利用离子液体从山核桃壳中提取植物多酚的方法

摘要

本发明公开了一种利用离子液体从山核桃壳中提取植物多酚的方法：以预处理后的山核桃壳粉末为原料，以式（Ⅰ）所示酰胺类离子液体为提取剂，将原料与提取剂以质量比1~10:1混合后，加热至50~200℃，搅拌提取完全后，趁热向反应混合液中加入甲苯，过滤，弃去滤渣，滤液用水洗涤，静置分层，甲苯层旋蒸去除甲苯后获得的浓缩液即为酰胺类离子液体回收套用，水层即为植物多酚提取液；本发明将酰胺类离子液体作为提取剂用于植物多酚类化合物的提取，改善了提取效果，离子液体可以循环使用，安全稳定，对环境无污染，是经济实用的环保技术。

说明书

（一）技术领域

本发明涉及植物多酚的提取，特别涉及一种利用离子液体从山核桃壳 中提取植物多酚的方法。

（二）背景技术

植物多酚(plant polyphenol)又名植物单宁（vegetable tannin）或鞣质， 它是植物的次生代谢产物，是由没食子酸(或其聚合物)的葡萄糖(及其多元 醇)醇，黄烷醇及其衍生物的聚合物以及两者的混合共同组成的植物多元 酚。早在1920年，Frendedrberg已按单宁的化学结构特征将其分为水解 单宁和缩合单宁两大类。水解单宁又可分为棓单宁(水解后产生棓酸）,鞣 花单宁(水解后产生酸鞣花单宁)；缩合单宁(聚黄烷醇多酚)按其分子量大 小又可分为单体及聚合体。植物多酚广泛存在于植物体的叶、木、皮、壳 和果肉中，在植物中的含量仅次于纤维素、半纤维素和木质素。到目前为 止总植物中分离鉴定出的酚类化合物已超过8000种，含多酚较多的常见 植物超过600种，许多针叶树皮中植物多酚含量高达20～40%，水果、 谷物或其表皮中含有较高植物多酚，在全球形成数亿吨可再生资源。在人 们的日常生活中，都能从食用的粮食、蔬菜、水果、茶和果汁中或多或少 摄取植物多酚。植物多酚作为从自然中得到的纯天然提取物，受到了人们 的喜爱，在日本有人将其称之为继第六营养素膳食纤维之后的第七类营养 素。由于具有多元酚的特殊结构赋予它一系列独特的化学性质，如能与蛋 白质、生物碱、多糖结合，使其物理、化学行为发生变化；能与多种金属 离子发生络合或静电作用；具有还原性和捕捉自由基的活性；具有两亲结 构和诸多衍生化反应活性等，因此具有极强的抗氧化、酶活性抑制、抑菌、 抗致突变、抗炎、防辐射、降血压等活性，生理功能显著。近10年来， 这类天然产物的性质和应用前景引起了国内外更广泛的关注，农业、医药、 食品、材料、化工、生态环境等学科领域均有学者从多种角度对植物多酚 开展了基础研究和应用研究，使植物多酚不断获得新的高附加值利用途 径。其中最引人瞩目的是植物多酚在生物化学方面的研究工作，其重要意 义不仅在于充分利用这类可再生资源并且提高其利用价值，而且可以获得 一系列性能特殊、在食品化学领域具有广阔应用前景的食品添加剂，特别 是利用植物多酚的抗氧化和抑菌功能将其用作天然抗氧化剂、防腐剂等不 仅可以起保护食品的作用，还有利于食品质量和营养的提高。目前，在食 品工业中应用较多的植物多酚主要是从茶叶、葡萄、苹果等植物的叶片、 果实、果皮或果渣中提取得到的茶多酚、葡多酚和苹果多酚，这些植物多 酚大多由花青素、黄酮醇、儿茶素、表儿茶素、没食子酸、绿原酸等主要 的活性成分组成。据统计我国目前年食用油消费总量约为865～900万吨， 另有一定数量的特种食用油。随着人们生活水平的不断提高，全精炼油日 益普及，二级油消耗量逐年减少，为了提高储藏稳定性，延长货架寿命， 对抗氧化剂的需求也明显增加。若能将植物多酚应用于食用油中无疑对于 我国食用油生产甚至消费者健康有很大的改进作用。

离子液体较传统的液态物质相比，离子液体具有以下几个优势：①几 乎没有蒸汽压，不易挥发，从而在使用过程中不会给环境造成很大污染； ②具有较大的稳定温度范围（-100～200℃）和较好的化学稳定性；③通 过阴阳离子的设计可调节其对无机物、水、有机物及聚合物的溶解性，并 且其酸度可调至超酸性，因此可通过一定的阴离子的组合设计构筑功能化 离子液体。美国的学者最早利用离子液体进行了萃取研究，他们用憎水的 离子液体[bmim][PF₆]从水中萃取苯的衍生物如甲苯、苯胺、苯甲酸、氯 苯等，并研究了各种萃取物在离子液体中的分配系数。用离子液体萃取水 溶液中有机物质，表现出和其他的萃取剂相类似的一些性质。并发现 [bmim][PF₆]从水中萃取苯的衍生物如甲苯、苯胺、苯甲酸、氯苯等，溶 质在离子液体/水两相体系中分配系数与在辛醇/水两相体系的分配系数 有大体的线性关系。在萃取分离过程中，用离子液体萃取挥发性有机物时， 因离子液体无蒸汽压、热稳定性好，萃取完成后离子液体易于循环使用。

由于植物多酚物质在分子结构中具有羟基、羰基、羧基等，具有一定 的极性，在植物体内通常与蛋白质和多糖以氢键和疏水键形式形成稳定的 化合物，而有机溶剂具有断裂氢键的作用，因此可以用乙酸乙酯、丙酮、 乙醇、甲醇等有机溶剂进行萃取。近年来，我们正致力于绿色化学和清洁 生产技术的研究，因此，在本发明中，利用酰胺类离子液体作为提取剂研 究了提取植物多酚类化合物的方法，这是一项绿色化学技术，目前尚未见 报道。

（三）发明内容

本发明目的是提供一种利用离子液体从山核桃壳中提取植物多酚的 方法，达到提高提取率和保护环境的目的。本发明所述的山核桃（Carya  cathayensis Sarg.）是胡桃科山核桃属的植物的果实。

本发明采用的技术方案是：

利用离子液体从山核桃壳中提取植物多酚的方法，所述方法为：以预 处理后的山核桃壳粉末为原料，以式（Ⅰ）所示酰胺类离子液体为提取剂， 将原料与提取剂以质量比1~10:1混合后，加热至50~200℃，搅拌提取完 全后，趁热向反应液中加入甲苯，过滤，滤渣为提取后的山核桃壳粉末（所 述滤渣内植物多酚基本提取完全，为获得更多的植物多酚，对滤渣还可以 再在同样条件下重复提取2~3次），滤液用蒸馏水洗涤，静置分层，甲苯 层旋蒸去除甲苯后获得的浓缩液即为酰胺类离子液体回收套用，水层即为 植物多酚提取液；

式（I）中，R₁和R₂各自独立为H、硝基或甲氧基，L^-为BF₄^-或PF₆^-。

进一步，所述酰胺类离子液体优选为咪唑类四氟硼酸盐或咪唑类六氟 磷酸盐，更优选为咪唑类六氟磷酸盐。

进一步，所述在50~200℃下搅拌提取的时间为1~50h。

进一步，所述在110~150℃下搅拌提取的时间为10~20h。

更进一步，所述利用离子液体从山核桃壳中提取植物多酚的方法推荐 为：取山核桃外壳，清洗去除杂质，25~30℃烘干，粉碎（粉碎的粒径大 小没有影响，便于提取即可）后，获得山核桃外壳粉末；将山核桃外壳粉 末与酰胺类离子液体以质量比1~10:1混合，加热至110~150℃，搅拌提取 10~20h，趁热向反应混合液中趁热加入甲苯，过滤，滤渣为提取后的山 核桃壳粉末，滤液用水洗涤，静置分层，甲苯层经旋蒸除去甲苯后获得的 浓缩液即为酰胺类离子液体回收套用，水层即为植物多酚提取液；所述酰 胺类离子液体为咪唑类四氟硼酸盐或咪唑类六氟磷酸盐。

本发明制备的植物多酚提取液中植物多酚含量的测定方法为：Zn2+ 有较好的选择性，只与植物多酚络合，因此采用络合滴定法测定植物多酚 含量，方法为：

以过量的标准醋酸锌溶液为络合沉淀剂加到植物多酚提取液内，在 pH=10，温度35℃下反应30分钟，再用EDTA（乙二胺四乙酸二钠）滴定 反应液内多余的Zn²⁺，1mL(1mol/L)醋酸锌消耗0.1556g植物多酚，根据 公式（1）计算植物多酚的含量：

植物多酚含量W%=0.1556×V/G×100%公式（1）

公式（1）中：0.1556为实验常数；V：1mol/L醋酸锌标准液的络 合沉淀消耗量；G：植物多酚提取液重量。

具体步骤如下：取植物多酚提取液（30毫升）倒入500mL烧杯中， 加水至约300mL。置(35±2)℃水浴中预热，制成预热溶液。精确量取20 mL 1mol/L醋酸锌标准溶液于500mL容量瓶中，加14mL氨水，摇匀 使白色沉淀溶解，缓慢定量移入预热溶液，边移入边振荡，移毕继续振摇 l分钟，置水浴(35±2)℃保温30分钟，间歇振摇数次。待反应完毕，冷 水冷却至水槽温度(20±1)℃，定容，摇匀。取反应溶液离心5分钟，取 上清液精确量取20mL，加300mL水、25mL氯化铵-氨水缓冲液(pH=10) 和lmL铬黑T，以0.05mol/L EDTA·2Na滴定至溶液由酒红色变成暗 蓝色，并用空白校正，根据公式（1）计算植物多酚提取液中植物多酚的 质量含量。

与现有技术相比，本发明的有益效果主要体现在：本发明将酰胺类离 子液体作为提取剂用于植物多酚类化合物的提取，改善了提取效果，离子 液体可以循环使用，安全稳定，对环境无污染，是经济实用的环保技术。

（四）具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行进一步描述，但本发明的保护范围 并不仅限于此：

实施例1

取清洗去除杂质的山核桃外壳，于25~30℃烘干，粉碎后，制成山核 桃外壳粉末，取10克山核桃外壳粉末放入50毫升锥形瓶中，再加1,3- 二(N-苯基氨甲酰基乙基)咪唑六氟磷酸盐离子液体10克，加热110℃， 搅拌浸提20小时，反应结束后，趁热向反应混合液中加入甲苯10x3毫 升，过滤，滤渣为提取后的山核桃外壳粉末，滤液用蒸馏水10x3毫升洗 涤，静置分层，甲苯层旋蒸除去甲苯后获得的浓缩液即为酰胺类离子液体 回收套用，水层即为植物多酚提取液，用络合滴定法测定植物多酚提取液 中植物多酚的质量含量为45.1%。

实施例2

离子液体改为1,3-二(N-对硝基苯基氨甲酰基乙基)咪唑六氟磷酸盐 100g，加热100℃，搅拌浸提5小时，其它操作同实施例1，用络合滴定法 测定植物多酚提取液中植物多酚的质量含量为44.8%。

实施例3

离子液体改为1,3-二(N-对甲氧基苯基氨甲酰基乙基)咪唑六氟磷酸 盐30g，加热150℃，搅拌浸提10小时，其它操作同实施例1，用络合滴定 法测定植物多酚提取液中植物多酚的质量含量为45.8%。

实施例4

离子液体改为1,3-二(N-对甲氧基苯基氨甲酰基乙基)咪唑四氟硼酸 盐10g，加热130℃，搅拌浸提10小时，其它操作同实施例1，用络合滴定 法测定植物多酚提取液中植物多酚的质量含量为45.5%。