一種從生物質材料中浸提有效成分的方法

2023-12-03 17:05:41

專利名稱：一種從生物質材料中浸提有效成分的方法
技術領域：
本發明涉及一種從生物質材料中提取其有效成分的方法。
背景技術：
本發明所說的生物質材料包括植物、動物或菌類。生物質材料中所含的化學成分種類複雜多樣，存在著有顯著生理活性的化學成分，我們稱這部分成分為有效成分。浸提就是從生物質原料中分離有效成分的單元操作，直接關係到產品有效成分的含量，影響內在質量、臨床療效、經濟效益及GMP的實施。目前浸提分離的方法很多，可以劃分為傳統浸提方法和現代浸提方法。
傳統浸提方法有溶劑浸提法、水蒸氣蒸餾法、升華法。這些方法可以浸提各種有效成分，但是存在以下缺點1)分離、純化困難、工藝複雜。2)熱敏成分易遭到破壞、揮發成分損失嚴重。3)浸提時間長，有效成分易變質。
現代的浸提方法有超聲波浸提技術、微波浸提技術、超臨界流體萃取技術、酶法、半仿生浸提法、破碎浸提法、超微粉碎法。這些方法浸提有效成分得率高、有效成分生物活性強等特點。但這些方法也存在著能耗高、浸提時間長等缺點，而且像微波浸提方法從機理上仍然是熱作用。
在生物、製藥行業，由於許多藥物具有特殊的活性和熱敏性使得對其浸提分離十分麻煩，特別是現在湧現出來的種種營養保健品，對浸提要求更高。傳統的浸提方法難以滿足需要，而現代的浸提技術又存在著耗能高、浸提時間長、成本高等缺點。由於提取技術的落後直接導致了我國製藥企業的產品的質量低劣，競爭力低下，新型的提取技術的開發和推廣勢在必然。

發明內容
本發明的目的在於針對現有浸提技術存在的上述缺點，提供一種在常溫下浸提率高、節能高效、應用更為廣泛的一種從生物質材料中浸提有效成分的方法。
本發明一種從生物質材料中浸提有效成分的方法，是以植物、動物或菌類生物質材料粉體為原料，以水或醇溶液、檸檬酸溶液、稀鹽酸溶液、NaOH溶液作溶劑，其特徵在於是將所述的粉體原料和溶劑的混合溶液在常溫下通過高壓脈衝電場處理而獲得生物質材料有效成分的提取液，其電場強度為5～125kV/cm、脈衝數為1～1000個。
利用本方法浸提的生物質材料可以是植物、動物、菌類等。例如黃芪、淫羊藿、甘草、林蛙、乾酵母等。可以將生物質材料粗粉，也可以進行超微粉碎。
利用本方法浸提生物質材料的有效成分所使用的溶劑為在高壓脈衝電場下能夠電離的溶劑，例如水、醇溶液、檸檬酸溶液、稀鹽酸溶液、NaOH溶液等，也可以幾種溶劑複合使用。
利用本方法可以浸提的有效成分是能夠溶於上述溶劑的成分。例如糖類、苷類、黃酮、鞣質、生物鹼、維生素等物質。
本方法浸提物料與溶劑混合溶液的料液比對有效成分的提取率影響很小，只要物料能足以被溶劑所浸沒並保證物料中有效成分的的充分溶出即可，可以按需要任意調整料液比。例如料液比可以是1∶10，1∶100，1∶200等。
本發明方法是利用高壓脈衝電場浸提，在浸提過程中產熱少、浸提對象升溫小、浸提時間短。浸提機理不在於升溫提高滲透溶解的平衡常數，而在於溶液中的極性分子在高壓脈衝電場的作用下，有規律的高速往復運動，從而使溶劑在高壓脈衝電場的作用下強制進入到物料的組織內部，將浸提對象溶解，並提高浸提率。高壓脈衝電場也可以將細胞壁破碎，從而可以將細胞內溶物溶出，提高浸提率。
物料在高壓脈衝電場浸提前後溫度升幅很小，一般在0～30℃內。能最大限度的保護有效成份中的熱敏性物質不受破壞。本方法適於工業連續化生產。
本方法可以單獨使用，也可以和其它方法複合使用。例如，超聲波複合電場浸提或電場複合酶浸提。


圖1是高壓脈衝電場場強對提取黃芪甲苷的影響示意圖；圖2是高壓脈衝電場脈衝個數對提取黃芪甲苷的影響示意圖；圖3是不同溶劑對有效成分提取率的影響示意圖；圖4是溫度對提取的影響示意圖；具體實施方式
通過以下實施例及其式樣結果分析對本發明方法作進一步詳細說明實施例1.
以浸提黃芪甲苷為例，詳細說明高壓脈衝電場的場強對浸提的影響。
將黃芪粉碎後，添加到50％的乙醇溶液中，配成料液比為1∶200的混合溶液。將本試驗分成8組，試驗標號分別為A1，A2，A3，A4，A5，A6，A7，A8。上述8組試樣除A1號試樣按現行常規工藝浸提外，其它7組試樣分別通過高壓脈衝電場處理，處理條件如下A2場強5kV/cm，1個脈衝；A3場強20kV/cm，1個脈衝；A4場強40kV/cm，1個脈衝；A5場強60kV/cm，1個脈衝；A6場強80kV/cm，1個脈衝；A7場強100kV/cm，1個脈衝；A8場強125kV/cm，1個脈衝。
將高壓脈衝電場處理過的物料離心分離，取上清液，用螢光分光光度法檢測浸提液中黃芪皂苷的含量。實驗結果參照圖1。
從圖1中可以看出，浸提的黃芪甲苷含量隨高壓脈衝電場場強的升高而升高。另外，明顯對比看出未經高壓脈衝電場處理的A1號試樣遠比經高壓脈衝電場處理的浸提率低，僅為0.17mg/ml。
實施例2以浸提黃芪甲苷為例，詳細說明高壓脈衝電場脈衝個數對浸提的影響。
將黃芪粉碎後，添加到50％的乙醇溶液中，配成料液比為1∶200的混合溶液。將本試驗分成8組，試驗標號分別為B1，B2，B3，B4，B5，B6，B7，B8。上述8個樣品分別通過高壓脈衝電場處理，處理條件如下B11個脈衝，場強80kV/cm；B25個脈衝，場強80kV/cm；B310個脈衝，場強80kV/cm；B420個脈衝，場強80kV/cm；B540個脈衝，場強80kV/cm；B670個脈衝，場強80kV/cm；B7700個脈衝，場強80kV/cm；B81000個脈衝，場強80kV/cm。
將高壓脈衝電場處理過的物料離心分離，取上清液，用螢光分光光度法檢測浸提液中黃芪甲苷的含量。實驗結果參照圖2。
從圖2中可以看出，浸提的黃芪甲苷含量隨高壓脈衝電場脈衝個數的升高而升高。
實施例3.
以浸提黃芪甲苷為例，詳細說明不同溶劑對高壓脈衝電場浸提的影響。
將黃芪粉碎後，添加到不同的溶劑中，配成料液比為1∶200的溶液。本試驗分成6組，試驗標號分別為C1，C2，C3，C4，C5，C6。上述樣品試驗條件如下C1溶劑(蒸餾水)、高壓脈衝電場(100kV/cm，10個脈衝)；C2溶劑(pH＝14的氫氧化鈉溶液)、高壓脈衝電場(25kV/cm，5個脈衝)；C3溶劑(pH＝1的檸檬酸溶液)、高壓脈衝電場(25kV/cm，5個脈衝)；C4溶劑(50％的乙醇水溶液)、高壓脈衝電場(100kV/cm，10個脈衝)。
C5溶劑(50％的甲醇水溶液)、高壓脈衝電場(100kV/cm，10個脈衝)C6溶劑(50％的丙酮水溶液)、高壓脈衝電場(100kV/cm，10個脈衝)將處理過的物料離心分離，取上清液，用螢光分光光度法檢測浸提液中黃芪甲苷的含量。實驗結果參照圖3。
從圖3所示結果表明，浸提溶劑對浸提的影響很大。在以水、酸、鹼、醇溶劑中，可以看到，鹼性、酸性溶劑浸提率最高，醇溶劑次之，水最少。
實施例4以浸提黃芪多糖為例，詳細說明溫度對浸提的影響。
將黃芪粉碎後，添加到50％的乙醇溶液中，配成料水比為1∶200的混合溶液。將本試驗分成5組，試驗標號分別為D1，D2，D3，D4，D5。上述5個樣品分別通過高壓脈衝電場處理(80Kv/cm，10pulse)，處理條件如下D110℃，D220℃，D330℃，D440℃，D550℃
將處理過的物料離心分離，取上清液，用分光光度法檢測黃芪多糖的含量。實驗結果參照圖4。
圖4結果表明，黃芪多糖濃度隨浸提溫度升高而升高。
實施例5以浸提黃芪甲苷為例，詳細說明粉碎粒度對浸提的影響。
將粗粉後的黃芪分別通過50目、100目、200目的篩子，添加到50％的乙醇溶液中，製成一定比例的混合溶液。將本試驗分成3組，試驗標號分別為1，2，3。上述3個樣品分別通過高壓脈衝電場處理(80Kv/cm，10pulse)，測定結果如下

從上表可以看出粉碎的粒度對提取有影響。
實施例6利用高壓脈衝電場浸提總糖。
1.高壓脈衝電場浸提黃芪多糖並比較其他工藝效果。
(1)高壓脈衝電場浸提將黃芪粉碎後，添加到蒸餾水中，配成料液比為1∶200的混合溶液。將樣品通過高壓脈衝電場處理(80Kv/cm，10pulse)。
(2)超聲波浸提將黃芪粉碎後，添加到蒸餾水中，配成料液比為1∶200的混合溶液。將樣品通過超聲波處理(20分鐘、300W)。
(3)高壓脈衝電場複合超聲波浸提將黃芪粉碎後，添加到蒸餾水中，配成料液比為1∶200的混合溶液。將樣品通過超聲波處理(20分鐘、300W)，然後將樣品通過高壓脈衝電場處理(80Kv/cm，10pulse)將處理過的物料離心分離，取上清液，用分光光度法檢測浸提液中黃芪多糖的含量如下。

從上表中可以看出，高壓脈衝電場浸提比傳統浸提效果好，高壓脈衝電場複合其它方法後，浸提效果更好。
2.高壓脈衝電場浸提活性乾酵母中海藻糖並比較其他工藝效果。
(1)高壓脈衝電場浸提方法將活性乾酵母溶於70％的乙醇溶液中，製成一定比例的溶液。然後經過高壓脈衝電場處理(80kV/cm，10個脈衝)。
(2)熱浸提方法將活性乾酵母溶於70℃的70％的乙醇溶液，製成一定比例的溶液。然後攪拌1小時。
將處理過的物料離心分離，取上清液，用分光光度法檢測浸提液中海藻糖多糖的含量如下。

3.高壓脈衝電場浸提林蛙油多糖將林蛙油粗粉置於1％的NaOH溶液中，製成一定比例的溶液。然後將樣品平均分成2份，一份不經高壓脈衝電場處理作為對比樣品，一份經過高壓脈衝電場處理(30kV/cm，5個脈衝)。
將物料離心分離，取上清液，用分光光度法檢測浸提液中林蛙油多糖的含量如下。

實施例7利用高壓脈衝電場浸提生物鹼。
1.草烏生物鹼的浸提精確稱取草烏粗粉5克，置於圓口燒瓶中，加入pH值為3.0±0.1的HAC-NaAc緩衝液，將樣品通過高壓脈衝電場處理(20kV/cm，5個脈衝)，應用酸性染料比色法測定川烏草烏生物鹼的含量。檢測並計算生物鹼含量為0.254％。
2.苦參生物鹼的浸提並比較其他工藝效果。
(1)高壓脈衝電場浸提精確稱取苦參粗粉5克，置於圓口燒瓶中，加入適量的稀鹽酸溶液，經過高壓脈衝電場處理(5kV/cm，5個脈衝)。
(2)滲漉浸提精確稱取苦參粗粉5克，置於滲漉器中用稀鹽酸浸漬，滲漉8小時。
將上述樣品經過陽離子交換樹脂處理，然後蒸發得膏，用層析法測定結果，結果見下表。

實施例8.
利用高壓脈衝電場浸提鞣質。
1.高壓脈衝電場浸提沙棗鞣質並比較其他工藝效果。
(1)高壓脈衝電場浸提精確稱取沙棗粗粉5克，置於圓口燒瓶中，加入適量的一定濃度的乙醇溶液，經過高壓脈衝電場處理(100kV/cm，10個脈衝)。
(2)超聲波技術浸提精確稱取沙棗粗粉1克，加50％丙酮的水溶液100ml，超聲波浸提1小時，過濾，濾液在60℃一下減壓蒸去丙酮。
測定上述樣品中的鞣質的含量，並計算得率如下

2.高壓脈衝電場浸提仙鶴草鞣質並比較其他工藝效果。
(1)高壓脈衝電場精確稱取仙鶴草粗粉5g，加50％的甲醇溶液，經過高壓脈衝電場處理(100kV/cm，10個脈衝)。
(2)浸提法精確稱取仙鶴草粗粉400g，用甲醇冷浸2次。
將上述樣品減壓處理至膏狀，測定鞣質的含量如下。

實施例9.
利用高壓脈衝電場浸提苷類。
1.高壓脈衝電場浸提人參皂苷並比較其他工藝效果。
(1)高壓脈衝電場浸提將人參(紅參)粉碎後(粗粉)，添加到50％的乙醇溶液中，配成1∶200的混合溶液。將樣品通過高壓脈衝電場處理(80Kv/cm，10pulse)。
(2)回流浸提精密稱取乾燥的人參(紅參)粗粉1g，置於圓底燒瓶中，加入70％濃度的乙醇溶液，加熱回流兩次，合併濾液。
將高壓脈衝電場浸提液和回流浸提液分別濃縮後用乙醚脫脂3次，每次20ml，棄去乙醚液，用水飽和正丁醇萃取6次，每次20ml，合併6次上清液，蒸乾，加甲醇溶解後，轉移至5ml容量瓶中，用甲醇定容至刻度，以甲醇試劑作為空白，用分光光度法於544nm波長處測定結果，結果見下表

2.高壓脈衝電場浸提黃芪甲苷並比較其他工藝效果。
(1)高壓脈衝電場浸提將黃芪粉碎後，添加到50％的乙醇溶液中，配成料液比為1∶200的混合溶液。將樣品通過高壓脈衝電場處理(80Kv/cm，10pulse)。
(2)超聲波浸提將黃芪粉碎後，添加到50％的乙醇溶液中，配成料液比為1∶200的混合溶液。將樣品通過超聲波處理(20分鐘、300W)。
將處理過的物料離心分離，取上清液，用螢光分光光度法檢測黃芪皂苷的含量如下。

從上表中可以看出，利用高壓脈衝電場浸提黃芪皂苷的量略高於超聲波方法。
實施例10.
利用高壓脈衝電場浸提總黃酮。
1.高壓脈衝電場浸提朝鮮淫羊藿總黃酮並比較其他工藝效果。
(1)高壓脈衝電場浸提將淫羊藿粉碎後，添加到50％的乙醇溶液中，配成1∶200的混合溶液。將樣品通過高壓脈衝電場處理(80Kv/cm，10pulse)。
(2)回流浸提精密稱取乾燥的朝鮮淫羊藿粗粉1g，置於圓底燒瓶中，加入70％濃度的乙醇溶液，加熱回流兩次，合併濾液。
將高壓脈衝電場浸提液和回流浸提液分別濃縮後用甲醇定容於50ml容量瓶中，準確吸取試液0.5ml置於25ml容量瓶中，甲醇定容至刻線，搖勻，在270nm波長處測定吸光度，並以淫羊藿甙為標準對照品，計算實驗的總黃酮得率如下。

從上表可以看出，高壓脈衝電場可以顯著提高總黃酮浸提含量。
2.高壓脈衝電場浸提黃芪總黃酮並比較其他工藝效果。
(1)高壓脈衝電場浸提將黃芪粉碎後，添加到50％的乙醇溶液中，配成料液比為1∶200的混合溶液。將樣品通過高壓脈衝電場處理(80Kv/cm，10pulse)。
(2)超聲波浸提將黃芪粉碎後，添加到50％的乙醇溶液中，配成料液比為1∶200的混合溶液。將樣品通過超聲波處理(20分鐘、300W)。
(3)溫浸法稱取5g黃芪粗粉，添加到90％的乙醇溶液中，在水浴鍋(75℃)中浸提1小時，冷卻，過濾。
(4)回流浸提精密稱取乾燥的黃芪粗粉1g，置於圓底燒瓶中，加入70％濃度的乙醇溶液，加熱回流兩次，合併濾液。
(5)微波法精密稱取乾燥的黃芪粗粉5g，置於圓底燒瓶中，加入適量的蒸餾水浸沒黃芪，用保鮮膜覆蓋瓶後，放入微波中處理。
將上述樣品濃縮後用甲醇定容於50ml容量瓶中，準確吸取試液0.5ml置於25ml容量瓶中，甲醇定容至刻線，搖勻，在270nm波長處測定吸光度，並以蘆丁為標準對照品，計算實驗的總黃酮得率如下。

實施例11.
高壓脈衝電場浸提酸棗葉片中維生素並比較其他工藝效果。
(1)高壓脈衝電場浸提精確稱取酸棗葉片粗粉，添加到50％的乙醇和pH值為3的檸檬酸溶液中，配成料液比為1∶200的混合溶液。將樣品通過高壓脈衝電場處理(10Kv/cm，5個脈衝)。
(2)浸提方法取定量新鮮葉片用一定濃度的酒精和檸檬酸溶液在一定溫度下浸提。浸提時間20h。
將上述樣品採用碘滴定法，計算浸提率如下。

實施例12.
高壓脈衝電場浸提穀胱甘肽。
高壓脈衝電場浸提米糠中的穀胱甘肽及對比試驗將米糠粗粉置於蒸餾水溶液中，製成一定比例的溶液。然後將樣品平均分成2份，一份不經高壓脈衝電場處理作為對比樣品，一份經過高壓脈衝電場處理(120kV/cm，10個脈衝)。
將物料離心分離，取上清液，用螢光分光光度法檢測浸提液中穀胱甘肽的含量如下。

權利要求
1.一種從生物質材料中浸提有效成分的方法，是以植物、動物或菌類生物質材料粉體為原料，以水或醇溶液、檸檬酸溶液、稀鹽酸溶液、NaOH溶液作溶劑，其特徵在於是將所述的粉體原料和溶劑的混合溶液在常溫下通過高壓脈衝電場處理而獲得生物質材料有效成分的提取液，其電場強度為5～125kV/cm、脈衝數為1～1000個。
全文摘要
本發明涉及一種從生物質材料中浸提有效成分的方法。是以植物、動物或菌類等生物質材料粉體為原料，以水或醇溶液、檸檬酸溶液、稀鹽酸溶液、NaOH等溶液作溶劑，將所述的粉體原料和溶劑的混合溶液在常溫下通過高壓脈衝電場處理而獲得生物質材料有效成分的提取液，其電場強度為5～125kV/cm、脈衝數為1～1000個。本方法與傳統的浸提方法相比，浸提時間短、得率高；耗能少；並且本方法屬於非熱加工技術，能最大限度的保護有效成分中的熱敏性物質不受破壞。
文檔編號B01J19/08GK1736534SQ20051001695
公開日2006年2月22日 申請日期2005年7月12日 優先權日2005年7月12日
發明者殷湧光, 韓勇 申請人:吉林大學