CN103146476A

CN103146476A - 一种综合高效利用槐米资源的绿色提取技术

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Publication number: CN103146476A
Application number: CN 201210566992
Authority: CN
Inventors: 李玉山
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-12-24
Filing date: 2012-12-24
Publication date: 2013-06-12

Abstract

一种综合高效利用槐米资源的绿色提取技术，该技术主要经过以下步骤：1)槐米挥发油的提取；2)芦丁的提取；3)槲皮素的提取；4)槐米色素提取；5)槐米多糖的提取；6)槐米蛋白的提取；7)槐米粕的制备。在生产的过程中，最大程度地充分利用了槐米资源，使原材料充分转化为产品，尽量不产生污染。较过去只从槐米中提取单一成分而言，极大地发挥了槐米的综合效益，做到了经济社会的可持续发展。

Description

一种综合高效利用槐米资源的绿色提取技术

技术领域

本发明涉及一种综合高效利用槐米资源的绿色提取技术。

背景技术

槐米为豆科植物槐Sophora japonica的花蕾，主产于河南、山东、山西、陕西、安徽、河北、江苏等地，近年来宁夏、甘肃等地也已有规模种植，越南也有大面积的栽种。槐花蕾中主含芸香苷-芦丁(rutin)、三萜皂苷，如：赤豆皂苷(azukisaponin)I、II、V，大豆皂苷(soyasaponin)I、III，槐花皂苷(kaikasaponin)I、II、III。还含黄酮类成分如：槲皮素(quercetin)，异鼠李素(isorhamnetin)，异鼠李素-3-芸香糖苷(isorhamnetin-3-rutinoside)，山奈酚-3-芸香糖苷(kaempferol-3-rutinoside)，槐花米甲素(14％)等。又含白桦脂醇(betulin)，槐花二醇(sophoradiol)。槐花蕾中还含有槐花米乙素(1.25％)和槐花米丙素(0.35％)等甾醇类化合物。槐花中的低极性成分有月桂酸(lauric acid)，十二碳烯酸(dodecenoic acid)，肉豆蔻酸(myristic acid)，十四碳烯酸(tetradecenoic acid)十四碳二烯酸(teradecadienoic acid)，棕榈酸(palmitic acid)，十六碳烯酸(hexadecenoicacid)，硬脂酸(stearic acid)，十八碳二烯酸(octadecadienoic acid)，十作碳三烯酸(octadecatrienoic acid)，花生酸(arachidic acid)等脂肪酸和β-谷甾醇(β-sitosterol)及鞣质等成分。此外每100克槐米鲜品中含水分78克，蛋白质3.1克，脂肪0.7克，碳水化合物15克，钙8.3毫克，磷69毫克，铁3.6毫克，胡萝卜素0.04毫克，维生素B10.04毫克，维生素B20.18毫克，尼克酸6.6毫克，维生素C 66毫克。

槐米的功能主治凉血止血，清肝泻火。用于便血、痔血、血痢、崩漏、吐血、衄血、肝热目赤、头痛眩晕，治疗银屑病，治疗颈***核，治疗暑疖等。食疗作用具有凉血止血，槐花主要用于出血属于血热的病症，可配合地榆治疗下部出血如便血、尿血、痔血，配合仙鹤草、白茅根治疗上部出血如咯血、衄血等；降低血压，预防中风槐花所含的芸香苷(芦丁)是具有增强毛细血管抵抗力的维生素，可增强血管壁弹性，提高毛细血管的韧性，对高血压患者有防止脑血管破裂的功效，可预防中风，有显著降血压作用。槐米广泛应用于槐米滴丸，槐米发酵型低糖酸奶，槐米抗氧化剂，槐米美容防晒霜，槐米降压颗粒，槐米蜂蜜保健饮料，槐米饼干，槐米保健茶，复方槐米胶囊，菊花槐米胶囊，槐米矾石散治疗传染性肝炎，槐米生地汤治疗红斑鳞屑性皮肤病，复方槐米散治疗银屑病，槐米泡剂治疗***，槐米猪胆散治疗黄水病。槐米染料是一种天然的植物染料，不仅可以做食品的色素，还可以做纺织品的染料。槐米水浸剂能够明显缩短出血和凝血时间，制炭后促进凝血作用更强；其煎液有减少心肌耗氧量，保护心功能的作用。另对堇色毛癣菌、许兰黄癣菌、奥杜盎小芽孢癣菌、羊毛状小芽孢癣菌、星状奴卡菌等皮肤真菌有不同程度的抑制作用。

目前国内外厂家都只能从槐米中提取芸香苷一种成分，浪费了槐米中的其他成分。本发明从槐米中综合高效提取其他有效成分，充分利用了槐米资源，在提取芦丁的同时，同步高效提取了槐米油，槲皮素，槐米色素，槐米多糖，槐米蛋白，槐米粕等，并且做到了清洁化提取。

槐米油是槐米中的一种弱极性成分，主要含酮、醇、酸、甾醇、酚、醛、酯、烷烃、烯烃及杂环等化合物，如硬脂酸、肉豆蔻酸、亚油酸、亚麻酸、花生酸、山嵛酸和植醇等，包括1，9，12-三氧-4，6-二氨基环十四烷-5-硫酮(20.58％)、8-十七碳烯(26.358％)、[S-(R*，S*)]-5-(1，5-二甲基-4-己烯基)-2-甲基-1，3-环己二烯(12.093％)、石竹烯(11.969％)、棕榈酸(9.05％)、2-甲氧基-3-(2-丙烯基)苯酚(8.460％)、9，12，15-十八碳三烯醇(7.05％)、(Z，Z)-9，12-十八碳二烯酸(6.85％)和β-谷甾醇(6.11％)等。具有抑菌抗氧化作用。槐米色素是一种配糖物，糖基为葡萄糖或鼠李糖，配糖体为黄酮或黄酮醇。黄酮、黄酮醇为黄色结晶，黄烷酮、黄烷酮醇为无色结晶，均溶于水。槐米色素安全性高、色调自然，而且具有一定的营养和药理作用。槐米多糖不仅具有很强的还原能力，而且对超氧阴离子自由基、羟基自由基均有较好的清除能力，有望作为天然抗氧化剂和食品功能性成分而得到开发应用。槐花多糖成分主要由鼠李糖、果糖、***糖和木糖组成，分子量为2-～11kD，比旋光+40～130°。槐米蛋白是一种纯天然的植物蛋白，含有16种氨基酸，能软化血管、稀释血栓、增加人体毛细血管的通透性。对高血压、高血脂、糖尿病都有较好的治疗和预防作用，还可养肝、护肝、防癌可制做各种医药，也可做为食品添加剂增加其食品的蛋白质含量。槐米蛋白质主要是谷蛋白、清蛋白和球蛋白等，该蛋白质的粘性差，无面筋性，与豆类植物蛋白相似，从氨基酸组成来看，质量优于大米、小麦和玉米，槐米蛋白与鸡蛋蛋白质的营养相似，含有丰富的19种氨基酸，其中8种人体必需的氨基酸组成合理、配比适宜，符合或超过***粮农组织和世界卫生组织对食物蛋白质中必需氨基酸含量规定的指标。槐米粕是槐米加工后成熟以后经过精选、粉碎，烘干等处理制成，具有较高的营养价值。具有清热解毒、活血化瘀的作用，帮助消化吸收，预防腹泻，富含维生素、粗蛋白、粗脂肪和粗纤维等，是良好的饲料添加剂(牛鸡鸭兔猪)和有机肥料。使用本品可使畜禽脂肪色泽变黄，提高其商品利用率率，使用本品可降低饲料成本，提高饲料利用率。其氨基酸含量仅次于豆饼，优于小麦，与同价格其他产品相比较营养价值更高一筹。

发明内容

第一槐米油的提取：槐米粉碎后以水蒸气蒸馏，得到蒸馏油。将槐米中含有的挥发性成分粗粉，浸泡湿润后，直火加热蒸馏罐或通入水蒸汽蒸馏，药材中的挥发性成分随水蒸气蒸馏而带出，经冷凝后收集馏出液，分层，得到油层。蒸馏过程中同时起了杀酶的作用，一举两得。本法的基本原理是根据道尔顿定律，相互不溶也不起化学作用的液体混合物的蒸汽总压，等于该温度下各组分饱和蒸气压(即分压)之和。因此尽管各组分本身的沸点高于混合液的沸点，但当分压总和等于大气压时，液体混合物即开始沸腾并被蒸馏出来。

第二芦丁的提取：国内传统碱提酸沉法从槐米中提取芦丁。溶媒配置罐内配置碱液，碱液pH值为13后，表明溶媒已配好。将筛分好的槐米粉装入提取罐内。将35℃的饮用水放入提取罐内，流出水清澈透明后(流出液B下部备用)，准备渗漉，渗出药液pH值为13时停止渗漉。渗漉液中加入盐酸中和至pH值3～4后停止，静置，压滤，洗酸，干燥。压滤液C调中性，浓缩，得到工业盐，净化了废水，得到了化工产品。

第三槲皮素的提取：提取好的芦丁中含有槲皮素，加入试剂A提取，得到槲皮素。由于槲皮素和芦丁均为黄酮类化合物，化学性质相似，在提取芦丁时也提出了槲皮素。

第四槐米色素提取：提取芦丁的水液B以膜浓缩，得到的沉淀为多糖和蛋白的混合物，过滤液浓缩后即为粗品色素。粗品色素以试剂D处理后得到精品色素，处理后的剩余物以硅胶柱色谱，得到化合物E。

第五槐米多糖的提取：以溶剂F处理槐米多糖和蛋白的混合物将多糖和蛋白初步分离，得到的粗多糖以水溶解，再用胰蛋白酶+Sevage法处理，水解了大部分结合蛋白和游离蛋白，有利于多糖物质的溶出，同时也降低了多糖溶液的黏稠度，再配以Sevage法，脱蛋白效率高，多糖的损失小，有利于真空浓缩和槐米多糖的进一步纯化

第六槐米蛋白的提取：分离了多糖的粗蛋白用水溶解后以琼脂糖凝胶过滤法过滤，得到蛋白洗脱液，浓缩

第七槐米粕的制备：提取了芦丁的槐米渣用水洗至中性后烘干。

附图说明

图1槐米综合提取工艺流程图

图2芦丁高效液相色谱图

图3槲皮素高效液相色谱图

图4色素高效液相色谱图

具体实施方式

取1000Kg槐米粉投入蒸馏罐中，加水浸泡2～5h，打开蒸汽阀门，加热煮沸，蒸馏，不断得到蒸馏液，分层后收集油相，如此重复1～2次。得到槐米挥发油和药渣。溶媒配置罐内放入饮用水，将称量好的50Kg NaOH缓慢加入溶媒配置罐内，边加边搅拌，直至所加溶质完全溶解用pH试纸测溶液pH值为13后，表明溶媒已配好，待用；照上法依次给2#、3#、4#溶媒配置罐配好溶媒待用。将筛分好的槐米粉均匀缓慢装入提取罐内，装罐时应注意将粗粉装在罐底部，细离心机，每次离心20分钟，洗涤约1小时。离心洗涤完毕，关闭离心机。将离心洗涤好的物料送入干燥间。将离心洗涤好的物料放入真空回转干燥机中，开启干燥机，保持真空度-0.08Mpa。打开蒸汽阀门，使干燥机温度保持控制温度40～60℃，干燥2.5小时。得到槲皮素25.8Kg，含量98.4％(UV)。

提取芦丁时的水液B采用膜法对制药产品进行浓缩分离，与传统的蒸发等浓缩技术相比，膜浓缩工艺以其节能、高效、可常温操作(对热敏性物质无破坏)等等，逐步显示其技术和经济性等方面的优势。考虑到水液B中的悬浮物和大分子物质较多，因此在进入粗滤膜***之前去除悬浮物。同时为了防止极少量的大分子污染后续的浓缩膜，因此在浓缩膜之前设有粗滤装置。本***采用中空纤维超滤膜组件***。包括超滤膜装置、反洗装置、气洗装置等设备。粗滤膜***采用高污染环境下使用的抗污染PUF8060聚丙烯膜元件10支。具有高强度、耐压、耐酸碱、抗污染、使用寿命长，过滤采用外压式，能处理高浓度物料，料液在压力推动下透过膜壁从外部向中间过滤，在挤压作用下，膜向内部收缩，膜孔距只会越来越小，这样可以保障过滤效果。反洗时，反洗液从中空纤维内部透过膜壁往外冲洗，膜孔距扩大把污染物冲出，恢复膜性能。浓缩膜单元采用物料浓缩专用膜元件9支。本***采用特制高分子材质，其表面活化层致密，具有耐压、耐污染、易清洗、使用寿命长等特点，且能长期保证清液的澄清度，对胶体、悬浮颗粒、浊度、细菌、大分子有机物具有良好的分离能力。膜处理装置采用错流过滤自动运行方式。清洗***(CIP)在生产过程中，料液会积累在膜表面，污染膜层，导致通量降低。为恢复膜通量，必须进行CIP在线清洗。清洗一般在每批物料操作结束时进行。得到槐米粗色素98.5Kg，粗色素以试剂D处理后得到精制色素47.3Kg，呈黄棕色，最大吸收波长420nm，易溶于丙酮，氯仿，***，不溶于水，乙醇，显示出类胡萝卜素的特性，对大多数金属离子稳定，对酸碱稳定，对光照不稳定。

膜浓缩得到的固形物以溶剂F处理，分离得到粗多糖和粗蛋白。粗多糖以水溶解，再用胰蛋白酶+Sevage法处理。蛋白质在三氯乙烷等有机溶剂中变性的特点，将提取液与Sevage试剂氯仿∶正丁醇＝5∶1(V/V)混合，振荡，离心，变性后的蛋白质介于提取液与Sevage试剂交界处。然后取脱蛋白得多糖液加入双氧水脱色，醇沉，过滤，得到精制槐米多糖34.6Kg，以苯酚-硫酸法测含量为94.8％。分离了多糖的粗蛋白用水溶解后加入琼脂糖凝胶过滤柱中，先以水洗脱，再以缓冲液洗脱，收集含蛋白的洗脱液，加入活性炭脱色30min，过滤，减压浓缩，得到精制槐米蛋白66.2Kg，按照经验公式计算含量，含量(mL/mg)＝1.45×A_280nm-0.74×A_260nm得到含量92.4％。提取芦丁后的槐米渣用饮用水洗到中性后在70-80℃干燥8-12h，得到槐米粕548Kg。

Claims

1.一种综合高效利用槐米资源的绿色提取技术，其特征在于，以槐米为原料，该方法依次经以下步骤：

(1)槐米挥发油的提取：槐米粉碎，以水浸泡，加水蒸馏，得到的蒸馏液分层后收集油层得到槐米挥发油。该法既得到挥发油有可高温灭酶，防止了酶解芸香苷。

(2)芦丁的提取：提取挥发油的药渣，以碱提酸沉法制备芦丁，采取了活性剂辅助提取，调节合适的酸碱度提取和沉淀，得到品质和收率较高的芦丁。压滤液中和，浓缩，结晶，过滤，得到化工产品和蒸馏水，整个过程绿色环保。

(3)槲皮素的提取：提取的芦丁中含有槲皮素，以试剂A处理，得到精制芦丁和槲皮素。

(4)槐米色素提取：提取芦丁过程中的水液B以膜浓缩，得到沉淀物和水液，将水液浓缩得到粗品槐米色素，粗品槐米色素以试剂D处理后得到精品色素，试剂D处理过的残余物以硅胶柱色谱得到化合物E。

(5)槐米多糖的提取：膜浓缩后的残留物经溶剂F处理，可将多糖和蛋白初步分离，分离后的粗多糖再以胰蛋白酶+Sevag法处理，得到高质量的槐米多糖。

(6)槐米蛋白的提取：提取了多糖的粗蛋白以琼脂糖凝胶过滤法处理得到高品质的槐米蛋白。

(7)槐米粕的制备：提取过芦丁的槐米渣以饮用水洗涤，直至水洗液呈中性后，压干，烘干，得到槐米粕。水洗液调中性后与步骤(4)中的水液B混合，膜浓缩。

2.如权利要求1所述的一种综合高效利用槐米资源的绿色提取技术，其特征在于，步骤(1)中水蒸气蒸馏应在提取罐或蒸馏釜中进行，应重复蒸馏1～2次。

3.如权利要求1所述的一种综合高效利用槐米资源的绿色提取技术，其特征在于，步骤(3)中的试剂应为溶解槲皮素而不溶解芦丁，且安全无毒。

4.如权利要求1所述的一种综合高效利用槐米资源的绿色提取技术，其特征在于，步骤(4)中膜浓缩应具有较高的浓缩效率，所用试剂D应具有一定的极性，化合物E为皂苷类化合物。

5.如权利要求1所述的一种综合高效利用槐米资源的绿色提取技术，其特征在于，步骤(5)中溶剂F为两种试剂的混合物，可较好的分离多糖和蛋白。胰蛋白酶+Sevag法处理对蛋白的清除能力最强，蛋白清除率可达90％以上，同时多糖损失率也大大降低，优于其他提取方法。

6.如权利要求1所述的一种综合高效利用槐米资源的绿色提取技术，其特征在于，步骤(6)中琼脂糖凝胶过滤法是利用凝胶把分子大小不同的物质分离开的一种方法，凝胶本身是一种分子筛，好象过筛可以把大颗粒与小颗粒分开一样。再以同一溶剂洗脱过程中，大分子不能进入凝胶内部而沿凝胶颗粒间的空隙最先流出柱外，而小分子可以进入凝胶内部，流速缓慢最后流出柱外，从而使样品中分子大小不同的物质质得到分离。得到高纯度的槐米蛋白。

7.如权利要求1所述的一种综合高效利用槐米资源的绿色提取技术，其特征在于，步骤(7)中的槐米渣必须用水洗到中性才能进烘房烘干。

8.如权利要求1，2，3，4，5，6，7所述的一种综合高效利用槐米资源的绿色提取技术，其特征在于社会经济的可持续发展。不仅在生产过程对环境产生的有害影响小，甚至没有有害影响，更重要的是在生产的过程中，最大程度地充分利用了槐米资源，使原材料充分转化为产品，尽量不产生污染。传统的槐米提取只是芦丁，浪费了其它成分，造成大量的资源浪费。随着其他活性成分的阐明，对各类成分进行同步提取、综合利用，可有效提高槐米的经济价值。