一種三液相萃取天然產物有效成分的方法
2023-10-04 14:44:59 2
專利名稱：一種三液相萃取天然產物有效成分的方法
技術領域：
本發明屬於生物工程技術領域，涉及一種從天然產物中萃取有效成分的方 法，特別涉及一種三液相萃取天然產物有效成分的方法。
背景技術：
天然產物有效成分是指具有生物活性的、可以作為藥用或營養保健價值的 物質， 一般是以植物為主，有效成分包括多糖、蛋白質、生物鹼類、黃酮類、 蒽醌及茶醌類、萜類及甾體類、皂苷類、香豆素與脂類、木脂素類、強心苷類、 酚酸類、糖苷類、揮髮油類、色素類等。
天然產物有效成分的提取方法主要是溶劑萃取法，其分離原理主要是依據 物質在兩個互不相溶的液相中分配特性的差異來進行分離。對於極性相差較大 的有效成分，往往需要選擇不同的溶劑，經多次萃取才能達到提取分離的目的。 如對於水溶性成分採取水提醇沉的工藝，對脂溶性成分則通常採用醇提水沉的 方法，對於極性更弱的成分則用正己烷或石油醚提取。這樣往往導致操作步驟 繁瑣、提取不完全、成分相互摻雜、收率較低等問題。隨著天然產物有效成分 工業化的迅猛發展，實現天然產物有效成分的低成本、高收率及高效率的提取 分離迫在眉睫。
源於上世紀60年代的雙水相萃取技術由於其萃取條件溫和、容易放大、可 連續操作，在蛋白質等大分子和天然產物小分子有效成分的分離中得到應用， 但由於傳統雙水相萃取中常用的聚合物(如聚乙二醇)價格較高、回收困難， 因此實際應用較少。最近幾年國內外又有學者提出用親水性的短鏈醇與無機鹽形成的新型雙水相萃取天然產物中的有效成分，但有效成分多集中於上相(醇 相)，難以得到有效地分離。多相萃取無疑是實現提取與分離的有效途徑，如液 -液-液三相萃取體系可同時萃取天然產物中的多種有效成分，在一定程度上改善 提取效果，彌補兩相萃取的不足，因而引起了國內外學者的廣泛關注。如陳繼 等人釆用高聚物/鹽或兩種高聚物加入到青黴素髮酵液或濾液中形成兩相，再加 入酯類化合物形成三相，將青黴素的分離與純化一步完成(中國專利CN
1324795A)。也有學者將聚環氧乙烷聚環氧丙烷(EOPO2500) /硫酸銨/磷酸三丁 酯三相體系用於甘草粗提液中甘草酸和甘草黃苷的分離(Separation and Purification Technology, 2007， 53: 216~223)。這兩個實例都是基於傳統雙水相 萃取發展出來的三液相萃取，主要缺陷仍然是所用聚合物價格過於昂貴。有人 將氯仿-己烷-乙腈-水的飽和三相體系用於茴^虎耳草固-液浸取後殘渣中呋喃駢 香豆精以及黃酮醇配糖的分離提純，通過逆流萃取，分離純化效果較好，但此 方法所用的有機溶劑乙腈的毒性較強，在天然產物的分離純化中應避免使用。 有機膦、有機胺也因毒性或殘留難以應用於天然產物的提取與分離。基於新型 雙水相萃取開發疏水性有機物/親水性低分子有機物/無機鹽/水三液相體系，從天 然產物或其粗提液中同時萃取兩種以上極性相差較大的有效成分是本發明提出 的新設想。
發明內容
本發明要解決的技術問題是針對天然產物有效成分提取分離技術中存在提 取效率低、溶劑用量大、成本高的不足，提供一種疏水性有機物/親水性低分子 有機物/無機鹽/水三液相體系從天然產物或其粗提液中同時提取分離兩種以上 有效成分的方法。
本發明的技術方案是將疏水性有機物、親水性低分子有機物以及無機鹽溶液按比例加入到天然物質粉末中或是將無機鹽固體和疏水性有機物按比例加入 到天然產物的親水性低分子有機物提取液中，攪拌均勻，靜置或離心分相。
上述疏水性有機物為乙酸乙酯、叔丁醇、正己烷、氯仿和石油醚，無機鹽 為氯化鈉、硫酸銨、硫酸鈉、碳酸鈉、碳酸鉀、磷酸鉀、磷酸二氫鉀、磷酸氫
二鉀中的一種或幾種組合；所選用的親水性低分子有機物為甲醇、乙醇、正丙
醇、異丙醇、正丁醇、異丁醇、乙二醇、1， 2-丙二醇、1, 3-丙二醇、1, 4-丁 二醇、1， 2-丁二醇、1， 3-丁二醇、2， 3-丁二醇、二氧六環、四氫呋喃、丙酮 中的一種或幾種組合；加入的疏水性有機物的質量分數為5 40%，親水性低分 子有機物的質量分數為15~40%，無機鹽的質量分數為5~35%;料液比為1:20 1: 200;萃取溫度為15~30°C;攪拌均勻、靜置分相0.5 4.0h，或在1000-8000 rpm 下離心5-20 min。
本發明的效果和益處是和傳統的提取分離方法相比，利用三液相體系對極 性不同的有效成分進行同步提取與分離，完成目標產物的初步純化，有效地提 高萃取分離效率、簡化生產工藝、降低生產成本、易於產業化。與基於傳統雙 水相萃取發展起來的三液相萃取相比，有機溶劑廉價易回收，粘度低傳質分相 快，更適合天然產物的提取與分離。
具體實施例方式
以下結合技術方案詳細敘述本發明的具體實施方式
。
實施例l:辣椒鹼與辣椒紅素的提取與分離
步驟l將幹辣椒粉碎，過60目篩，得到幹辣椒粉末。
步驟2取3.6g無水磷酸氫二鉀和10.8g水配成磷酸氫二鉀溶液。 步驟3將上述無機鹽溶液和3.6g無水乙醇及2.0g正己垸加入到1.0g幹辣椒 粉末中，攪拌均勻，形成三液相體系，室溫下靜置分相2.0h。 91%的辣椒紅素分配在上相(正己烷相)，93%的辣椒鹼分配在中相(乙醇相)，辣椒殘渣則在中相 和下相之間，其它成分，尤其是極性強的雜質則留在下相(鹽相)。 實施例2:辣椒鹼與辣椒紅素的提取與分離
步驟l將千辣椒粉碎，過60目篩，得到幹辣椒粉末。
步驟2取辣椒粉l.Og，用二氧六環33.0g在5(TC下回流提取l.Oh，共三次， 過濾，合併濾液，得到幹辣椒的二氧六環提取液。
步驟3配製質量分數為33.3%的磷酸氫二鉀溶液。
步驟4將上述無機鹽溶液6.4g， 9.6g 二氧六環提取液及4.0g正己烷混合， 攪拌均勻，形成三液相體系，室溫下靜置分相2.0h。 100%的辣椒紅素分配在上 相(正己垸相)，100%的辣椒鹼分配在中相(二氧六環相)，此體系中沒有殘渣， 其它成分，尤其是極性強的雜質則留在下相(鹽相)。辣椒鹼與辣椒紅素實現了 有效的分離。
實施例3:丹酚酸B與丹參酮IU的分離
步驟1將丹參粉碎過60目篩，得到丹參粉末，用82% pH為2.0的乙醇溶 液65"C下回流提取1.5h,料液比為1: 10，過濾，將殘渣再用pH為2.0的水95°C 回流提取0.5h，料液比為l: 20，過濾，合併兩次提取液得到丹參粗提液。
步驟2測得上述丹參粗提液中乙醇的質量分數為28%，取此粗提液6.248， 加入1.76g固體硫酸銨，混合使其溶解。
步驟3向上述混合液中加入2.0g正己烷，攪拌均勻，形成三液相體系，室 溫下靜置分相1.5h。 92.7。/。的丹參銅IIa分配在上相(正己烷相)，93%的丹酚酸 B分配在中相(乙醇相)，粗提液中殘留的不溶物在相界面之間，86%的多糖集 屮在下相(鹽相)。
實施例4:盾葉薯蕷中皂苷成分與皂苷元的提取與分離步驟1將盾葉薯蕷粉碎過60目篩。取盾葉薯蕷粉末，按照料液比為1: 20 加入70% (Wv)乙醇，冷浸12h，得到皂苷粗提液。
步驟2皂苷粗提液中乙醇的質量分數為54。/。，取此粗提液2.31g，加入U4g 同體硫酸銨，攪拌使其溶解。
步驟3向上述混合物中加入佔雙水相體系質量分數為20%的石油醚，混合 均勻，形成三液相體系。室溫靜置4h後，100%的薯蕷皂苷元富集在上相(石油 醚相)；盾葉新苷、三角葉薯蕷皂苷、葡萄糖二糖苷、葡萄糖三糖苷、延齡草次 苷主要富集於中相(乙醇相)，回收率均在97%以上，72%的糖類集中在下相(鹽 相)。
實施例5:文冠果種仁中油脂、皂苷與蛋白的提取與分離
步驟1將文冠果種仁粉碎至一定粒徑，得到文冠果種仁膏。 步驟2配製質量分數為16.7%的硫酸銨水溶液。
步驟3分別將7.5g正己烷、13.5g上述硫酸銨水溶液以及9g無水乙醇先後 加入到1.5g文冠果種仁膏中，攪拌均勻，室溫下靜置分相2.0h後在5000r/min 條件下離心10min，形成三液相體系。87%的油脂分配在上相(正己烷相)，83.5% 的皂苷分配在中間相(乙醇相)，種仁蛋白及殘渣集中在中相和下相的相界面之 間，其它成分，尤其是極性強的雜質則主要集中在下相(鹽相)。
權利要求
1.一種三液相萃取天然產物有效成分的方法，其特徵在於將疏水性有機物、親水性低分子有機物以及無機鹽溶液按比例直接加入到粉碎後的天然產物中或是將無機鹽固體和疏水性有機物按比例加入到天然產物的親水性低分子有機物提取液中，其中料液比為1∶20～1∶100，萃取溫度為15～30℃，疏水性有機物的質量分數為5～40％，親水性低分子有機物的質量分數為15～40％，無機鹽的質量分數為5～35％，攪拌均勻、靜置分相0.5～4.0h或者在1000-8000rpm下離心5-20min，有效成分依極性的差異分別被萃取到上相、中相和下相，部分蛋白和多糖以及藥材殘渣分配在相界面之間。
2. 根據權利要求1所述的一種三液相萃取天然產物有效成分的方法，其特 徵在於所選用的無機鹽為氯化鈉、硫酸銨、硫酸鈉、碳酸鈉、碳酸鉀、磷酸 鉀、磷酸二氫鉀、磷酸氫二鉀中的一種或幾種組合。
3. 根據權利要求1所述的一種三液相萃取天然產物有效成分的方法，其特 徵在於所選用的親水性低分子有機物為甲醇、乙醇、正丙醇、異丙醇、正丁 醇、異丁醇、乙二醇、1， 2-丙二醇、1， 3-丙二醇、1， 4-丁二醇、1, 2-丁二醇、 1， 3-丁二醇、2， 3-丁二醇、二氧六環、四氫呋喃、丙酮中的一種或幾種組合。
4. 根據權利要求1所述的一種三液相萃取天然產物有效成分的方法，其特 徵在於所選用的疏水性有機物為乙酸乙酯、叔丁醇、正己烷、氯仿和石油醚。
5. 根據權利要求1所述的一種三液相萃取天然產物有效成分的方法，其特 徵在於萃取操作是一次萃取、多次萃取、連續萃取或逆流萃取。
全文摘要
一種三液相萃取天然產物有效成分的方法，屬於生物工程技術領域。其特徵在於將無機鹽溶液、親水性低分子有機物以及疏水性有機物按比例直接加入到粉碎後的天然產物中或是將無機鹽固體和疏水性有機物按比例加入到天然產物的親水性低分子有機物提取液中，攪拌均勻，靜置或離心，形成三液相，有效成分按照極性不同被分別富集在上相、中相和下相，部分蛋白、多糖和藥材殘渣分配在相界面之間，達到從天然產物中同時萃取得到極性不同的有效成分的目的。本發明的效果和益處是開發了一種易於產業化的天然產物有效成分的提取分離方法，提高了萃取效率，有效地將提取與分離純化工藝相結合，有利於降低天然產物有效成分的生產成本。
文檔編號B01D11/04GK101637667SQ20091001332
公開日2010年2月3日 申請日期2009年8月19日 優先權日2009年8月19日
發明者修志龍, 琳 劉, 華 張, 梁志霞, 董悅生 申請人:大連理工大學