从金佛手饮料废渣中提取黄酮的方法

摘要

本发明公开了一种从金佛手饮料废渣中提取黄酮的方法，依次包括以下步骤：1）碱提：将金佛手饮料废渣加水并用石灰乳调节pH至9.0~9.8，于38~42℃浸提；2）酸沉：将滤液先加酸调节pH至4.0~5.0，然后加入疏水改性聚氧乙烯，室温静置后分相；3）碱溶酸沉：在所得的聚合物相中先加碱调节pH为9.0~10.0，再离心；所得的水相先加酸调节pH至4.0~5.0，再于室温下静置，析出粗黄酮；将粗黄酮经洗涤和重结晶，得黄酮。采用本发明方法从金佛手饮料废渣中提取黄酮，具有工艺周期短、提取率高的特点。

说明书

技术领域

本发明公开了一种从金佛手饮料废渣中提取黄酮的新技术，属中草药有效成分提取领域。

背景技术

金佛手是浙江省金华地区的著名经济特产，与其它柑桔类水果相比，价格较高，深加工难度较大。近年来，除了每年有较大部分的佛手用于传统中药和观赏植物以外，地方企业也积极地进行相关其它产品的研发，佛手鲜喝饮料是其中一个比较成功的产品。但随之而来的是生产饮料带来大量的佛手果渣，这些果渣经成分分析，功效性成分含量仍在较高的水平，其中黄酮类物质，由于冷榨工艺的原因，与鲜佛手相比，几乎没有改变，黄酮含量约为0.5%～1.0%(w/w)，其它成分如挥发油和果胶含量略有下降。因此，目前对佛手饮料废渣的进一步综合利用非常迫切，否则由于果渣具有可发酵性，将对环境有较大的负面影响。佛手黄酮具有消除体内自由基、维持血管正常渗透压、增强毛细血管韧性、降低胆固醇、提高免疫力等多种功效，是佛手主要功效性成分之一，因此从佛手废渣中分离提取黄酮具有较高的经济价值。

碱提酸沉法从柑桔类原料中提取黄酮的传统技术，其最成功的应用是从桔皮中提取橙皮甙，但是该工艺的缺点也显而易见，主要是：(1) 黄酮得率的高低主要取决于酸沉工艺，酸沉的时间长达十几小时到几天，生产周期长，生产过程中容器的投资大，目标产物黄酮长时间暴露在空气会造成一定损失。(2) 为了缩短酸沉时间，通常采用真空蒸发浓缩，又会大幅增加生产成本，较高的温度对黄酮母核的破坏不容忽视。(3) 对于黄酮含量水平较低的原料，碱提酸沉法得率极低，产品质量较差。

到目前为止，从金佛手饮料废渣中提取黄酮的方法未见报道，从佛手原料(佛手片，广佛手等)中提取黄酮仅处于实验室分析阶段，常采用的方法有碱提酸沉法、有机溶剂萃取等，这些方法对桔皮等柑桔类原料提取效果较好，但对于佛手饮料废渣，由于黄酮含量少，小于1%，因而提取效果非常不理想。发明人采用传统的碱提酸沉法从佛手饮料废渣提取，收率小于0.1%，整个提取工艺时间长达1周。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种工艺简洁、工艺周期短、提取率高、高效安全的从金佛手饮料废渣中提取黄酮的方法。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种从金佛手饮料废渣中提取黄酮的方法，依次包括以下步骤：

1）、碱提：将金佛手饮料废渣加水并用石灰乳调节pH至9.0~9.8，于38~42℃浸提2~4h；过滤后，分别得滤液和滤渣；金佛手饮料废渣与水的重量比为1:3.8~4.2；

2）、酸沉：将滤液先加酸调节pH至4.0~5.0，然后于45~55℃加入疏水改性聚氧乙烯，室温静置后分相，疏水改性聚氧乙烯与滤液的重量体积比为：4.5~5.5g/ L；

3）、碱溶酸沉：在步骤2）分相所得的位于下层的聚合物相中先加碱调节pH为9.0~10.0，再离心；离心所得的位于上层的水相先加酸调节pH至4.0~5.0，再于室温下静置，析出粗黄酮；

4）、洗涤：将粗黄酮依次经水洗、醇溶、真空抽滤、旋转蒸发浓缩，得棕红色浸膏；

5）、重结晶：将棕红色浸膏先于蒸馏水中重结晶，再真空干燥，得黄酮。

作为本发明的从金佛手饮料废渣中提取黄酮的方法的改进：将步骤1）所得的滤渣浸提1~2次，所得的滤液与步骤1）所得的滤液进行合并，得总滤液；将总滤液进行步骤2）的酸沉，疏水改性聚氧乙烯与总滤液的重量体积比为：4.5~5.5g/ L。

上述将滤渣进行浸提，从而将所得总滤液进行后续步骤的调酸沉降黄酮的方法，目的是为了提高黄酮的提取率。滤渣浸提所用的工艺等同于步骤1）中的浸提工艺，即，以滤渣替代金佛手饮料废渣。

作为本发明的从金佛手饮料废渣中提取黄酮的方法的进一步改进：步骤2）为：于45~55℃将疏水改性聚氧乙烯溶于微量的滤液或总滤液，得含有疏水改性聚氧乙烯的母液（例如，母液为疏水改性聚氧乙烯的饱和溶液）；再将剩余的滤液或总滤液先加酸调节pH至4.0~5.0，然后加入含有疏水改性聚氧乙烯的母液，室温静置后分相，静置时间为2~4小时。

作为本发明的从金佛手饮料废渣中提取黄酮的方法的进一步改进：步骤2）中的酸为摩尔浓度为9~11mol/L的浓HCl；步骤3）中的碱为摩尔浓度为0.9~1.1 mol/L的NaOH溶液，步骤3）的静置时间为3~5h。

本发明的从金佛手饮料废渣中提取黄酮的方法，是采用碱提酸沉结合水溶性的疏水改性聚合物形成的双水相萃取的方法从金佛手饮料废渣中提取黄酮，主要步骤包括碱提除去果胶等宏量杂质，调酸沉降黄酮，加水溶性的疏水改性聚合物（即，疏水改性聚氧乙烯）富集黄酮，洗涤，蒸馏水重结晶等。

在本发明的从金佛手饮料废渣中提取黄酮的方法中，所用原料--金佛手饮料废渣是指金佛手经冷榨工艺生产饮料后废弃的残渣，橙黄色，外观呈粉粒状，含水量约在50%～60％(w/w)，黄酮含量在0.5%～1.0%(w/w)。

在本发明的步骤2）中，黄酮由于水溶性聚合物-疏水改性聚氧乙烯的加入，加速沉降富集于聚合物相，聚合物相:水相(v/v)约为1:3。弃去上层水相，选用位于下层的聚合物相。

在本发明的步骤3）中，离心，得聚合物相和水相，聚合物相可回收循环利用，即，此聚合物相中含有疏水改性聚氧乙烯（重量基本同原始加入量，即，基本没有损失），还含有极少量的目标产物黄酮，因此该聚合物相可以反复用到步骤2）中。

本发明所指的室温为10~30℃。

采用本发明方法最终所得的纯黄酮，得率能高达0.76%，以湿佛手废渣计。黄酮再经LH-20凝胶层析得到若干单体成分，经红外光谱及核磁共振(H谱和C谱)分析，主要成分为橙皮甙、香叶木甙、柚皮甙等，并含有微量的香豆素，黄酮纯度达97%。

本发明的从金佛手饮料废渣中提取黄酮的方法，从大量佛手废渣中提取黄酮过程中引入一种水溶性的疏水改性聚合物，该聚合物的名称为疏水改性聚氧乙烯(HM-EO)，其单体聚合物片段为乙氧基单烷基胺(EMAA)，EMAA具有两嵌段结构，即两个有74个乙烯氧化物单元，由一个叔胺基团相连接，并带有一个疏水性的十二烷基。HM-EO重均分子量M_w为25000，多分散指数为2.2，该聚合物同样具有较低的浊点温度，在pH=11，浓度在0.5~3%(w/w)范围内，其浊点温度为29℃。HM-EO是单组分双水相系统的成相剂，具有生物相容性好（无毒），价格低廉，可回收利用等优点；特别是它具备的聚皂性质，可以用于富集极性较低的物质（如黄酮）。因而在酸沉工艺中引入HM-EO形成了典型的双水相系统，能快速、充分地将黄酮沉降下来，主要分配在聚合物相，再进行一步碱溶，绝大多数黄酮又回到水相，由于聚合物相可循环使用，因此黄酮损失极小。

本发明的从金佛手饮料废渣中提取黄酮的方法，具有如下特点：

1）、步骤2）的酸沉过程起较好的浓缩效果，不需要太低的pH值，可有效防止黄酮形成佯盐；

2）、操作温度较低对黄酮母核有一定保护作用，得到的黄酮质量好；

3）、提取充分，黄酮收率高；

4）、聚合物可循环使用，提取成本低。

综上所述，本发明的方法采用疏水改性聚氧乙烯(HM-EO)，该水溶性聚合物具有无毒、用量少、价格低廉、可回收利用等优点，同时起到絮凝剂和双水相萃取的作用，大大加速少量黄酮在酸性条件下的沉降，从而有效缩短了黄酮的生产周期，与传统的热缩工艺相比，大幅降低了生产的成本。

具体实施方式

以下实施例中所用的的疏水改性聚氧乙烯购自Akzo Nobel Surface Chemistry AB公司，该疏水改性聚氧乙烯先用适量蒸馏水洗涤2次，真空干燥至恒重，备用。

下面通过实施例进一步对本发明进行描述。

实施例1、一种从金佛手饮料废渣中提取黄酮的方法，依次进行以下步骤：

1）、碱提：在1 kg金佛手饮料废渣中加入4 kg水、再加入石灰乳，不断搅拌，直至料液的pH为9.5。于40℃浸提3h，过滤后，分别得初次滤液和初次滤渣。

将所得的初次滤渣重复上述浸提2次，即，在所得的初次滤渣中加入4 kg水、再加入石灰乳，不断搅拌，直至料液的pH为9.5。于40℃浸提3h，过滤后，分别得二次滤液和二次滤渣。将二次滤渣重复上述浸提，得三次滤液。

合并上述初次滤液、二次滤液和三次滤液，得总滤液约7.5L。

2）、酸沉：

从步骤1）所得的总滤液中先取微量部分，于50℃使37.5g疏水改性聚氧乙烯溶于该总滤液中，从而得含有疏水改性聚氧乙烯的母液；该处总滤液的用量只要保证疏水改性聚氧乙烯能溶解即可，即，例如母液为疏水改性聚氧乙烯的饱和溶液。

将步骤1）所得的剩余的总滤液先加浓HCl（摩尔浓度为10mol/L）调pH至4.5，然后于50℃加入上述含有疏水改性聚氧乙烯的母液；室温静置3h后分相，弃去上层水相。

3）、碱溶酸沉：在步骤2）分相所得的位于下层的聚合物相中加入1mol/L的NaOH溶液，边加边搅拌，调节pH为9.5。再离心（1000g，15min），移去聚合物相并回收利用；离心所得的位于上层的水相先加浓HCl（摩尔浓度为10mol/L）调节pH至4.5，再于室温下静置4h，析出粗黄酮12.4 g；真空抽滤，弃去滤液。

4）、洗涤：将上述12.4 g粗黄酮先用蒸馏水洗涤2-3次（每次的用量为100ml），然后溶于300ml的无水乙醇，真空抽滤，弃去滤渣，50℃旋转蒸发，除去乙醇，得到棕红色浸膏。

5）、重结晶：将棕红色浸膏加入蒸馏水，重结晶2次，50-60℃真空干燥，得到黄酮7.0 g，纯度约为97%，得率约为0.7%，以金佛手饮料废渣计。

将上述黄酮采用LH-20凝胶层析，流动相采用色谱纯甲醇或70%乙醇，流速0.5ml/min，分离得到4种单体成分，经核磁共振图谱解析，均为纯净物，其成分及其含量具体如下：

4.71g 橙皮甙，1.16 g香叶木甙，0.92g柚皮甙等，并含有0.11g的5,7-二甲氧基香豆素，总黄酮含量约为97%。

实施例2、一种从金佛手饮料废渣中提取黄酮的方法，依次进行以下步骤：

1）、在1 kg金佛手饮料废渣中加入4 kg水，水蒸汽回流提取佛手挥发油4.5g，得率约为0.45%。

在回流后的料液中再加入石灰乳，得反应体系；整个碱提的工艺步骤和工艺条件同实施例1的步骤1）。

步骤2）~步骤5）均同实施例1。 最终得黄酮7.6g，纯度约为98%，得率约为0.76%。

将上述黄酮采用LH-20凝胶层析，流动相采用色谱纯甲醇或70%乙醇，流速0.5ml/min，分离得到3种单体成分，经核磁共振图谱解析，均为纯净物，其成分及其含量具体如下：

5.09g 橙皮甙，1.19 g香叶木甙，1.17g柚皮甙，总黄酮含量约为97%。

对比例、将同实施例1的1 kg金佛手饮料废渣按照现有的碱提酸沉法生产，所得的黄酮收率和成分含量如下：

总黄酮收率约为0.05%，成分主要为橙皮甙，总黄酮含量约为78%。

最后，还需要注意的是，以上列举的仅是本发明的若干个具体实施例。显然，本发明不限于以上实施例，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。