CN104387357A - 槲皮素的生产工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明属于植物提取领域,具体涉及由芦丁为原料获得槲皮素的生产工艺。本发明的目的是为了解决目前生产槲皮素存在的技术缺陷,提供一种全新的、易控制的槲皮素生产工艺,该生产工艺包括如下步骤:投料→水解→过滤→洗涤→精制。其中需着重控制投料的酸水混合物酸度、芦丁的投料量;水解时间;洗涤温度;以及精制时试剂及用量,最终得到高纯度的槲皮素精品。该生产工艺简单,极易控制,转化率高,能极大降低成本;产品纯度高,相关杂质及细菌达标;绿色环保,没有任何其他有害物质排放,较旧工艺无污染,为制备槲皮素提供了一种新的生产工艺。
Description
技术领域
本发明属于植物提取领域,具体涉及由芦丁为原料获得槲皮素的生产工艺。
背景技术
槲皮素为二水合物,黄色或黄绿色针状结晶,无臭、味微苦涩,露置空气中颜色会加深。分子式为C15H10O7·2H2O,结构式如下。
经研究表明:槲皮素的药用效果明显,如对缺血再灌性心律失常有保护作用;降低血压、增强毛细血管抵抗力、减少毛细血管脂性、降血脂、扩张冠状动脉、增加冠脉血流量等作用;槲皮素能络合或捕获自由基防止机体脂质过氧化反应;在抗菌抗病毒、抗炎、防治糖尿病并发症方面也有较强的药理作用;还具有较好的祛痰、止咳作用,并有一定的平喘作用。槲皮素应用广泛,市场需求量较大。
目前,针对制备槲皮素的工艺报道较少,发明人曾经尝试以酶法水解芦丁制备异槲皮素和槲皮素,产出量大,但是该工艺操作较复杂,相关杂质不易控制:此法生产产品纯度通常能大于90%,但无法达到95%的医药及食品级要求,若要使纯度从90%达到95%,其分离杂质即精制过程复杂;酶解过程需要大倍量的水进行发酵,发酵后的水难于处理污染较严重;因除杂和排污处理导致成本较高。故由于槲皮素的相关生产技术比较落后,导致槲皮素的生产质量不稳定,存在一定的技术缺陷。发明人欲寻求一种全新的方法用于生产槲皮素。
发明内容
本发明的目的是为了解决目前生产槲皮素存在的技术缺陷,提供一种全新的、易控制的槲皮素的生产工艺。
本发明所提供的槲皮素的生产工艺,其特征在于:该生产工艺包括如下步骤:投料→水解→过滤→洗涤→精制。
其中,上述步骤中需要控制的参数如下:
A、投料:将无机强酸与水混合得酸-水混合物,加热至沸腾后加入芦丁;
其中,芦丁投料量为:每1kg芦丁加酸水混合物7-15L;酸-水混合物中的H+浓度为0.4-1mol/L(进一步优选0.5-1mol/L,再进一步可优选0.7-1mol/L);可采用的无机强酸为盐酸、硫酸。为了充分水解,可控制液体保持搅拌状态。
2、水解:保持沸腾至少1小时;优选保持沸腾2~3小时,即可充分水解。
3、过滤:过滤水解后的溶液,滤液备用。
4、洗涤:过滤后得到的滤饼用温度为60-70℃(优选70℃)水洗涤,至洗出液pH值为中性停止洗涤,干燥,即得槲皮素粗品滤饼;控制温度是便于去掉其中的水溶性杂质。
5、精制:以槲皮素粗品滤饼计,将槲皮素粗品滤饼投入5~15倍量精甲醇中,搅拌均匀,静置,过滤;滤饼先用2~10倍量精甲醇洗涤,再用5~10倍量纯水洗至无色无味,干燥,得槲皮素精品。
按照上述方法得到的槲皮素精品纯度可达到95%以上,完全适用于食品及医药原料需要。
其中,精制时槲皮素粗品滤饼采用5~15倍量精甲醇搅拌以及滤饼采用2~10倍精甲醇洗涤的作用是:1、节约甲醇消耗量,即节约成本;2、可以去除醇溶性杂质。而最后用纯水洗涤时为了除去甲醇残量。
本发明生产工艺得到的副产物还可以进一步进行利用。主要是利用步骤3过滤得到的滤液:滤液趁热用干石灰、活性炭进行中和脱色处理,至滤液pH值为7~8后,静置,过滤,得滤液和滤渣;浓缩滤液至比重为1.2~1.3即可。此处得到的、浓缩后的滤液可作为糖浆使用,也可以用于制备鼠李糖;过滤得到的滤渣则可用于建筑施工。
本发明生产工艺的有益效果是:
1、该生产工艺绿色环保,没有任何其他有害物质排放,较旧工艺无污染。
2、该生产工艺简单,极易控制,转化率高,能极大降低成本。
3、该生产工艺得到的产品纯度高,相关杂质及细菌达标。
具体实施方式
以下通过对本发明具体实施方式的描述说明但不限制本发明。
发明人曾尝试以芦丁为原料酶解生产槲皮素。
本发明生产槲皮素的工艺为:投料→水解→过滤→洗涤→精制。其中:
1、投料:将无机强酸与水混合得酸-水混合物,加热至沸腾后加入芦丁;
其中,芦丁投料比为:芦丁1kg、酸水混合物7-15L(进一步优选:芦丁1kg、酸水混合物8-13L);酸-水混合物中的H+浓度为0.4-1mol/L(进一步优选0.5-1mol/L);可采用的无机强酸为盐酸、硫酸。为了充分水解,可控制液体保持搅拌状态。
2、水解:保持沸腾2~3小时。
3、过滤:过滤水解后的溶液,滤液备用。
4、洗涤:过滤后得到的滤饼用温度为60-70℃(优选70℃)水洗涤,至洗出液pH值为中性停止洗涤,干燥,滤饼为槲皮素粗品;温度控制在60℃~70℃,优选温度为70℃,目的是更容易将其中的水溶性杂质过滤掉。
5、精制:将槲皮素粗品投入5~15倍精甲醇中,搅拌均匀,静置,过滤;滤饼先用2~10倍精甲醇洗涤,再用5~10倍纯水洗至无色无味,干燥,得槲皮素精品
以下为本发明生产工艺中各参数筛选考察实验。
试验例1 对投料条件的筛选
为考察投料条件对生产工艺的影响。以正交试验方法进行实验,分别制备了下述7组槲皮素。按表1-1和表1-2的投料条件进行生产。其中:
水解:保持沸腾2~3小时。
过滤:过滤水解后的溶液,滤液备用。
洗涤:过滤后得到的滤饼用温度为60-70℃水洗涤,至洗出液pH值为中性停止洗涤,干燥,即得槲皮素粗品滤饼。
精制:将槲皮素粗品滤饼投入10倍精甲醇中,搅拌均匀,静置,过滤;滤饼先用2倍精甲醇洗涤,再用5~10倍纯水洗至无色无味,干燥,得槲皮素精品。
表1-1 硫酸投料条件
芦丁(kg) | 酸水混合物体积(L) | 酸水混合物H+浓度 | 槲皮素纯度 | 槲皮素收率 |
400 | 4880 | 0.616mol/L | 97.80% | 48.3% |
400 | 4270 | 0.616mol/L | 97.73% | 48% |
400 | 5660 | 0.398mol/L | 83.69% | 53% |
400 | 5680 | 0.528mol/L | 96.94% | 48.5% |
400 | 6480 | 0.463mol/L | 93.89% | 51% |
400 | 4080 | 0.736mol/L | 96.34% | 48% |
400 | 3280 | 0.916mol/L | 98.34% | 47% |
表1-2 盐酸投料条件
芦丁(kg) | 酸水混合物体积(L) | 酸水混合物H+浓度 | 槲皮素纯度 | 槲皮素收率 |
400 | 4960 | 0.624mol/L | 97.59% | 48% |
400 | 4340 | 0.624mol/L | 92.56% | 48% |
400 | 5120 | 0.382mol/L | 82.89% | 53.5% |
400 | 5760 | 0.540mol/L | 97.17% | 48% |
400 | 6560 | 0.474mol/L | 92.32% | 50.4% |
400 | 4160 | 0.744mol/L | 96.35% | 48% |
400 | 3360 | 0.918mol/L | 98.14% | 47.3% |
表1-1和表1-2表明:
1、硫酸和盐酸按H+0.4-1mol/L的浓度配制成酸水混合物,均可实现制备槲皮素的目的;当H+浓度为0.5-1mol/L时,槲皮素纯度均大于95%;当H+浓度为0.6-1mol/L时,槲皮素纯度可达到97%,甚至达98%以上。
2、芦丁投料量为:每1kg芦丁加酸水混合物7-15L能够实现制备槲皮素的目的,而且能够得到纯度至少80%的槲皮素。当每1kg芦丁加酸水混合物8-13L时,槲皮素纯度可达到95%,甚至达98%以上。
3、综合考虑成本及产品纯度,生产时优选芦丁投料量为:每1kg芦丁加酸水混合物8-13L;酸-水混合物中的H+浓度为0.5-1mol/L。
试验例2 对水解条件的筛选
为考察水解条件对生产工艺的影响。以正交试验方法进行实验,分别制备了下述5组槲皮素。按表2水解条件进行生产。其中:
投料:将芦丁加入沸腾的水中,芦丁投料量为:每1kg芦丁加酸水混合物12L,酸-水混合物中的H+浓度为0.616mol/L。
过滤:过滤水解后的溶液,滤液备用。
洗涤:过滤后得到的滤饼用温度为60-70℃水洗涤,至洗出液pH值为中性停止洗涤,干燥即得槲皮素粗品滤饼。
精制:将槲皮素粗品滤饼投入5倍精甲醇中,搅拌均匀,静置,过滤;滤饼先用2倍精甲醇洗涤,再用5~10倍纯水洗至无色无味,干燥,得槲皮素精品。
表2 水解条件
保持沸腾时间(h) | 温度℃ | 槲皮素纯度 | 槲皮素收率 |
1 | 100-110 | 94.45% | 50% |
2 | 100-110 | 97.43% | 48% |
3 | 100-105 | 96.95% | 48% |
4 | 100-120 | 97.03% | 48% |
5 | 100-110 | 97.47% | 48% |
表格显示:
1、沸腾1小时即可获得90%以上的纯度。
2、沸腾时间在2-3小时内为最佳值,低于2小时,水解不够充分,纯度达不到95%。时间超过3小时,产品纯度增加不明显,浪费能源。
试验例3 对洗涤条件的筛选
为考察洗涤条件对生产工艺的影响。以正交试验方法进行实验,分别制备了下述5组槲皮素。按表3洗涤条件进行生产:过滤后得到的滤饼用不同温度的水洗涤,至洗出液pH值为中性停止洗涤,滤饼为槲皮素粗品。其中:
投料:将芦丁加入沸腾的水中,芦丁投料量为:每1kg芦丁加酸水混合物12L,酸-水混合物中的H+浓度为0.616mol/L。
水解:保持沸腾2~3小时
过滤:过滤水解后的溶液,滤液备用。
精制:将槲皮素粗品滤饼投入5倍精甲醇中,搅拌均匀,静置,过滤;滤饼先用2倍精甲醇洗涤,再用5~10倍纯水洗至无色无味,干燥,得槲皮素精品。
表3 洗涤条件
洗涤水温度(℃) | 槲皮素纯度 | 产品中的硫酸盐残留 |
40 | 94.97% | 850PPM |
50 | 95.08% | 550PPM |
60 | 96.26% | 450PPM |
70 | 97.54% | 500PPM |
80 | 97.62% | 300PPM |
从表中可见,洗涤水温低于60度不能很好的去除水溶性杂质和硫酸盐残留,但高于70度的水温,提高其品质的作用已不明显,反而增加了生产成本。60-70度间为最佳值。
试验例4 对精制条件的筛选
为考察精制条件对生产工艺的影响。以正交试验方法进行实验,分别制备了下述7组槲皮素。按表4精制条件进行生产:将槲皮素粗品滤饼投入不同倍数的精甲醇中,搅拌均匀,静置,过滤;滤饼先用不同倍数的精甲醇洗涤,再用5~10倍纯水洗至无色无味,干燥,得槲皮素精品。其中,
投料:将芦丁加入沸腾的水中,芦丁投料量为:每1kg芦丁加酸水混合物12L,酸-水混合物中的H+浓度为0.616mol/L。
水解:保持沸腾2~3小时。
过滤:过滤水解后的溶液,滤液备用。
洗涤:过滤后得到的滤饼用温度为60-70℃水洗涤,至洗出液pH值为中性停止洗涤,干燥,即得槲皮素粗品滤饼。
表4 精制条件
以上数据表明:甲醇溶解倍数控制在5~15倍量(重量)之间,洗涤倍数控制在2-10倍(重量)之间可达到有效控制产品杂质,提高产品纯度在95%以上的目的,而高于这个倍数,增加了甲醇使用量,增加了成本;单是用甲醇来溶解或洗涤,即使总倍数达到使用量,但效果不理想。
综上,本发明生产工艺该技术简单易行,现场工艺流程改造方便,可行性强,应用前景广,为制备槲皮素提供了一种新的生产工艺。
Claims (6)
1.槲皮素的生产工艺,其特征在于:步骤如下
A、投料:将无机强酸与水混合得酸-水混合物,加热至沸腾后加入芦丁;
其中,芦丁投料量为:每1kg芦丁加酸水混合物8-13L;酸-水混合物中的H+浓度为0.5-1mol/L:
B、水解:保持沸腾2-3小时;
C、过滤:过滤水解后的溶液,滤液备用;
D、洗涤:过滤后得到的滤饼用温度为60-80℃水洗涤,至洗出液pH值为中性停止洗涤,干燥,即得槲皮素粗品滤饼;
E、精制:以槲皮素粗品滤饼计,将槲皮素粗品滤饼投入5~20倍量精甲醇中,搅拌均匀,静置,过滤;滤饼先用2~10倍量精甲醇洗涤,再用5~10倍量纯水洗至无色无味,干燥,得槲皮紊精品。
2.根据权利要求1所述的槲皮素的生产工艺,其特征在于:所述的步骤A中无机强酸为盐酸、硫酸。
3.根据权利要求1所述的槲皮素的生产工艺,其特征在于:所述的步骤D中过滤后得到的滤饼用温度为80℃水洗涤。
4.根据权利要求1所述的槲皮素的生产工艺,其特征在于:所述的步骤E中以槲皮素粗品滤饼计,将槲皮素粗品滤饼投入10~20倍量精甲醇中,搅拌均匀,静置,过滤;滤饼先用0~10倍量精甲醇洗涤,再用10倍量纯水洗至无色无味,干燥,得槲皮素精品。
5.根据权利要求1所述的槲皮素的生产工艺,其特征在于:所述的步骤E中以槲皮素粗品滤饼计,将槲皮素粗品滤饼投入20倍量精甲醇中,搅拌均匀,静置,过滤;滤饼先用10倍量精甲醇洗涤,再用10倍量纯水洗至无色无味,干燥,得槲皮素精品。
6.根据权利要求1所述的槲皮素的生产工艺,其特征在于步骤如下:
A、投料:将芦丁加入沸腾的水中,芦丁投料量为:每1kg芦丁加酸水混合物12L,酸-水混合物中的H+浓度为0.616mol/L;
B、水解:保持沸腾2~3小时;
C、过滤:过滤水解后的溶液,滤液备用;
D、洗涤:过滤后得到的滤饼用温度为60-70℃水洗涤,至洗出液pH值为中性停止洗涤,干燥,即得槲皮素粗品滤饼;
E、精制:将槲皮素粗品滤饼投入20倍量精甲醇中,搅拌均匀,静置,过滤;滤饼先用10倍量精甲醇洗涤,再用10倍量纯水洗至无色无味,干燥,得槲皮素精品。
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