CN1736534A - 一种从生物质材料中浸提有效成分的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种从生物质材料中浸提有效成分的方法。是以植物、动物或菌类等生物质材料粉体为原料，以水或醇溶液、柠檬酸溶液、稀盐酸溶液、NaOH等溶液作溶剂，将所述的粉体原料和溶剂的混合溶液在常温下通过高压脉冲电场处理而获得生物质材料有效成分的提取液，其电场强度为5～125kV/cm、脉冲数为1～1000个。本方法与传统的浸提方法相比，浸提时间短、得率高；耗能少；并且本方法属于非热加工技术，能最大限度的保护有效成分中的热敏性物质不受破坏。
Description
技术领域
本发明涉及一种从生物质材料中提取其有效成分的方法。
背景技术
本发明所说的生物质材料包括植物、动物或菌类。生物质材料中所含的化学成分种类复杂多样，存在着有显著生理活性的化学成分，我们称这部分成分为有效成分。浸提就是从生物质原料中分离有效成分的单元操作，直接关系到产品有效成分的含量，影响内在质量、临床疗效、经济效益及GMP的实施。目前浸提分离的方法很多，可以划分为传统浸提方法和现代浸提方法。
传统浸提方法有：溶剂浸提法、水蒸气蒸馏法、升华法。这些方法可以浸提各种有效成分，但是存在以下缺点：1)分离、纯化困难、工艺复杂。2)热敏成分易遭到破坏、挥发成分损失严重。3)浸提时间长，有效成分易变质。
现代的浸提方法有：超声波浸提技术、微波浸提技术、超临界流体萃取技术、酶法、半仿生浸提法、破碎浸提法、超微粉碎法。这些方法浸提有效成分得率高、有效成分生物活性强等特点。但这些方法也存在着能耗高、浸提时间长等缺点，而且像微波浸提方法从机理上仍然是热作用。
在生物、制药行业，由于许多药物具有特殊的活性和热敏性使得对其浸提分离十分麻烦，特别是现在涌现出来的种种营养保健品，对浸提要求更高。传统的浸提方法难以满足需要，而现代的浸提技术又存在着耗能高、浸提时间长、成本高等缺点。由于提取技术的落后直接导致了我国制药企业的产品的质量低劣，竞争力低下，新型的提取技术的开发和推广势在必然。
发明内容
本发明的目的在于针对现有浸提技术存在的上述缺点，提供一种在常温下浸提率高、节能高效、应用更为广泛的一种从生物质材料中浸提有效成分的方法。
本发明一种从生物质材料中浸提有效成分的方法，是以植物、动物或菌类生物质材料粉体为原料，以水或醇溶液、柠檬酸溶液、稀盐酸溶液、NaOH溶液作溶剂，其特征在于是将所述的粉体原料和溶剂的混合溶液在常温下通过高压脉冲电场处理而获得生物质材料有效成分的提取液，其电场强度为5～125kV/cm、脉冲数为1～1000个。
利用本方法浸提的生物质材料可以是植物、动物、菌类等。例如：黄芪、淫羊藿、甘草、林蛙、干酵母等。可以将生物质材料粗粉，也可以进行超微粉碎。
利用本方法浸提生物质材料的有效成分所使用的溶剂为在高压脉冲电场下能够电离的溶剂，例如：水、醇溶液、柠檬酸溶液、稀盐酸溶液、NaOH溶液等，也可以几种溶剂复合使用。
利用本方法可以浸提的有效成分是能够溶于上述溶剂的成分。例如：糖类、苷类、黄酮、鞣质、生物碱、维生素等物质。
本方法浸提物料与溶剂混合溶液的料液比对有效成分的提取率影响很小，只要物料能足以被溶剂所浸没并保证物料中有效成分的的充分溶出即可，可以按需要任意调整料液比。例如：料液比可以是1∶10，1∶100，1∶200等。
本发明方法是利用高压脉冲电场浸提，在浸提过程中产热少、浸提对象升温小、浸提时间短。浸提机理不在于升温提高渗透溶解的平衡常数，而在于溶液中的极性分子在高压脉冲电场的作用下，有规律的高速往复运动，从而使溶剂在高压脉冲电场的作用下强制进入到物料的组织内部，将浸提对象溶解，并提高浸提率。高压脉冲电场也可以将细胞壁破碎，从而可以将细胞内溶物溶出，提高浸提率。
物料在高压脉冲电场浸提前后温度升幅很小，一般在0～30℃内。能最大限度的保护有效成份中的热敏性物质不受破坏。本方法适于工业连续化生产。
本方法可以单独使用，也可以和其它方法复合使用。例如，超声波复合电场浸提或电场复合酶浸提。
附图说明
图1是高压脉冲电场场强对提取黄芪甲苷的影响示意图；
图2是高压脉冲电场脉冲个数对提取黄芪甲苷的影响示意图；
图3是不同溶剂对有效成分提取率的影响示意图；
图4是温度对提取的影响示意图；
具体实施方式
通过以下实施例及其式样结果分析对本发明方法作进一步详细说明
实施例1.
以浸提黄芪甲苷为例，详细说明高压脉冲电场的场强对浸提的影响。
将黄芪粉碎后，添加到50％的乙醇溶液中，配成料液比为1∶200的混合溶液。将本试验分成8组，试验标号分别为A1，A2，A3，A4，A5，A6，A7，A8。上述8组试样除A1号试样按现行常规工艺浸提外，其它7组试样分别通过高压脉冲电场处理，处理条件如下：
A2：场强5kV/cm，1个脉冲；A3：场强20kV/cm，1个脉冲；A4：场强40kV/cm，1个脉冲；A5：场强60kV/cm，1个脉冲；A6：场强80kV/cm，1个脉冲；A7：场强100kV/cm，1个脉冲；A8：场强125kV/cm，1个脉冲。
将高压脉冲电场处理过的物料离心分离，取上清液，用荧光分光光度法检测浸提液中黄芪皂苷的含量。实验结果参照图1。
从图1中可以看出，浸提的黄芪甲苷含量随高压脉冲电场场强的升高而升高。另外，明显对比看出未经高压脉冲电场处理的A1号试样远比经高压脉冲电场处理的浸提率低，仅为0.17mg/ml。
实施例2
以浸提黄芪甲苷为例，详细说明高压脉冲电场脉冲个数对浸提的影响。
将黄芪粉碎后，添加到50％的乙醇溶液中，配成料液比为1∶200的混合溶液。将本试验分成8组，试验标号分别为B1，B2，B3，B4，B5，B6，B7，B8。上述8个样品分别通过高压脉冲电场处理，处理条件如下：
B1：1个脉冲，场强80kV/cm；B2：5个脉冲，场强80kV/cm；B3：10个脉冲，场强80kV/cm；B4：20个脉冲，场强80kV/cm；B5：40个脉冲，场强80kV/cm；B6：70个脉冲，场强80kV/cm；B7：700个脉冲，场强80kV/cm；B8：1000个脉冲，场强80kV/cm。
将高压脉冲电场处理过的物料离心分离，取上清液，用荧光分光光度法检测浸提液中黄芪甲苷的含量。实验结果参照图2。
从图2中可以看出，浸提的黄芪甲苷含量随高压脉冲电场脉冲个数的升高而升高。
实施例3.
以浸提黄芪甲苷为例，详细说明不同溶剂对高压脉冲电场浸提的影响。
将黄芪粉碎后，添加到不同的溶剂中，配成料液比为1∶200的溶液。本试验分成6组，试验标号分别为C1，C2，C3，C4，C5，C6。上述样品试验条件如下：
C1：溶剂(蒸馏水)、高压脉冲电场(100kV/cm，10个脉冲)；
C2：溶剂(pH＝14的氢氧化钠溶液)、高压脉冲电场(25kV/cm，5个脉冲)；
C3：溶剂(pH＝1的柠檬酸溶液)、高压脉冲电场(25kV/cm，5个脉冲)；
C4：溶剂(50％的乙醇水溶液)、高压脉冲电场(100kV/cm，10个脉冲)。
C5：溶剂(50％的甲醇水溶液)、高压脉冲电场(100kV/cm，10个脉冲)
C6：溶剂(50％的丙酮水溶液)、高压脉冲电场(100kV/cm，10个脉冲)
将处理过的物料离心分离，取上清液，用荧光分光光度法检测浸提液中黄芪甲苷的含量。实验结果参照图3。
从图3所示结果表明，浸提溶剂对浸提的影响很大。在以水、酸、碱、醇溶剂中，可以看到，碱性、酸性溶剂浸提率最高，醇溶剂次之，水最少。
实施例4
以浸提黄芪多糖为例，详细说明温度对浸提的影响。
将黄芪粉碎后，添加到50％的乙醇溶液中，配成料水比为1∶200的混合溶液。将本试验分成5组，试验标号分别为D1，D2，D3，D4，D5。上述5个样品分别通过高压脉冲电场处理(80Kv/cm，10pulse)，处理条件如下：
D1：10℃，D2：20℃，D3：30℃，D4：40℃，D5：50℃
将处理过的物料离心分离，取上清液，用分光光度法检测黄芪多糖的含量。实验结果参照图4。
图4结果表明，黄芪多糖浓度随浸提温度升高而升高。
实施例5
以浸提黄芪甲苷为例，详细说明粉碎粒度对浸提的影响。
将粗粉后的黄芪分别通过50目、100目、200目的筛子，添加到50％的乙醇溶液中，制成一定比例的混合溶液。将本试验分成3组，试验标号分别为1，2，3。上述3个样品分别通过高压脉冲电场处理(80Kv/cm，10pulse)，测定结果如下：
| 粒度(目) | 甲苷含量(％) |
| 50100200 | 2.63.13.5 |
从上表可以看出粉碎的粒度对提取有影响。
实施例6
利用高压脉冲电场浸提总糖。
1.高压脉冲电场浸提黄芪多糖并比较其他工艺效果。
(1)高压脉冲电场浸提：
将黄芪粉碎后，添加到蒸馏水中，配成料液比为1∶200的混合溶液。将样品通过高压脉冲电场处理(80Kv/cm，10pulse)。
(2)超声波浸提：
将黄芪粉碎后，添加到蒸馏水中，配成料液比为1∶200的混合溶液。将样品通过超声波处理(20分钟、300W)。
(3)高压脉冲电场复合超声波浸提
将黄芪粉碎后，添加到蒸馏水中，配成料液比为1∶200的混合溶液。将样品通过超声波处理(20分钟、300W)，然后将样品通过高压脉冲电场处理(80Kv/cm，10pulse)
将处理过的物料离心分离，取上清液，用分光光度法检测浸提液中黄芪多糖的含量如下。
| 试验方法 | 多糖含量(mg/ml) |
| 高压脉冲电场超声波浸提复合浸提 | 3.533.9 |
从上表中可以看出，高压脉冲电场浸提比传统浸提效果好，高压脉冲电场复合其它方法后，浸提效果更好。
2.高压脉冲电场浸提活性干酵母中海藻糖并比较其他工艺效果。
(1)高压脉冲电场浸提方法
将活性干酵母溶于70％的乙醇溶液中，制成一定比例的溶液。然后经过高压脉冲电场处理(80kV/cm，10个脉冲)。
(2)热浸提方法
将活性干酵母溶于70℃的70％的乙醇溶液，制成一定比例的溶液。然后搅拌1小时。
将处理过的物料离心分离，取上清液，用分光光度法检测浸提液中海藻糖多糖的含量如下。
| 试验方法 | 多糖含量(mg/ml) |
| 高压脉冲电场热浸提 | 123106 |
3.高压脉冲电场浸提林蛙油多糖
将林蛙油粗粉置于1％的NaOH溶液中，制成一定比例的溶液。然后将样品平均分成2份，一份不经高压脉冲电场处理作为对比样品，一份经过高压脉冲电场处理(30kV/cm，5个脉冲)。
将物料离心分离，取上清液，用分光光度法检测浸提液中林蛙油多糖的含量如下。
| 试验方法 | 多糖含量(％) |
| 对比样品高压脉冲电场 | 10.0655.59 |
实施例7
利用高压脉冲电场浸提生物碱。
1.草乌生物碱的浸提
精确称取草乌粗粉5克，置于圆口烧瓶中，加入pH值为3.0±0.1的HAC-NaAc缓冲液，将样品通过高压脉冲电场处理(20kV/cm，5个脉冲)，应用酸性染料比色法测定川乌草乌生物碱的含量。检测并计算生物碱含量为0.254％。
2.苦参生物碱的浸提并比较其他工艺效果。
(1)高压脉冲电场浸提
精确称取苦参粗粉5克，置于圆口烧瓶中，加入适量的稀盐酸溶液，经过高压脉冲电场处理(5kV/cm，5个脉冲)。
(2)渗漉浸提
精确称取苦参粗粉5克，置于渗漉器中用稀盐酸浸渍，渗漉8小时。
将上述样品经过阳离子交换树脂处理，然后蒸发得膏，用层析法测定结果，结果见下表。
| 试验方法 | 氧化苦参碱含量(％) |
| 高压脉冲电场渗漉浸提 | 1.841.65 |
实施例8.
利用高压脉冲电场浸提鞣质。
1.高压脉冲电场浸提沙枣鞣质并比较其他工艺效果。
(1)高压脉冲电场浸提
精确称取沙枣粗粉5克，置于圆口烧瓶中，加入适量的一定浓度的乙醇溶液，经过高压脉冲电场处理(100kV/cm，10个脉冲)。
(2)超声波技术浸提
精确称取沙枣粗粉1克，加50％丙酮的水溶液100ml，超声波浸提1小时，过滤，滤液在60℃一下减压蒸去丙酮。
测定上述样品中的鞣质的含量，并计算得率如下：
| 试验方法 | 鞣质含量(％) |
| 高压脉冲电场超声波浸提 | 7.537.06 |
2.高压脉冲电场浸提仙鹤草鞣质并比较其他工艺效果。
(1)高压脉冲电场
精确称取仙鹤草粗粉5g，加50％的甲醇溶液，经过高压脉冲电场处理(100kV/cm，10个脉冲)。
(2)浸提法
精确称取仙鹤草粗粉400g，用甲醇冷浸2次。
将上述样品减压处理至膏状，测定鞣质的含量如下。
| 试验方法 | 鞣质含量(％) |
| 高压脉冲电场浸提法 | 6.15.6 |
实施例9.
利用高压脉冲电场浸提苷类。
1.高压脉冲电场浸提人参皂苷并比较其他工艺效果。
(1)高压脉冲电场浸提
将人参(红参)粉碎后(粗粉)，添加到50％的乙醇溶液中，配成1∶200的混合溶液。将样品通过高压脉冲电场处理(80Kv/cm，10pulse)。
(2)回流浸提
精密称取干燥的人参(红参)粗粉1g，置于圆底烧瓶中，加入70％浓度的乙醇溶液，加热回流两次，合并滤液。
将高压脉冲电场浸提液和回流浸提液分别浓缩后用乙醚脱脂3次，每次20ml，弃去乙醚液，用水饱和正丁醇萃取6次，每次20ml，合并6次上清液，蒸干，加甲醇溶解后，转移至5ml容量瓶中，用甲醇定容至刻度，以甲醇试剂作为空白，用分光光度法于544nm波长处测定结果，结果见下表：
| 试验方法 | 人参皂苷含量(％) |
| 高压脉冲电场回流浸提 | 3.652.04 |
2.高压脉冲电场浸提黄芪甲苷并比较其他工艺效果。
(1)高压脉冲电场浸提
将黄芪粉碎后，添加到50％的乙醇溶液中，配成料液比为1∶200的混合溶液。将样品通过高压脉冲电场处理(80Kv/cm，10pulse)。
(2)超声波浸提
将黄芪粉碎后，添加到50％的乙醇溶液中，配成料液比为1∶200的混合溶液。将样品通过超声波处理(20分钟、300W)。
将处理过的物料离心分离，取上清液，用荧光分光光度法检测黄芪皂苷的含量如下。
| 试验方法 | 甲苷含量(mg/ml) |
| 高压脉冲电场超声波浸提 | 0.790.63 |
从上表中可以看出，利用高压脉冲电场浸提黄芪皂苷的量略高于超声波方法。
实施例10.
利用高压脉冲电场浸提总黄酮。
1.高压脉冲电场浸提朝鲜淫羊藿总黄酮并比较其他工艺效果。
(1)高压脉冲电场浸提
将淫羊藿粉碎后，添加到50％的乙醇溶液中，配成1∶200的混合溶液。将样品通过高压脉冲电场处理(80Kv/cm，10pulse)。
(2)回流浸提
精密称取干燥的朝鲜淫羊藿粗粉1g，置于圆底烧瓶中，加入70％浓度的乙醇溶液，加热回流两次，合并滤液。
将高压脉冲电场浸提液和回流浸提液分别浓缩后用甲醇定容于50ml容量瓶中，准确吸取试液0.5ml置于25ml容量瓶中，甲醇定容至刻线，摇匀，在270nm波长处测定吸光度，并以淫羊藿甙为标准对照品，计算实验的总黄酮得率如下。
| 试验方法 | 总黄酮含量(％) |
| 高压脉冲电场回流浸提 | 7.955.98 |
从上表可以看出，高压脉冲电场可以显著提高总黄酮浸提含量。
2.高压脉冲电场浸提黄芪总黄酮并比较其他工艺效果。
(1)高压脉冲电场浸提
将黄芪粉碎后，添加到50％的乙醇溶液中，配成料液比为1∶200的混合溶液。将样品通过高压脉冲电场处理(80Kv/cm，10pulse)。
(2)超声波浸提
将黄芪粉碎后，添加到50％的乙醇溶液中，配成料液比为1∶200的混合溶液。将样品通过超声波处理(20分钟、300W)。
(3)温浸法
称取5g黄芪粗粉，添加到90％的乙醇溶液中，在水浴锅(75℃)中浸提1小时，冷却，过滤。
(4)回流浸提
精密称取干燥的黄芪粗粉1g，置于圆底烧瓶中，加入70％浓度的乙醇溶液，加热回流两次，合并滤液。
(5)微波法
精密称取干燥的黄芪粗粉5g，置于圆底烧瓶中，加入适量的蒸馏水浸没黄芪，用保鲜膜覆盖瓶后，放入微波中处理。
将上述样品浓缩后用甲醇定容于50ml容量瓶中，准确吸取试液0.5ml置于25ml容量瓶中，甲醇定容至刻线，摇匀，在270nm波长处测定吸光度，并以芦丁为标准对照品，计算实验的总黄酮得率如下。
| 试验方法 | 总黄酮含量(％) |
| 高压脉冲电场超声波浸提温浸法回流浸提微波法 | 7.957.027.185.984.95 |
实施例11.
高压脉冲电场浸提酸枣叶片中维生素并比较其他工艺效果。
(1)高压脉冲电场浸提：精确称取酸枣叶片粗粉，添加到50％的乙醇和pH值为3的柠檬酸溶液中，配成料液比为1∶200的混合溶液。将样品通过高压脉冲电场处理(10Kv/cm，5个脉冲)。
(2)浸提方法：取定量新鲜叶片用一定浓度的酒精和柠檬酸溶液在一定温度下浸提。浸提时间20h。
将上述样品采用碘滴定法，计算浸提率如下。
| 试验方法 | Vc含量(％) |
| 高压脉冲电场浸提方法 | 0.4640.348 |
实施例12.
高压脉冲电场浸提谷胱甘肽。
高压脉冲电场浸提米糠中的谷胱甘肽及对比试验：
将米糠粗粉置于蒸馏水溶液中，制成一定比例的溶液。然后将样品平均分成2份，一份不经高压脉冲电场处理作为对比样品，一份经过高压脉冲电场处理(120kV/cm，10个脉冲)。
将物料离心分离，取上清液，用荧光分光光度法检测浸提液中谷胱甘肽的含量如下。
| 试验方法 | 谷胱甘肽含量(％) |
| 对比样品高压脉冲电场 | 11.0055.59 |
Claims (1)
1.一种从生物质材料中浸提有效成分的方法，是以植物、动物或菌类生物质材料粉体为原料，以水或醇溶液、柠檬酸溶液、稀盐酸溶液、NaOH溶液作溶剂，其特征在于是将所述的粉体原料和溶剂的混合溶液在常温下通过高压脉冲电场处理而获得生物质材料有效成分的提取液，其电场强度为5～125kV/cm、脉冲数为1～1000个。
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