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

槲皮素的生产工艺
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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