CN113387785A - 一种生物酶法联合连续流动超声辅助提取姜黄中姜黄素的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种生物酶法联合连续流动超声辅助提取姜黄中姜黄素的方法,姜黄素的提取技术领域,包括原材料预处理、姜黄浆液制取、生物酶解、连续流动超声提取等步骤。本发明的生物酶法联合连续流动超声辅助提取姜黄中姜黄素的方法,将生物酶、表面活性剂、超声波提取技术以及连续流动提取相结合,先使用了纤维素酶、半纤维素酶、果胶酶以及淀粉酶组成的生物复合酶对姜黄粉末进行了预处理,然后加入含有表面活性剂的提取溶剂进行连续流动超声提取,使得姜黄素提取物的得率以及其中姜黄素纯度大幅度提升。
Description
技术领域
本发明属于姜黄素的提取技术领域,涉及一种生物酶法联合连续流动超声辅助提取姜黄中姜黄素的方法。
背景技术
姜黄(拉丁学名:Curcuma longa L.)又名:郁金、宝鼎香、毫命、黄姜等,属姜黄属,可作为调味和染料使用,生长范围广泛。在我国姜黄野生于南亚热带季风常绿阔叶林区,现在也以栽培为主。炮制后的姜黄是一味常用中药,其味辛苦,性大寒,主治心腹结积,下气破血,除风热,消肿痈等。我国传统医学认为姜黄药材具有通经止痛、活血行气、驱寒消炎等功效。印度的传统医学也将姜黄当作治疗多种疾病的药材,如鼻炎、糖尿病、厌食等。
现代研究发现其主要有效成分为姜黄素,世界卫生组织(WHO)和***粮农组织(FAO)同时将姜黄和姜黄素列为食品添加剂。研究证明,姜黄素具有抗氧化、抗肿瘤、降血脂、降血糖、抗溃疡、保护肝脏、抗心肌缺血、抗抑郁、抗菌、消炎、抗病毒和抗真菌等作用,可用于治疗癌症、糖尿病、冠心病、关节炎、阿尔茨海默氏病(早老性痴呆)以及其他慢性疾病。近年来,随着对姜黄素研究的不断深入,以及人们对姜黄素应用价值的认知,获得低成本,高纯度,高产量的姜黄素,成为了社会和市场的焦点。目前姜黄素的提取方法主要有有机溶剂提取法、微波提取法、超声波提取法、酶法提取和超临界流体提取。但是,现有的姜黄素的提取方法,提取的姜黄素的提取效率、产量及产品质量均不高。
因此,急需研究一种新的姜黄素的提取方法,以期在获得提取产量高,产品质量好的姜黄素的同时,还可适用于姜黄素的工业化提取。
发明内容
有鉴于此,本发明将提供一种生物酶法联合连续流动超声辅助提取姜黄中姜黄素的方法,对姜黄素提取工艺进行了优化,提高了姜黄素的提取效率及其产品质量。
为实现上述目的,本发明提供一种生物酶法联合连续流动超声辅助提取姜黄中姜黄素的方法,包括以下步骤:
S1:原材料预处理:将姜黄洗净切片,干燥后粉碎并过筛,得到姜黄细粉;
S2:姜黄浆液制取:取一定质量的所述姜黄细粉和水,搅拌混合均匀,之后水浴,得到姜黄浆液;
S3:生物酶解:向所述姜黄浆液中添加复合酶进行酶解,之后灭活过滤或离心,滤渣即为酶解姜黄粉;
S4:连续流动超声提取:向所述滤渣中加入提取溶剂,采用连续流动超声辅助方法进行萃取,过滤萃取液,得到姜黄色提取液;
S5:对所述姜黄色提取液进行浓缩,均质,干燥,粉碎,得到姜黄素提取物。
进一步地,步骤S1中干燥为采用恒温烘干机中烘干,烘干条件为45-55℃;粉碎为采用粉碎机粉碎;过筛为过50-80目筛。
进一步地,步骤S2中所述姜黄细粉和水的质量比为1:(1.5-4),水浴温度为50-70℃,水浴时间为45-90min。
进一步地,步骤S3中所述复合酶由纤维素酶、半纤维素酶、果胶酶、淀粉酶组成,以步骤S2中所述姜黄细粉的质量为基准,纤维素酶添加量为0.5%-1.2%、半纤维素酶添加量为0.5%-1.2%、果胶酶添加量为0.2%-0.6%、淀粉酶添加量为0.4%-1.2%。
进一步地,步骤S4中所述提取溶剂由体积比为(2-3):(65-75):(22-33)的表面活性剂、乙醇和水组成。
进一步地,步骤S4中滤渣与提取溶剂的固液比为1g:(10-16)ml。
进一步地,所述表面活性剂为吐温-80、聚乙二醇400、十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠中的一种或几种。
进一步地,在步骤S3之后、步骤S4之前,还包括所述提取溶剂的配制过程。
进一步地,步骤S4中采用连续流动超声辅助方法进行萃取的过程为:将所述滤渣置于连续流动超声提取装置中,装置的首末端被封闭,且具有入口及出口,所述提取溶剂经恒流泵按照(0.2-1)ml/min的流速不断泵入超声发生器中,超声提取时间为30-90min,萃取后液体使用蠕动泵每隔4-8min泵出至萃取液收集器,萃取液体循环使用2-4次。
进一步地,步骤S5中的干燥为喷雾干燥或者冷冻干燥,干燥温度为45-55℃。
本发明采用上述技术方案的优点是:
本发明的生物酶法联合连续流动超声辅助提取姜黄中姜黄素的方法,将生物酶、表面活性剂、超声波提取技术以及连续流动提取相结合,先使用了纤维素酶、半纤维素酶、果胶酶以及淀粉酶组成的生物复合酶对姜黄粉末进行了预处理,然后加入含有表面活性剂的提取溶剂进行连续流动超声提取,使得姜黄素提取物的得率以及其中姜黄素纯度大幅度提升,姜黄素纯度可以高达88.9%,姜黄素得率可以高达5.12%,并且显著提高了姜黄素的提取效率。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例,都属于本发明保护的范围。
本发明提供一种生物酶法联合连续流动超声辅助提取姜黄中姜黄素的方法,包括以下步骤:
S1:原材料预处理:将姜黄洗净切片,干燥后粉碎并过筛,得到姜黄细粉;
S2:姜黄浆液制取:取一定质量的所述姜黄细粉和水,搅拌混合均匀,之后水浴,得到姜黄浆液;
S3:生物酶解:向所述姜黄浆液中添加复合酶进行酶解,之后灭活过滤或离心,滤渣即为酶解姜黄粉;
S4:连续流动超声提取:向所述滤渣中加入提取溶剂,采用连续流动超声辅助方法进行萃取,过滤萃取液,得到姜黄色提取液;
S5:对所述姜黄色提取液进行浓缩,均质,干燥,粉碎,得到姜黄素提取物。
其中,步骤S1中干燥为采用恒温烘干机中烘干,烘干条件为45-55℃;粉碎为采用粉碎机粉碎;过筛为过50-80目筛。步骤S2中所述姜黄细粉和水的质量比为1:(1.5-4),水浴温度为50-70℃,水浴时间为45-90min。
其中,步骤S3中所述复合酶由纤维素酶、半纤维素酶、果胶酶、淀粉酶组成,以步骤S2中所述姜黄细粉的质量为基准,纤维素酶添加量为0.5%-1.2%、半纤维素酶添加量为0.5%-1.2%、果胶酶添加量为0.2%-0.6%、淀粉酶添加量为0.4%-1.2%。姜黄药材细胞壁含有纤维素、半纤维素等成分,而且细胞间存在果胶质以及淀粉,一般溶剂溶胀植物细胞壁的能力有限,这阻碍了姜黄素从姜黄组织中的溶出,上述复合酶可对姜黄药材细胞壁进行降解,破坏其细胞结构,使细胞破裂,使有效成分姜黄素从细胞中暴露、溶解出来,可有效提高姜黄素的提取率,使提取率优于无酶处理的方法。
其中,步骤S4中所述提取溶剂由体积比为(2-3):(65-75):(22-33)的表面活性剂、乙醇和水组成。表面活性剂可以改变姜黄细粉与溶剂之间的表面张力,提高姜黄细粉在提取溶剂中湿润度,使药材被湿润,防止药材粉末漂浮或下沉。表面活性剂降低药材粉末表面的张力,防止固体粒子聚集,使粉末可分散悬浮在溶液中,促进微粒的分散。另外,表面活性剂还具有促进有效成分溶解在提取溶剂中的作用。常用的表面活性剂如吐温-80、聚乙二醇400、十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠等性质比较稳定,对药物活性成分无破坏作用,毒性较小且价格低廉,可在姜黄素的提取中应用。总之,表面活性剂的加入提高了姜黄素的提取效率。在步骤S3之后、步骤S4之前,还包括所述提取溶剂的配制过程。
其中,步骤S4中采用连续流动超声辅助方法进行萃取的过程为:将所述滤渣置于连续流动超声提取装置中,装置的首末端被封闭,且具有入口及出口,所述提取溶剂经恒流泵按照(0.2-1)ml/min的流速不断泵入超声发生器中,超声提取时间为30-90min,萃取后液体使用蠕动泵每隔4-8min泵出至萃取液收集器,萃取液体循环使用2-4次。
传统的提取方法有浸渍法、索氏提取法等,仅增加生产成本,而且耗时长、耗能高,易导致活性物质的氧化和水解。本发明的提取方法采用了超声辅助提取,其作为一种创新型提取技术,具有操作简单、提取效率高、绿色环保、适用性广等优势,现已被广泛应用于实验室研究,进而逐渐规模化、工业化。超声提取是一个物理过程,在整个提取过程中没有化学反应发生,对所提取的有效成分的生理活性没有影响,对易氧化、易水解和遇热不稳定的中药有效成分具有保护作用。普通超声提取为静态过程,提取效率受药材粉末与溶剂的接触程度,以及姜黄粉末与提取溶剂之间逐渐减小的梯度浓度制约。而本发明采用连续流动超声提取,姜黄粉末与溶剂在动态环境下能够得到更充分的接触,同时在超声波的强化作用下,可实现对成分的高效提取。
并且,控制步骤S4中滤渣与提取溶剂的固液比为1g:(10-16)ml。步骤S5中的干燥为喷雾干燥或者冷冻干燥,干燥温度为45-55℃。
实施例1
姜黄中姜黄素的提取方法如下:
S1:原材料预处理:将新鲜姜黄药材洗净剪切成片状,置于恒温烘干机中烘干,烘干条件为50℃,将烘干的姜***使用粉碎机粉碎后,过80目筛,得姜黄细粉。
S2:姜黄浆液制取:取步骤S1中的姜黄细粉100g,加入300ml纯水搅拌均匀,60℃条件下水浴60min,得姜黄浆液。
S3:生物酶解:向步骤S2姜黄浆液中添加复合酶,以姜黄细粉100g为基准,其中纤维素酶添加量为0.8%、半纤维素酶添加量为0.8%、果胶酶添加量为0.5%、淀粉酶添加量为0.7%,并调节酶解体系pH值至4.2,于45℃水浴条件下酶解3h,而后将酶解混合物在85℃下处理20min,灭酶活冷却后过滤得滤渣(酶解姜黄粉)。
S30:提取溶剂配制:按照体积比为2:70:28的吐温-80、乙醇和水配制提取溶剂。
S4:连续流动超声提取:将步骤S3酶解姜黄粉置于连续流动超声提取装置中,将步骤S30配制的提取溶剂经恒流泵按照0.5ml/min的流速不断泵入超声发生器中,超声提取时间为60min,萃取后液体使用蠕动泵每隔5min泵出,萃取液体循环使用2次,将萃取液过滤得滤液;其中,滤渣与提取溶剂固液比为15ml:1g。
S5:将步骤S4所得滤液进行浓缩,均质及45-55℃喷雾干燥后,得姜黄素提取物。
实施例2
姜黄中姜黄素的提取方法如下:
S1:原材料预处理:将新鲜姜黄药材洗净剪切成片状,置于恒温烘干机中烘干,烘干条件为50℃,将烘干的姜***使用粉碎机粉碎后,过80目筛,得姜黄细粉。
S2:姜黄浆液制取:取步骤S1中的姜黄细粉300g,加入1000ml纯水搅拌均匀,65℃条件下水浴50min,得姜黄浆液。
S3:生物酶解:向步骤S2姜黄浆液中添加复合酶,以姜黄细粉300g为基准,其中纤维素酶添加量为1.0%、半纤维素酶添加量为1.0%、果胶酶添加量为0.5%、淀粉酶添加量为1.0%,并调节酶解体系pH值至4.2,于45℃水浴条件下酶解4h,而后将酶解混合物在85℃下处理20min,灭酶活冷却后过滤得滤渣(酶解姜黄粉)。
S30:提取溶剂配制:按照体积比为2:70:28的吐温-80、乙醇和水配制提取溶剂。
S4:连续流动超声提取:将步骤S3酶解姜黄粉置于连续流动超声提取装置中,将步骤S30配制的提取溶剂经恒流泵按照0.6ml/min的流速不断泵入超声发生器中,超声提取时间为70min,萃取后液体使用蠕动泵每隔5min泵出,萃取液体循环使用2次,将萃取液过滤得滤液;其中,滤渣与提取溶剂固液比为15ml:1g。
S5:将步骤S4所得滤液进行浓缩,均质及45-55℃喷雾干燥后,得姜黄素提取物。
实施例3
姜黄中姜黄素的提取方法如下:
S1:原材料预处理:将新鲜姜黄药材洗净剪切成片状,置于恒温烘干机中烘干,烘干条件为55℃,将烘干的姜***使用粉碎机粉碎后,过60目筛,得姜黄细粉。
S2:姜黄浆液制取:取步骤S1中的姜黄细粉200g,加入800ml纯水搅拌均匀,50℃条件下水浴90min,得姜黄浆液。
S3:生物酶解:向步骤S2姜黄浆液中添加复合酶,以姜黄细粉200g为基准,其中纤维素酶添加量为1.0%、半纤维素酶添加量为1.0%、果胶酶添加量为0.5%、淀粉酶添加量为1.0%,并调节酶解体系pH值至4.2,于45℃水浴条件下酶解4h,而后将酶解混合物在85℃下处理20min,灭酶活冷却后过滤得滤渣(酶解姜黄粉)。
S30:提取溶剂配制:按照体积比为2:70:28的十二烷基苯磺酸钠、乙醇和水配制提取溶剂。
S4:连续流动超声提取:将步骤S3酶解姜黄粉置于连续流动超声提取装置中,将步骤S30配制的提取溶剂经恒流泵按照0.6ml/min的流速不断泵入超声发生器中,超声提取时间为60min,萃取后液体使用蠕动泵每隔5min泵出,萃取液体循环使用3次,将萃取液过滤得滤液;其中,滤渣与提取溶剂固液比为12ml:1g。
S5:将步骤S4所得滤液进行浓缩,均质及45-55℃喷雾干燥及粉碎后,得姜黄素提取物。
实施例4
姜黄中姜黄素的提取方法如下:
S1:原材料预处理:将新鲜姜黄药材洗净剪切成片状,置于恒温烘干机中烘干,烘干条件为50℃,将烘干的姜***使用粉碎机粉碎后,过80目筛,得姜黄细粉。
S2:姜黄浆液制取:取步骤S1中的姜黄细粉100g,加入400ml纯水搅拌均匀,65℃条件下水浴80min,得姜黄浆液。
S3:生物酶解:向步骤S2姜黄浆液中添加复合酶,以姜黄细粉100g为基准,其中纤维素酶添加量为1.0%、半纤维素酶添加量为0.8%、果胶酶添加量为0.5%、淀粉酶添加量为1.0%,并调节酶解体系pH值至4.2,于45℃水浴条件下酶解4h,而后将酶解混合物在85℃下处理20min,灭酶活冷却后过滤得滤渣(酶解姜黄粉)。
S30:提取溶剂配制:按照体积比为2:70:28的聚乙二醇400、乙醇和水配制提取溶剂。
S4:连续流动超声提取:将步骤S3酶解姜黄粉置于连续流动超声提取装置中,将步骤S30配制的提取溶剂经恒流泵按照0.8ml/min的流速不断泵入超声发生器中,超声提取时间为90min,萃取后液体使用蠕动泵每隔8min泵出,萃取液体循环使用3次,将萃取液过滤得滤液;其中,滤渣与提取溶剂固液比为12ml:1g。
S5:将步骤S4所得滤液进行浓缩,均质及45-55℃冷冻干燥及粉碎后,得姜黄素提取物。
对比例1
姜黄中姜黄素的提取方法如下:
S1:原材料预处理:将新鲜姜黄药材洗净剪切成片状,置于恒温烘干机中烘干,烘干条件为50℃,将烘干的姜***使用粉碎机粉碎后,过80目筛,得姜黄细粉。
S2:姜黄浆液制取:取步骤S1中的姜黄细粉100g,加入300ml纯水搅拌均匀,60℃条件下水浴60min,得姜黄浆液。
S3:生物酶解:向步骤S2姜黄浆液中添加复合酶,以姜黄细粉100g为基准,其中纤维素酶添加量为1.0%、半纤维素酶添加量为0.8%、果胶酶添加量为0.5%,并调节酶解体系pH值至4.2,于45℃水浴条件下酶解3h,而后将酶解混合物在85℃下处理20min,灭酶活冷却后过滤得滤渣(酶解姜黄粉)。
S30:提取溶剂配制:按照体积比为70:30的乙醇和水配制提取溶剂。
S4:连续流动超声提取:将步骤S3酶解姜黄粉置于连续流动超声提取装置中,将步骤S30配制的提取溶剂经恒流泵按照0.5ml/min的流速不断泵入超声发生器中,超声提取时间为60min,萃取后液体使用蠕动泵每隔5min泵出,萃取液体循环使用3次,将萃取液过滤得滤液;其中,滤渣与提取溶剂固液比为12ml:1g。
S5:将步骤S4所得滤液进行浓缩,均质、45-55℃喷雾干燥及粉碎后,得姜黄素提取物。
对比例2
姜黄中姜黄素的提取方法如下:
S1:原材料预处理:将新鲜姜黄药材洗净剪切成片状,置于恒温烘干机中烘干,烘干条件为50℃,将烘干的姜***使用粉碎机粉碎后,过80目筛,得姜黄细粉。
S2:姜黄浆液制取:取步骤S1中的姜黄细粉100g,加入400ml纯水搅拌均匀,60℃条件下水浴60min,得姜黄浆液。
S3:生物酶解:向步骤S2姜黄浆液中添加复合酶,以姜黄细粉100g为基准,其中果胶酶添加量为0.5%、淀粉酶添加量为0.7%,并调节酶解体系pH值至4.2,于45℃水浴条件下酶解3h,而后将酶解混合物在85℃下处理20min,灭酶活冷却后过滤得滤渣(酶解姜黄粉)。
S30:提取溶剂配制:按照体积比为70:30的乙醇和水配制提取溶剂。
S4:连续流动超声提取:将步骤S3酶解姜黄粉置于连续流动超声提取装置中,将步骤S30配制的提取溶剂经恒流泵按照0.5ml/min的流速不断泵入超声发生器中,超声提取时间为60min,萃取后液体使用蠕动泵每隔5min泵出,萃取液体循环使用3次,将萃取液过滤得滤液;其中,滤渣与提取溶剂固液比为12ml:1g。
S5:将步骤S4所得滤液进行浓缩,均质、45-55℃喷雾干燥及粉碎后,得姜黄素提取物。
对比例3
姜黄中姜黄素的提取方法如下:
S1:原材料预处理:将新鲜姜黄药材洗净剪切成片状,置于恒温烘干机中烘干,烘干条件为50℃,将烘干的姜***使用粉碎机粉碎后,过80目筛,得姜黄细粉。
S2:姜黄浆液制取:取步骤S1中的姜黄细粉100g,加入300ml纯水搅拌均匀,60℃条件下水浴60min,得姜黄浆液。
S3:生物酶解:向步骤S2姜黄浆液中添加复合酶,以姜黄细粉100g为基准,其中纤维素酶添加量为0.8%、半纤维素酶添加量为0.8%、果胶酶添加量为0.5%、淀粉酶添加量为0.7%,并调节酶解体系pH值至4.2,于45℃水浴条件下酶解3h,而后将酶解混合物在85℃下处理20min,灭酶活冷却后过滤得滤渣(酶解姜黄粉)。
S30:提取溶剂配制:按照体积比为2:70:28的吐温-80、乙醇和水配制提取溶剂。
S4:浸提:将步骤S3酶解姜黄粉置于提取溶剂中,浸泡120min,过滤得萃取液;其中,滤渣与提取溶剂固液比为20ml:1g。
S5:将步骤S4所得提取液进行浓缩,均质、45-55℃喷雾干燥及粉碎后,得姜黄素提取物。
对比例4
姜黄中姜黄素的提取方法如下:
S1:原材料预处理:将新鲜姜黄药材洗净剪切成片状,置于恒温烘干机中烘干,烘干条件为50℃,将烘干的姜***使用粉碎机粉碎后,过80目筛,得姜黄细粉。
S2:姜黄浆液制取:取步骤S1中的姜黄细粉300g,加入900ml纯水搅拌均匀,60℃条件下水浴60min,得姜黄浆液。
S3:生物酶解:向步骤S2姜黄浆液中添加复合酶,以姜黄细粉300g为基准,其中纤维素酶添加量为1.0%、半纤维素酶添加量为1.0%、果胶酶添加量为0.5%、淀粉酶添加量为1.0%,并调节酶解体系pH值至4.2,于45℃水浴条件下酶解4h,而后将酶解混合物在85℃下处理20min,灭酶活冷却后过滤得滤渣(酶解姜黄粉)。
S30:提取溶剂配制:按照体积比为2:70:28的吐温-80、乙醇和水配制提取溶剂。
S4:普通超声提取:将步骤S3酶解姜黄粉置于超声提取装置中,加入提取溶剂,超声提取时间为120min,过滤得提取液;其中,滤渣与提取溶剂固液比为20ml:1g。
S5:将步骤S4所得提取液进行浓缩,均质、45-55℃喷雾干燥及粉碎后,得姜黄素提取物。
对比例5
姜黄中姜黄素的提取方法如下:
S1:原材料预处理:将新鲜姜黄药材洗净剪切成片状,置于恒温烘干机中烘干,烘干条件为50℃,将烘干的姜***使用粉碎机粉碎后,过80目筛,得姜黄细粉。
S2:提取溶剂配制:按照体积比为2:70:28的吐温-80、乙醇和水配制提取溶剂。
S3:连续流动超声提取:将步骤S1的姜黄细粉300g置于超声提取装置中,将步骤S2配制的提取溶剂经恒流泵按照0.6ml/min的流速不断泵入超声发生器中,超声提取时间为90min,萃取后液体使用蠕动泵每隔6min泵出,萃取液体循环使用3次,将萃取液过滤得滤液;其中,滤渣与提取溶剂固液比为20ml:1g。
S4:将步骤S3所得提取液进行浓缩,均质、45-55℃喷雾干燥及粉碎后,得姜黄素提取物。
姜黄素标准曲线的建立:准确称取姜黄素标准品1mg于25ml容量瓶中,加入乙醇定容,得对照品储备液。分别精密移取对照品储备液0.1、0.2、0.4、0.6、0.8、1ml置于10ml容量瓶中,用无水乙醇定容,摇匀。在425nm处测定各不同浓度对照品溶液的吸光度,以吸光度值为纵坐标,对照品浓度为横坐标,绘制标准曲线,得回归方程y=0.1477x-0.0011,R2=0.9992。
提取样品中姜黄素含量的测定:准确称取提取样品0.2g溶解于无水乙醇中,并稀释到一定浓度。以无水乙醇为空白对照,于425nm波长处测定提取样品溶液的吸光度,以标准曲线法计算样品中的姜黄总素含量。
姜黄素提取得率(mg/100g)=提取出姜黄素提取物的质量/使用姜黄细粉的质量×100%。
姜黄素纯度(%)=姜黄素提取物中姜黄总素含量/姜黄素提取物的质量×100%。
根据上述计算方式,测得实施例1-4、对比例1-5中的姜黄素提取纯度和提取得率如下表1所示。
表1实施例1-4、对比例1-5中的姜黄素提取纯度和提取得率测量结果
姜黄素纯度(%) | 姜黄素得率(%) | |
实施例1 | 86.2 | 4.95 |
实施例2 | 88.9 | 5.12 |
实施例3 | 88.2 | 4.82 |
实施例4 | 87.9 | 4.79 |
对比例1 | 80.5 | 4.05 |
对比例2 | 77.1 | 4.11 |
对比例3 | 85.9 | 3.95 |
对比例4 | 86.3 | 4.06 |
对比例5 | 70.2 | 3.72 |
从表1可以看出,实施例1-4相较于对比例1-5,由于实施例1-4在姜黄素的提取过程中首先使用了纤维素酶、半纤维素酶、果胶酶以及淀粉酶组成的生物复合酶对姜黄细粉进行了预处理,然后加入含有表面活性剂的提取溶剂进行连续流动超声提取,使得姜黄素提取物的得率以及其中姜黄素纯度相对于对比例1-5有着大幅度的提升。
对比例1-2中复合酶中少添加了一种或几种酶时,姜黄素提取率和纯度显著降低。姜黄属于中草药,其中有效活性成分姜黄素大多存在于植物细胞的胞质中,如若提取分离姜黄素,就要将其从细胞内的原生质中释放到提取的溶剂中,这就要求需首先将姜黄药材细胞壁破裂降解,去除活性成分释放的阻碍。姜黄的细胞壁多是由纤维素、半纤维素、果胶质、木质素等物质构成的致密结构,在姜黄素的提取过程中,姜黄素扩散至提取介质中就必须克服细胞壁及细胞间质的双重阻力。纤维素酶、半纤维素酶、果胶酶等具有相应的生物降解作用,能够作用于姜黄的细胞壁,使细胞壁及细胞间质中的纤维素、半纤维素、果胶质等物质降解,从而破坏细胞壁的致密结构,增强细胞壁、细胞间质等屏障的通透性,促进姜黄素从胞内向提取溶剂中扩散,从而最大限度地实现从姜黄中提取姜黄素。姜黄药材中淀粉含量较大,淀粉对姜黄素具有吸附作用,使得姜黄素的纯度和提取率降低。淀粉酶的添加将对提取效率和纯度有影响的淀粉分解去除,提高了提取体系的通透性,利于后续提取工艺的进行。纤维素酶、半纤维素酶可降解纤维素和半纤维素,促进姜黄细胞破裂,果胶酶可将果胶质进行有效水解,淀粉酶则有利于姜黄中淀粉的去除,几种酶相互作用,能够有效提高姜黄中姜黄素提取的得率及纯度。
姜黄中有效成分的浸提一般包括姜黄细粉的浸润与渗透、解析与溶解、浸取成分的扩散与溶解三个阶段。浸润和渗透作为提取的第一阶段,对有效成分提取有着重要影响,提取溶剂对姜黄的浸润效果与姜黄表面性状、溶剂的浸润能力有关,而表面活性剂的加入可改变姜黄与溶剂之间的表面张力。实施例1-4与对比例1-2相比,在提取溶剂中加入表面活性剂,改变了姜黄细粉与溶剂间原有的界面张力,药物表面的润湿性增强,促使姜黄素在溶剂中的溶解度变大,可以显著提高姜黄素的提取率。
对比例3-5与实施例1-4相比较可看出,使用超声辅助提取可显著提高姜黄素的得率。超声波提取法是利用频率在20~50kHz的机械波,其具有强烈的机械效应、空化效应和热效应,加强溶剂的穿透力,可增大提取活性物质的分子运动频率和速度,从而提高了姜黄素的提取率。同时如果采用连续流动超声提取也可提高姜黄素提取率。普通超声提取是一个静态的过程,提取过程中溶剂总体积是固定的,故其提取效率会受到溶剂总体积的制约。连续流动超声辅助提取法是在超声辅助提取法的基础上,通过恒流泵将提取溶剂不断的泵入超声提取设备中,使药材粉末始终处于新鲜的提取溶剂中的一种新型提取技术。药材与溶剂在动态环境下充分接触,其中的有效成分在浓度梯度的推动下,通过连续而充分的解析、溶解和扩散,同时在超声波的强化作用下,可以实现对有效成分的高效提取,并且具有省时、节省溶剂的优点。
本发明的生物酶法联合连续流动超声辅助提取姜黄中姜黄素的方法,将生物酶、表面活性剂、超声波提取技术以及连续流动提取相结合,先使用了纤维素酶、半纤维素酶、果胶酶以及淀粉酶组成的生物复合酶对姜黄粉末进行了预处理,然后加入含有表面活性剂的提取溶剂进行连续流动超声提取,使得姜黄素提取物的得率以及其中姜黄素纯度大幅度提升,姜黄素纯度可以高达88.9%,姜黄素得率可以高达5.12%,并且显著提高了姜黄素的提取效率。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种生物酶法联合连续流动超声辅助提取姜黄中姜黄素的方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1:原材料预处理:将姜黄洗净切片,干燥后粉碎并过筛,得到姜黄细粉;
S2:姜黄浆液制取:取一定质量的所述姜黄细粉和水,搅拌混合均匀,之后水浴,得到姜黄浆液;
S3:生物酶解:向所述姜黄浆液中添加复合酶进行酶解,之后灭活过滤或离心,滤渣即为酶解姜黄粉;
S4:连续流动超声提取:向所述滤渣中加入提取溶剂,采用连续流动超声辅助方法进行萃取,过滤萃取液,得到姜黄色提取液;
S5:对所述姜黄色提取液进行浓缩,均质,干燥,粉碎,得到姜黄素提取物。
2.根据权利要求1所述的生物酶法联合连续流动超声辅助提取姜黄中姜黄素的方法,其特征在于,步骤S1中干燥为采用恒温烘干机中烘干,烘干条件为45-55℃;粉碎为采用粉碎机粉碎;过筛为过50-80目筛。
3.根据权利要求1所述的生物酶法联合连续流动超声辅助提取姜黄中姜黄素的方法,其特征在于,步骤S2中所述姜黄细粉和水的质量比为1:(1.5-4),水浴温度为50-70℃,水浴时间为45-90min。
4.根据权利要求1所述的生物酶法联合连续流动超声辅助提取姜黄中姜黄素的方法,其特征在于,步骤S3中所述复合酶由纤维素酶、半纤维素酶、果胶酶、淀粉酶组成,以步骤S2中所述姜黄细粉的质量为基准,纤维素酶添加量为0.5%-1.2%、半纤维素酶添加量为0.5%-1.2%、果胶酶添加量为0.2%-0.6%、淀粉酶添加量为0.4%-1.2%。
5.根据权利要求1所述的生物酶法联合连续流动超声辅助提取姜黄中姜黄素的方法,其特征在于,步骤S4中所述提取溶剂由体积比为(2-3):(65-75):(22-33)的表面活性剂、乙醇和水组成。
6.根据权利要求1所述的生物酶法联合连续流动超声辅助提取姜黄中姜黄素的方法,其特征在于,步骤S4中滤渣与提取溶剂的固液比为1g:(10-16)ml。
7.根据权利要求5所述的生物酶法联合连续流动超声辅助提取姜黄中姜黄素的方法,其特征在于,所述表面活性剂为吐温-80、聚乙二醇400、十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠中的一种或几种。
8.根据权利要求1所述的生物酶法联合连续流动超声辅助提取姜黄中姜黄素的方法,其特征在于,在步骤S3之后、步骤S4之前,还包括所述提取溶剂的配制过程。
9.根据权利要求1所述的生物酶法联合连续流动超声辅助提取姜黄中姜黄素的方法,其特征在于,步骤S4中采用连续流动超声辅助方法进行萃取的过程为:将所述滤渣置于连续流动超声提取装置中,装置的首末端被封闭,且具有入口及出口,所述提取溶剂经恒流泵按照(0.2-1)ml/min的流速不断泵入超声发生器中,超声提取时间为30-90min,萃取后液体使用蠕动泵每隔4-8min泵出至萃取液收集器,萃取液体循环使用2-4次。
10.根据权利要求1所述的生物酶法联合连续流动超声辅助提取姜黄中姜黄素的方法,其特征在于,步骤S5中的干燥为喷雾干燥或者冷冻干燥,干燥温度为45-55℃。
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