CN108314744B - 一种快速提取铁皮石斛多糖的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种快速提取铁皮石斛多糖的方法，包括以下步骤：1)将新鲜铁皮石斛茎与水混合进行组织破碎，获得铁皮石斛浆液；2)将步骤1)中获得的铁皮石斛浆液与相当于原料新鲜铁皮石斛茎10～20倍体积80～100℃的水混合进行第一多糖洗脱，获得第一洗脱液；3)过滤所述第一洗脱液，获得第一滤液和第一滤渣；所述第一滤液中即包括铁皮石斛多糖。所述方法操作简单、快速、安全、无污染，提取率高。

Description

一种快速提取铁皮石斛多糖的方法
技术领域
本发明属于多糖提取技术领域，具体涉及一种快速提取铁皮石斛多糖的方法。
背景技术
铁皮石斛为兰科(Orchidaceae)石斛属(Dendrobium SW.)植物铁皮石斛(Dendrobium officinaleKimura etMigo)的干燥或新鲜茎，又名黑节草、铁吊兰、铁皮兰，加工成螺旋形或弹簧状的习称铁皮枫斗或耳环石斛，切段加工的习称铁皮石斛。铁皮石斛是我国传统的名贵中药材，是石斛中的极品，民间称作“救命仙草”，国际药用植物界称其为“药界大熊猫”；主要分布在我国浙江、云南、安徽、福建、广西、广东、江苏等地。2010版药品技术监督法定技术标准---《中华人民共和国药典》，因铁皮石斛价值远远高于其它石斛，为充分保护铁皮石斛产业的健康发展，首次将铁皮石斛作为一个新增品种从石斛中分列出来。
铁皮石斛具有益胃生津、滋阴清热的功效，用于热病津伤、口干烦渴、胃阴不足、食少干呕、病后虚热不退、阴虚火旺，骨蒸劳热，目暗不明，筋骨痿软。现代药理和临床研究证明，铁皮石斛具有抗肿瘤、抗衰老、降低血糖和提高免疫力等作用，在恶性肿瘤的辅助治疗以及慢性咽炎、慢性胃炎、糖尿病和久病体虚免疫功能低下等方面有广泛的应用。
植物化学成分分析和药理学等研究表明铁皮石斛中生物活性物质主要是多糖类化合物。铁皮石斛多糖是从铁皮石斛中提取的水溶性多糖类物质，含量较高，《中国药典》记载以无水葡糖糖计不得少于25％。铁皮石斛多糖具有抗氧、免疫调节、抗肿瘤、降血糖等作用。铁皮石斛多糖的提取方法主要有热水提取法、酶解提取法、超声波辅助提取法、微波辅助提取法、超高压提取法等。例如：专利申请号为“201510747301.5”的中国专利“一种铁皮石斛多糖的提取方法”以及专利申请号为“201510362041.X”的中国专利“一种超声波优化提取铁皮石斛多糖的方法”，均需先对铁皮石斛进行干燥处理，以干燥的铁皮石斛为原料。专利申请号为“201410010334.7”的中国专利“一种铁皮石斛多糖的提取方法”虽然使用新鲜的铁皮石斛，但是在提取过程中大量使用有机溶剂、碱性溶液，易对环境造成污染。
目前现有技术中铁皮石斛多糖的提取方法存在提取时间长、步骤繁琐、污染环境、不适合大规模生产等问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种快速、简单、无污染的提取铁皮石斛多糖的方法。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：一种快速提取铁皮石斛多糖的方法，包括以下步骤：1)将新鲜铁皮石斛茎与水混合进行组织破碎，获得铁皮石斛浆液；2)将步骤1)中获得的铁皮石斛浆液与相当于原料新鲜铁皮石斛茎10～20倍体积80～100℃的水混合进行至少一次多糖洗脱，获得洗脱液；3)过滤所述洗脱液，获得滤液和滤渣；所述滤液中即包括铁皮石斛多糖。
优选的，步骤2)中所述多糖洗脱包括第一多糖洗脱和第二多糖洗脱；第一多糖洗脱后获得第一多糖洗脱液；过滤所述第一多糖洗脱液获得第一滤液和第一滤渣；将所述第一滤渣与水混合进行第二多糖洗脱，获得第二洗脱液；过滤所述第二洗脱液，获得第二滤液和第二滤渣；将所述第一滤液和第二滤液混合，获得铁皮石斛多糖。
优选的，步骤1)中所述新鲜铁皮石斛茎的多糖含量大于30wt％，所述新鲜的铁皮石斛茎秆的长度为5～25cm。
优选的，步骤1)中所述新鲜铁皮石斛茎与水的质量比为1：(2～8)。
优选的，步骤1)中所述的组织破碎的过程中伴随搅拌，所述搅拌的转速为2200～3200r/min，所述搅拌的时间为2～10min。
优选的，步骤2)中所述的多糖洗脱和步骤4)中所述的第二多糖洗脱的过程中伴随搅拌，所述搅拌的转速独立为60～80r/min，所述搅拌的时间独立为8～30min。
优选的，步骤3)和步骤5)中所述过滤为板框压滤。
优选的，所述板框压滤的滤网的目数为300～1000目。
优选的，所述板框压滤的压力为2～4kg/cm2。
优选的，所述第一滤液和第二滤液混合混合后还包括：将所述混合得到的铁皮石斛多糖溶液经浓缩、干燥，获得铁石斛多糖粉末。
优选的，所述浓缩为减压浓缩；所述减压浓缩的温度为50～80℃，所述减压浓缩的真空度为-0.05～-0.09MPa。
本发明的有益效果：本发明所述快速提取铁皮石斛多糖的方法以新鲜铁皮石斛茎为原料，省略了干燥铁皮石斛步骤，节省时间；同时仅以水作为溶剂提取铁皮石斛多糖，安全、无污染；本发明所述的方法操作步骤简单，适合大规模快速生产；根据实施例记载，所述铁皮石斛多糖的得率可以达到10％以上，成品中多糖含量可以达到73.81％。
附图说明
图1为实施例1中快速提取铁皮石斛多糖的方法步骤的流程示意图。
具体实施方式
本发明提供了一种快速提取铁皮石斛多糖的方法，包括以下步骤1)将新鲜铁皮石斛茎与水混合进行组织破碎，获得铁皮石斛浆液；2)将步骤1)中获得的铁皮石斛浆液与相当于原料新鲜铁皮石斛茎10～20倍体积80～100℃的水混合进行至少一次多糖洗脱，获得洗脱液；3)过滤所述洗脱液，获得滤液和滤渣；所述滤液中即包括铁皮石斛多糖。
在本发明中所述新鲜铁皮石斛茎优选的为两年生的铁皮石斛；所述新鲜铁皮石斛茎优选的为新鲜铁皮石斛去除叶子后的茎。本发明对所述新鲜铁皮石斛茎的来源没有限定，可采用不同产地的铁皮石斛。在本发明中所述新鲜铁皮石斛茎的长度优选为5～25cm，更优选的为10～20cm，所述新鲜铁皮石斛茎的含糖量优选大于30％。所述的新鲜铁皮石斛茎的内在水分为75％以上；所述75％以上的内在水分保证所述新鲜铁皮石斛茎打浆的效果，这也是采用新鲜铁皮石斛的原因，如果铁皮石斛的内在水分太低，打浆效果差。
在本发明中所述组织破碎前优选的对新鲜铁皮石斛茎进行清洗；所述清洗优选的为循环水清洗，所述清洗方法在具体的工业生产中优选采用高压喷淋清洗；所述高压喷淋清洗的压力优选的为0.1～0.15MP，所述高压喷淋清洗的转速优选的为100～600rpm，所述高压喷淋清洗的时间优选的为30～90s。
本发明将新鲜铁皮石斛茎与水混合进行组织破碎，获得铁皮石斛浆液。在本发明中，所述新鲜铁皮石斛与水的质量比优选的为1：(2～8)，更优选的为1：(4～7)。在本发明中，所述组织破碎的过程中伴随搅拌，所述搅拌的转速优选为2200～3200r/min，更优选为2500～3000rpm；所述搅拌的时间优选为2～10min，更优选为4～8min。在工业生产中，所述组织破碎优选的采用组织破碎机，当采用组织破碎机时，所述新鲜铁皮石斛与水的质量比优选的为1：5，转速优选的为2800r/min，时间优选的为6min。在本发明中所述搅拌的目的是有效的破碎新鲜铁皮石斛茎，使得新鲜铁皮石斛茎中的多糖能够与水充分的接触，有利于所述新鲜铁皮石斛茎中多糖的提取。在本发明中所述获得的铁皮石斛浆液中铁皮石斛破碎后组织的粒度优选的小于200μm，更优选的为小于150μm；本发明中所述铁皮石斛浆液中铁皮石斛破碎后组织的粒度范围使铁皮石斛中的多糖成分更易于洗脱。
本发明所述的快速提取铁皮石斛多糖的方法包括至少一次多糖洗脱，所述多糖洗脱次数优选的为2次。
本发明在获得铁皮石斛浆液后，将获得的铁皮石斛浆液与相当于原料新鲜铁皮石斛茎10～20倍体积的水混合进行第一多糖洗脱，获得第一洗脱液。在本发明中，所述第一多糖洗脱过程中，水的添加体积优选的为原料新鲜铁皮石斛茎的12～18倍，更优选的为14～16倍。在本发明中所述第一多糖洗脱过程中伴随搅拌，所述搅拌的转速优选的为60～80r/min，更优选的为65～75rpm；所述搅拌的时间优选的为8～30min。在本发明中所述多糖洗脱优选的在动态提取罐中进行，在工业生产中，优选的在6M3动态提取罐中进行，在6M3动态提取罐中进行时，所述铁皮石斛浆液与水的质量比优选的为1:15，搅拌转速优选的为70rpm，搅拌时间优选的为10min。
本发明在获得第一洗脱液后过滤所述第一洗脱液，获得第一滤液和第一滤渣。在本发明中所述过滤为板框压滤。所述板框压滤的滤网的目数优选的为300～1000目，更优选的为400～800目；所述板框压滤的压力优选的为2～4kg/cm2，更优选的为3kg/cm2。在本发明中，所述第一滤液中含有铁皮石斛多糖，所述第一滤渣中存在部分未溶解出来的铁皮石斛多糖。因此，优选的对所述第一滤渣进行二次多糖洗脱。
本发明在获得第一滤渣后，将所述第一滤渣与水混合进行第二多糖洗脱，获得第二洗脱液。在本发明中所述第二多糖洗脱中第一滤渣与水的质量体积比优选的为1：(4～10)，更优选的为1：(5～8)。在本发明中所述第二多糖洗脱过程中伴随搅拌，所述搅拌的转速优选的为60～80r/min，更优选的为65～75rpm；所述搅拌的时间优选的为8～30min。在本发明中所述第二多糖洗脱优选的在动态提取罐中进行，在工业生产中，优选的在6M3动态提取罐中进行，在6M3动态提取罐中进行时，所述了第一滤渣与水的质量体积比优选的为1:6，搅拌转速优选的为70rpm，搅拌时间优选的为10min。
在本发明中，在获得所述第二洗脱液后，过滤所述第二洗脱液，获得第二滤液和第二滤渣；在本发明中所述过滤第二洗脱液的方法和参数条件与上述过滤第一洗脱液的方法与条件参数一致，再次不再赘述。
在本发明中所述多糖洗脱、第二多糖洗脱步骤中所述水的温度独立的为80～100℃，优选的为85～95℃。在本发明中采用上述温度的水分别与新鲜铁皮石斛茎、铁皮石斛浆液和第一滤渣混合，可以提高提取效率，节省提取时间。
本发明在获得第二滤液后，将所述第一滤液和第二滤液混合获得铁皮石斛多糖。在本发明中所述获得的铁皮石斛多糖为溶液状态的多糖；本发明优选的在获得上述溶液状态的铁皮石斛多糖后，优选的将所述铁皮石斛多糖浓缩、干燥后获得铁石斛多糖粉末。在本发明中所述浓缩优选的为减压浓缩；所述减压浓缩的温度优选的为50～80℃，更优选的为60～70℃；所述减压浓缩的真空度优选的为-0.05～-0.09MPa，更优选的为-0.06～-0.08MPa。在本发明中所述减压浓缩优选的采用双效外循环浓缩罐进行，当使用双效外循环浓缩罐进行减压浓缩时，一效温度优选的为60～80℃，更优选的为75℃；二效温度优选的为50～70℃，更优选的为60℃；真空度优选的为-0.05～-0.09MPa，更优选的为-0.08MPa。在本发明中所述减压浓缩优选的浓缩至比重1.05～1.10时停止。
在本发明中，所述铁皮石斛多糖浓缩后，将得到的浓缩物进行干燥获得铁石斛多糖粉末。本发明对所述干燥方法没有特殊限定，采用本领域常规的干燥方法即可；在本发明中具体实施过程中所述干燥优选的为喷雾干燥所述喷雾干燥优选的采用离心喷雾干燥机组进行；所述喷雾干燥的进风温度优选的为170～210℃，更优选的为180～200℃，最优选的为190℃；所述喷雾干燥的出风温度优选的为90～130℃，更优选的为100～120℃，最优选的为118℃。在本发明中，所述喷雾干燥中浓缩液的进料频率根据进风出风温度调整大小优选的为12～18Hz，更优选的为15Hz。本发明获得的铁石斛多糖粉末中铁皮石斛多糖的含量为72～74％。
下面结合实施例对本发明提供的一种快速提取铁皮石斛多糖的方法进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
一种快速获取铁皮石斛多糖的方法，包括以下步骤：
(1)清洗：将两年生的新鲜铁皮石斛茎10kg，采用循环水清洗机，以流动循环水清洗干净。
(2)组织破碎：在步骤(1)所得的新鲜铁皮石斛茎中加入5倍量水溶液进行组织破碎，设置组织破碎机的转速为2800r/min，时间为6min，得到铁皮石斛浆液。
(3)洗脱：在步骤(2)所得的浆液中加入相当于原料新鲜铁皮石斛茎15倍量的热水。于动态提取罐中进行洗脱，搅拌转速为70r/min，时间为10min，得到第一洗脱液。
(4)过滤：将步骤(3)洗脱操作得到的第一洗脱液过滤，得到第一滤液和第一滤渣。过滤的方式优选板框压滤，采用WBK-400不锈钢板框式过滤器，400目滤布，压力0.2MPa。
在第一滤渣中加入6倍量的热水，按照步骤(3)、(4)进行洗脱、过滤，得到第二滤液。
(5)浓缩：将步骤(4)得到的第一滤液和第二滤液进行合并浓缩，得到浓缩液。浓缩的方式为减压浓缩，优选TN300L小型提取浓缩机组进行浓缩，控制温度65℃，真空-0.07MPa，浓缩至比重1.05(温度60℃)。
(6)干燥：将步骤(5)得到的浓缩液干燥成固体粉末，即得铁皮石斛多糖。采用LPG型离心喷雾干燥机进行喷雾干燥，工艺参数设置：进风温度176℃，出风温度94℃，离心转速为400r/min。最终得到灰白色的固体粉末1.12kg，得率为11.2％；所述得率是以铁皮石斛多糖粉末与原料新鲜铁皮石斛茎相比获得的。
本实施例所述方法获得铁皮石斛多糖粉末的时间为6h～10h，相比采用干燥的铁皮石斛缩短60个小时以上，残渣多糖含量降低5％以上。本实施例所述方法与现有技术以干品为原料的方法的耗时以及残渣多糖含量情况对比见表1。
表1 本实施例所述方法与现有技术耗时以及残渣多糖含量对比
Figure BDA0001545700360000061
Figure BDA0001545700360000071
经取样检测，该批铁皮石斛多糖粉末的测定结果为：铁皮石斛多糖的含量为72.55％、灰分5.60％、水分3.87％；药渣的多糖含量为6.34％，检测依据为2015年版《中国药典》第一部铁皮石斛项下的检测方法。
实施例2
一种快速获取铁皮石斛多糖的方法，包括以下步骤：
(1)清洗：将两年生的新鲜铁皮石斛茎200kg，采用循环水清洗机，以流动循环水清洗干净，产能为200kg/h。
(2)组织破碎：在步骤(1)所得的新鲜铁皮石斛茎中加入5倍量的水溶液进行组织破碎，设置组织破碎机的转速为2800r/min，时间为6min，得到铁皮石斛浆液，重量约1t，产能为0.5t/h。
(3)洗脱：在步骤(2)所得的浆液中加入相当于原料新鲜铁皮石斛茎15倍量的热水。于6M3动态提取罐中进行洗脱，搅拌转速为70r/min，时间为10min，得到第一洗脱液。
(4)过滤：将步骤(3)洗脱操作得到的第一洗脱液过滤，得到第一滤液和第一滤渣。过滤的方式为板框压滤，采用板框压滤机，网式滤布为800目，产能为1.5t/h。
在第一滤渣中加入相当于原料新鲜铁皮石斛茎6倍量的热水，按照步骤(3)、(4)进行洗脱、过滤，得到第二滤液。
(5)浓缩：将步骤(4)得到的第一滤液和第二滤液进行合并浓缩，得到浓缩液。采用双效外循环浓缩罐进行浓缩，控制一效温度75℃，真空度-0.06MPa，二效温度60℃，真空度-0.08MPa，浓缩至比重1.10(温度60℃)，产能以蒸发量计为1.8t/h。
(6)干燥：将步骤(5)得到的浓缩液干燥成固体粉末，即得铁皮石斛多糖。采用ZPL150-00型离心喷雾干燥机组进行喷雾干燥，设置进风温度190℃，出风温度118℃，进料频率为15Hz，喷干时间约3h。最终得到灰白色的固体粉末24.4kg，得率为12.2％；所述得率是以铁皮石斛多糖粉末与原料新鲜铁皮石斛茎相比获得的。
经检测，该批铁皮石斛多糖粉末的测定结果为：铁皮石斛多糖的含量为73.81％、灰分5.19％、水分4.26％；药渣的多糖含量为6.83％，检测依据为2015年版《中国药典》第一部铁皮石斛项下的检测方法。根据实例，大规模生产以200kg/批进行操作，整个过程总耗时仅需要14～20小时。
实施例3
(1)清洗：将两年生的新鲜铁皮石斛茎400g，采用实验型循环水清洗机，以流动循环水清洗干净。
(2)组织破碎：在步骤(1)所得的新鲜铁皮石斛茎中加入5倍量水溶液进行组织破碎，设置小型组织破碎机的转速为2600r/min，时间为7min，得到铁皮石斛浆液。
(3)洗脱：在步骤(2)所得的浆液中加入相当于原料新鲜铁皮石斛茎15倍量的热水。于罐中进行洗脱，设置搅拌桨的转速为75r/min，时间为15min，得到第一洗脱液。
(4)过滤：采用400目滤布，将步骤(3)洗脱操作得到的第一洗脱液过滤，得到第一滤液和第一滤渣。
在第一滤渣中加入6倍量的热水，按照步骤(3)、(4)进行洗脱、过滤，得到第二滤液。
(5)浓缩：将步骤(4)得到的第一滤液和第二滤液进行合并浓缩，得到浓缩液。浓缩的方式为减压浓缩，优选旋转蒸发器进行浓缩，控制温度65℃，真空-0.09MPa，浓缩至1kg(温度60℃)。
(6)干燥：将步骤(5)得到的浓缩液干燥成固体粉末，即得铁皮石斛多糖。实验型离心喷雾干燥机进行喷雾干燥，工艺参数设置：进风温度170℃，出风温度90℃，离心转速为400r/min。干燥10min之后，最终得到灰白色的固体粉末49.2g，得率为12.3％；所述得率是以铁皮石斛多糖粉末与原料新鲜铁皮石斛茎相比获得的。
经取样检测，该批铁皮石斛多糖粉末的测定结果为：铁皮石斛多糖的含量为73.02％、灰分5.42％、水分4.26％；药渣的多糖含量为6.21％，检测依据为2015年版《中国药典》第一部铁皮石斛项下的检测方法。
由上述实施例可知，本发明提供的快速提取铁皮石斛多糖的方法和现有方法相比仅加入水作为溶剂，没有加入酸碱溶液、有机溶剂、生化试剂等，节约成本，降低污染，用本发明所述方法得到的铁皮石斛多糖，质量安全可靠。
本发明采用新鲜铁皮石斛茎作为原料，与其他使用干品的方法相比，缩短了整体的操作时间，减少损耗。例如，大规模生产以200kg/批计算，需要将铁皮石斛切成长度5cm左右短段，再采用烘箱将铁皮石斛鲜品干燥成干品，烘干温度100℃，时间需要8～12小时，消耗2～2.5吨蒸汽。
本发明所述的方法采用清洗、组织破碎、洗脱、过滤、浓缩以及干燥的方式，与现有方法相比操作步骤简单。省略了打浆、多次浸提、浓缩、醇沉、离心、大孔树脂吸附纯化后再浓缩、干燥等繁琐操作，节省时间。采用本发明方法，以200kg/批计算，总耗时仅需要14～20小时的时间，符合快速生产的要求。
本发明所述的提取铁皮石斛多糖的方法，采用组织破碎机，将铁皮石斛浆液中铁皮石斛破碎后组织的粒度小于150μm，使铁皮石斛中的多糖成分更易于洗脱。
本发明所述的方法，能有效提高铁皮石斛多糖的提取率，至10％以上。按中国药典2015版规定的多糖含量测定方法进行检测，产品中铁皮石斛多糖的含量能达到70％以上，有效成分的富集效率高。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种快速提取铁皮石斛多糖的方法，步骤如下：
1)将新鲜铁皮石斛茎与水混合进行组织破碎，获得铁皮石斛浆液；
2)将步骤1)中获得的铁皮石斛浆液与相当于原料新鲜铁皮石斛茎15倍体积80~100℃的水混合进行两次多糖洗脱，获得多糖洗脱液；所述两次多糖洗脱在动态提取罐中进行；
3)过滤所述多糖洗脱液，获得滤液和滤渣；所述滤液中即包括铁皮石斛多糖；
步骤1)中所述新鲜铁皮石斛茎与水的质量比为1:5；
步骤2)中所述两次多糖洗脱，具体包括：第一多糖洗脱和第二多糖洗脱；第一多糖洗脱后获得第一多糖洗脱液；过滤所述第一多糖洗脱液获得第一滤液和第一滤渣；
将所述第一滤渣与80~100℃的水混合进行第二多糖洗脱，获得第二洗脱液；过滤所述第二洗脱液，获得第二滤液和第二滤渣；
将所述第一滤液和第二滤液混合，获得铁皮石斛多糖溶液经减压浓缩、喷雾干燥，获得铁皮石斛多糖粉末；
步骤2)中所述的第一多糖洗脱和所述的第二多糖洗脱的过程中伴随搅拌，所述搅拌的转速独立为60~80r/min，所述搅拌的时间独立为8~30min；
当新鲜铁皮石斛茎为10kg时，整个过程总耗时为6~10小时；
当新鲜铁皮石斛茎为200kg时，整个过程总耗时为14～20小时。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1)中所述新鲜铁皮石斛茎的多糖含量大于30wt％，所述新鲜的铁皮石斛茎秆的长度为5~25cm。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1)中所述组织破碎的过程中伴随搅拌，所述搅拌的转速为2200~3200r/min，所述搅拌的时间为2~10min。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述过滤为板框压滤。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述板框压滤的滤网的目数为300~1000目。
6.根据权利要求4或5所述的方法，其特征在于，所述板框压滤的压力为2~4kg/cm2。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述减压浓缩的温度为50~80℃，所述减压浓缩的真空度为-0.05~-0.09MPa。
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