CN101003551A - 水苏糖的生产方法及利用地黄生产水苏糖和梓醇的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种从地黄、宝塔菜等含水苏糖植物中分离、提取高纯度水苏糖产品的方法，并提供了一种从地黄中连续提取分离水苏糖和梓醇的生产方法。本方法采用低温提取，提取液在低温下连续经过压滤、微滤、超滤、纳滤连续膜过滤过程和活性炭柱、大孔吸附树脂柱、阳离子交换树脂柱、阴离子交换树脂柱的连续柱层析过程进行分离纯化，生产水苏糖和梓醇产品。极大地提高了产品质量，节约能源，提高了原料利用率，降低了生产成本。

Description

水苏糖的生产方法及利用地黄生产水苏糖和梓醇的方法

技术领域

本发明涉及利用植物提取分离生物活性物质的生产方法，特别是水苏糖的生产方法，及水苏糖和梓醇的生产方法。

背景技术

水苏糖是自然界存在的一种功能性低聚糖，有不被人体消化的特点，可被肠道内双歧杆菌利用，是优良的双歧杆菌增值因子。水苏糖能够迅速改善人体消化道内环境，促进形成有益菌在消化道内的优势地位，控制产气，产酸，腐败菌的生成，抑制内源致癌物质的产生和吸收。水苏糖低甜度，低热能，适于糖尿病病人服用，有稳定血糖，防止便秘，增强免疫功能功效。从植物中提取水苏糖是水苏糖的主要生产来源，现今的很多从中药中生产水苏糖的生产工艺包括往往涉及到高温提取，高温浓缩，高温极容易破坏水苏糖产品的质量，导致产品溶解性和色泽变差；而对植物提取液的纯化工艺有的需要添加化学沉淀剂(如絮凝剂)或吸附剂(如活性炭)除杂和脱色，这些方式不仅会给产品引进新的化学杂质，而且由于过程需要利用加热而进一步影响水苏糖产品色泽，纯度等产品质量；另外还有一些纯化工艺仅采用简单的膜过滤和单一的柱层析进行分离纯化，也很难保证水苏糖产品的有效物质含量。迄今为止，尚无一套连续***的，可在常温下操控的，且能实现大规模自动化生产的优质水苏糖生产工艺。

地黄为玄参科植物地黄的块根，是常用的补益中药之一，临床应用极为广泛，地黄原植物在中国已建立了大规模的GAP生产基地，对地黄中的生理活性物质的开发具有很好的市场前景。水苏糖和梓醇同为中药地黄中具有代表性的生理活性物质，两者具有许多相类似理化性质，如果能将地黄中生产完水苏糖的废料再利用生产梓醇，将地黄同时作为水苏糖和梓醇这两种珍贵的生物活性物质，对提高原料利用率，降低生产成本具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种连续***的，可在常温下操控的，且能实现大规模自动化生产的优质水苏糖生产方法；以及提供一种以地黄为原料的水苏糖和梓醇的连续生产方法，充分提高原料地黄的利用率，降低生产成本。

本发明提供的水苏糖的生产方法包括以下步骤：

(1)将含有水苏糖的植物原料用水在50℃以下提取，粗过滤，得过滤液；

(2)过滤液首先通过板框压滤机压滤，然后通过0.1-0.5μm微孔滤膜微滤，接着通过10000Da-50000Da超滤膜超滤，继而通过80-200Da纳滤膜纳滤；

(3)将步骤(2)后的纳滤截流液从活性炭柱柱口注入由活性炭柱、大孔吸附树脂柱、阳离子交换树脂柱、阴离子交换树脂柱串联而成的层析柱***，先用水洗脱，至无糖洗脱出为止(Molish反应检测为阴性)，然后用2％-10％浓度范围的稀乙醇洗脱，至无糖洗脱出为止(Molish反应检测为阴性)；

(4)将步骤(3)所得的稀乙醇洗脱液经700-3000Da的纳滤膜纳滤，将纳滤截流液干燥，得一级水苏糖产品。

将经步骤(4)中纳滤过程后得到的纳滤透过液收集，收集液经80-200Da的纳滤膜纳滤，再将此次纳滤所截流液干燥，得二级水苏糖产品。

当上述水苏糖的生产方法中所用原料是地黄时，可从下列步骤连续生产出水苏糖和梓醇：

(1)将原料用水在50℃以下提取，粗过滤，得过滤液；

(2)将步骤(1)后的过滤液首先通过板框压滤机压滤，然后通过0.1-0.5μm微孔滤膜微滤，接着通过10000Da-50000Da超滤膜超滤，继而通过80-200Da纳滤膜纳滤；

(3)将步骤(2)的纳滤截流液从活性炭柱柱口注入由活性炭柱、大孔吸附树脂柱、阳离子交换树脂柱、阴离子交换树脂柱串联而成的层析柱***，先用水洗脱，至无糖洗脱出为止(Molish反应检测为阴性)，然后用2％-10％浓度范围的稀乙醇洗脱，至无糖洗脱出为止(Molish反应检测为阴性)。

(4)将步骤(3)得到的稀乙醇洗脱液经700-3000Da的纳滤膜纳滤，将纳滤截流液干燥，得一级水苏糖产品，纳滤透过液再经80-200Da的纳滤膜纳滤，此次纳滤截流液干燥，可得二级水苏糖产品；

(5)经步骤(3)后，继续用20％-40％浓度范围的乙醇洗脱层析柱***，洗脱液减压蒸馏至干，残留物用95％浓度以上的乙醇溶解，过滤，滤液减压蒸馏至干，干燥残留物，得梓醇产品。

本发明的提取过程可采用浸泡、微波辅助提取等方式在50℃以下的低温进行，可避免高温提取时使提取液中物质的变性和水苏糖等糖类物质聚合或分解。采用微波萃取时，由于微波的选择性，因其对极性分子的选择性加热从而对其选择性的溶出，非常适于水苏糖和梓醇这样的极性分子溶出，此外，微波对植物细胞的高强破壁能力，大大降低了提取时间，提高了提取速度，微波提取由于受溶剂亲和力的限制较小，可供选择的溶剂较多，同时减少了溶剂的用量，再次，由于微波灭酶，可避免在提取过程中因酶促作用而导致的糖溶液变质。

本发明对提取液中水苏糖的分离纯化提供了一套***，连续可靠的低温操作工艺，它包括连续膜过滤和连续柱层析两个工艺过程。提取液首先通过压滤板框的多层滤纸除去其中的固体小颗粒杂质，然后通过微孔滤膜进一步除掉灰质，高聚物，微小固体杂质等，接着通过超滤除去大分子化学物质，如蛋白质，多糖，核酸，酶等，且能进一步避免了酶促反应引起的糖溶液变质。超滤液紧接着通过纳滤膜，既除去了无机盐等小分子化合物，又起到浓缩料液的作用，避免了高温浓缩而影响产品的质量。本发明根据水苏糖和梓醇的理化性质设计了一套适合它们分离纯化的、连续的柱层析***，其按活性炭柱→大孔吸附树脂柱→弱酸性阳离子交换柱→弱碱性阴离子交换树脂柱顺序串联，充分利用各种层析柱的优点，极大地提高了纳滤浓料液的分离质量和效率。浓料液从活性炭柱口注入此层析***后，首先用水洗脱至水洗脱液无糖为止(Molish反应检测阴性为止)，最大限度地洗脱掉蔗糖，葡萄糖等二糖，单糖物质，然后用适合水苏糖的洗脱剂2-10％的稀乙醇洗脱至稀乙醇洗脱液无糖为止(Molish反应检测阴性为止)。通过这样的一个常温下操控的连续膜过滤和柱层析过程，能非常有效地提高产品溶液质量和分离效率，可得到无色、清亮、透明的中性水苏糖料液，且此水苏糖料液也是一种除去了固体残渣，灰质，色素，大分子化合物，二糖，单糖等物质的高含量的水苏糖溶液，这种水苏糖料液再经700-3000Da的纳滤膜纳滤，水苏糖在截流液中大量富集，干燥截流液后便可得高含量，高质量的一级水苏糖产品(水苏糖含量80％以上)，而纳滤透过液仍含有一部分水苏糖，将其再通过80-200Da的纳滤膜进行纳滤，截流浓缩液干燥后便可进一步得到一个低纯度二级水苏糖产品(水苏糖含量50％以上)。

如果我们把柱层析过程也简单看成一个过滤，那么，本生产方法的整个水苏糖的分离纯化过程都是在常温下利用不同规格的滤材，除去各种杂质，色素和无机盐类和水分。生产过程中不使用高温浓缩(如真空浓缩)，节省能源，同时保证了水苏糖产品的稳定。利用本方法生产的水苏糖产品，外观洁白，溶解性好，产品水溶液清亮、无色、透明、无混浊，优于国内其它厂家产品。

地黄为玄参科植物地黄的块根，是常用的补益中药之一，临床应用极为广泛，地黄原植物在中国已建立了大规模的GAP生产基地，对地黄中的生理活性物质的开发具有很好的市场前景。水苏糖和梓醇同为中药地黄中具有代表性的生理活性物质，由于梓醇和水苏糖的具有物理化学性质相近性，在按照本发明方法在对地黄中的水苏糖进行提取分离时，梓醇会伴随着水苏糖一起被提取，一起随膜过滤得到纯化，一起被注入连续柱层析***，但是又由于其极性和在乙醇中的溶解性的差别，它们在此层析柱***上可以通过改变洗脱液极性而得到分离。所以，用低浓度的乙醇洗脱液洗脱完层析柱***上的水苏糖后，进一步用浓度稍高的20-40％的乙醇洗脱溶剂洗脱，可得到相应的地黄中的特征产品梓醇产品洗脱液，洗脱液蒸干后，可得到梓醇粗产品残留物，残留物用95％以上浓度的乙醇溶解，溶解出能被95％乙醇溶解的梓醇，浓缩此溶液，干燥后就可得梓醇产品，达到以地黄为原料连续生产水苏糖和梓醇，充分利用生产完水苏糖后的废料，提高原料地黄的利用率，降低生产成本。

 具体实施方式

实施例1，称取干生地黄3Kg切片于微波炉中，加入30L纯净水，低温(30-50℃)处理30分钟，用滤布粗过滤，洗涤。重复三次。合并滤液和洗液共110L。然后，用板框压滤机压滤、洗涤。合并滤液和洗液，经0.3μm的微滤膜过滤后，再经20000Da的超滤膜超滤、洗涤。截流液弃去。超滤透过液经80Da纳滤膜纳滤。纳滤透过液用于下次提取。纳滤截流液从粒状活性炭柱柱口注入由粒状活性炭柱→SD300大孔吸附树脂柱→D001-FD阳离子交换树脂柱→D354-FD阴离子交换树脂柱串联组成的柱层析***，先用纯净水洗脱，洗脱至无糖洗出为止(洗出液Molish反应呈阴性)，再用5％的乙醇洗脱，同样至无糖洗出为止(洗出液Molish反应呈阴性)，得清亮、透明的5％乙醇洗脱料液，料液经1000Da的纳滤膜A纳滤，纳滤截流液经喷雾干燥，得一级水苏糖产品664.3g；纳滤透过液再经80Da的纳滤膜B纳滤，此次纳滤截流液喷雾干燥，得二级水苏糖产品257g。用HPLC法测定，以美国SIGMA公司的水苏糖纯品为对照品，，测得一级水苏糖产品水苏糖含量80.15％，二级水苏糖产品水苏糖含量61.42％。

上述柱层析过程中，在利用水和5％乙醇洗脱完后，再用20％浓度的乙醇洗脱层析柱***，洗脱液减压蒸馏至干，残留物用95％浓度的乙醇溶解，过滤，滤液减压蒸馏至干，干燥残留物，得梓醇产品52.5g，产品为棕黄色粉末，梓醇含量为61.42％。

实施例2，称鲜生地黄切10Kg切片，压榨，加入80L纯净水，常温浸泡5小时，用滤布粗过滤，洗涤。重复三次。合并滤液和洗液共300L。然后，用板框压滤机压滤、洗涤。合并滤液和洗液，经0.5μm的微滤膜过滤后，再经50000Da的超滤膜超滤、洗涤。截流液弃去。超滤透过液经150Da纳滤膜纳滤。纳滤透过液用于下次提取。纳滤截流液从粒状活性炭柱柱口注入由粒状活性炭柱→SD300大孔吸附树脂柱→D001-FD阳离子交换树脂柱→D354-FD阴离子交换树脂柱串联组成的柱层析***，先用纯净水洗脱，洗脱至无糖洗出为止(洗出液Molish反应呈阴性)，再用10％的乙醇洗脱，同样至无糖洗出为止(洗出液Molish反应呈阴性)，得清亮、透明的10％乙醇洗脱料液，料液经3000Da的纳滤膜A纳滤，纳滤截流液经喷雾干燥，得一级水苏糖产品974g；纳滤透过液再经150Da的纳滤膜B纳滤，此次纳滤截流液喷雾干燥，得二级水苏糖产品358g。用HPLC法测定，以美国SIGMA公司的水苏糖纯品为对照品，测得一级水苏糖产品水苏糖含量80.89％，二级水苏糖产品水苏糖含量52.42％。

上述柱层析过程中，在利用水和10％乙醇洗脱完后，再40％浓度的乙醇洗脱层析柱***，洗脱液减压蒸馏至干，残留物用95％浓度的乙醇溶解，过滤，滤液减压蒸馏至干，干燥残留物，得梓醇产品93.2g，产品为棕黄色粉末，梓醇含量为60.9％。

实施例3，称取干生地黄切10Kg于微波炉中，加入100L纯净水，低温(30-50℃)处理30分钟，用滤布粗过滤，洗涤。重复三次。合并滤液和洗液共400L。然后，用板框压滤机压滤、洗涤。合并滤液和洗液，经0.3μm的微滤膜过滤后，再经20000Da的超滤膜超滤、洗涤。截流液弃去。超滤透过液经80Da纳滤膜纳滤。纳滤透过液用于下次提取。纳滤截流液从粒状活性炭柱柱口注入由粒状活性炭柱→SD300大孔吸附树脂柱→D001-FD阳离子交换树脂柱→D354-FD阴离子交换树脂柱串联组成的柱层析***，先用纯净水洗脱，洗脱至无糖洗出为止(洗出液Molish反应呈阴性)，再用5％的乙醇洗脱，同样至无糖洗出为止(洗出液Molish反应呈阴性)，得清亮、透明的5％乙醇洗脱料液，料液经1000Da的纳滤膜A纳滤，纳滤截流液经喷雾干燥，得一级水苏糖产品1920.3g；纳滤透过液再经80Da的纳滤膜B纳滤，此次纳滤截流液喷雾干燥，得二级水苏糖产品771g。用HPLC法测定，以美国SIGMA公司的水苏糖纯品为对照品，测得一级水苏糖产品水苏糖含量80.53％，二级水苏糖产品水苏糖含量60.32％。

上述柱层析过程中，在利用水和5％乙醇洗脱完后，再用30％浓度的乙醇洗脱层析柱***，洗脱液减压蒸馏至干，残留物用无水乙醇溶解，过滤，滤液减压蒸馏至干，干燥残留物，得梓醇产品150.3g，产品为棕黄色粉末，梓醇含量为65.23％。

实施例4，称取干生地黄切片10Kg于微波炉中，加入50L纯净水，低温(30-50℃)处理30分钟，用滤布粗过滤，洗涤。重复三次。合并滤液和洗液。然后，用板框压滤机压滤、洗涤。合并滤液和洗液，经0.1μm的微滤膜过滤后，再经10000Da的超滤膜超滤、洗涤。截流液弃去。超滤透过液经200Da纳滤膜纳滤。纳滤透过液用于下次提取。纳滤截流液从粒状活性炭柱柱口注入由粒状活性炭柱→SD300大孔吸附树脂柱→D001-FD阳离子交换树脂柱→D354-FD阴离子交换树脂柱串联组成的柱层析***，先用纯净水洗脱，洗脱至无糖洗出为止(洗出液Molish反应呈阴性)，再用2％的乙醇洗脱，同样至无糖洗出为止(洗出液Molish反应呈阴性)，得清亮、透明的2％乙醇洗脱料液，料液经700Da的纳滤膜纳滤，纳滤截流液经喷雾干燥，得一级水苏糖产品1.90Kg，纳滤透过液再经200Da的纳滤膜B纳滤，此次纳滤截流液喷雾干燥，得二级水苏糖产品693g。用HPLC法测定，以美国SIGMA公司的水苏糖纯品为对照品，测得一级水苏糖产品水苏糖含量81.02％，二级水苏糖产品水苏糖含量60.02％。

实施例5，称取粉碎的干燥的宝塔菜5Kg，加入50L纯净水，低温(30-50℃)于微波炉中处理30分钟，用滤布粗过滤，洗涤。重复三次。合并滤液和洗液。然后，用板框压滤机压滤、洗涤。合并滤液和洗液，经0.3μm的微滤膜过滤后，再经20000Da的超滤膜超滤、洗涤。截流液弃去。超滤透过液经80Da纳滤膜纳滤。纳滤透过液用于下次提取。纳滤截流液从粒状活性炭柱柱口注入由粒状活性炭柱→SD300大孔吸附树脂柱→D001-FD阳离子交换树脂柱→D354-FD阴离子交换树脂柱串联组成的柱层析***，先用纯净水洗脱，洗脱至无糖洗出为止(洗出液Molish反应呈阴性)，再用5％的乙醇洗脱，同样至无糖洗出为止(洗出液Molish反应呈阴性)，得清亮、透明的5％乙醇洗脱料液，料液经1000Da的纳滤膜A纳滤，纳滤截流液经喷雾干燥，得水苏糖产品I1.27Kg；纳滤透过液再经80Da的纳滤膜B纳滤，此次纳滤截流液喷雾干燥，得二级水苏糖产品563g。用HPLC法测定，以美国SIGMA公司的水苏糖纯品为对照品，测得一级水苏糖产品水苏糖含量81.12％，二级水苏糖产品水苏糖含量60.32％。用HPLC法，以美国SIGMA公司生产的水苏糖为对照品，测得水苏糖含量60.17％。

Claims (7)

1、一种水苏糖的生产方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将含水苏糖植物原料用水在50℃以下提取，粗过滤，得过滤液；

(2)过滤液首先通过板框压滤机压滤，然后通过0.1-0.5μm微孔滤膜微滤，接着通过10000Da-50000Da超滤膜超滤，继而通过80-200Da纳滤膜纳滤；

(3)将步骤(2)得到的纳滤截流液从活性炭柱柱口注入由活性炭柱、大孔吸附树脂柱、阳离子交换树脂柱、阴离子交换树脂柱串联而成的层析柱***，先用水洗脱，至无糖洗脱出为止，然后用2％-10％浓度范围的稀乙醇洗脱，至无糖洗脱出为止；

(4)将步骤(3)得到的稀乙醇洗脱液经700-3000Da的纳滤膜纳滤，将纳滤截流液干燥，得水苏糖产品。

2、根据权利要求1所述的水苏糖的生产方法，其特征在于，步骤(1)所述的提取为微波辅助提取。

3、根据权利要求1所述的水苏糖的生产方法，其特征在于，还包括以下步骤：

将经步骤(4)纳滤过程后得到的纳滤透过液收集，收集液经80-200Da的纳滤膜纳滤，再将所得纳滤截流液干燥，得另一水苏糖产品。

4、根据权利要求1所述的水苏糖的生产方法，其特征在于，步骤(3)所述的干燥为喷雾干燥。

5、一种利用地黄生产水苏糖和梓醇的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将原料地黄用水在50℃以下提取，粗过滤，得过滤液；

(2)过滤液首先通过板框压滤机压滤，然后通过0.1-0.5μm微孔滤膜微滤，接着通过10000Da-50000Da超滤膜超滤，继而通过80-200Da纳滤膜纳滤；

(3)将步骤(2)得到的纳滤截流液从活性炭柱柱口注入由活性炭柱、大孔吸附树脂柱、阳离子交换树脂柱、阴离子交换树脂柱串联而成的层析柱***，先用水洗脱，至无糖洗脱出为止，然后用2％-10％浓度范围的稀乙醇洗脱，至无糖洗脱出为止；

(4)将步骤(3)得到的稀乙醇洗脱液经700-3000Da的纳滤膜纳滤，将纳滤截流液干燥，得水苏糖产品；

(5)经步骤(3)后，继续用20％-40％浓度范围的乙醇洗脱层析柱***，洗脱液减压蒸馏至于，残留物用95％浓度以上的乙醇溶解，过滤，滤液减压蒸馏至干，干燥残留物，得梓醇产品。

6、根据权利要求5所述的水苏糖的生产方法，其特征在于，步骤(1)所述的提取为微波提取。

7、根据权利要求5所述的水苏糖的生产方法，其特征在于，还包括以下步骤：

将经步骤(4)纳滤过程后得到的纳滤透过液收集，收集液经80-200Da的纳滤膜纳滤，再将所得纳滤截流液干燥，得另一水苏糖产品。