一种大豆皂苷的提取纯化方法

摘要

本发明公开了一种大豆皂苷的提取纯化方法。本发明方法利用醇酶法提取大豆油脂和大豆蛋白后收集所得到的副产物作为原料，一方面去除了油脂对大豆皂苷提取时的干扰，另一方面醇酶法提取后将大豆中的蛋白沉淀下来，也有助于大豆皂苷的提取。本发明方法作用条件温和(无有机溶剂、无剧烈化学反应)，仪器设备要求简单，操作简便。体系中的降解产物一般不会与提取物发生反应，可以有效地保护大豆皂苷的品质。冻干后，将大豆皂苷产品做成干燥的粉末，有利于保存，同时也有利于使用和将其添加到食品中。

说明书

技术领域

本发明涉及一种植物中功能性物质的提取纯化方法，尤其涉及大豆皂苷的提取 与纯化。属于功能因子的分离纯化领域。

背景技术

大豆作为豆科植物大豆的成熟种子，是许多国家和地区的主要食物品种之一。 而我国则是最早把大豆用作食物的国家，公元前2838年《神农本草经》首次记载 了大豆及其保健价值。随着大豆营养和生理功能研究的不断发展，大豆食品作为一 种健康食品越来越受到人们的青睐。流行病学调查发现，长期食用大豆的东南亚人 群中，癌症、心血管等疾病的发生率明显低于西方。1999年10月，美国食品药物 管理局(FDA)极为罕见地宣布了关于确认源自东方的黄豆能减少冠心病风险的正 式“健康声明”。近年来研究发现，大豆中含有的某种生物活性物质具有预防各种 癌症，尤其是乳腺癌、直肠癌等，提高免疫力，降低胆固醇，抗氧化，抗动脉粥样 硬化、改善妇女更年期综合征等多种保健功效。研究提示，这些具有多种保健功效 的生物活性物质可能与大豆中含有的大豆异黄酮、大豆皂苷密切相关。在早期的研 究中表明，这些保健功效是大豆异黄酮起着主要的作用，随着研究的进行和发展， 近几年的研究表明了，这些功能不仅与大豆异黄酮相关，同时与大豆中的大豆皂苷 等物质的协同作用或媒介作用相关。另外，大豆皂苷本身就具有很多对生理功能有 益的作用。大豆皂苷具有降脂减肥，抗凝血、抗血栓、抗糖尿病，抗氧化、抗自由 基、降低过氧化脂质，抗病毒，抗癌，抗肝损伤，抗衰老，免疫增强等作用，具有 很高的应用价值。可是在实际的生产中，大豆皂苷大多留在了副产物中，被废弃了 或是做成了动物饲料，并没有进入到人们的饮食中，这是一种极大的浪费。

皂苷(saponin)又名皂素、皂草甙，是甾族或三萜系化合物的低聚配糖体的总 称。因其水溶液能形成持久泡沫，像肥皂一样而得名。在自然界中分布很广。目前 人们已经在100多种植物如人参、大豆、甘草、黄芪等和一些海洋生物如海参中发 现了皂苷。大豆皂苷(soyasaponins)，也称大豆皂甙，属于三萜类齐墩果酸型皂 苷，是三萜类同系物的羟基和糖分子环状半缩醛上的羟基失水缩合而成。它可以水 解生成多种糖类和配糖体。大豆皂苷按目前流行的观点来看可分为A组大豆皂苷， B组大豆皂苷，E组大豆皂苷和DDMP组大豆皂苷。

大豆中大豆皂苷的含量很低，脱脂大豆中皂苷的含量仅为0.5％，豆渣中皂苷的 含量仅约为1％。而大豆皂苷做为最难提取的物质之一，在这种含量少得情况下，从 大豆中提取大豆皂苷就更为困难了，因此研究大豆皂苷提取方法就显得尤为重要。

目前对大豆皂苷结构、组织分布及其生理活性已经开展了一些工作。但是对皂 苷提取方法的研究显得不足，现有的研究几乎都是以有机溶剂提取为主，有机溶剂 提取大豆皂苷的优点是方法成熟，但缺点是溶剂用量过大。Hosny和Rosazza从大 豆糖蜜中分离出了皂苷I、皂苷A2和一种新的皂苷IV。Dobbins等采用合适浓度 的丙酮水溶液将大豆糖蜜中的皂苷等成分提取出来，过滤除去不溶物后，将上清液 的温度降低到10℃以下结晶的办法从大豆糖蜜中分离出大豆皂苷。Liu等通过乙 醇提取，乙醚重结晶的方法提取了大豆皂苷。Arichi等通过正丁醇萃取后，将正 丁醇相浓缩至干后溶于甲醇并注射到石油醚中重结晶的方法分离得到了大豆皂苷。 现有的大豆皂苷的提取方法可以总结为，有机溶剂提取、索氏提取法、微波和超声 结合溶剂提取，树脂吸附提取。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，并对现有技术进行了优 化，从而提出了一种能够提高大豆皂苷提取率的一种大豆皂苷的提取纯化方法。

本发明所要解决的技术问题是通过以下技术方案来实现的：

本发明的一种大豆皂苷的提取纯化方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)大豆片挤压膨化之后，利用醇酶法提取大豆油脂和大豆蛋白；收集所得 到的副产物作为原料，包括大豆豆渣和对乳状液进行破乳后回收的乙醇混合溶液；

(2)将破乳后回收的乙醇混合溶液和豆渣混合，利用超声波细胞粉碎机进行 超声提取，离心分离；

(3)将离心所得的上清液进行旋转蒸发成膏状之后，冻干成粉末备用；

(4)称取冻干的粉末，溶解于无水乙醇中，利用大孔吸附树脂柱色谱对样品进 行纯化；

(5)将洗脱液旋转蒸发成膏状之后冻干成粉末，即得。

其中，所述的醇酶法提取大豆油脂和大豆蛋白的方法，已记载在申请号为 201110136360.0，发明名称为“同步提取大豆油脂和浓缩蛋白的方法”的专利申请 中。

在本发明中，优选的，步骤(2)中利用超声波细胞粉碎机进行超声提取时， 将破乳后回收的乙醇混合溶液和豆渣混合到烧杯中，加入一定量的无水乙醇，无水 乙醇与乙醇混合溶液体积比为0∶1、0.5∶1、1∶1、1.5∶1或2∶1，每次的超声时间为 10-60min，超声温度为30-60℃，超声功率为300-600W；离心参数为3000-5000r/min， 离心时间15-45min。

更优选的，每次的超声时间为30min，超声温度为50℃，超声功率为500W；离 心参数为4500r/min，离心时间30min。

在本发明中，优选的，步骤(4)中所述的大孔吸附树脂柱色谱为AB-8，D101， ADS-7或ADS-17型大孔吸附树脂柱色谱；柱色谱洗脱条件：上样量为0.2BV-0.8BV， 上样流速为1.0BV-4.0BV，洗脱剂流速1.0BV/h-3.0BV/h，洗脱剂体积为2-5BV， 洗脱剂为乙醇，浓度为30％-95％。

更优选的，步骤(4)中所述的大孔吸附树脂柱色谱为AB-8型大孔吸附树脂柱 色谱；柱色谱洗脱条件：上样量为0.5BV，上样流速为2.0BV，洗脱剂流速为2.0BV/h， 洗脱剂体积为4BV，洗脱剂为乙醇，浓度为70％。

本发明还利用了大豆皂苷易溶于热乙醇这一特殊性质，在普通的色谱柱外层焊 接了一层套管，向其中循环注入热水，对色谱柱起到保温和加热的作用，使大豆皂 苷更容易溶解于洗脱剂中，可以提高大豆皂苷的洗脱速度，也可以提高大豆皂苷的 洗脱量，有良好的洗脱效果，通过控制提取温度，还有利于大豆皂苷的提取速率和 提取品质。

在本发明中，优选的，步骤(4)中所用的大孔吸附树脂柱色谱为双层套管色 谱柱，即在普通色谱柱的外层焊接上一层套管，上下分别设有出水口和进水口，热 水由下边的进水口注入，由上边的出水口流出。

优选的，注入的热水的温度为55℃-90℃。更优选的，注入的热水的温度为85℃。

在本发明的一个具体实施例中，所述的大孔吸附树脂柱色谱为双层套管色谱 柱，其结构示意图如图4所示，其是在普通色谱柱1(AB-8型大孔吸附树脂柱色谱) 的外层焊接上一层套管2，上下分别设有出水口3和进水口4，热水由下边的进水 口4注入，由上边的出水口3流出，从而达到对色谱柱保温和加热的作用。

本发明在传统的大豆皂苷提取基础上，利用了新的原料，不仅使用了大豆酶解 之后的豆渣作为原料，同时还利用了对乳状液进行破乳后所使用的乙醇混合溶液作 为原料，在破乳后的乙醇中会有一部分皂苷的存在，同时，大量的乙醇又可以作为 从豆渣中提取皂苷的萃取溶剂，充分的利用了副产物，同时也节省了有机溶剂，一 举两得。

本发明方法作用条件温和(无有机溶剂、无剧烈化学反应)，仪器设备要求简 单，操作简便。体系中的降解产物一般不会与提取物发生反应，可以有效地保护大 豆皂苷的品质。冻干后，将大豆皂苷产品做成干燥的粉末，有利于保存，同时也有 利于使用和将其添加到食品中。

本发明方法与传统的大豆皂苷提取纯化方法相比较主要有以下的几个工艺优 点：

①将醇酶法提取大豆油脂和大豆蛋白后剩下的所有的副产物利用了起来，用 于制作高纯度高品质的大豆皂苷。原料的价格便宜，节省了成本又节约了能源。

②设备简单、操作安全、油脂和蛋白去除干净，不需要再脱油、脱蛋白，可 以直接用于大豆皂苷提取。所以提取步骤简便，大豆皂苷产品品质好。

③在传统的柱色谱分离纯化的基础上，加上了恒温控温技术，大大提高的了 大豆皂苷的提取效率和提取效果。

附图说明

图1为超声时无水乙醇添加量对大豆皂苷的影响；

图2为注入水温度对大豆皂苷提取率的影响；

图3为本发明工艺流程图；

图4为本发明双层套管色谱柱的结构示意图。

附图标记说明：1-普通大孔吸附树脂柱色谱；2-套管；3-出水口；4-进水口

具体实施方式

下面通过实验并结合实施例对本发明做进一步说明，应该理解的是，这些实施 例仅用于例证的目的，决不限制本发明的保护范围。

本发明具体实施例中所涉及的材料、试剂及设备 材料、试剂

  大豆片   东北农业大学   无水乙醇   天津市天力化学试剂有限公司   大孔吸附树脂   杭州争光化工厂   香草醛   天津市光复精细化工研究所   冰乙酸   天津富宇精细化工有限公司   高氯酸   天津市科密欧试剂有限公司   乙酸乙酯   天津富宇精细化工有限公司   齐墩果酸标品(纯度≥98％)   北京恒元启天化工技术研究院

2、主要仪器设备

  色谱柱   订制(结构如图8所示)   超声波细胞粉碎机   宁波新芝生物科技股份有限公司   低速离心机   安徽中科中佳科学仪器有限公司   旋转蒸发仪   郑州长城科工贸有限公司   低温恒温搅拌反应浴   郑州长城科工贸有限公司   可见分光光度计   上海菁华科技仪器有限公司   调速型蠕动泵   常州普瑞流体技术有限公司

实施例1大豆皂苷的提取纯化

(1)将大豆片挤压膨化后粉碎成大豆粉，过60目筛。取过筛后的大豆粉100g， 利用醇酶法提取大豆油脂和大豆蛋白后，把对乳状液破乳后的全部乙醇混合溶液和 豆渣混合到烧杯中，加入与乙醇混合溶液体积比为1∶1的无水乙醇；

(2)用超声波细胞粉碎机进行超声，超声条件设定为：超声功率400W，超声 时间30min，超声温度50℃；将超声之后混合物用低速离心机离心，离心参数为 4500r/min，离心时间30min。收集上清液，用旋转蒸发仪对清液进行旋转蒸发，旋 转蒸发至膏状。用冻干机冻干成粉末后，留用；

(3)大孔树脂AB-8湿法装柱，先用蒸馏水充分洗净层析柱，将预处理后的AB-8 型大孔树脂置于大烧杯中并于真空箱中排出树脂中的气泡；先在层析柱中加入蒸馏 水，放开层析柱底端的活塞至蒸馏水剩余高度约三分之一高度时关闭活塞。将大孔 树脂搅拌均匀在悬浮状态下灌入层析柱中，快速打开层析柱下端活塞同时继续向层 析柱中加入大孔树脂至层析柱高度的四分之三。用3倍柱体积蒸馏水平衡大孔树脂 柱，使其顶端平整柱体均一且树脂高度不变；

(4)取冻干粉末，溶解于无水乙醇中，过滤后上样；柱色谱洗脱条件：上样 量为0.5BV，上样流速为2.0BV/h，洗脱剂流速2.0BV/h，洗脱剂体积为4BV，洗脱 剂为乙醇，浓度为70％；将收集的洗脱液旋转蒸发成膏状之后，平铺在平板中，放 入普通冰箱中-40℃冷冻48h，再将平板放入冻干机中，冻干成粉末，即得纯度较好、 易于利用又易保存的大豆皂苷产品。

实施例2大豆皂苷的提取纯化

(1)将大豆片挤压膨化后粉碎成大豆粉，过60目筛。取过筛后的大豆粉100g， 利用醇酶法提取大豆油脂和大豆蛋白后，把对乳状液破乳后的全部乙醇混合溶液和 豆渣混合到烧杯中，加入与乙醇混合溶液体积比为0.5∶1的无水乙醇。

(2)用超声波细胞粉碎机进行超声，超声条件设定为：超声功率300W，超声 时间60min，超声温度60℃。将超声之后混合物用低速离心机离心，离心参数为 5000r/min，离心时间15min。收集上清液，用旋转蒸发仪对清液进行旋转蒸发，旋 转蒸发至膏状。用冻干机冻干成粉末后，留用。

(3)大孔树脂AB-8湿法装柱，先用蒸馏水充分洗净层析柱，将预处理后的AB-8 型大孔树脂置于大烧杯中并于真空箱中排出树脂中的气泡。先在层析柱中加入蒸馏 水，放开层析柱底端的活塞至蒸馏水剩余高度约三分之一高度时关闭活塞。将大孔 树脂搅拌均匀在悬浮状态下灌入层析柱中，快速打开层析柱下端活塞同时继续向层 析柱中加入大孔树脂至层析柱高度的四分之三。用3倍柱体积蒸馏水平衡大孔树脂 柱，使其顶端平整柱体均一且树脂高度不变。

(4)取冻干粉末，溶解于无水乙醇中，过滤后上样。柱色谱洗脱条件：上样 量为0.8BV，上样流速为4.0BV/h，洗脱剂流速3.0BV/h，洗脱剂体积为5BV，洗脱 剂为乙醇，浓度为85％。将收集的洗脱液旋转蒸发成膏状之后，平铺在平板中，放 入普通冰箱中-40℃冷冻48h，再将平板放入冻干机中，冻干成粉末，即得纯度较好、 易于利用又易保存的大豆皂苷产品。

实施例3大豆皂苷的提取纯化

(1)将大豆片挤压膨化后粉碎成大豆粉，过60目筛。取过筛后的大豆粉100g， 利用醇酶法提取大豆油脂和大豆蛋白后，把对乳状液破乳后的全部乙醇混合溶液和 豆渣混合到烧杯中，加入与乙醇混合溶液体积比为1∶1的无水乙醇。

(2)用超声波细胞粉碎机进行超声，超声条件设定为：超声功率400W，超声 时间30min，超声温度50℃。将超声之后混合物用低速离心机离心，离心参数为 4500r/min，离心时间30min。收集上清液，用旋转蒸发仪对清液进行旋转蒸发，旋 转蒸发至膏状。用冻干机冻干成粉末后，留用。

(3)大孔树脂AB-8湿法装柱，先用蒸馏水充分洗净层析柱，将预处理后的AB-8 型大孔树脂置于大烧杯中并于真空箱中排出树脂中的气泡。先在层析柱中加入蒸馏 水，放开层析柱底端的活塞至蒸馏水剩余高度约三分之一高度时关闭活塞。将大孔 树脂搅拌均匀在悬浮状态下灌入层析柱中，快速打开层析柱下端活塞同时继续向层 析柱中加入大孔树脂至层析柱高度的四分之三。用3倍柱体积蒸馏水平衡大孔树脂 柱，使其顶端平整柱体均一且树脂高度不变。

(4)取冻干粉末，溶解于无水乙醇中，过滤后上样。洗脱开始前打开蠕动泵， 将85℃热水从进水口4连续泵入订制的色谱柱的外层套管2中，从出水口3流出。 柱色谱洗脱条件：上样量为0.5BV，上样流速为2.0BV/h，洗脱剂流速2.0BV/h，洗 脱剂体积为4BV，洗脱剂为乙醇，浓度为70％。将收集的洗脱液旋转蒸发成膏状之 后，平铺在平板中，放入普通冰箱中-40℃冷冻48h，再将平板放入冻干机中，冻干 成粉末，即得纯度较好、易于利用又易保存的大豆皂苷产品。

其中所述的订制的色谱柱，其结构示意图如图4所示，其是在普通色谱柱1(AB-8 型大孔吸附树脂柱色谱)的外层焊接上一层套管2，上下分别设有出水口3和进水 口4，热水由下边的进水口4注入，由上边的出水口3流出，从而达到对色谱柱保 温和加热的作用。

实验例1控温提取大豆皂苷超声时乙醇混合溶液、豆渣、乙醇溶液用量的最佳 工艺参数筛选试验

1.试验方法：

1.1大豆皂苷含量的测定方法：

准确称取齐墩果酸10mg，用乙醇定容于50ml容量瓶中，配成浓度为200μg/ml 齐墩果酸标准溶液。分别移取齐墩果酸标准溶液0.10、0.20、0.30、0.40、0.50ml 于20mL具塞试管中，80℃水浴使溶剂挥发干净。然后分别加入5％的香草醛-冰醋酸 溶液0.40ml(取50mg香草醛用冰醋酸定容于10ml容量瓶中)，再加入高氯酸1.60 ml，于70℃水浴中加热振荡15min，取出后迅速用冰水冷却，加入4ml乙酸乙酯稀释， 用可见分光光度计扫描以齐墩果酸标准溶液的浓度为横坐标、吸光度为纵坐标做标 准曲线。

1.2超声提取大豆皂苷工艺参数的确定

将大豆片挤压膨化后粉碎成大豆粉，过60目筛。取过筛后的大豆粉100g，利 用醇酶法提取大豆油脂和大豆蛋白后，把对乳状液破乳后的全部乙醇混合溶液和豆 渣混合到烧杯中，加入一定量的无水乙醇(与乙醇混合溶液体积比为 0∶1，0.5∶1，1∶1，1.5∶1，2∶1)。

利用超声波细胞粉碎机进行超声，超声条件设定为：超声功率400W，超声时间 30min，超声温度50℃。将超声之后混合物用低速离心机离心，离心参数为 4500r/min，离心时间30min。收集上清液，用旋转蒸发仪对清液进行旋转蒸发，旋 转蒸发至膏状。用冻干机冻干成粉末后，留用。

2.结果与讨论

2.1无水乙醇的添加量

在超声功率400W，超声时间30min，超声温度50℃的条件进行超声。将超声之 后混合物用低速离心机离心，离心参数为4500r/min，离心时间30min。利用1.1 中所述方法测定大豆皂苷的含量，考察无水乙醇添加量对大豆皂苷提取率的影响， 结果见图1。

由图1可知，当无水乙醇添加量为0时，即只用对乳状液破乳后的全部乙醇混 合溶液来提取豆渣中的大豆皂苷，提取率很低，仍然有一部分的大豆皂苷残留在豆 渣中，所以应向其中添加一定量的无水乙醇。随着无水乙醇添加量的上升，大豆皂 苷的提取率随之显著增加。当无水乙醇的添加体积增加到与破乳后乙醇混合溶液的 体积比1∶1时，大豆皂苷的提取率明显上升，再增加无水乙醇的添加量，大豆皂苷 的提取率上升不明显，综合经济因素考虑和资源的节省考虑，选定1∶1时是最佳的 添加无水乙醇量。

实验例2大豆皂苷纯化时，大孔吸附树脂色谱柱控温条件的筛选试验

1.试验方法

1.1大豆皂苷含量的测定方法：

准确称取齐墩果酸10mg，用乙醇定容于50ml容量瓶中，配成浓度为200μg/ml 齐墩果酸标准溶液。分别移取齐墩果酸标准溶液0.10、0.20、0.30、0.40、0.50ml 于20mL具塞试管中，80℃水浴将溶剂挥干。然后分别加入5％的香草醛-冰醋酸溶液 0.40ml(取50mg香草醛用冰醋酸定容于10ml容量瓶中)，再加入高氯酸1.60ml， 于70℃水浴中加热振荡15min，取出后迅速用冰水冷却，加入4ml乙酸乙酯稀释，用 可见分光光度计扫描，以齐墩果酸标准溶液的浓度为横坐标、吸光度为纵坐标做标 准曲线。

1.2大豆皂苷的分离纯化

将大豆片挤压膨化后粉碎成大豆粉，过60目筛。取过筛后的大豆粉100g，利 用醇酶法提取大豆油脂和大豆蛋白后，把对乳状液破乳后的全部乙醇混合溶液和豆 渣混合到烧杯中，加入与乙醇混合溶液体积比为1∶1的无水乙醇。

用超声波细胞粉碎机进行超声，超声条件设定为：超声功率400W，超声时间 30min，超声温度50℃。将超声之后混合物用低速离心机离心，离心参数为 4500r/min，离心时间30min。收集上清液，用旋转蒸发仪对清液进行旋转蒸发，旋 转蒸发至膏状。用冻干机冻干成粉末后，留用。

大孔树脂AB-8湿法装柱，先用蒸馏水充分洗净层析柱，将预处理后的AB-8型 大孔树脂置于大烧杯中并于真空箱中排出树脂中的气泡。先在层析柱中加入蒸馏 水，放开层析柱底端的活塞至蒸馏水剩余高度约三分之一高度时关闭活塞。将大孔 树脂搅拌均匀在悬浮状态下灌入层析柱中，快速打开层析柱下端活塞同时继续向层 析柱中加入大孔树脂至层析柱高度的四分之三。用3倍柱体积蒸馏水平衡大孔树脂 柱，使其顶端平整柱体均一且树脂高度不变。

取冻干粉末，溶解于无水乙醇中，过滤后上样。洗脱开始前打开蠕动泵，将热 水泵入色谱柱的外层套管中。本研究选用AB-8型大孔吸附树脂树脂，柱色谱洗脱 条件：上样量为0.5BV，上样流速为2.0BV/h，洗脱剂流速2.0BV/h，洗脱剂体积为 4BV，洗脱剂为乙醇，浓度为70％。将收集的洗脱液旋转蒸发成膏状之后，平铺在平 板中，放入普通冰箱中-40℃冷冻48h，再将平板放入冻干机中，冻干成粉末，即得 纯度较好、易于利用又易保存的大豆皂苷产品。

2.结果与讨论

2.1洗脱时注入套管中水的温度的选择

取超声后冻干的粉末，溶解至无水乙醇中，过滤后上样。洗脱开始前打开蠕动 泵，将热水泵入色谱柱的外层套管中。选用AB-8型大孔吸附树脂树脂，柱色谱洗 脱条件：上样量为0.5BV，上样流速为2.0BV/h，洗脱剂流速2.0BV/h，洗脱剂体积 为4BV，洗脱剂为乙醇，浓度为70％。在此条件下考察注入水的温度对大豆皂苷提 取率的影响，所得的结果见图2。由图2可知，由于大豆皂苷易溶于热乙醇，因此， 随着注入水温度的上升，大豆皂苷提取率逐渐上升，而且增加明显。当注入水温达 到85℃时，再升高温度，大豆皂苷提取率没有显著的提高，说明此时再增加温度意 义已经不大，而且再增加温度会导致大量能量的浪费，因此选择85℃为最佳注入水 温度。

以上所述仅为本发明的优选实施例，对本发明而言仅是说明性的，而非限制性 的；本领域普通技术人员理解，在本发明权利要求所限定的精神和范围内可对其进 行许多改变，修改，甚至等效变更，但都将落入本发明的保护范围内。