一种利用亚临界水萃取技术从枇杷叶中提取制备熊果酸的方法和装置

摘要

发明提供一种利用亚临界水萃取技术从枇杷叶中提取制备熊果酸的方法和装置。该方法主要以预处理后的枇杷叶为原料，以水为溶剂，在萃取压力0～10Mpa、萃取温度100～300℃，通过调节水的温度、压力及萃取时间，依次分级提取枇杷叶中的多糖、有机酸、黄酮类化合物、皂苷类、三萜类以及挥发油类等有效成分。在获得各类提取物的基础上，再通过柱层析分离进一步纯化，可以获得高纯度(≥95％)的熊果酸产品。亚临界萃取装置主要包括萃取釜和分离收集罐，原料放置在萃取釜中，通过调节萃取参量，对提取物进行选择性提取。萃取釜与收集罐通过泄压阀连接，收集罐外包有降温装置，可实现静态萃取和连续萃取。该提取工艺过程不使用有机溶剂，绿色环保、天然、无毒，提取效率高，可同时实现多种有效成分的连续化分离富集，具有很好的工业化应用前景。

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用亚临界水萃取技术提取枇杷叶中熊果酸的方法和装 置，属于天然活性成分提取技术领域。

背景技术

枇杷叶系蔷薇科枇杷属植物枇杷的干燥叶，在我国分布广泛。是我国应用 广泛的一种中药，具有广泛的药理作用，主要表现在抗炎止咳、降血糖、抗病 毒、抗氧化等许多方面。枇杷叶的化学成分结构多样，主要有挥发油、三萜酸 类、倍半萜类、黄酮类、多酚类以及糖苷类等化合物。目前，枇杷叶的主要用 途为经水提法生产抗炎止咳药枇杷露和枇杷膏，三萜类中的熊果酸纯品为白色 针状结晶，熔点277℃，不溶于水和石油醚，易溶于乙醇和甲醇，可溶于苯、氯 仿。熊果酸是五环三萜化合物，它具有抗致癌、抗促癌、诱导F9畸胎瘤细胞分 化和抗血管生成作用。它是抗癌方面极具潜力的候选新药，作为抗癌药物具有 极大的市场和较高的经济效益。

枇杷叶中活性成分的提取目前主要有溶剂提取，酶法处理后溶剂提取、超 声波辅助溶剂提取、微波辅助溶剂提取以及超临界流体萃取法。无论是辅助处 理手段还是超临界流体萃取主要集中在溶剂提取的调节控制上。溶剂提取具有 流程长、耗时多、提取物杂质含量高、难以纯化等问题，同时由于采用大量有 机溶剂，还存在残留问题及环境污染等问题。为了解决这些问题，近年来有人 将超临界CO₂萃取技术运用到天然产物有效成分的提取中，该技术绿色环保、 所得产品质量高、且生产过程易控制，但CO₂流体为非极性物质且相对分子质 量较低，该技术只能用于非极性化合物的萃取，对极性和相对分子质量大的物 质缺乏足够的溶解性而较难达到理想萃取效果。

亚临界流体技术是20世纪90年代刚刚兴起的并正在迅速渗透到各个领域的 一个新技术。其中以亚临界水的研究最为广泛，亚临界水既可作为溶剂，又可 用作反应物和催化剂，这种特性能用于替代有毒有害的有机溶剂从而使其成为 化工和食品、药品领域中令人注目的技术。亚临界水(Sub-critical water，SCW)也 称之为高温水、超加热水、高压热水或热液态水，是指在一定压力下，将水加 热到100℃以上临界温度以下的高温，水体仍然保持在液体状态。研究发现它成 为很多传统氧化反应的一种可能的溶剂，这些反应包括碳碳键的形成、异构化、 脱氢、水解、部分氧化以及氢和氚的交换反应等等。通过对亚临界水温度和压 力的控制可以改变水的极性、表面张力和粘度。温度升高，极性降低，亚临界 水对有机物的溶解能力大大增加。以亚临界水为环境友好型溶剂，可以改变萃 取体系的相行为、加速溶剂化效应，变传统溶剂条件下的多相反应为单反应， 增大扩散系数，较低传质和传热阻力，可以在更短时间内达到萃取平衡，缩短 处理时间，还能通过亚临界体系的温度与压力来控制提取产物的分布。

而有关亚临界水提取技术应用于枇杷叶功效成分的研究尚未见报道。因此， 为了克服现有枇杷叶药效成分提取技术的不足，将亚临界水萃取技术这一新型 的绿色环保型提取技术引入枇杷叶药效成分的研究中，通过改变亚临界水萃取 温度和压力进而改变水的极性，对不同极性活性成分进行选择性提取，实现一 次装料、连续化提取操作。萃取液可减压浓缩后成为枇杷浸膏，也可进一步分 离纯化获得纯度高的熊果酸产品，作为功能因子广泛应用于药品、保健品和化 妆品领域。

发明内容

本发明提供一种运用亚临界水萃取技术提取枇杷叶中熊果酸的方法及萃取 装置。该方法主要是以预处理后的枇杷叶为原料，以亚临界水为溶剂，在萃取 压力0～10Mp、萃取温度100～300℃，通过调节水的温度、压力及萃取时间，分 级提取多糖、有机酸类、黄酮类化合物、皂苷类、三萜类以及挥发油类等有效 成分。同时在获得各类不同性质的提取物的基础上，进一步分离纯化，可以获 得高纯度的熊果酸。亚临界萃取装置主要包括萃取釜和分离收集罐，原料放置 在萃取釜中，通过调节萃取参量，对提取物进行选择性提取。萃取釜与收集罐 通过泄压阀连接，收集罐外包有降温装置，可实现静态萃取和连续萃取。

本发明的技术方案：以预处理过的枇杷叶，以亚临界水为萃取剂，在10Mpa 下，在100～300℃范围内逐步升高萃取温度，这些萃取物可经分步收集后进一 步纯化其中的熊果酸，也可直接旋蒸得到浸膏，作为枇杷叶提取物。具体步骤 为：

1、原料预处理：称取一定量的枇杷叶原料，用水洗净、去毛、烘干并粉碎， 利用分样筛分级，样品粒径大小介于0.4～0.8mm之间。将脱除了溶氧的去离 子水输送到预加热器中快速加热到一定温度。

2、亚临界水萃取：将处理好的原料置于萃取釜中，利用液相泵将脱氧去离 子水以小于10mL/min的流速注入釜中，萃取温度100～300℃，压力0～10Mpa， 萃取时间0.5～3h，对枇杷叶进行萃取，萃取结束打开泄压阀，萃取液流入收集 罐中冷却至室温，并依极性(100～150℃，10Mpa；200～250℃，10Mpa；250～300 ℃，10Mpa)分步收集得到三部分萃取液(萃取物I、II、III)。

3、分离纯化：对分步收集的萃取液分别进行旋转蒸发浓缩，分别进行以下 三种不同处理过程，可依次得到不同的产品：(a)加入无水乙醇至混合物中使 乙醇浓度达到70％后，静止沉淀，过滤得不溶物并经干燥、粉碎，可以得到纯 度50％以上的枇杷叶多糖；(b)加水沉降3次，沉淀物用乙醇溶解，用NaOH 调节pH至9-10，活性碳脱色过滤，并酸化滤液，经干燥、粉碎，可得到纯度 40％以上的黄酮类活性物质。(c)加水沉降3次，沉淀物用乙醇溶解，用NaOH 调节pH至9-10，活性碳脱色过滤，并酸化滤液，使用非极性大孔树吸附脂分 离富集溶液中的熊果酸。经乙醇或甲醇重结晶后，得到熊果酸产品，纯度达到 95％以上。

本发明的有益效果：本发明利用亚临界水提取技术，可以同步获得高纯度 不同功能特征的系列功能因子，整个过程绿色无污染，本技术还进一步提出了 连续化生产系统包括提取、浓缩和分析过程的操作系统和系统优化控制策略， 该发明开发出了系列产品，形成了枇杷浸膏、枇杷多糖、三萜类化合物、黄酮 类化合物、熊果酸等功能因子配料系列产品，产品附加值大幅度提高。

附图说明

图1是本发明设计的萃取装置的结构示意图。

具体实施方式

实施例1：

称取一定量的枇杷叶原料，用水洗净、去毛、烘干并粉碎，利用分样筛分 级，粒径大小介于0.4～0.8mm之间。将处理好的原料1000g置于萃取釜中， 利用液相泵将脱氧去离子水以小于10mL/min的流速注入釜中，调节压力和温 度，当萃取罐中的物料压力达到10Mpa，1h内，萃取温度由100℃逐步提高至 250℃，收集提取液1800mL，经旋转蒸发后浓缩，即可得到枇杷叶提取浸膏， 也可进一步干燥，得到枇杷叶提取物42.4g，其中含枇杷多糖，黄酮，三萜类及 熊果酸等生物活性成分。

实施例2：

称取一定量的枇杷叶原料，用水洗净、去毛、烘干并粉碎，利用分样筛分 级，粒径大小介于0.4～0.8mm之间。将处理好的原料1000g置于萃取釜中，利 用液相泵将脱氧去离子水以小于10mL/min的流速注入釜中，调节压力和温度， 当萃取罐中的物料压力达到10Mpa，控制萃取罐温度在100℃条件下萃取1.5h， 使用调节阀泄压，提取液流入收集釜，冷却至室温后取出萃取物I；保持萃取 罐压力10MPa，将温度提高到200℃条件下萃取1h，泄压，提取液流入收集釜， 冷却后取出萃取物II；保持压力10MPa，将温度提高到250℃条件下萃取1h， 泄压后提取液流入收集釜，冷却，取出萃取物III。

将萃取物I旋转蒸发，浓缩至膏状，加入无水乙醇至混合物中乙醇浓度达 到70％后，静止沉淀，过滤得不溶物并经干燥、粉碎，可以达到纯度58％的枇 杷叶多糖约17.5g。

将萃取物II旋转蒸发，浓缩至浸膏，水沉降3次，用乙醇溶解，用NaOH 调节pH至9-10，活性碳脱色过滤，并酸化滤液，经干燥、粉碎，可得到纯度 为45％的黄酮类物质14.2g。

将萃取物III加水沉降3次，沉淀物用乙醇溶解，用NaOH调节pH至9-10， 活性碳脱色过滤，并酸化滤液，可得到纯度40％的三萜类活性物质10.8g，使 用非极性大孔树吸附脂XDA-200分离富集溶液中的熊果酸。经乙醇或甲醇重结 晶后，得到熊果酸产品，纯度达到95.0％，熊果酸回收率为31.5％。

实施例3：

称取一定量的枇杷叶原料，用水洗净、去毛、烘干并粉碎，利用分样筛分 级，粒径大小介于0.4～0.8mm之间。将处理好的原料1000g置于萃取釜中，利 用液相泵将脱氧去离子水以小于10mL/min的流速注入釜中，调节压力和温度， 当萃取罐中的物料压力达到10Mpa，控制萃取罐温度在120℃条件下萃取1h， 使用调节阀泄压，提取液流入收集釜，冷却至室温后取出萃取物I；保持萃取 罐压力10MPa，将温度提高到230℃条件下萃取1h，泄压，提取液流入收集釜， 冷却后取出萃取物II；保持压力10MPa，将温度提高到280℃条件下萃取1h， 泄压后提取液流入收集釜，冷却，取出萃取物III。

将萃取物I旋转蒸发，浓缩至膏状，加入无水乙醇至混合物中乙醇浓度达 到70％后，静止沉淀，过滤得不溶物并经干燥、粉碎，可以达到纯度52％的枇 杷叶多糖约24.6g。

将萃取物II旋转蒸发，浓缩至浸膏，水沉降3次，用乙醇溶解，用NaOH 调节pH至9-10，活性碳脱色过滤，并酸化滤液，经干燥、粉碎，可得到纯度 为48％的黄酮类物质17.0g。

将萃取物III加水沉降3次，沉淀物用乙醇溶解，用NaOH调节pH至9-10， 活性碳脱色过滤，并酸化滤液，可得到纯度42％的三萜类活性物质15.7g，使 用非极性大孔树吸附脂XDA-200分离富集溶液中的熊果酸。经乙醇或甲醇重结 晶后，得到熊果酸产品，纯度达到96.4％，熊果酸回收率为38.2％。

实施例4：

称取一定量的枇杷叶原料，用水洗净、去毛、烘干并粉碎，利用分样筛分 级，粒径大小介于0.4～0.8mm之间。将处理好的原料1000g置于萃取釜中，利 用液相泵将脱氧去离子水以小于10mL/min的流速注入釜中，调节压力和温度， 当萃取罐中的物料压力达到10Mpa，控制萃取罐温度在150℃条件下萃取2h， 使用调节阀泄压，提取液流入收集釜，冷却至室温后取出萃取物I；保持萃取 罐压力10MPa，将温度提高到250℃条件下萃取1.5h，泄压，提取液流入收集釜， 冷却后取出萃取物II；保持压力10MPa，将温度提高到300℃条件下萃取1h， 泄压后提取液流入收集釜，冷却，取出萃取物III。

将萃取物I旋转蒸发，浓缩至膏状，加入无水乙醇至混合物中乙醇浓度达 到70％后，静止沉淀，过滤得不溶物并经干燥、粉碎，可以达到纯度50％的枇 杷叶多糖约20.3g。

将萃取物II旋转蒸发，浓缩至浸膏，水沉降3次，用乙醇溶解，用NaOH 调节pH至9-10，活性碳脱色过滤，并酸化滤液，经干燥、粉碎，可得到纯度 为41％的黄酮类物质19.0g。

将萃取物III加水沉降3次，沉淀物用乙醇溶解，用NaOH调节pH至9-10， 活性碳脱色过滤，并酸化滤液，可得到纯度47％的三萜类活性物质22.4g，使 用非极性大孔树吸附脂XDA-200分离富集溶液中的熊果酸。经乙醇或甲醇重结 晶后，得到熊果酸产品，纯度达到95.8％，熊果酸回收率为40.5％。