一种以迷迭香油膏副产品制备高纯度鼠尾草酸的方法
技术领域
本发明属于植物成分提取技术领域,具体涉及一种从迷迭香油膏中制备高纯度鼠尾草酸的方法。
背景技术
迷迭香(RosmarinusofficinalisL.)系唇形科(Labiatea)迷迭香属常绿灌木,原产于地中海地区,目前在中国新疆、云南、贵州等地都有栽培。性温、味辛,主要利用部位为叶片,具有芳香健胃、提神醒脑、镇静安神等功效,对神经、消化及呼吸***疾病有一定的治疗作用,也是传统的香料和食品添加剂。
迷迭香富含多种抗氧化成份,具有很强的抗氧化能力,是目前公认的具有高效抗氧化效果的一种植物。中国科学院植物研究所于1981年成功地引种了迷迭香,通过CO2超临界萃取法从迷迭香的茎叶中萃取出了芳香油,提取出了食用抗氧化剂(rosemaryantioxidant)。迷迭香抗氧化的主要成分是酚酸类、二萜酚类、黄酮类和少量三萜类化合物,其机理是能切断油脂的自动氧化链、螯合金属离子,大大降低身上有强力致癌物的几率,能够保护细胞,使致癌物质不容易附着在细胞上,从而避免DNA受氧化破坏,降低了癌症发生的可能性。此外还有研究指出,迷迭香含有乙酰胆碱抑制剂,这种物质可阻止乙酰胆碱(影响心智功能的一种神经传递质)遭到分解,而乙酰胆碱的含量低与正常老化引起的记忆力退化和老年痴呆症的发生都有关系。
鼠尾草酸(Carnosicacid,简称CA),酚型二萜类化合物,分子式为C20H28O4,分子质量为332.43,CAS号为3650-09-7,是迷迭香众多抗氧化成分当中含量最高、抗氧化性最强的成分。鼠尾草酸易溶于油脂,不溶于水,具有抗氧化、抗菌、抗炎、抗肿瘤、保护中枢神经***、护肝护胃、降低血糖血脂、改善记忆力、预防阿尔茨海默病和血管生成、抗肥胖等一系列重要的药理和生物活性,在食品、医药保健、化妆品和香料等方面具有广泛的应用。
新鲜采割的迷迭香叶子,几乎不含鼠尾草酚。但在迷迭香干燥、储存、提取和水蒸气蒸除迷迭香精油后,鼠尾草酸含量会减少而鼠尾草酚増加。迷迭香叶仅干燥前后鼠尾草酚的含量就会由1%増加至2%。迷迭香及其提取物中迷迭香酚、迷迭香二酚和其它二萜酚类都可能是通过鼠尾草酸的氧化而来,是鼠尾草酸的活性基团邻二酚羟基官能团在加热、光照及溶液状态下很容易发生氧化、降解的原因。
现有的从迷迭香提取鼠尾草酸的方法,众多文献和专利大都采用含水乙醇回流提取,因鼠尾草酸在含水的环境中较易降解,极易氧化降解成一系列的二萜酚类成分,这些成分虽然保留了部分鼠尾草酸的活性,但生物活性远不及鼠尾草酸本身,而且温度较高的溶液状态下结构易转化成鼠尾草酚。为使在提取过程中减少鼠尾草酸的降解,保证鼠尾草酸含量稳定就成为了提取的重点和难点。例如魏静撰写的论文《迷迭香中鼠尾草酸活性成分及其药理作用》(昆明医科大学),该论文介绍了从迷迭香干叶中制备鼠尾草酸的方法,即采用无水溶剂乙酸乙酯超声低温提取迷迭香制备鼠尾草酸粗提取物,粗提取物用100BV的石油醚提取,5%NaOH碱溶液萃取,低浓度HCL水溶液调pH至2~3后再石油醚萃取,无水硫酸钠脱水,浓缩回收适量石油醚至析晶产生时结晶,结晶再经多次乙酸乙酯和石油醚重结晶,得到较高含量的鼠尾草酸。该方法的缺陷是:(1)制备工艺繁琐,能耗较大,有机溶媒消耗大;(2)未制备迷迭香精油和迷迭香酸2种活性成分;(3)石油醚对鼠尾草酸的萃取率低,单次萃取率低于20%,不能用于大生产。例如夏田娟撰写的论文《迷迭香叶中鼠尾草酸的分离纯化及其生物活性研究》(中国林业科学研究院),该论文介绍了从迷迭香干叶中分离纯化鼠尾草酸的方法,即采用50g迷迭香叶子粉,按液固比16:1(mL/g)的75%的乙醇,加入3%乙酸作为稳定剂,在超声频率28kHz,超声功率200W,温度35℃下,超声提取时40min。经过滤,减压蒸馏,40℃真空干燥得鼠尾草酸含量约为20%的迷迭香提取物。超声辅助正己烷萃取迷迭香提取物富集鼠尾草酸,抽滤,滤液用3%的碳酸氢钠溶液萃取,水相用30%盐酸调节pH至2.0,然后再用正己烷萃取,减压浓缩至干,真空干燥,得纯度79.62%的鼠尾草酸粗品。0.5g鼠尾草酸粗品乙酸乙酯溶解,湿法上柱于200~300目的50g硅胶,乙酸乙酯:石油醚=4:13(v/v)为洗脱剂,流速为4mL/min,进行硅胶柱层析分离,薄层色谱鉴定收集含鼠尾草酸洗脱液,减压浓缩至干,真空干燥即得纯度95.18%的鼠尾草酸。该方法该法的缺陷是:(1)未制备迷迭香精油和迷迭香酸2种活性成分;(2)2次低温超声提取制备,正已烷液——液萃取,制备工艺繁琐;(3)正已烷对鼠尾草酸的萃取率低,单次萃取率低于20%,能耗较大,有机溶媒消耗大,不能用于大生产;(3)碱液分离,鼠尾草酸在含水条件下会产生一系列的总酚酸类成分;(4)硅胶柱层析,使用硅胶吸附分离,鼠尾草酸的邻二酚羟基和羧基在与硅胶进行分配时有可能发生氧化反应,导致降解,且层析过程停留时间过长也导致其结构变化发生;(5)成本高、产品纯度低、不具备工业化生产,不具有实际经济效益。又例如,公开号为CN105777530A的中国发明专利公开了一种从迷迭香中提取鼠尾草酸的方法,该法先用85~95%酒精提取迷迭香干叶,提取液加水将乙醇浓度稀释至70~75%,然后浓缩回收至浓度为45~60%析晶,过滤,滤渣用6号溶剂油溶解,重结晶,获得鼠尾草酸纯度为93~95%。该方法涉用含水高醇且未加稳定剂提取,在含水低醇中析晶,鼠尾草酸产生降解和结构转化;鼠尾草酸在6号溶剂油或正已烷溶剂中溶解度较小,鼠尾草酸析晶物仅用6号溶剂油或正已烷溶解用量很大,获取高纯度鼠尾草酸需重复结晶数次,6号溶剂油或正已烷使用量大,溶媒消耗大,且6号溶剂油或正已烷溶剂重结晶后的母液(可能是油膏)未再生利用产生废弃物,可见鼠尾草酸提取产率低。又例如,公开号为CN107827738A的中国发明专利公开了一种从迷迭香提取物中分离鼠尾草酸的方法,该方法以市售鼠尾草酸含量为10~30%的迷迭香提取物为原料,用二氯甲烷溶液萃取,超滤和第1次纳滤滤,碳酸氢钠水溶液萃取得鼠尾草酸萃取液,稀盐酸调节鼠尾草酸萃取液pH为6~7,第2次纳滤,真空冷冻干燥制备出鼠尾草酸含量为60~92%的精制迷迭香提取物。该方法使用二氯甲烷作溶剂,因二氯甲烷比重大,沸点低,易挥发,轻毒性的特点,在提取、超滤、纳滤和碱液萃取分离过程中难免不会产生二氯甲烷气体污染,对人体健康具有损害;使用碱水萃取,鼠尾草酸产生降解和结构转化,真空冷冻干燥能耗高。所以,该方法制备工艺也繁琐,生产成本高,产生环境污染,同样不适合大生产。
为了减少提取过程中鼠尾草酸的降解,大生产基本不采用低浓度乙醇水溶液提取方法制备鼠尾草酸,而是在精馏迷迭香精油后,迷迭香干叶经粉碎,加入稳定剂如柠檬酸、冰醋酸等高浓度乙醇低温超声逆流提取,分离迷迭香酸后的沉淀物经干燥制备鼠尾草酸。在生产鼠尾草酸过程中使用无水溶剂制备,就有大量迷迭香油膏副产品生成。迷迭香油膏中含有10~20%鼠尾草酸(HPLC)和熊果酸,通常作为低廉的副产品出售。目前以迷迭香油膏副产品制备鼠尾草酸未见文献和专利报道。
发明内容
本发明提供一种以迷迭香油膏制备鼠尾草酸的方法,包括如下步骤:
(1)制备迷迭香油膏颗粒粉:将油脂吸附剂、迷迭香油膏和柠檬酸混合后制粒,得到迷迭香油膏颗粒粉;
所述油脂吸附剂与迷迭香油膏的质量比为1:(1-5);所述柠檬酸的质量为所述油脂吸附剂与迷迭香油膏质量总和的0.5-1.5%;
(2)迷迭香油膏颗粒粉固-液萃取:采用R67萃取液对步骤(1)得到的迷迭香油膏颗粒粉进行洗脱,直至洗脱液清亮后对洗脱液进行检测,待检测不到鼠尾草酸斑点后,停止萃取,得到萃取液;
所述R67萃取液中包括乙酸乙酯、无水乙醇和6号溶剂油,其中,乙酸乙酯和无水乙醇的体积比为(90-98):(2-10),例如95:5;6号溶剂油与乙酸乙酯和无水乙醇混合物的体积比为(90-95):(5-10);
(3)萃取液浓缩和结晶:对步骤(2)得到的萃取液加热浓缩,直至有微量晶体析出时停止加热,待浓缩液冷却结晶,固液分离后,得到鼠尾草酸粗品和初次滤液;
(4)对步骤(3)得到的鼠尾草酸粗品加入除杂溶剂中进行溶解除杂,鼠尾草酸粗品与除杂溶剂的质量比为1:(5-10),除杂溶剂为pH=3-4的70-90%乙醇溶液,溶解除杂的温度为60-65℃,溶解的时间为10-30min;得到杂质和含鼠尾草酸的一次滤液;所述杂质进行第二次和第三次溶解除杂,得到的含鼠尾草酸的滤液与含鼠尾草酸的一次滤液混合,再向滤液中加入活性炭吸附去杂,将所述除杂后的滤液进行单效浓缩器减压浓缩,直至滤液中的乙醇挥发回收完全后,室温下析晶,分离得到的晶体经真空干燥、粉碎后,得到鼠尾草酸活性炭去杂品干粉;
(5)将所述鼠尾草酸活性炭去杂品干粉与精制溶剂按照质量比1:(5-12)混合,加热浓缩结晶,固液分离得到鼠尾草酸成品。
根据本发明的方案,步骤(1)中,所述迷迭香油膏中鼠尾草酸含量10-20%;
优选地,所述油脂吸附剂选自石英砂、硅藻土、二氧化硅、氧化铝和硅胶中的至少一种;
优选地,所述油脂吸附剂的粒径为30-120目;
优选地,所述油脂吸附剂、迷迭香油膏和柠檬酸的加入顺序为:向油脂吸附剂中边搅拌边加入迷迭香油膏,得到混合物,而后再向混合物中边搅拌边加入柠檬酸。
优选地,所述迷迭香颗粒粉的粒径为10-20目。
根据本发明的方案,步骤(2)中,所述洗脱的流速为0.5-2BV/h;
优选地,所述检测可以采用本领域已知方法进行检测,例如采用TLC检测方法对洗脱液进行检测,以乙酸乙酯:石油醚=8:4(v/v),加入一滴(约0.05mL)乙酸作为展开剂在GF254荧光硅胶板展开。
根据本发明的方案,步骤(3)中,浓缩后的溶剂回收,返回步骤(2)作为萃取液;
优选地,所述加热浓缩的温度为60-80℃,例如70℃;
优选地,所述冷却的温度为10-25℃,所述结晶的时间为4-10h;
优选地,所述鼠尾草酸粗品得到的条件为:将固液分离出的沉淀于50-65℃、压力低于-0.08MPa下真空干燥。
根据本发明的方案,步骤(4)中,所述活性炭选自糖用脱色脱焦活性炭,其用量为所述鼠尾草酸粗品质量的5~8%;
优选地,所述吸附去杂的时间为10-20min。
根据本发明的方案,步骤(5)中,所述精制溶剂选自乙酸乙酯-有机溶剂混合液,所述混合液中,乙酸乙酯与有机溶剂的体积比为(10-90):(90-10),所述有机溶剂为正已烷、6号溶剂混合剂、石油醚、丙酮、无水乙醇、无水甲醇中的至少一种;
优选地,所述加热浓缩结晶的温度为60-80℃,结晶时间为10-12h;
优选地,所述固液分离得到的液体,可以与步骤(3)中的初次滤液混合。
根据本发明的方案,所述方法还包括步骤(6):对步骤(3)得到的初次滤液进行再次如步骤(3)所述的结晶过程,固液分离,得到二次滤液和鼠尾草酸,二次滤液用于制备熊果酸,鼠尾草酸溶于无水乙醇后返回步骤(1)用于制备迷迭香油膏颗粒粉。
本发明的有益效果:
本发明是针对现有制备鼠尾草酸方法的不足之处,提供一种以迷迭香油膏副产品为原料,制备鼠尾草酸的方法。该方法具有操作简单、高效、萃取液可反复回收利用、绿色环保、产品收得率高等特点。
本发明的主要原理:R67萃取液(醋酸乙酯、无水乙醇和6号溶剂油的混合物)是一种萃取性能优良、无水、价格低廉、稳定无毒的脂溶性类萃取剂,广泛用于植物油脂和脂类萃取。R67溶剂由于脂溶性性能优异,选择性好,理化性质稳定,沸点适中,水溶性低,密度轻(小于1.0g/mL(25℃))从而实现高效萃取。迷迭香油膏与惰性吸附剂结合,制备成多孔的疏松状的迷迭香油膏颗粒粉,避免鼠尾草酸与具有氧化或还原或有活性的离子基团或官能团接触或交联时产生化学变化,处于稳定状态;颗粒状易于鼠尾草酸与溶剂结合溶解分离而出。
本发明的目的是这样实现的:一种从迷迭香油膏副产品制备鼠尾草酸的方法,通过配制R67萃取液,制备迷迭香油膏副产品,制备迷迭香油膏颗粒粉,迷迭香油膏粉末固——液萃取,萃取液浓缩和结晶,制备鼠尾草酸粗品干粉,鼠尾草酸粗品活性炭吸附去杂和鼠尾草酸精制的步骤,就制备出鼠尾草酸含量95-98%的鼠尾草酸产品。
具体优点为:
1、分离效果好,收得率高。本发明使用R67萃取剂从生产迷迭香系列产品,特别是迷迭香脂溶性抗氧化剂产品生产中迷迭香油膏副产品,经制备迷迭香油膏颗粒粉,迷迭香油膏粉末R67溶剂固——液萃取,萃取液浓缩和结晶,干燥得到鼠尾草酸粗品干粉,鼠尾草酸粗品经一次除杂和活性炭吸附二次除杂,得到鼠尾草酸酸含量为68~90%的类白色鼠尾草酸活性炭去杂品干粉,产率10-25%;最后经精制溶剂重结晶,就制备出鼠尾草酸含量95-98%的白色或类白色鼠尾草酸产品,总产率8.5-17%,分离效果好,收得率高。
2、实现循环利用,绿色环保。本发明使用的R67萃取液只需80-85℃水浴常压蒸发、冷却处理后可重复使用;
分离鼠尾草酸过程中几乎无废水产生,所有的操作在密闭容器中进行。因此本发明几乎无环境污染,是典型的绿色生产技术。
3、生产成本低,用途广泛。本发明均使用符合GMP规范的标准化装备,操作规范,条件温和,生产成本低廉,制备出的鼠尾草酸粉末产品可广泛应用于食品、保健品、医药等领域,具有巨大的社会与经济价值。
附图说明
图1是鼠尾草酸对照品的HPLC图谱,其中纵坐标表示峰面积,横坐标表示分离时间。
图2是实施例1迷迭香油膏副产品的HPLC图谱,其中纵坐标表示峰面积,横坐标表示分离时间。
图3是实施例1制备的鼠尾草酸精品的HPLC图谱,其中纵坐标表示峰面积,横坐标表示分离时间。
图4是实施例制备鼠尾草酸精品的工艺流程图。
具体实施方式
下文将结合具体实施例对本发明的技术方案做更进一步的详细说明。下列实施例仅为示例性地说明和解释本发明,而不应被解释为对本发明保护范围的限制。凡基于本发明上述内容所实现的技术均涵盖在本发明旨在保护的范围内。
除非另有说明,以下实施例中使用的原料和试剂均为市售商品,或者可以通过已知方法制备。
实施例1
以迷迭香油膏副产品制备高纯度鼠尾草酸的方法,其具体工艺步骤如下(参见图4):
(1)配制R67萃取液
将乙酸乙酯和无水乙醇溶剂按照体积比为95:5的比例混合均匀,再与6号溶剂油按照体积比为5∶95的比例混合均匀,即配制出R67号萃取液,作为第(4)步制备鼠尾草酸萃取相。
(2)迷迭香油膏副产品的制备
迷迭香干叶或鲜叶经水汽冲馏制备迷迭香精油,迷迭香干叶粉碎成10~20目粗粉,加入85~90%乙醇和1%柠檬酸(稳定剂)室温超声逆流提取,提取液减压浓缩回收乙醇,静置离心得离心液和沉淀。离心液用于制备迷迭香酸,沉淀真空干燥,沉淀由无水乙酸乙酯和石油醚(5:95V/V)混合有机溶剂萃取得萃取液和鼠尾草酸产品。无水混合有机溶剂萃取液常压回收后的留下物即为生产过程所产生的迷迭香油膏副产品,其鼠尾草酸含量10-20%(HPLC)。
(3)制备迷迭香油膏颗粒粉
步骤(2)完成后,先将硅藻土和石英砂(质量比1:1)混合物作为油脂吸附剂(30~120目),置于混药机中,再加入步骤(2)得到的迷迭香油膏副产品,油脂吸附剂与迷迭香油膏副产品的质量比为1∶2kg/kg(以制备粉末不粘为标准),按搅混转速为40~80r/min,边搅混边缓慢加入迷迭香油膏;再按照迷迭香油膏和吸附剂总质量的1%加入98%的柠檬酸,搅拌30-40min,将搅拌混合物转移至摇摆造粒机,制得10~20目的迷迭香油膏颗粒粉末。
(4)迷迭香油膏颗粒粉固-液萃取
将步骤(3)制备的迷迭香油膏颗粒粉转入固-液萃取器中,固-液萃取器为316L不锈钢柱,径高比1:6。泵入步骤(1)配制的R67萃取液至固-液萃取器高位储罐,经高位储罐流入萃取柱洗脱,洗脱流速1BV/h,洗脱液至清亮。TLC检测有鼠尾草酸时收集至无鼠尾草酸时停止洗脱,结束萃取,得到萃取液。TLC检测方法是以乙酸乙酯:石油醚=8:4(v/v),加入一滴乙酸作为展开剂在GF254荧光硅胶板展开。
(5)萃取液浓缩和结晶
将步骤(4)得到的萃取液泵入球形浓缩罐中,在水浴温度为70℃下进行浓缩回收R67溶剂,直至有微量晶体析出时停止,待浓缩液冷却至15℃,结晶8h。
(6)制备鼠尾草酸粗品干粉
步骤(5)结晶完成后进行固液分离,将收集的沉淀在60℃、P≤-0.08MPa下真空干燥,即制备出鼠尾草酸粗品干粉,其中鼠尾草酸酸含量为65-85%,该鼠尾草酸干粉的产率按投入的迷迭香酸油膏计算为12-30%。滤液重复步骤(5)再一次析晶得鼠尾草酸酸含量为25%母液,无水乙醇溶解的母液套用于下一批迷迭香油膏颗粒粉的制备,第2次母液溶液常压回收溶剂,得膏状物,用于制备熊果酸。
(7)鼠尾草酸粗品活性炭吸附去杂
搅拌下将步骤(6)收集的鼠尾草酸粗品干粉加入至盛有温度为60℃的用柠檬酸调pH=3-4的80%乙醇溶液,鼠尾草酸粗品:溶剂=1:8,溶解20min,趁热过滤,得滤液和杂质。对杂质重复溶解上述操作2次,合并3次滤液,即完成第1次除杂。滤液在水浴80℃下加入鼠尾草酸粗品干粉质量的8%的糖用脱色脱焦活性炭吸附去杂20min,进行第2次去杂,趁热过滤,滤液在70℃水浴下单效浓缩器减压浓缩回收乙醇完全,放置于干净干燥的316L不锈钢桶中冷却,室温下析晶4h,固液分离除去水溶液,晶体70℃真空干燥,粉碎,制备鼠尾草酸活性炭去杂品干粉,其鼠尾草酸含量为82%,该鼠尾草酸去杂品干粉的产率按投入的迷迭香酸油膏计算为21%。
(8)鼠尾草酸精制
将步骤(7)收集的鼠尾草酸活性炭脱色品干粉加入至盛有醋酸乙酯-正已烷(20:80)溶剂的溶解结晶锅中,物料与溶剂配比为1:10。室温下搅拌溶解完全后,常压70℃水浴浓缩回收溶剂至有微量晶体析出时停止浓缩,浓缩液自然冷却至室温,结晶10h,固液分离,少量以上溶剂浇洗,压干,60℃真空干燥,得类白色或白色鼠尾草酸产品,含量达98%,产率按投入的迷迭香酸油膏计算为15%。母液套用于步骤(5)同萃取液一起浓缩和结晶。
为验证提纯得到鼠尾草酸,采用HPLC法对迷迭香油膏副产品和鼠尾草酸精品进行表征。
鼠尾草酸含量测定标准:参考“GB1886.172—2016食品安全国家标准食品添加剂迷迭香提取物”。
试剂和材料:
水:二次蒸馏水,符合GB/T6682规定的一级水。
甲醇:色谱纯,南京化学试剂有限公司。
鼠尾草酸标准品:纯度≥98%,成都普瑞科技开发有限公司。
磷酸:色谱纯,南京化学试剂有限公司。
磷酸溶液:5→1000。
仪器和设备:
LC-16高效液相色谱仪(日本岛津公司):由紫外检测器、自动进样器、色谱柱柱温箱、输液泵组成。
色谱条件:
色谱柱:C18色谱柱(Φ4.6mm×150mm,5μm)。
流动相:甲醇:0.5%磷酸水=85:15。
流速:1.0mL/min。
柱温:30℃。
进样量:20μL。
检测波长:230nm。
结果计算:
Wx:样品质量百分含量(%);
Ax:样品峰面积;
mx:样品质量(mg);
W标:鼠尾草酸标准品质量百分含量(%);
A标:标准品峰面积;
m标:标准品质量(mg)。
对比图1-3,说明高纯度鼠尾草酸制备成功。
以上,对本发明的实施方式进行了说明。但是,本发明不限定于上述实施方式。凡在本发明的精神和原则之内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。