CN110075154B - 一种基于深度共熔溶剂从黑荆树树皮中提取皂苷类活性成分的方法 - Google Patents
一种基于深度共熔溶剂从黑荆树树皮中提取皂苷类活性成分的方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供了一种基于深度共熔溶剂(DESs)从黑荆树树皮中提取皂苷类活性成分的方法，属于植物提取技术领域；所述方法包括以下步骤：1)将深度共熔溶剂的水溶液和黑荆树树皮粉末以5～20mL：1g的液料比混合获得混合料液；2)将步骤1)中所述混合料液置于35～65℃充分溶解20～60min后，进行固液分离，收集上清组分即为皂苷类活性成分；所述深度共熔溶剂为氢键受体和氢键供体的共熔混合物；所述氢键受体为氯化胆碱；所述氢键供体为柠檬酸、葡萄糖和丙三醇中的一种或几种。所述方法提取的皂苷类活性成分得率最高，比传统有机溶剂提取方法高50％以上，比超声波提取方法高30％以上，是一种低温、低耗能、绿色、高效的提取方法。
Description
技术领域
本发明属于植物提取技术领域，具体涉及一种基于深度共熔溶剂(DESs)从黑荆树树皮中提取皂苷类活性成分的方法。
背景技术
黑荆树(学名AcaciamearnsiiDeWild)，是豆科金合欢属植物，普遍又称为BlackWattle。此属常绿植物多年生大灌木或乔木，一般生长在低地、疏林、草丛地、溪谷或山坡的沙地或砂砾粘土。黑荆树原产于澳大利亚东南部和塔斯马尼亚岛，现已被引种到世界各地，如北美，南美，亚洲，欧洲，大平洋和印度洋岛屿，非洲和新西兰等地。20世纪50年代引种于我国，在我国福建、广东、湖南、湖北、四川、云南、贵州等南方省区广泛栽培。由于黑荆树有易移植、成活率高、生长快、适应性强的特点，而且是优质鞣料树种，树皮含单宁40％以上，传统用途是生产栲胶，提取栲胶后残渣用于提炼焦油。黑荆树树皮含有丰富的复杂多酚类化合物。原花色素是黑荆树皮中最主要的次生代谢物，此外黑荆树皮中的皂苷含量较高，约占干重的2％左右，具有多种生理活性作用，如抗肿瘤、抑菌、抗炎、抗氧化和抗糖尿病等生物活性等。但目前对黑荆树树皮的利用率低，未得到很好的利用。目前对对黑荆树树皮活性成分的提取主要采用传统的溶剂提取法和超声波辅助提取法。传统的溶剂提取法具有提取效率低、有效成分损失多、提取周期长、工序多、溶剂耗量大，以及生产成本高等缺点，在工业化生产中的可行性差。超声波辅助提取反应不容易控制、有副反应发生，工业化超声波反应器制造难度大，价格昂贵，能耗损失大。
目前存在非木质资源树皮利用率低，活性物提取率不高的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于DESs从黑荆树树皮中提取皂苷类活性成分的方法；所述方法操作简单，可行性好，并能够显著提高皂苷类活性物质的提取效率。
为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：
一种基于DESs从黑荆树树皮中提取皂苷类活性成分的方法，包括以下步骤：
1)将DESs的水溶液和黑荆树树皮粉末以5～20mL：1g的液料比混合获得混合料液；
2)将步骤1)中所述混合料液置于35～65℃充分溶解20～60min后，进行固液分离，收集上清组分即为皂苷类活性成分；
所述DESs为氢键受体和氢键供体的共熔混合物；所述氢键受体为氯化胆碱；所述氢键供体为柠檬酸、葡萄糖和丙三醇中的一种或几种。
优选的，所述DESs中氢键受体和氢键供体的摩尔比为1:1～1:3。
优选的，所述DESs通过将所述氢键受体和所述氢键供体在100℃进行共熔处理后获得。
优选的，所述共熔处理的时间为2～4h。
优选的，所述共熔处理过程中伴随搅拌，所述搅拌的转速为200rpm。
优选的，所述共熔处理后还包括真空干燥步骤，所述真空干燥的温度为40～60℃，所述真空干燥的时间为20～28h。
优选的，所述DESs水溶液的体积浓度为20％～50％。
优选的，所述黑荆树树皮粉末的粒径小于1mm。
优选的，所述黑荆树树皮粉末的含水率为10％～12％。
优选的，步骤3)中所述固液分离的方法为抽滤。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
本发明将DESs水溶液进行黑荆树树皮皂苷类活性成分的提取，提取的活性成分得率高，比传统的有机溶剂提取得率高50％以上，比超声波辅助提高30％以上。本发明提供的提取方法，利用的DESs是由两种或者几种廉价且安全的化合物通过彼此之间氢键作用相互结合形成的混合盐溶液。所述DESs极性较大，物理化学性质接近于离子液体，但比离子液体更便宜、更安全、更容易制备，提取程序简单、提取效率高、分析时间短。相比传统有机溶剂，DESs有着原料价格低廉、具有良好的生物相容性、不易挥发、过程操作简单、提取过程无副产物产生的优点，充分体现了绿色化学的特点。本发明所述方法为一种低温、绿色、高效的提取方法，解决了有效成分的提取率低、提取时间长、耗费溶剂多，有效成分易变性损失等缺点，在黑荆树树皮活性物质加工生产中具有广泛的应用前景。
具体实施方式
本发明提供了一种基于DESs从黑荆树树皮中提取皂苷类活性成分的方法，包括以下步骤：1)将DESs的水溶液和黑荆树树皮粉末以5～20mL：1g的液料比混合获得混合料液；2)将步骤1)中所述混合料液置于35～65℃充分溶解20～60min后，进行固液分离，收集上清组分即为皂苷类活性成分；所述DESs为氢键受体和氢键供体的共熔混合物；所述氢键受体为氯化胆碱；所述氢键供体为柠檬酸、葡萄糖和丙三醇中的一种或几种。
本发明中，所述DESs的全称为DeepEutecticSolvents，DESs；中文为深度共熔溶剂。
本发明具体实施例中，优选以黑荆树树皮总皂苷活性成分进行了DESs提取。在本发明具体实施例中，以总皂苷作为黑荆树树皮活性成分的标志，比较本发明的提取方法与常规提取方法的提取率优劣。需要说明的是，本发明的提取方法也可以用于自然条件下生长的黑荆树树皮中皂苷活性成分的提取。
本发明将DESs溶解于水中获得DESs的水溶液。在本发明中，所述DESs为氢键受体和氢键供体的共熔混合物；所述氢键受体为氯化胆碱；所述氢键供体为柠檬酸、葡萄糖和丙三醇中的一种或几种。在本发明中，所述氢键受体和氢键供体的摩尔比优选为1:1～1:3，更优选为1:1。在本发明中，所述DESs通过将所述氢键受体和所述氢键供体在100℃进行共熔处理后获得。在本发明中，所述共熔处理的时间优选为2～4h，更优选为3h；所述共熔处理过程中优选的伴随搅拌，所述搅拌的转速优选为200rpm。本发明中，所述共熔处理后，所述DESs为稳定的均匀液体状态。在本发明中，所述制备DESs的共熔处理后还包括真空干燥步骤，所述真空干燥的温度优选为40～60℃，更优选为50℃；所述真空干燥的时间优选为20～28h，更优选为24h。本发明中，将DESs溶解于水中获得DESs水溶液。本发明中，所述DESs水溶液的体积浓度优选为20％～50％，更优选为30％～40％。在本发明具体实施过程中，以黑荆树树皮为例。本发明对黑荆树树皮粉末的制备方法没有特殊限定，采用本领域技术人员的常规方法制备即可；优选将黑荆树树皮进行机械剥皮，树皮风干，用粉碎机粉碎，得到黑荆树树皮粉末。本发明对黑荆树树皮粉末的颗粒大小没有特殊限定，原则上粉末越细越有利于树皮中活性物质的溶出。本发明中，所述黑荆树树皮粉末优选为5～40目，更优选为10～30目。本发明中，所述黑荆树树皮粉末的含水率优选为10％～12％，更优选为10.97％。本发明获得所述DESs的水溶液后，将黑荆树树皮粉末和DESs水溶液混合获得混合料液；所述DESs的水溶液和黑荆树树皮粉末优选的以5～20mL：1g的液料比混合获得混合料液，更优选为10～15mL：1g。本发明由氯化胆碱和氢键供体组成的DESs能够供给或接受电子或质子形成氢键，使其具备优异的溶解性能，使植物细胞中的活性物质充分释放，且皂苷类活性物质具有较宽的极性范围，从而有效提高了黑荆树树皮总皂苷活性成分的提取效率。
本发明在获得所述混合料液后，将所述混合料液置于35～65℃，提取20～60min。本发明中所述提取温度优选为35～65℃，更优选为55～60℃，本发明中，所述提取温度优选的通过水浴实现。本发明中所述提取时间优选为10～30min，更优选为15～25min。本发明利用氯化胆碱类DESs作为溶剂来改善目标成分在溶剂中的溶解与混合，提高提取效率，缩短提取时间，同时皂苷类活性物质的物质结构和生物活性不受影响。
本发明在所述提取后，进行固液分离，收集上清组分即为皂苷类活性成分。本发明中，所述固液分离优选为抽滤，本发明对所述抽滤的方法没有特殊限定，采用本领域中的常规抽滤方式即可。
本发明检测收集到的液相组分中活性成分含量，计算提取率。本发明优选的采用香草醛-冰醋酸比色法测定黑荆树树皮提取液中总皂苷含量。结果表明：本发明黑荆树树皮皂苷活性成分提取得率高，比传统的有机溶剂提取得率高50％以上，比超声波辅助提取高30％以上，是一种低温、绿色高效提取黑荆树树皮活性成分的方法。
下面结合实施例对本发明提供的技术方案进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
本发明以下实施例中，氯化胆碱购自萨恩化学技术(上海)有限公司，柠檬酸、甘油和葡萄糖购自国药集团化学试剂有限公司。
实施例1
黑荆树树皮中总皂苷的提取
DESs的水溶液的制备方法：将氯化胆碱与柠檬酸常压下在100℃下加热2～4h并在持续搅拌下合成DESs，直至形成稳定的均匀液体。将所有制备的DESs冷却至室温，并在50℃的真空烘箱中干燥24h获得DESs。将DESs按体积百分比为30％溶解于水中获得DESs水溶液。
分别取3份0.5g(精确到0.001g)黑荆树树皮粉末(过20目筛)原料于25mL锥形瓶中，以料液比1g:15mL的比例加入体积分数30％氯化胆碱-柠檬酸DESs水溶液，在55℃下处理20min，抽滤，获得滤液即为皂苷类活性成分。
将滤液转移到100mL容量瓶中，30％的乙醇溶液定容至100mL，待后续测定。
对比例1-1
黑荆树树皮中总皂苷的提取
分别取3份0.5g(精确到0.001g)黑荆树树皮粉末原料(过20目筛)于25mL锥形瓶中，以料液比1g:15mL加入30％乙醇溶液，在55℃下超声处理30min(超声频率40KHz，，超声功率120W)，过滤，将滤液转移到100mL容量瓶中，30％的乙醇溶液定容至100mL，待后续测定。
对比例1-2
黑荆树树皮中总皂苷的提取
分别取3份0.5g(精确到0.001g)黑荆树树皮粉末原料(过20目筛)于25mL锥形瓶中，按料液比1g:15mL加入30％乙醇溶液，在55℃的条件下浸泡处理30min，过滤，将滤液转移到100mL容量瓶中，30％的乙醇溶液定容至100mL，待后续测定。
实施例2
DESs的水溶液的制备方法：将氯化胆碱与葡萄糖常压下在100℃下加热2～4h并在持续搅拌下合成DESs，直至形成稳定的均匀液体。将所有制备的DESs冷却至室温，并在50℃的真空烘箱中干燥24h获得DESs。将DESs按体积百分比为30％溶解于水中获得DESs水溶液。
黑荆树树皮中总皂苷的提取
分别取3份0.5g(精确到0.001g)黑荆树树皮粉末原料(过20目筛)于25mL锥形瓶中，以料液比1g:15mL加入体积分数为30％氯化胆碱-葡萄糖DESs水溶液，在60℃下处理25min，过滤，将滤液转移到100mL容量瓶中，30％的乙醇溶液定容至100mL，待后续测定。
实施例3
DESs的水溶液的制备方法：将氯化胆碱与葡萄糖常压下在100℃下加热2～4h并在持续搅拌下合成DESs，直至形成稳定的均匀液体。将所有制备的DESs冷却至室温，并在50℃的真空烘箱中干燥24h获得DESs。将DESs按体积百分比为30％溶解于水中获得DESs水溶液。
黑荆树树皮中总皂苷的提取
分别取3份0.5g(精确到0.001g)黑荆树树皮粉末原料(过20目筛)于25mL锥形瓶中，以料液比1g:10mL加入体积分数为30％氯化胆碱-葡萄糖DESs水溶液，在55℃下处理25min，过滤，将滤液转移到100mL容量瓶中，30％的乙醇溶液定容至10mL，待后续测定。
以齐墩果酸为标准品，采用香草醛-冰醋酸法测定实施例1～3及对比例得到滤液中的皂苷含量，计算皂苷的提取得率。具体测定方法如下：
本发明采用香草醛-冰醋酸比色法测定黑荆树树皮提取液中总皂苷含量的方法如下：
称取105℃干燥至质量恒定的5mg齐墩果酸标准品，置于50mL容量瓶中，用30％乙醇溶液溶解并定容，配制成质量浓度为0.1g·L-1齐墩果酸标准溶液。准确移取芦丁标准溶液0、0.1、0.2、0.4、0.6和0.8mL，置于10mL容量瓶中，分别加入0.2mL5％香草醛-冰醋酸溶液，加入0.8mL高氯酸溶液，摇匀，放入70℃水浴保温15min，流水冷却，加入乙酸乙酯4.0mL，摇匀。以相应试剂为空白对照，在550nm波长处测定其吸光度。以吸光度(A)为横坐标，以齐墩果酸质量浓度(C)为纵坐标绘制标准曲线，得到总皂苷标准曲线回归方程为A＝0.0407C-0.0182，相关系数R2＝0.9995，线性范围为0～0.08g·L-1。
得率的计算：将提取得到的提取液稀释一定倍数，取稀释液1mL，按采用香草醛-冰醋酸比色法测定吸光度，根据标准曲线计算总皂苷得率，按式计算总皂苷得率。
根据标准曲线计算总皂苷得率，按式(1)计算总皂苷得率。
式中：Y―总皂苷得率，％；C1―总皂苷质量浓度，mg/L；V―待测提取溶液的总体积，mL；G0―黑荆树树皮的质量，g；w―黑荆树树皮含水率，％；n―稀释倍数。
总皂苷得率的结果见表1。
表1黑荆树树皮中总皂苷DESs提取方法比较
由表1可以看出：实施例1(DESs提取，柠檬酸作为氢键供体)从黑荆树树皮中提取总皂苷的得率最高，为1.71％，比对比例1-1超声辅助提取提高了30.5％，比对比例1-2传统的水浴浸提的提取方法提高了52.7％，所以实施例1DESs提取方法为黑荆树树皮中总皂苷的最佳提取方法。实施例2(DESs提取，葡萄糖作为氢键供体)从黑荆树树皮中提取总皂苷的得率为1.69％，实施例3(DESs提取，葡萄糖作为氢键供体)从黑荆树树皮中提取总皂苷的得率为1.66％，和实施例1差别不大，使用不同的DESs和提取条件的小范围变动都不会使黑荆树树皮中总皂苷的提取得率发生太大变化，进一步证明DESs提取方法为黑荆树树皮中总皂苷的最佳提取方法。
由上述实施例可知，本发明所述方法对黑荆树树皮总皂苷的提取得率最高，比传统的有机溶剂提取得率高50％以上，比超声波辅助提取高于30％以上。本发明的技术是一种低温、绿色高效提取方法。解决了有效成分的提取率受胞内外平衡浓度的限制、提取时间长、耗费溶剂多，提取效率低、有效成分易变性损失等缺点，且具有原料普适性强等特点，在黑荆树树皮活性物质加工生产中具有广泛的应用前景。
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)
1.一种基于DESs从黑荆树树皮中提取皂苷类活性成分的方法，包括以下步骤：
1)将DESs的水溶液和黑荆树树皮粉末以5～20mL：1g的液料比混合获得混合料液；
2)将步骤1)中所述混合料液置于35～65℃充分溶解20～60min后，进行固液分离，收集上清组分即为皂苷类活性成分；
所述DESs为氢键受体和氢键供体的共熔混合物；所述氢键受体为氯化胆碱；所述氢键供体为柠檬酸、葡萄糖和丙三醇中的一种或几种；
所述DESs的水溶液的体积浓度为20％～50％；
所述黑荆树树皮粉末的粒径小于1mm；
所述黑荆树树皮粉末的含水率为10％～12％。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述DESs中氢键受体和氢键供体的摩尔比为1:1～1:3。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述DESs通过将所述氢键受体和所述氢键供体在100℃进行共熔处理后获得。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述共熔处理的时间为2～4h。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述共熔处理过程中伴随搅拌，所述搅拌的转速为200rpm。
6.根据权利要求3、4或5所述的方法，其特征在于，所述共熔处理后还包括真空干燥步骤，所述真空干燥的温度为40～60℃，所述真空干燥的时间为20～28h。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤2)中所述固液分离的方法为抽滤。
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