專利名稱:亞臨界水作為介質(zhì)同時提取山藥中多種生物活性成分的方法
技術領域：
一種運用亞臨界水萃取技術同時提取山藥中多種生物活性成分的方法。本發(fā)明是 以山藥塊莖、山藥加工產(chǎn)生的副產(chǎn)物如山藥皮和/或零余子(零余子是指山藥加工中剔除 的過細山藥枝條、形狀不規(guī)整的山藥塊莖等)為原料，利用亞臨界水萃取技術同時提取山 藥中的多種生物活性成分如山藥多糖、薯蕷皂苷、尿囊素等的方法，提取過程中一次裝料、 分步收集，通過調(diào)整亞臨界狀態(tài)下水的溫度/壓力來改變水的極性，進而表現(xiàn)出對樣品中 不同極性活性成分的選擇性萃取，實現(xiàn)多種活性成分的同步開發(fā)。提取產(chǎn)物可用于特定成 分的進一步分離、純化，也可以在減壓濃縮后直接作為山藥提取物用于功能性食品、化妝品 生產(chǎn)，屬于天然活性成分提取技術領域：
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背景技術：
山藥(Rhizoma Dioscoreae)為薯蕷科植物薯蕷(Dioscorea oppositaThunb)的 地下塊莖，它既是一味常見中藥材，又是一種蔬菜，在2002年3月被衛(wèi)生部列入首批藥食兼 用資源目錄，具有良好的生物活性及食用安全性?，F(xiàn)有研究表明，山藥中含有豐富的山藥多 糖、尿囊素、山藥皂苷等活性成分，具有促進上皮生長、消炎、抑菌、護膚、美容、護發(fā)、美發(fā)和 調(diào)節(jié)植物生長等多重功效，廣泛用于功能性食品、醫(yī)藥、日用化工品和農(nóng)用化學品等許多領 域。
山藥中山藥多糖、尿囊素、山藥皂苷等活性成分的提取目前主要有溶劑提取、酶處 理后溶劑提取、超聲波輔助溶劑提取、微波輔助溶劑提取等考慮了輔助處理手段的提取方 法以及超臨界流體萃取法，所形成的知識產(chǎn)權也主要集中在溶劑提取條件控制，酶處理后 溶劑提取中酶的種類、酶解條件、提取條件優(yōu)化，超聲波輔助溶劑提取時超聲波的作用強 度、時間選擇，微波輔助處理的強度、時間選擇等方面。從本質(zhì)上講，上述提取方法都存在 著需要大量使用有機溶劑、易造成有機溶劑殘留，間歇式生產(chǎn)、生產(chǎn)效率低下，各活性成分 分頭提取、不能實現(xiàn)萃取工藝的無縫銜接等缺陷。也有用超臨界二氧化碳萃取山藥多糖及 尿囊素的報道(如國家發(fā)明專利，申請?zhí)?00610069598. 5，公開號CN1958575a)，但事實上 超臨界二氧化碳更適合萃取非極性化合物，對多糖類、皂苷類、黃酮類及尿囊素等極性成分 的萃取效果很差[靳洪允，亞臨界水的應用研究及進展，濕法冶金，2005:24 (2)，66-8 ；吳仁 銘，亞臨界水萃取在分析化學中的應用，化學進展，2002 14 (1)，32-6]。
亞臨界流體技術是20世紀90年代剛剛興起并正在迅速滲透到各個領域的新興工 業(yè)技術。與普通水相比，亞臨界水的密度、黏度及介電常數(shù)發(fā)生急劇變化，具有接近液體的 密度和溶解能力，類似氣體的黏度和擴散系數(shù)，其介電常數(shù)(ε )從常溫常壓下的80下降到 類似甲醇、乙醇的范圍(ε =8 24)，對極性、弱極性化學成分的溶解能力大幅提高。以 亞臨界水為環(huán)境友好型溶劑，可以改變萃取體系的相行為、加速溶劑化效應，變傳統(tǒng)溶劑條 件下的多相反應為單相反應，增大擴散系數(shù)，降低傳質(zhì)和傳熱阻力，可以在更短的時間內(nèi)達 到萃取平衡，縮短處理時間，還能通過調(diào)控亞臨界體系的溫度/壓力來控制提取產(chǎn)物的分布。因此，以亞臨界水替代常用的有毒有害的有機溶劑來進行生物活性成分提取，具有設備 簡單、萃取時間短、能量消耗小、后續(xù)分離純化方便、基本不會造成環(huán)境污染等諸多優(yōu)點。同 時，通過改變萃取壓力/溫度，可以改變水的極性，從而可以選擇性地萃取樣品中不同極性 的成分，實現(xiàn)一次裝料、多種目標成分的連續(xù)萃取、分步收集。亞臨界水萃取技術已成為食 品、化工、中草藥開發(fā)領域中最引人注目的技術，被迅速運用于食品添加劑、功能因子的制 備和食品加工廢棄物的回收再資源化。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種利用亞臨界水萃取技術同時提取山藥中多種生物活性 成分的方法，實踐中以山藥塊莖、山藥加工產(chǎn)生的副產(chǎn)物如山藥皮和/或零余子為原料，利 用亞臨界水萃取技術同時提取其中的多種生物活性成分如山藥多糖、薯蕷皂苷、尿囊素等。 具有原料無須過度粉碎、萃取中不使用有機溶劑、萃取選擇性強、可連續(xù)萃取山藥多糖/薯 蕷皂苷及尿囊素等生物活性成分、萃余物可繼續(xù)無害化使用等特點，既簡化了生產(chǎn)工藝，又 提高了生產(chǎn)效率。
本發(fā)明的技術方案是以初步破碎的山藥塊莖、山藥加工產(chǎn)生的副產(chǎn)物如山藥皮 和/或零余子為原料(0. 2 1. Ocm X 0. 5 1. Ocm)，以亞臨界水為萃取劑，在505KPa條件 下，在100 260°C范圍內(nèi)逐步升高萃取溫度，可依次獲得山藥多糖、薯蕷皂苷、尿囊素為主 要活性成分的萃出物。這些萃出物可經(jīng)分步收集后再進一步純化其中的山藥多糖、薯蕷皂 苷、尿囊素，也可以直接進行濃縮后，作為山藥提取物使用。
處理工藝
(1)原料予處理稱取一定質(zhì)量的山藥塊莖、山藥加工產(chǎn)生的副產(chǎn)物如山藥皮和/ 或零余子，經(jīng)初步粉碎至0.2 1.0cm X 0.5 1.0cm大小的顆粒后，加入到萃取罐中的物 料籃內(nèi)；
(2)亞臨界水的制備將脫除了溶氧的去離子水輸送到預熱器中快速加熱，使去 離子水達到亞臨界狀態(tài)；
(3)萃取將溫度達到設定值的亞臨界水輸送到萃取罐中，調(diào)節(jié)亞臨界水的壓力/ 溫度，當萃取罐中的物料處于設定的壓力/溫度條件時，開始提取
在壓力為505KPa、溫度100 150°C條件下萃取一定時間、提取液開始流出后，將 其泵入冷卻器中進行冷卻，至常溫后即可收集萃出物I。
保持萃取罐壓力505KPa，將萃取罐的溫度提高到150 210°C條件下萃取一定時 間、提取液開始流出后，將其泵入冷卻器中進行冷卻，至常溫后即可收集萃出物II。
保持萃取罐壓力505KPa，將萃取罐的溫度提高到210 260°C條件下萃取一定時 間、提取液開始流出后，將其泵入冷卻器中進行冷卻，至常溫后即可收集萃出物III。
(4)萃出物的處理
將萃出物I、II、III合并后減壓濃縮，即可得到山藥提取物浸膏；也可以進一步干 燥后粉碎，得到山藥提取物粉末，其中含有山藥多糖、尿囊素、薯蕷皂苷等生物活性成分。
將萃出物I減壓濃縮至膏狀，加入無水乙醇至混合物中乙醇濃度達到70%后，靜 置沉淀10-12小時，過濾得到不溶物并經(jīng)干燥、粉碎，可以得到純度達到60-95%的山藥多糖。[0017]將萃出物II與活性炭(質(zhì)量比為2 20 1)混合，靜置1 2小時后，低速離 心分離(300 2000轉(zhuǎn)/分鐘)祛除水分，再以乙醇洗滌并分離出活性炭后，減壓濃縮有機 相，即可得到尿囊素，其含量可達40 80克/100克。經(jīng)乙醇或甲醇重結(jié)晶后，其純度可進 一步提高到90 95%。
將萃出物III減壓濃縮至原體積的1/10，上AB28大孔吸附樹脂柱，先用去離子水 洗脫后，再用10 %、20 %、30 %、40 %體積分數(shù)的乙醇洗脫，收集30 %、40 %乙醇洗脫組分， 減壓濃縮至干，即得薯蕷皂苷粉末，其純度為40 80%。
本發(fā)明的有益效果本發(fā)明可以在不用或大幅降低有機溶劑用量的條件下，一次裝料，同時提取山藥 中的3種主要功效成分；依市場需求，可以生產(chǎn)出4種產(chǎn)品，既提高了萃取的操作效率，又降 低了萃取過程中的能量消耗，同時也使得萃取操作對環(huán)境的污染降低到最低限度，經(jīng)濟、社 會效益顯著。
具體實施方式
實施例1
(1)原料予處理稱取山藥加工中去除的山藥皮(約占山藥處理量的25 30%) 1000克，初步粉碎至0.2 1.0cm X 0. 5 1. Ocm大小的顆粒后，加入到萃取罐中的 物料籃內(nèi)；
(2)亞臨界水的制備將脫除了溶氧的去離子水輸送到預熱器中快速加熱，使去 離子水達到亞臨界狀態(tài)；
(3)萃取將溫度達到設定值的亞臨界水輸送到萃取罐中，調(diào)節(jié)亞臨界水的壓力/ 溫度，當萃取罐中的物料壓力達到505KPa時，在30分鐘內(nèi)逐步將萃取溫度從100提高至 260°C，收集提取液，經(jīng)冷卻器冷卻后減壓濃縮，即可得到山藥提取浸膏；也可以進一步進行 干燥并粉碎，得到山藥提取物粉末38. 6克，其中含有山藥多糖、尿囊素、薯蕷皂苷等生物活 性成分。
實施例2
(1)原料予處理稱取山藥塊莖1000克，經(jīng)初步粉碎至0.2 1.0cm X 0. 5 1. Ocm大小的顆粒后，加入到萃取罐中的物料籃內(nèi)；
(2)亞臨界水的制備將脫除了溶氧的去離子水輸送到預熱器中快速加熱，使去 離子水達到亞臨界狀態(tài)；
(3)萃取設定萃取罐壓力為在505KPa下，輸入亞臨界水并調(diào)整萃取罐溫度，在15 分鐘內(nèi)將萃取罐的溫度從100°c逐漸提高150°c進行萃取，提取液開始流出后，將其泵入冷 卻器中進行冷卻，至常溫后即可收集萃出物I。
保持萃取罐壓力505KPa，在10分鐘內(nèi)將萃取罐的溫度從150°C逐漸提高到210°C 進行萃取，提取液開始流出后，將其泵入冷卻器中進行冷卻，至常溫后即可收集萃出物II。
保持萃取罐壓力505KPa，在10分鐘內(nèi)將萃取罐溫度從210°C提高到260°C進行萃 取、提取液開始流出后，將其泵入冷卻器中進行冷卻，至常溫后即可收集萃出物III。
(4)萃出物的處理
將萃出物I減壓濃縮至膏狀，加入無水乙醇至混合物中乙醇濃度達到70%后，靜置沉淀10小時，過濾得到不溶物并經(jīng)干燥、粉碎，可以得到純度達到60 95%的山藥多糖 18. 2 克。
將萃出物II與活性炭(質(zhì)量比為2 20 1)混合，靜置1小時后，低速離心分 離(300 2000轉(zhuǎn)/分鐘)祛除水分，再以乙醇洗滌并分離出活性炭后，減壓濃縮有機相， 即可得到尿囊素，其含量可達40 60克/100克。經(jīng)乙醇或甲醇重結(jié)晶后，其純度可進一 步提高到90 95%。
將萃出物III減壓濃縮至原體積的1/10，上AB28大孔吸附樹脂柱，先用去離子水 洗脫后，再用10 %、20 %、30 %、40 %體積分數(shù)的乙醇洗脫，收集30 %、40 %乙醇洗脫組分， 減壓濃縮至干，即得薯蕷皂苷粉末9. 3克，其純度為42. 5%。實施例3
(1)原料予處理稱取山藥加工產(chǎn)生的零余子1000克，經(jīng)初步粉碎至0. 2 1. Ocm X 0. 5 1. Ocm大小的顆粒后，加入到萃取罐中的物料籃內(nèi)；
(2)亞臨界水的制備將脫除了溶氧的去離子水輸送到預熱器中快速加熱，使去 離子水達到亞臨界狀態(tài)；
(3)萃取設定萃取罐壓力為在505KPa下，輸入亞臨界水并調(diào)整萃取罐溫度，在15 分鐘內(nèi)將萃取罐的溫度從100°c逐漸提高140°c進行萃取，提取液開始流出后，將其泵入冷 卻器中進行冷卻，至常溫后即可收集萃出物I。
保持萃取罐壓力505KPa，在20分鐘內(nèi)將萃取罐的溫度從140°C逐漸提高到210°C 進行萃取，提取液開始流出后，將其泵入冷卻器中進行冷卻，至常溫后即可收集萃出物II。
保持萃取罐壓力505KPa，在18分鐘內(nèi)將萃取罐溫度從210°C提高到260°C進行萃 取、提取液開始流出后，將其泵入冷卻器中進行冷卻，至常溫后即可收集萃出物III。
(4)萃出物的處理
將萃出物I減壓濃縮至膏狀，加入無水乙醇至混合物中乙醇濃度達到70%后，靜 置沉淀12小時，過濾得到不溶物并經(jīng)重復提純、干燥、粉碎，可以得到純度達到95%的山藥 多糖8. 3克。
將萃出物II與活性炭(質(zhì)量比為2 20 1)混合，靜置1小時后，低速離心分 離(300 2000轉(zhuǎn)/分鐘)祛除水分，再以乙醇洗滌并分離出活性炭后，減壓濃縮有機相， 即可得到尿囊素，其含量可達52克/100克。經(jīng)乙醇或甲醇重結(jié)晶后，其純度可進一步提高 至Ij 90%。
將萃出物III減壓濃縮至原體積的1/10，上AB28大孔吸附樹脂柱，先用去離子水 洗脫后，再用10 %、20 %、30 %、40 %體積分數(shù)的乙醇洗脫，收集30 %、40 %乙醇洗脫組分， 減壓濃縮至干，即得薯蕷皂苷粉末11. 2克，其純度為63. 6%。
權利要求
一種運用亞臨界水萃取技術同時提取山藥中多種生物活性成分的方法，其特征是以山藥塊莖、山藥加工產(chǎn)生的副產(chǎn)物如山藥皮和/或零余子(零余子是指山藥加工中剔除的過細山藥枝條、形狀不規(guī)整的山藥塊莖等)為原料，利用亞臨界水萃取技術同時提取山藥中的多種生物活性成分如山藥多糖、薯蕷皂苷、尿囊素等的方法。所獲得的萃出物可以分別進行進一步的純化，也可以直接經(jīng)減壓濃縮后使用。
2.基于權利要求
1的用亞臨界水萃取技術同時提取山藥中的多種生物活性成分如山 藥多糖、薯蕷皂苷、尿囊素的方法，其特征是可以使用山藥塊莖、山藥加工副產(chǎn)物和/或零 余子中的一種或同時使用其中的兩種或三種作為萃取原料。
3.一種運用亞臨界水萃取技術同時提取山藥中的多種生物活性成分如山藥多糖、薯 蕷皂苷、尿囊素等的方法，其特征是對原料進行初步破碎，其粒徑大小介于0. 2 1. Ocm X 0. 5 1. Ocm之間，以亞臨界水為萃取劑，在505KPa條件下、在100 260°C范圍萃取上述 三種活性成分。
4.一種基于權利要求
3的用亞臨界水萃取技術同時提取山藥中的多種生物活性成分 如山藥多糖、薯蕷皂苷、尿囊素的方法，其特征是可以分布收集萃出物，也可以不加區(qū)分合 并收集萃出物。
5.一種基于權利要求
3的用亞臨界水萃取技術同時提取山藥中的多種生物活性成分 如山藥多糖、薯蕷皂苷、尿囊素的方法，其特征是對富含山藥多糖的萃出物先進行減壓濃縮 至膏狀，再加入無水乙醇至混合物中乙醇濃度達到70%后，靜置沉淀10-12小時，最后過濾 得到的不溶物并經(jīng)干燥、粉碎以獲得高純度的山藥多糖。
6.一種基于權利要求
3的用亞臨界水萃取技術同時提取山藥中的多種生物活性成分 如山藥多糖、薯蕷皂苷、尿囊素的方法，其特征是先將富含尿囊素的萃出物II與活性炭(質(zhì) 量比為2 20 1)混合，靜置1 2小時后，低速離心分離(300 2000轉(zhuǎn)/分鐘)祛除 水分，再以乙醇洗滌并分離出活性炭后，減壓濃縮有機相以獲得尿囊素。
7.一種基于權利要求
3的用亞臨界水萃取技術同時提取山藥中的多種生物活性成分 如山藥多糖、薯蕷皂苷、尿囊素的方法，其特征是先將富含薯蕷皂苷的萃出物減壓濃縮至原 體積的1/10，上AB28大孔吸附樹脂柱，先用去離子水洗脫后，再用10%、20%、30%、40%體 積分數(shù)的乙醇洗脫，收集30%、40%乙醇洗脫組分，減壓濃縮至干以獲得薯蕷皂苷粉末。
專利摘要
一種運用亞臨界水萃取技術同時提取山藥中多種生物活性成分的方法，屬于天然活性成分提取技術領域：
。本發(fā)明是以山藥塊莖、山藥加工產(chǎn)生的副產(chǎn)物如山藥皮和/或零余子(零余子是指山藥加工中剔除的過細山藥枝條、形狀不規(guī)整的山藥塊莖等)為原料，利用亞臨界水萃取技術同時提取山藥中的多種生物活性成分如山藥多糖、薯蕷皂苷、尿囊素等的方法，提取過程中一次裝料、分步收集，通過調(diào)整亞臨界狀態(tài)下水的溫度/壓力來改變水的極性，進而表現(xiàn)出對樣品中不同極性活性成分的選擇性萃取，實現(xiàn)多種活性成分的同步開發(fā)。提取產(chǎn)物可用于特定成分的進一步分離、純化，也可以在減壓濃縮后直接作為山藥提取物用于制藥、化妝品、功能性食品。
文檔編號A23L1/30GKCN101961445SQ201010500500
公開日2011年2月2日 申請日期2010年10月9日
發(fā)明者劉河明, 張華偉, 張連富 申請人:江南大學;利川市匯川現(xiàn)代農(nóng)業(yè)有限公司導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan