CN1312117C - 桑叶中γ－氨基丁酸的提取工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及从桑叶中提取γ-氨基丁酸化合物的方法。以鲜桑叶为原料，通过烘前处理、真空烘燥、浸泡与浓缩、树脂分离与富集四大工序，得到桑叶提取物——γ-氨基丁酸化合物，其中γ-氨基丁酸的含量不少于70%。本发明原料来源广泛，价格低廉，且工艺简单，成本低，毋需特殊设备，有利于产业化的规模生产，为拓展桑叶综合利用的渠道创造了条件。

Description

桑叶中γ-氨基丁酸的提取工艺

技术领域：

本发明涉及从天然植物中提取γ-氨基丁酸化合物的方法，特别是指从桑叶中提取γ-氨基丁酸的工艺。

背景技术：

桑叶为桑科植物桑Morus alba L.的叶子，其用途主要是饲养家蚕。此外，它还是一种常用的中药材，具有疏散风热、清肺润燥、清肝明目的作用。为此，国内外医药科学家对桑叶作了大量的研究工作，发现桑叶中含有人体健康所需物质，例如黄酮类化合物、生物碱、氨基酸、淄体及三萜类化合物等。据公开资料的检测表明，每100g干桑叶中谷氨酸含量为2323mg，γ-氨基丁酸含量为226mg(见期刊《蚕桑报道》/桑叶营养与人体健康，33(2)62～63)。随着现代医学研究的发展，人们发现桑叶中含有的γ-氨基丁酸(γ-Aminobutyric acid，分子式NH₂CH₂CH₂CH₂COOH，英文缩写GABA)对人体具有降血压、降血脂的功效。它是一种非蛋白质两性氨基酸，可由谷氨酸经谷氨酸脱羧酶催化转化而来。由于γ-氨基丁酸具有这种功效，人们将其作为一种基础原料，被广泛地应用于生物、医药、食品等领域，有着良好的市场前景。

我国是世界上桑树资源最丰富的国家，特别是我国南方一年四季均可种植和采集桑叶。在果桑各组分中桑叶是来源最容易、资源最丰富、价格最便宜的原料。但是人们对桑叶资源的利用除养蚕之外，其他方面的综合利用目前仍是一个新兴的课题。经文献检索表明，已经出现了一些桑叶利用的专利文献，具体如下：

1.将桑叶制成保健茶的专利，如中国公开专利CN 1404777，《一种保健桑茶、其制备方法及其应用》；日本专利特开平9-135671《桑叶加工食品及其制造方法》。上述两专利均涉及将桑叶通过摊晾，杀青，揉捻等制茶叶工序，制备具有降血压、降血脂、降血糖功效的桑叶茶。

2.从桑叶中提取制备降血糖产品的专利，有中国公开专利CN 1338275A《具有α-糖苷酶抑制剂活性的中药提取物、其制备方法及用途》、CN 1351085A《一种桑叶多糖产物及其用途》、CN 1471934A《一种α-糖苷酶抑制剂和它的用途》、CN 1430964A《一种含有桑叶总碱浸膏的制剂及其制备方法》。上述专利虽都涉及一种桑叶制品，但最终提取物主要是降血糖的活性物质，是属于用于治疗糖尿病为目的的发明。

3.尚未发现从桑叶中以提取γ-氨基丁酸为目标的研究成果或专利。

发明内容：

本发明要解决的问题是提供一种低成本、高效率、高品质的从桑叶中提取γ-氨基丁酸的工艺。为解决这一问题，采用如下技术方案：

以鲜桑叶为原料，经1.烘前处理；2.真空烘燥；3.浸泡与浓缩；4.树脂分离与富集四大工序，并按此流程组成的一种桑叶中γ-氨基丁酸的提取工艺。

1.烘前处理

将采摘的桑叶经淋洗去除尘垢后，切成条状，置于常规的旋转式真空烘燥机的烘筒内，在真空条件下旋转翻搅1～15小时后待用。其工艺参数：真空度为0.06MPa～0.095MPa，筒内温度为10℃～35℃，烘筒转速为6～30转/分钟。

2.真空烘燥

将上述经烘前处理的桑叶置于旋转式真空烘燥机中，进行真空烘燥处理。烘干后的桑叶剔除茎杆，粉碎成小片，得到干的碎桑叶。其工艺参数：真空度为0.05MPa～0.08MPa，烘燥温度为60℃～90℃，烘筒转速为6～30转/分钟，干碎桑叶的含水率小于5％。

3.浸泡与浓缩

将上述真空烘燥的干碎桑叶，采用蒸馏水或亲水性有机溶剂两种不同浸泡剂，通过不同提取与浓缩工艺，得到桑叶浸泡浓缩液。具体方法如下：

(1)用蒸馏水作浸泡剂的提取与浓缩工艺

A.将真空烘燥后的干碎桑叶，置于旋转式真空烘燥机烘筒内，再加入重量为干碎桑叶8～15倍的蒸馏水，在常压条件下加热至60℃～95℃，浸泡时间为60～120分钟，期间翻搅1～4次；到时用10～40号筛网过滤，得到浸泡提取液和桑叶滤渣；对其滤渣再次用蒸馏水进行新一轮浸泡提取、过滤，按此顺序重复1～3次，最后弃桑叶滤渣，合并全部所得的滤液，即得到为干桑叶重量16～60倍的提取滤液。

B.将上述合并的提取滤液，置于旋转式真空烘燥机内浓缩，使液量至所用干碎桑叶重量的3倍左右，此时所得滤液为褐绿色混浊液，称它为桑叶浸膏。具体工艺参数：真空度为0.05MPa～0.09MPa，烘燥温度为60℃～90℃，烘筒转速为6～30转/分钟。

C.将上述所得1份重量的褐绿色桑叶浸膏(重量比)，加入到0.5～2份重的50％～99％(重量百分比浓度)的乙醇水溶液中，搅匀后静止2～3分钟，则有水溶性蛋白、磷酸酯类等物质析出，呈褐绿色凝聚体沉淀。然后采用46～80号筛网过滤，取含乙醇的棕色滤液。

D.将上述含乙醇的棕色滤液，置于旋转式真空烘燥机内浓缩，在除去乙醇的同时，将滤液浓缩至所用干碎桑叶重量的1倍左右，得棕色桑叶浸泡浓缩液。具体工艺参数：真空度为0.05MPa～0.09MPa，烘燥温度为50℃～80℃，烘筒转速为6～30转/分钟。

(2)采用亲水性有机溶剂，如乙醇、丙酮作浸泡剂的提取与浓缩工艺

A.将真空烘燥后的干碎桑叶，置于旋转式真空烘燥机烘筒内，再加入重量为干碎桑叶8～15倍的60％～90％(重量百分比浓度)乙醇水溶液或丙酮水溶液，在常压条件下，加热到40℃～70℃，浸泡时间为60～120分钟，期间翻搅1～4次；到时用10～40号筛网过滤，得浸泡提取液和桑叶滤渣；对其滤渣再次用上述浓度的乙醇水溶液或丙酮水溶液进行新一轮的浸泡提取、过滤，按此顺序重复1～3次，最后弃桑叶滤渣，合并全部所得的滤液，即得到为干桑叶重量16～60倍的提取滤液。

B.将上述合并的提取滤液，置于旋转式真空烘燥机内浓缩，浓缩滤液液量至所用干碎桑叶重量的3倍左右，此时所得滤液为深墨绿色混浊液，称它为桑叶浸膏。具体工艺参数：真空度为0.05MPa～0.09MPa，烘燥温度为50℃～70℃，烘筒转速为6～30转/分钟。

C.为抽提上述桑叶浸膏中油溶性色素物质，将上述所得的1份重量的桑叶浸膏移至分液漏斗中，加入1～2份重量的疏水性有机溶剂，搅动2～3次，静止2～3分钟后分上下两层，上层为含桑叶中油溶性物质的墨绿色溶剂层，下层为褐色水液层；再采用疏水性有机溶剂对所述水液层抽提，使用分液漏斗分离出水液层，按此顺序重复1～2次，最后得到的水液层为棕色混浊液。疏水性有机溶剂可用60℃～90℃沸程的石油醚或6号抽提溶剂油(公知产品，《石油化工产品大全》/23页，中国石油化工总公司，中国石油出版社，1992)。

D.将上述所得1份重量的棕色混浊液(重量比)加入到0.5～2份重的50％～99％(重量百分比浓度)的乙醇水溶液中，搅匀后静止2～3分钟，则有水溶性蛋白、磷酸酯类等物质析出，呈墨绿色凝聚体沉淀；然后采用46～80号筛网过滤，取含乙醇的棕色滤液。

E.将上述含乙醇的棕色滤液，置于旋转式真空烘燥机内浓缩，在除去乙醇的同时，将滤液浓缩至所用干碎桑叶重量的1倍左右，得棕色桑叶浸泡浓缩液。具体工艺参数：真空度为0.05MPa～0.09MPa，烘燥温度为50℃～80℃，烘筒转速为6～30转/分钟。

4.树脂分离与富集

(1)为富集γ-氨基丁酸，采用树脂分离方法。将上述3(1)中D或3(2)中E所述的棕色浓缩液喂入装有强酸性阳离子树脂的常规交换柱内，该类树脂对氨基酸吸附性好。通过两者阳离子的交换，使γ-氨基丁酸等带阳荷性的氨基酸吸附在柱上；弃过柱液，再用氨水洗脱树脂吸附物，收集洗脱液。具体工艺条件：

A.所用树脂是指带H⁺型的磺酸基团的苯乙烯系强酸性阳离子树脂，或苯乙烯-二乙烯苯共聚系大孔阳离子树脂，规格为粒度20～40目，树脂装有量为所用该交换柱体积的0.3～0.7倍。

B.棕色浓缩液过柱喂入流速为每小时流过2～4倍的树脂床体积。

C.氨水洗脱液的浓度为2mol/L～4mol/L，喂入量为棕色浓缩液重量，即干碎桑叶重量的4～12倍，洗脱液流速为每小时流过2～4倍的树脂床体积。

D.在洗脱过程中收集γ-氨基丁酸含量大于100μg/ml的那部分洗脱液，这一部分为总洗脱液重量的30％～70％。

(2)将上述收集的部分洗脱液置于旋转式真空烘燥机内烘燥，烘燥后得淡黄色块状固体物质，其得率为干碎桑叶重量的0.6％～1.2％，经检测γ-氨基丁酸含量大于70％。具体工艺条件：真空度为0.05MPa～0.09MPa，烘燥温度为50℃～80℃，烘筒转速为6～30转/分钟。

本发明优点在于原料桑叶的来源广泛，且属于果桑产业经济中未被充分利用的原料，实施本发明可拓展桑叶综合利用的渠道；本发明通过对鲜桑叶采摘后的烘前真空处理，更有利于桑叶中含量较高的谷氨酸向γ-氨基丁酸转化，提高产品得率；本发明工艺简单，成本低，毋需特殊的设备与试剂，有利于产业化规模生产。

具体实施方式

【实例1】将5kg新鲜桑叶经淋洗去除尘垢后，切成1cm左右宽度的条状，置于50L旋转式真空烘燥机的烘筒内，在筒内真空度0.08MPa，筒内温度15℃，烘筒转速为6转/分钟的条件下，旋转翻搅12小时后待用。

将上述经烘前真空处理的桑叶置于上述50L旋转式真空烘燥机中，在真空度0.08MPa、烘燥温度80℃、烘燥时间1小时、烘筒转速6转/分钟的条件下进行烘干。烘干后的桑叶剔除茎杆，粉碎成1cm²左右的小片，得到干的碎桑叶约1kg，经检测含水率为4％左右。

将上述1kg干碎桑叶，置于上述50L旋转式真空烘燥机烘筒内，再加入10kg蒸馏水，在常压下加热至90℃，浸泡时间为60分钟。期间翻搅2次，到时用DP38号涤纶筛网过滤，得到浸泡提取液约9kg。对其滤渣再次用蒸馏水进行新一轮浸泡提取、过滤，按此顺序重复2次，最后弃桑叶滤渣，合并全部所得的滤液共29kg左右。

将上述29kg提取滤液，置于上述50L旋转式真空烘燥机内浓缩，在真空度0.08MPa、烘燥温度90℃、烘筒转速为10转/分钟的条件下，浓缩滤液液量至3kg左右，此时所得滤液为褐绿色混浊液状态，称它为桑叶浸膏。

将上述3kg桑叶浸膏，加入到3kg的重量百分比浓度为95％的乙醇水溶液中，搅匀后静止2分钟，则有水溶性蛋白、磷酸酯类等物质析出，呈褐绿色凝聚体沉淀。然后采用DP60号涤纶筛网过滤，得含乙醇的棕色滤液5.8kg左右。

将上述5.8kg含乙醇的棕色滤液，置于上述50L旋转式真空烘燥机内浓缩，在真空度0.08MPa、烘燥温度70℃、烘筒转速为15转/分钟的条件下，将滤液浓缩至1kg左右，得棕色桑叶浸泡浓缩液。

将上述1kg棕色浓缩液喂入装有40目H⁺型的磺酸基团的苯乙烯系强酸性阳离子树脂HZ-008(上海华震科技贸易公司产品)的交换柱中，柱内径5cm，柱长为1m，树脂装有量为500ml，喂入流速为每小时约1kg。弃过柱液，再用2mol/L氨水洗脱被柱吸附的氨基酸，喂入量为10kg，洗脱液流速为每小时2kg。收集γ-氨基丁酸含量大于100mg/kg的那部分洗脱液，共得6kg左右洗脱液。

将上述6kg洗脱液，置于上述50L旋转式真空烘燥机内浓缩，在真空度为0.08MPa、烘燥温度为70℃、烘筒转速为15转/分钟的条件下，烘干后得到8克左右淡黄色块状固体物质，经检测γ-氨基丁酸含量为72％。

【实例2】将5kg新鲜桑叶经淋洗去除尘垢后，切成1cm左右宽度的条状，置于50L旋转式真空烘燥机的烘筒内，在筒内真空度0.08MPa、筒内温度15℃、烘筒转速为6转/分钟的条件下，旋转翻搅12小时后待用。

将上述经烘前真空处理的桑叶置于上述50L旋转式真空烘燥机中，在真空度0.08MPa、烘燥温度80℃、烘燥时间1小时、烘筒转速6转/分钟的条件下进行烘干。烘干后的桑叶剔除茎杆，粉碎成1cm²左右的小片，得到干的碎桑叶1kg左右，经检测含水率约为4％。

将上述1kg干碎桑叶，置于上述50L旋转式真空烘燥机烘筒内，再加入10kg的70％(重量百分比浓度)乙醇水溶液，在常压条件下加热至70℃，浸泡时间为60分钟。期间翻搅2次，到时用DP32号涤纶筛网过滤，得到浸泡提取液约9kg。对其滤渣再次用上述浓度的乙醇水溶液浸泡提取、过滤，最后弃桑叶滤渣，合并两次所得的提取滤液共19kg左右。

将上述19kg提取滤液，置于上述50L旋转式真空烘燥机内浓缩，在真空度0.08MPa、烘燥温度70℃、烘筒转速为6转/分钟的条件下，浓缩滤液液量至3kg左右，此时所得滤液为深墨绿色混浊液状态，称它为桑叶浸膏。

将上述所得的3kg深墨绿色桑叶浸膏移至分液漏斗中，加入3kg 60℃～90℃沸程的石油醚，搅动2次，静止2分钟后分上下两层，上层为含桑叶中油溶性物质的墨绿色溶剂层，下层为褐色水液层；取下层水液层，再用3kg60℃～90℃沸程的石油醚对该水液层抽提，取下层呈棕色混浊液，共约2.9kg。

将上述2.9kg棕色混浊液，加入到3kg的重量百分比浓度为95％的乙醇水溶液中，搅匀后静止2分钟，则有水溶性蛋白、磷酸酯类等物质析出，呈墨绿色凝聚体沉淀。然后采用DP60号涤纶筛网过滤，得含乙醇的棕色滤液约5.7kg。

将上述5.7kg含乙醇的棕色滤液，置于原旋转式真空烘燥机内浓缩，在真空度0.08MPa、烘燥温度70℃、烘筒转速为15转/分钟的条件下，将滤液浓缩至1kg左右，得棕色桑叶浸泡浓缩液。

将上述1kg棕色浓缩液喂入装有40目H⁺型的磺酸基团的苯乙烯-二乙烯苯共聚系大孔阳离子树脂HD-002(上海华震科技贸易公司产品)的交换柱中，柱内径5cm，柱长为1m，树脂装有量为500ml，喂入流速为每小时1kg。弃过柱液，再用2mol/L氨水洗脱被柱吸附的氨基酸，喂入量为12kg，洗脱液流速为每小时2kg。收集γ-氨基丁酸含量大于100mg/kg的那部分洗脱液，共得约8kg洗脱液。

将上述8kg洗脱液，置于上述50L旋转式真空烘燥机内浓缩，在真空度为0.08MPa、烘燥温度为70℃、烘筒转速为15转/分钟的条件下，得到约10克淡黄色块状固体物质，经检测其中γ-氨基丁酸含量为76％。

Claims (4)

1.桑叶中γ-氨基丁酸的提取工艺，其特征在于以鲜桑叶为原料，经烘前处理、真空烘燥、浸泡与浓缩、树脂分离与富集四大工序，并按此流程顺序组成的一种桑叶中γ-氨基丁酸的提取工艺，具体如下：

(1)所述烘前处理是将采摘的桑叶经淋洗去除尘垢后，切成条状，置于常规的旋转式真空烘燥机的烘筒内，在真空条件下旋转翻搅1～15小时后待用，其工艺参数：真空度为0.06MPa～0.095MPa，筒内温度为10℃～35℃，烘筒转速为6～30转/分钟；

(2)所述真空烘燥是将上述经烘前处理的桑叶置于旋转式真空烘燥机中，进行真空烘燥处理，烘干后的桑叶剔除茎杆，粉碎成小片，得到干的碎桑叶，其工艺参数：真空度为0.05MPa～0.08MPa，烘干温度为60℃～90℃，烘筒转速为6～30转/分钟，干碎桑叶的含水率小于5％；

(3)所述浸泡与浓缩是将上述真空烘燥的干碎桑叶，采用蒸馏水或亲水性有机溶剂两种不同浸泡剂，通过提取与浓缩，得到桑叶浸泡浓缩液，具体步骤如下：

A.采用蒸馏水作浸泡剂

(a)将真空烘燥后的干碎桑叶，置于旋转式真空烘燥机烘筒内，再加入重量为干碎桑叶8～15倍的蒸馏水，在常压条件下加热至60℃～95℃，浸泡时间为60～120分钟，期间翻搅1～4次；到时用10～40号筛网过滤，得到浸泡提取液和桑叶滤渣；对其滤渣再次用蒸馏水进行新一轮浸泡提取、过滤，按此顺序重复1～3次，最后弃桑叶滤渣，合并全部所得的滤液，即得到为干桑叶重量16～60倍的提取滤液；

(b)将上述合并的提取滤液，置于旋转式真空烘燥机内浓缩，使液量至所用干碎桑叶重量的3倍左右，此时所得滤液为褐绿色混浊液，称它为桑叶浸膏，具体工艺参数：真空度为0.05MPa～0.09MPa，烘燥温度为60℃～90℃，烘筒转速为6～30转/分钟；

(c)将上述所得1份重量的桑叶浸膏，加入到0.5～2份重的重量百分比浓度为50％～99％的乙醇水溶液中，搅匀后静止2～3分钟，则有水溶性蛋白、磷酸酯物质析出，呈褐绿色凝聚体沉淀，然后采用46～80号筛网过滤，取含乙醇的棕色滤液；

(d)将上述含乙醇的棕色滤液，置于旋转式真空烘燥机内浓缩，在除去乙醇的同时，将滤液浓缩至所用干碎桑叶重量的1倍左右，得棕色桑叶浸泡浓缩液，具体工艺参数：真空度为0.05MPa～0.09MPa，烘燥温度为50℃～80℃，烘筒转速为6～30转/分钟；

B.采用亲水性有机溶剂作浸泡剂

(a)将真空烘燥后的干碎桑叶，置于旋转式真空烘燥机烘筒内，再加入重量为干碎桑叶8～15倍的重量百分比浓度为60％～90％亲水性有机溶剂水溶液，在常压条件下，加热到40℃～70℃，浸泡时间为60～120分钟，期间翻搅1～4次；到时用10～40号筛网过滤，得浸泡提取液和桑叶滤渣；对其滤渣再次用上述浓度的亲水性有机溶剂水溶液进行新一轮浸泡提取、过滤，按此顺序重复1～3次，最后弃桑叶滤渣，合并全部所得的滤液，即得到为干桑叶重量16～60倍的提取滤液；

(b)将上述合并的提取滤液，置于旋转式真空烘燥机内浓缩，浓缩滤液液量至所用干碎桑叶重量的3倍左右时止，此时所得滤液为深墨绿色混浊液，称它为桑叶浸膏，具体工艺参数：真空度为0.05MPa～0.09MPa，烘燥温度为50℃～70℃，烘筒转速为6～30转/分钟；

(c)为抽提上述桑叶浸膏中油溶性色素物质，将上述所得的1份重量的桑叶浸膏移至分液漏斗中，加入1～2份重量的疏水性有机溶剂，搅动2～3次，静止2～3分钟后分上下两层，上层为含桑叶中油溶性物质的墨绿色溶剂层，下层为褐色水液层；再采用疏水性有机溶剂对所述水液层抽提，使用分液漏斗分离出水液层，按此顺序重复1～2次，最后得到的水液层为棕色混浊液；

(d)将上述所得1份重量的棕色混浊液加入到0.5～2份重的重量百分比浓度为50％～99％的乙醇水溶液中，搅匀后静止2～3分钟，则有水溶性蛋白、磷酸酯类物质析出，呈墨绿色凝聚体沉淀；然后采用46～80号筛网过滤，取含乙醇的棕色滤液；

(e)将上述含乙醇的棕色滤液，置于旋转式真空烘燥机内浓缩，在除去乙醇的同时，将滤液浓缩至所用干碎桑叶重量的1倍左右，得棕色桑叶浸泡浓缩液，具体工艺参数：真空度为0.05MPa～0.09MPa，烘燥温度为50℃～80℃，烘筒转速为6～30转/分钟；

(4)所述树脂分离与富集的过程为以下两步：

A.将所述经浸泡、提取、浓缩后的棕色浓缩液喂入装有强酸性阳离子树脂的常规交换柱内，通过两者阳离子的交换，使γ-氨基丁酸带阳荷性的氨基酸吸附在柱上；弃过柱液，再用氨水洗脱树脂吸附物，收集洗脱液，具体工艺参数为：

(a)喂入流速为每小时流过2～4倍的树脂床体积；

(b)氨水洗脱液的浓度为2mol/L～4mol/L，喂入量为棕色浓缩液重量，即干碎桑叶重量的4～12倍，洗脱液流速为每小时流过2～4倍的树脂床体积；

(c)在洗脱过程中收集γ-氨基丁酸含量大于100μg/ml的那部分洗脱液，这一部分为总洗脱液重量的30％～70％；

B.将上述这一部分洗脱液置于旋转式真空烘燥机内烘燥，烘燥后得淡黄色块状固体物质，具体工艺参数：真空度为0.05MPa～0.09MPa，烘燥温度为50℃～80℃，烘筒转速为6～30转/分钟。

2.根据权利要求1所述的桑叶中γ-氨基丁酸的提取工艺，其特征是，所述亲水性有机溶剂为乙醇或丙酮，所述疏水性有机溶剂为60℃～90℃沸程的石油醚或6号抽提溶剂油。

3.根据权利要求1所述的桑叶中γ-氨基丁酸的提取工艺，其特征是，所采用的强酸性阳离子树脂是指带H⁺型的磺酸基团的苯乙烯系强酸性阳离子树脂，或苯乙烯-二乙烯苯共聚系大孔阳离子树脂。

4.根据权利要求3所述的桑叶中γ-氨基丁酸的提取工艺，其特征是，所述强酸性阳离子树脂的规格为粒度20～40目，树脂装有量为所用交换柱体积的0.3～0.7倍。