一種高效分離葛根素的方法及裝置的製作方法
2023-07-31 18:39:56 3
專利名稱：一種高效分離葛根素的方法及裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種物質的分離純化方法及裝置，特別涉及一種植物粗提取物中有效成分結晶純化方法及裝置，確切地說是一種高效分離葛根素的方法及裝置。
背景技術：
溶液結晶在物質分離純化過程中有著重要的作用，隨著工業的發展、高效低耗的結晶分離技術在石油、化工、生物技術及環境保護等領域的應用越來越廣泛，工業結晶技術及相關理論的研究亦被推向新的階段，國內外新型結晶技術取得了較大進展。
結晶是一個重要的化工過程，溶質從溶液中結晶出來要經歷兩個步驟晶核生成和晶體生長。晶核生成是在過飽和溶液中生成一定數量的晶核；而在晶核的基礎上成長為晶體，則為晶體生長。影響整個結晶過程的因素很多，如溶液的過飽和度、雜質的存在、攪拌的速度以及各種物理場等。在工業結晶中，追求高的晶體生長速率是為了提高設備的生產能力，但實際上晶體生長速度通常受到所要求的具體產品質量等問題的限制，不允許採用提高過飽和度來提高生長速率，要在適當的過飽和度下，尋求其他方法去推動晶體生長過程。例如超臨界流體結晶分離方法，潘見教授等曾利用超臨界流體萃取結晶分離方法系統研究了萜內酯，如銀杏內酯、穿心蓮內酯的超臨界流體萃取結晶分離方法，並申請了國家發明專利(專利號ZL98 1 11546.2)，也深入系統地探討了其作用機理(潘見，張文成，謝慧明等.穿心蓮內酯在超臨界CO2萃取中晶體的形成與生長[J].電子顯微學報，2003，22(5)377-379)。
因萜內酯類、蒽醌類等小分子、低極性化合物在超臨界CO2中具有一定的溶解度，比較適合超臨界流體萃取或萃取結晶，而對於分子量較高、極性較強的化合物，如黃酮苷類、皂甙類等很難採用該方法進行萃取或萃取結晶分離。
葛根作為中草藥防病治病驗方中的一味藥已有悠久的歷史了。目前上市的80％(HPLC法)以上的葛根素(C20H21O9)產品，其製備工藝主要是參照了日本柴田承二及方起程(柴田承二等和漢藥成份的研究(第1報)葛根成份的化學研究，藥學雜誌，1959，79755；方起程等葛根黃酮的研究，中華醫學雜誌1974，54271)的方法，即用乙醇浸膏以正丁醇—水液液萃取，氧化鋁脫色，冰醋酸結晶。該工藝因大量使用易燃、毒性大的有機溶媒，造成了生產的環境汙染和工人健康的損害，而且成本高，生產周期長，產品中葛根素的含量低，結晶過程中使用的醋酸難以揮發乾淨，使其提取物含雜質高、溶劑汙染嚴重、安全性差、藥效低。
專利申請91110602.2《葛根有效成分提取物及製備方法和用途》，介紹了葛根中總黃酮的提取方法，其目的在於為人們提供一種可作為防癌的藥物，但所得產品純度較低。
目前製備高純度葛根素大都採用大孔樹脂吸附分離與有機溶劑重結晶或製備色譜分離方法，其耗時長、得率低。
發明內容
本發明是針對現有製備高純葛根素的方法所存在的缺陷而進行的實驗研究，旨在簡化工藝、提高效率，提供一種可供工業化的分離純化方法。所要解決的技術問題是用超臨界流體在特定的裝置中對葛根素溶液進行結晶分離。
本發明所稱的高效分離葛根素的方法的實質是由葛根素粗提取物製備高純葛根素的方法，本方法經一次結晶分離，葛根素含量可提高到80％以上。
本發明的技術方案根據溶劑揮發、溶質析出的結晶原理，首先將葛根素粗提取物製備成葛根素溶液，在結晶釜中對該葛根素溶液進行結晶分離，其特徵在於採用超臨界CO2流體作為逆向萃取結晶溶劑，也就是用超臨界CO2流體萃取並揮去葛根素溶液中的溶劑組分，使葛根素自溶液中結晶析出。
溶劑應選擇其在超臨界CO2流體中的分配係數大於葛根素的分配係數的溶劑。不同的溶劑有不同的萃取壓力和溫度。優選葛根素乙醇水溶液，萃取壓力10～30MPa、萃取溫度50～70℃，以濃度為50～90％的乙醇溶液作溶劑為佳。實驗證明，乙醇的濃度是重量百分濃度還是體積百分濃度影響不大，葛根素濃度的大小隻影響萃取結晶分離的時間，與萃取壓力、溫度無關。
本方法使用的裝置包括結晶釜5、分離釜6、過濾器7、壓縮機8、熱交換器9和CO2氣瓶10。該裝置與超臨界流體萃取裝置十分相似，所不同是結晶釜5(相當於超臨界流體萃取裝置的萃取釜)內設置有結晶器，結晶器用來吸附析出的葛根素晶體。結晶器由至少兩個基本同軸的圓筒組成，其中外筒1的上、下兩端與釜內壁密封，使釜內壁與葛根素溶液隔離；外筒1和內筒2的下端各設置有環形檔板3，環形檔板3與筒壁夾一銳角α。檔板3用來收集筒壁上脫落的葛根素晶體，同時有擾動流體的作用。
為進一步擾動流體提高結晶分離效率，還可在內筒2的進口端設置擾動球4。
將純度40％左右的葛根素浸膏同50～90％的乙醇配製成葛根素溶液，投入結晶釜中，予熱升溫，開啟CO2氣瓶，控制結晶釜內10～30MPa和50～70℃，關閉氣瓶，打開調壓閥，循環結晶分離30min～100min。葛根素在結晶器上沉析，乙醇和水在分離釜中被回收，結晶一次，不經乾燥即可得到純度80％以上的葛根素產品。
本發明之超臨界CO2逆向萃取溶劑葛根素結晶析出的方法與傳統的大孔樹脂吸附分離、溶劑重結晶法相比優點明顯。相同溫度條件下，本發明方法的分離純化時間較短、分離效率高。本發明一次結晶沉析得到的目標產品的純度較高，適合黃酮苷類、皂甙類物質的高效分離純化。本法工藝簡單，無需上柱色譜等複雜耗能、耗時工藝。同時其得率也較傳統工藝高，40％的原料經一次結晶，葛根素純度超過80％，結晶率≥35％，適合批量生產。
葛根素的結晶效率(％)＝[結晶產物的質量(g)×含量(％)]÷[上樣量(g)×含量(％)]×100％四、
圖1本分離方法的工藝流程圖5結晶釜 6分離釜 7CO2氣瓶 8過濾器 9壓縮機 10熱交換器圖2結晶器的剖面結構示意圖1外筒 2內筒 3檔板 4擾動球 11結晶釜進口 12結晶釜出口。
五具體實施例方式
(一)、高效分離純化葛根素的方法實施例如下實施例1(1)、取40％左右葛根素粗品若干，按5∶1(v/m)的液固比用乙醇∶水(90％∶10％)混合溶劑在45℃水浴中溶解；(2)、將配製好的乙醇+水的葛根素混合液放置於結晶釜中，控制結晶壓力為10MPa，溫度為70℃；(3)、經過90min時間，結晶一次，得結晶產物；(4)、經過高效液相色譜檢測，可得到81.5％左右葛根素，結晶率為37.0％。
實施例2(1)、取40％左右葛根素粗品若干，按8∶1(v/m)的液固比用乙醇∶水(80％∶20％)混合溶劑在45℃水浴中溶解；(2)、將配製好的乙醇+水的葛根素混合液放置於結晶釜中，控制結晶壓力為15MPa，溫度為60℃；(3)、經過90min時間，結晶一次，得結晶產物；(4)、經過高效液相色譜檢測，可得到82.7％右葛根素，結晶率為36.6％。
實施例3(1)、取40％左右葛根素粗品若干，按10∶1(v/m)的液固比用乙醇∶水(90％∶10％)混合溶劑在45℃水浴中溶解；(2)、將配製好的乙醇+水的葛根素混合液放置於結晶釜中，控制結晶壓力為20MPa，溫度為55℃；(3)、經過75min時間，結晶一次，得結晶產物；(4)、經過高效液相色譜檢測，可得到83.7％右葛根素，結晶率為37.5％。
實施例4(1)、取40％左右葛根素粗品若干，按8∶1(v/m)的液固比用乙醇∶水(70％∶30％)混合溶劑在45℃水浴中溶解；(2)、將配製好的乙醇+水的葛根素混合液放置於結晶釜中，控制結晶壓力為25MPa，溫度為60℃；(3)、經過45min時間，結晶一次，得結晶產物；(4)、經過高效液相色譜檢測，可得到82.2％右葛根素，結晶率為36.9％。
實施例5
(1)、取40％左右葛根素粗品若干，按5∶1(v/m)的液固比用乙醇∶水(50％∶50％)混合溶劑在45℃水浴中溶解；(2)、將配製好的乙醇+水的葛根素混合液放置於結晶釜中，控制結晶壓力為15MPa，溫度為65℃；(3)、經過90min時間，結晶一次，得結晶產物；(4)、經過高效液相色譜檢測，可得到81.3％右葛根素，結晶率為36.3％。
實施例6(1)、取40％左右葛根素粗品若干，按10∶1(v/m)的液固比用乙醇∶水(90％∶20％)混合溶劑在45℃水浴中溶解；(2)、將配製好的乙醇+水的葛根素混合液放置於結晶釜中，控制結晶壓力為10MPa，溫度為70℃；(3)、經過90min時間，結晶一次，得結晶產物；(4)、經過高效液相色譜檢測，可得到80.3％右葛根素，結晶率為35.1％。
(二)結晶器取不鏽鋼加工外筒1、內筒2和環形檔板3。
外筒1的上、下兩端用聚四氟乙烯與結晶釜內壁密封，同時起固定作用。內筒2同軸固定在外筒1中。
在外筒1下端筒壁內側焊接環形檔板3，使與筒壁夾-銳角α。
在內筒2下端筒壁內外兩側焊接環形檔板3、使與筒壁內外兩側均夾有銳角α。
在軸線位置上用不鏽鋼絲懸吊一擾動球4於內筒2下端處，擾動球4即空心不鏽鋼球。
權利要求
1.一種高效分離葛根素的方法，是在結晶釜中對葛根素溶液進行結晶分離，其特徵在於用超臨界CO2流體萃取並揮去葛根素溶液中的溶劑，使葛根素自溶液中結晶析出。
2.根據權利要求1所述的高效分離葛根素的方法，其特徵在於用超臨界CO2流體對葛根素乙醇水溶液進行結晶分離，萃取壓力10～30MPa、萃取溫度50～70℃。
3.根據權利要求1或2所述的高效分離葛根素的分離，其特徵在於所述的葛根素乙醇水溶液為葛根素溶解於50～90％的乙醇中形成的溶液。
4.由權利要求1所述的分離方法用的裝置，包括結晶釜(5)、分離釜(6)、過濾器(7)、壓縮機(8)、熱交換器(9)和CO2氣瓶(10)，其特徵在於在結晶釜(5)中有結晶器，結晶器由至少兩個基本同軸的外筒(1)和內筒(2)組成，外筒(1)上、下兩端與釜內壁密封，外筒(1)和內筒(2)的下端各設置有環形檔板(3)，檔板(3)與筒壁夾一銳角α。
5.根據權利要求4所述的裝置，其特徵在於在內筒(2)的進口端設置有擾動球(4)。
全文摘要
一種葛根素的高效分離方法，採用超臨界CO
文檔編號A61K31/7048GK1868484SQ200610088090
公開日2006年11月29日 申請日期2006年6月23日 優先權日2006年6月23日
發明者張文成, 謝慧明, 潘見 申請人:合肥工業大學