皂甙的提取收率明显降低。因此,选择乙醇的最佳浓度范围为30~70%。
实施例4
人参粉末与浸取溶剂混合的固液比实验
精确称量0.5g己脱脂物料试样5份,分别准确加入50%浓度的乙醇12.5mL(固液比1∶25)、25mL(固液比1∶50)、37.5mL(固液比1∶75)、50mL(固液比1∶100)、75mL(固液比1∶150),密封浸泡12h,加压500MPa浸取,保压时间为2min,卸压、过滤后测量各试样所获得的提取液吸光值,计算人参皂苷提取得率见表4。
表4 不同固液比提取收率比较
固液比 |
吸光值 |
收率(%) |
1g∶10ml1g∶25ml1g∶50ml1g∶75ml1g∶100ml |
1.2461.3521.4421.4531.518 |
6.176.697.147.197.51 |
从上表中可以看出当固液比在1∶10~1∶100范围内,随着固液比的增加,人参皂甙的提取收率逐渐增加。但考虑到有效成分提取分离的后处理的难度以及经济性。因此,固液比的最佳范围为1g∶25~75ml。
实施例5
不同浸取保压时间比较实验
精确称量0.5g己脱脂物料试样5份,准确加入50%浓度的乙醇25mL(固液比为1∶100),密封浸泡12h,加压500MPa浸取,分别保压1、2、3、4、5min,卸压、过滤后测量各试样所获得的提取液吸光值,计算人参皂苷提取得率见表5。
表5 不同保压时间比较实验
保压时间(min) |
吸光值 |
收率(%) |
12345 |
1.4061.4421.4441.4461.446 |
6.967.147.157.167.16 |
从实验结果看,保压时间在5min内,有效成分基本上溶出完全。因为在超高压下,溶解平衡的时间很短。一般在2min即可达到,因此我们选择保压时间为2min。
实施例6
浸泡时间实验
要使人参皂甙充分溶出,达到最大提取得率,需要尽可能增加细胞内外的渗透压差。因此在高压提取前,要保证溶剂浸入细胞内。为此我们进行了不同浸泡时间对得率的影响实验。溶剂加入后立刻加压提取,皂甙得率仅为5.95%;浸泡12h,皂甙得率为7.14%;浸泡24h,皂甙得率为7.19%。
高压提取工艺参数的选择原则是:在保证产品质量、提高收率的前提下,尽可能选择较低的压力、较短的浸泡和保压时间、较低的溶剂浓度、较小的固液比,以降低设备费用、能源消耗,提高生产效率。为此我们得到超高压提取人参皂甙的最优工艺参数:浸取溶剂为50%浓度乙醇、浸泡时间12h、浸取压力200MPa、保压时间2min、固液比1g∶100mL。此工艺条件下,人参皂甙提取得率为7.32%。
实施例7
不同提取方法比较实验
用来提取人参皂甙的方法有多种,不同的提取方法,得率和提取工艺不同。为此,我们对超高压提取方法与其它提取方法用同一批次样品,进行了比较,结果如下(见表6)。
表6 不同提取方法的比较实验
提取方法 |
吸光值 |
收率(%) |
水煮50%乙醇回流50%乙醇超声50%乙醇高压 |
0.5030.5820.5950.740 |
4.985.755.897.33 |
从实验结果看,超高压提取较乙醇回流,皂甙的提取收率提高了27%,但提取时间是醇回流的0.8%.因此超高压提取方法,具有收率高、时间短、能耗低、效益高等优点。