一种从咖啡豆中提取绿原酸和咖啡酸的方法

摘要

本发明提供了一种从咖啡豆中提取高纯度绿原酸和咖啡酸的方法，提出了一整套咖啡豆中提取高纯度绿原酸和咖啡酸，先脱脂后采用丙酮酸水提取，过大孔吸附树脂，浓缩，乙酸乙酯萃取，活性碳脱色，结晶重结晶，得到绿原酸和咖啡酸纯品。整个分离过程中对环境条件要求不高，分离时间较短，纯度最高。分离材料易得便宜，分离操作过程简单，易控制，采用结晶重结晶，纯化效率高，且收率高。

说明书

所属技术领域

本发明涉及一种从咖啡豆中提取高纯度绿原酸和咖啡酸的方法，属于天然产 物化学的技术领域。

背景技术

绿原酸，别名：氯原酸，咖啡鞣酸，(1S，3R，4R，5R)-3-[[3-(3，4-二羟基苯 基)-1-氧代-2-丙烯基]氧]-1，4，5-三羟基环己烷甲酸；系统名：1，3，4，5-四羟 基环己烷羧酸-(3，4-二羟基肉桂酸酯)；化学名：3-O-咖啡酰奎尼酸(3-O-caffeoyl quinicacid)，植物来源：为忍冬科植物忍冬LonicerajaponicaThumb.、红腺忍冬 LonicerahypoglaucaMiq.、山银花LoniceraconfusaDC.或毛花柱忍冬Lonicera dasytylaRehd.的干燥花蕾或带初开的花和杜仲叶中。绿原酸半水合物为白色或微 黄色针状结晶，在110℃时变为无水物，与稀盐酸共热产生咖啡酸，熔点208℃， 比旋光度*α+D＝352°(C＝28)。绿原酸在25℃时水中溶解度约为4％，易溶于乙醇、 丙酮、甲醇等极性溶剂，微溶于乙酸乙酯，难溶于三氯甲烷、乙醚、苯等亲脂性 有机溶剂。绿原酸是由咖啡酸与奎尼酸形成的酯，其分子结构中有酯键、不饱和 双键及多元酚三个不稳定部分。在从植物提取过程中，往往通过水解和分子内酯 基迁移而发生异构化。由于绿原酸的特殊结构，决定了其可以利用乙醇、丙酮、 甲醇等极性溶剂从植物中提取出来，但是由于绿原酸本身的不稳定性，提取时不 能高温、强光及长时间加热。绿原酸的供试液放置于棕色瓶、冰箱(2℃)保存时 最为稳定。绿原酸被认为是众多药材和中成药抗菌解毒、消炎利胆的主要有效成 分，通常被作为定性甚至定量的指标。据报道，绿原酸的主要生物活性有(1)对 透明质酸酶及葡萄糖-6-磷酸酶的抑制作用；(2)对自由基的清除及抗脂质过氧化 作用；(3)抗诱变作用；(4)保肝利胆作用；(5)抗菌、抗病毒及解痉等作用。具有 较广泛抗菌作用，但在体内能被蛋白质灭活。与咖啡酸相似，口服或腹腔注射 时，可提高大鼠的中枢兴奋性。可增加大鼠及小鼠的小肠蠕动和大鼠子宫的张力。 有利胆作用，能增进大鼠的胆汁分泌。对人有致敏作用，吸入含有本品的植物尘 埃后，可发生气喘、皮炎等，但食入后可经小肠分泌物作用，变为无致敏性物质。 有止血、增高白血球及抗病毒作用。具有缩短血凝及出血时间的作用。

绿原酸在植物中广泛存在，只在几种植物中含量较多，如金银花、如葵花籽、 金银花叶、咖啡豆、元宝枫叶、牛蒡叶、红薯叶中，其含量在1％～8％干基左右， 不同产地其含量也不一样，所含绿原酸异构体种类也不一样，而且来自不同植物 的绿原酸的药理作用也不一样。

咖啡豆之水分含量随不同加工阶段及产品，而有很大的差异，含膜的潮湿咖 啡豆之水分含量约为50﹪，而干燥之生咖啡豆约为10﹪～13﹪。矿物质在咖啡 豆中的含量虽较少，约占生咖啡豆干物重的4﹪，但却很重要。它含有多种不同 的元素，其中以钾的含量为最多，约占所有矿物质量的40﹪，其次为钙、镁、 磷、钠及硫等。其它尚有许多含量在PPM层次的微量元素，如锌、锰、铜、铷 等33种以上。蔗糖是生咖啡豆中最主要的游离态糖类，其含量依品种、来源及 成熟度而异。多糖类是生咖啡豆中很重要的组成分，约占干物量的40％～50 ﹪。以粗蛋白计，生咖啡豆含量约13﹪～16﹪，若扣除咖啡因及葫芦巴碱等含 氮化合物，真正蛋白质的含量约为8.8﹪～9.7﹪。生咖啡豆中也含有多种酵紊， 如脂肪分解酵素、蛋白质分解酵素、醣类分解酵素、半乳糖水解酵素及过氧化酵 素等。生咖啡豆约含有0.15﹪～0.25﹪的游离氨基酸。绿原酸至少有3种以上 的异构物存在，其功能主要在于咖啡植株生理调节。生咖啡豆的脂质由存在于胚 乳中之咖啡油及存在于咖啡豆外层的蜡质所组成的，咖啡豆的平均含量为干物量 的15﹪。还含有植物碱、葫芦巴碱、烟碱酸。

公开号为CN1813556A的中国专利介绍了一种高含量绿原酸类物质的咖啡豆 加工方法，将咖啡生豆焙煎处理制备焙煎咖啡豆的咖啡豆加工方法，使高温高压 流体与咖啡生豆接触实施焙煎处理。

公开号为CN101404891A的中国专利介绍了一种绿原酸类含有物的制造方 法，将咖啡豆提取物(A)与水混合性有机溶剂(B)和水(C)的混合物，在使与(A)混合 后的(B)/(C)的质量比达到70/30～99.5/0.5的条件下相接触后，回收固形部分。可 以通过简便的方法得到异味·异嗅得到降低的绿原酸类含有物。

公开号为CN1425643的中国专利介绍了一种金银花中绿原酸的提取纯化方 法：干金银花粉碎，采用稀乙醇对金银花进行二次回流提取，浓缩提取物再用絮 凝法初步除杂纯化，最后采用大孔树脂法或酸性乙酸乙酯萃取法纯化精制。

公开号为CN1616403的中国专利介绍了从金银花中提取制备绿原酸的工艺： 金银花加水或乙醇进行回流提取，过滤，收集滤液并回收溶剂，加乙醇沉淀杂质， 过夜，过滤，减压回收溶剂，加水适量，静置过夜，过滤，滤液上大孔树脂柱， 用洗脱剂浓缩，收集含有绿原酸的组分，上聚酰胺柱，用洗脱剂洗脱，收集含有 绿原酸的组分，浓缩，精制得到含量大于95％的绿原酸。

公开号为CN1199728的中国专利介绍了一种从金银花中提取绿原酸的工艺： 金银花加酸性乙醇浸泡一定时间，加热回流提取一定时间，药渣再加酸性乙醇回 流提取一定时间，合并药液，减压回收乙醇，浓缩、精制。

目前高品质咖啡豆主要用于加工咖啡，其中还有一大部分如死豆等并没有得 到很好利用，将死豆直接使用会将咖啡带有股青涩味。若将这部分咖啡豆进行充 分利用，会大大提高咖啡种植收益。另外直接采用咖啡豆酸水进行提取绿原酸， 由于咖啡豆中含有大量脂类物质，将会影响绿原酸和啡酸提取。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术之不足而提供一种工艺合理、操作简单、 工艺周期短、咖啡豆综合利用程度高、快速提取绿原酸和咖啡酸的生产工艺。

本发明采用的技术方案包括：对咖啡豆进行去脂处理，采用酸水提取，过 大孔吸附树脂，浓缩，乙酸乙酯萃取，反相柱层析，活性碳脱色，乙酸乙酯结晶 和高度乙醇重结晶，得到绿原酸和咖啡酸纯品。

因此，本发明提供一种从咖啡豆提取绿原酸和咖啡酸的方法，具体步骤包括：

(1)粉碎已干燥好的咖啡豆原料至10目～20目，加入乙醚进行冷浸提3～ 4小时，其中咖啡豆的重量kg与乙醚的体积L比为1:4～10；

(2)陶瓷膜过滤一次得咖啡豆残渣和含乙醚溶液，将含乙醚溶液进行在 40～50℃下减压浓缩，回收乙醚，并得到咖啡豆脂；

(3)将咖啡豆残渣与丙酮溶液进行混合，室温浸提，时间为3～5小时，其 中咖啡豆残渣的重量kg与丙酮溶液的体积L比为1:5～10，丙酮溶液为丙酮和盐 酸水溶液混合后制成，丙酮体积L与0.001mol/L盐酸水溶液体积L比为4：1；

(4)陶瓷膜过滤一次得滤液，将所得滤液进行减压浓缩，回收丙酮，并得 到提取液Ⅰ；

(5)将提取液Ⅰ直接上NKA-9大孔吸附树脂，吸附30min后，用2BV上柱 液的10％乙醇溶液洗脱，弃洗脱液，再用3BV上柱液的20％乙醇水溶液洗脱，收 集乙醇洗脱液Ⅰ，浓缩至原体积的1/15～1/20，得浓缩液Ⅰ，其中20％乙醇水溶 液是指20％乙醇溶液中含有0.00001mol/L盐酸；

(6)用3BV上柱液的45％乙醇水溶液洗脱，收集乙醇洗脱液Ⅱ，浓缩至原 体积的1/10～1/15，得浓缩液Ⅱ，其中45％乙醇水溶液是指45％乙醇溶液中含有 0.01mol/L盐酸；

(7)用弱酸性活性炭对浓缩液Ⅰ进行脱色，间歇搅拌脱色1h，陶瓷膜过滤 一次得滤液，将该滤液再次浓缩至有白色浑浊物为止，冷却至1～4℃结晶8h， 过滤得粗结晶，再经重结晶后得咖啡酸纯品；

(8)用两至三倍体积的乙酸乙酯对浓缩液Ⅱ进行萃取，收集上层含有乙酸 乙酯的萃取液，在40～50℃下减压浓缩，回收乙酸乙酯，并得到绿原酸纯品。

所述过滤过程都是采用陶瓷膜过滤，膜孔孔径大小为0.22μm。

所述浓缩过程都是采用减压浓缩，温度控制在40～55℃之间。

所述步骤(7)中所加入活性碳的重量kg与浓缩液Ⅰ的体积L比为0.1～5:1。

10％乙醇水溶液的配制为用10mL无水乙醇加入90mL的水配制而成；20％乙醇 溶液的配制为用20mL无水乙醇加入80mL的水配制而成；45％乙醇溶液的配制为 用45mL无水乙醇加入55mL的水配制而成。

技术效果

1、脱脂处理能大大地降低其浸提液的黏度，提高了过滤速度，又能得到大 量脂类物质，降低了生产成本。

2、咖啡豆中绿原酸含量高，云南地区的咖啡豆绿原酸含量高达14％，且价 格低。使用咖啡豆作为金银花、杜仲叶等药材的替代，既大大提高了咖啡豆等残 渣的利用效率，提高咖啡豆的附加值，又摆脱了金银花、杜仲叶等药材的依赖， 完全缓解了市场对金银花、杜仲叶等药材的大量需求，扩展了绿原酸提取原料的 药用来源资源。

3、本发明方法操作简单，原料来源方便，还可以得到大量咖啡豆脂类物质。

4、本发明所用的试剂均为无毒、廉价、量产的化学试剂，整个过程中可利 用成熟的试剂回收的常规技术，这极大地降低了向环境排放废弃物。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，以下实施例旨在说明本发明而 不是对本发明的进一步限定。

实施例1

粉碎已干燥好的咖啡豆原料至10目～20目，称取100KG加入600L乙醚进 行冷浸提3～4小时；陶瓷膜过滤一次得咖啡豆残渣和含乙醚溶液，将含乙醚溶 液进行在40～50℃下减压浓缩，回收乙醚，并得到咖啡豆脂15kg；取咖啡豆残 渣70kg与400L的丙酮溶液(320L丙酮与80L的0.001mol/L盐酸水溶液等混合 后制成)进行混合，室温浸提，时间为3～5小时；陶瓷膜过滤一次得滤液，将 所得滤液进行减压浓缩，回收丙酮，并得到60L提取液Ⅰ；将提取液Ⅰ直接上 NKA-9大孔吸附树脂，吸附30min后，用2BV上柱液的10％乙醇溶液洗脱，弃洗 脱液，再用3BV上柱液的20％乙醇水溶液(含有0.00001mol/L盐酸)洗脱，收 集乙醇洗脱液Ⅰ150L，浓缩至原体积的1/15，得10L浓缩液Ⅰ；用3BV上柱液的 45％乙醇水溶液(含有0.01mol/L盐酸)洗脱，收集乙醇洗脱液Ⅱ150L，浓缩至 原体积的1/10，得15L浓缩液Ⅱ；用2kg弱酸性活性炭对浓缩液Ⅰ进行脱色， 间歇搅拌脱色1h，陶瓷膜过滤一次得滤液，将该滤液再次浓缩至有白色浑浊物 为止，冷却至1～4℃结晶8h，过滤得粗结晶，再经重结晶后得咖啡酸纯品1.45kg； 用两至三倍体积的乙酸乙酯对浓缩液Ⅱ进行萃取，收集上层含有乙酸乙酯的萃取 液，在40～50℃下减压浓缩，回收乙酸乙酯，并得到绿原酸纯品12.68kg。经HPLC 检测，绿原酸样品的纯度为98.5％，咖啡酸样品的纯度为98.68％。

实施例2

粉碎已干燥好的咖啡豆原料至10目～20目，称取200KG加入1200L乙醚进 行冷浸提3～4小时；陶瓷膜过滤一次得咖啡豆残渣和含乙醚溶液，将含乙醚溶 液进行在40～50℃下减压浓缩，回收乙醚，并得到咖啡豆脂35kg；取咖啡豆残 渣100kg与600L的丙酮溶液(480L丙酮与120L的0.001mol/L盐酸水溶液等混 合后制成)进行混合，室温浸提，时间为3～5小时；陶瓷膜过滤一次得滤液， 将所得滤液进行减压浓缩，回收丙酮，并得到100L提取液Ⅰ；将提取液Ⅰ直接 上NKA-9大孔吸附树脂，吸附30min后，用2BV上柱液的10％乙醇溶液洗脱， 弃洗脱液，再用3BV上柱液的20％乙醇水溶液(含有0.00001mol/L盐酸)洗脱， 收集到200L乙醇洗脱液Ⅰ，浓缩至原体积的1/20，得10L浓缩液Ⅰ；用3BV上 柱液的45％乙醇水溶液(含有0.01mol/L盐酸)洗脱，收集200L乙醇洗脱液Ⅱ， 浓缩至原体积的1/10，得20L浓缩液Ⅱ；用4kg弱酸性活性炭对浓缩液Ⅰ进行 脱色，间歇搅拌脱色1h，陶瓷膜过滤一次得滤液，将该滤液再次浓缩至有白色 浑浊物为止，冷却至1～4℃结晶8h，过滤得粗结晶，再经重结晶后得咖啡酸纯 品2.87kg；用两至三倍体积的乙酸乙酯对浓缩液Ⅱ进行萃取，收集上层含有乙 酸乙酯的萃取液，在40～50℃下减压浓缩，回收乙酸乙酯，并得到绿原酸纯品 18.54kg。经HPLC检测，绿原酸样品的纯度为98.67％，咖啡酸样品的纯度为 98.89％。

实施例3

粉碎已干燥好的咖啡豆原料至10目～20目，称取400KG加入2000L乙醚进 行冷浸提3～4小时；陶瓷膜过滤一次得咖啡豆残渣和含乙醚溶液，将含乙醚溶 液进行在40～50℃下减压浓缩，回收乙醚，并得到咖啡豆脂70kg；取咖啡豆残 渣200kg与1200L的丙酮溶液(960L丙酮与240L的0.001mol/L盐酸水溶液等混 合后制成)进行混合，室温浸提，时间为3～5小时；陶瓷膜过滤一次得滤液， 将所得滤液进行减压浓缩，回收丙酮，并得到200L提取液Ⅰ；将提取液Ⅰ直接 上NKA-9大孔吸附树脂，吸附30min后，用2BV上柱液的10％乙醇溶液洗脱， 弃洗脱液，再用3BV上柱液的20％乙醇水溶液(含有0.00001mol/L盐酸)洗脱， 收集乙醇洗脱液Ⅰ400L，浓缩至原体积的1/20，得20L浓缩液Ⅰ；用3BV上柱液 的45％乙醇水溶液(含有0.01mol/L盐酸)洗脱，收集乙醇洗脱液Ⅱ400L，浓缩 至原体积的1/16，得25L浓缩液Ⅱ；用5kg弱酸性活性炭对浓缩液Ⅰ进行脱色， 间歇搅拌脱色1h，陶瓷膜过滤一次得滤液，将该滤液再次浓缩至有白色浑浊物 为止，冷却至1～4℃结晶8h，过滤得粗结晶，再经重结晶后得咖啡酸纯品5.87kg； 用两至三倍体积的乙酸乙酯对浓缩液Ⅱ进行萃取，收集上层含有乙酸乙酯的萃取 液，在40～50℃下减压浓缩，回收乙酸乙酯，并得到绿原酸纯品36.35kg。经HPLC 检测，绿原酸样品的纯度为98.77％，咖啡酸样品的纯度为99.15％。