CN1868484A

CN1868484A - 一种高效分离葛根素的方法及装置

Info

Publication number: CN1868484A
Application number: CNA200610088090XA
Authority: CN
Inventors: 张文成; 谢慧明; 潘见
Original assignee: Hefei University of Technology
Current assignee: Hefei University of Technology
Priority date: 2006-06-23
Filing date: 2006-06-23
Publication date: 2006-11-29
Anticipated expiration: 2026-06-23
Also published as: CN100375624C

Abstract

一种葛根素的高效分离方法，采用超临界CO₂流体为逆向萃取结晶溶剂，其通过乙醇－水混合溶剂溶解葛根素粗提取物，控制超临界流体结晶压力在10～30MPa范围，温度在50～70℃范围，结晶一次，葛根素纯度可由40％提高到80％以上。该处理过程，方法简便、成本低、结晶时间短、易于生产推广。

Description

一种高效分离葛根素的方法及装置

一、技术领域

本发明涉及一种物质的分离纯化方法及装置，特别涉及一种植物粗提取物中有效成分结晶纯化方法及装置，确切地说是一种高效分离葛根素的方法及装置。

二、背景技术

溶液结晶在物质分离纯化过程中有着重要的作用，随着工业的发展、高效低耗的结晶分离技术在石油、化工、生物技术及环境保护等领域的应用越来越广泛，工业结晶技术及相关理论的研究亦被推向新的阶段，国内外新型结晶技术取得了较大进展。

结晶是一个重要的化工过程，溶质从溶液中结晶出来要经历两个步骤：晶核生成和晶体生长。晶核生成是在过饱和溶液中生成一定数量的晶核；而在晶核的基础上成长为晶体，则为晶体生长。影响整个结晶过程的因素很多，如溶液的过饱和度、杂质的存在、搅拌的速度以及各种物理场等。在工业结晶中，追求高的晶体生长速率是为了提高设备的生产能力，但实际上晶体生长速度通常受到所要求的具体产品质量等问题的限制，不允许采用提高过饱和度来提高生长速率，要在适当的过饱和度下，寻求其他方法去推动晶体生长过程。例如超临界流体结晶分离方法，潘见教授等曾利用超临界流体萃取结晶分离方法***研究了萜内酯，如银杏内酯、穿心莲内酯的超临界流体萃取结晶分离方法，并申请了国家发明专利(专利号：ZL98 1 11546.2)，也深入***地探讨了其作用机理(潘见，张文成，谢慧明等.穿心莲内酯在超临界CO₂萃取中晶体的形成与生长[J].电子显微学报，2003，22(5)：377-379)。

因萜内酯类、蒽醌类等小分子、低极性化合物在超临界CO₂中具有一定的溶解度，比较适合超临界流体萃取或萃取结晶，而对于分子量较高、极性较强的化合物，如黄酮苷类、皂甙类等很难采用该方法进行萃取或萃取结晶分离。

葛根作为中草药防病治病验方中的一味药已有悠久的历史了。目前上市的80％(HPLC法)以上的葛根素(C₂₀H₂₁O₉)产品，其制备工艺主要是参照了日本柴田承二及方起程(柴田承二等：和汉药成份的研究(第1报)葛根成份的化学研究，药学杂志，1959，79：755；方起程等：葛根黄酮的研究，中华医学杂志1974，54：271)的方法，即用乙醇浸膏以正丁醇—水液液萃取，氧化铝脱色，冰醋酸结晶。该工艺因大量使用易燃、毒性大的有机溶媒，造成了生产的环境污染和工人健康的损害，而且成本高，生产周期长，产品中葛根素的含量低，结晶过程中使用的醋酸难以挥发干净，使其提取物含杂质高、溶剂污染严重、安全性差、药效低。

专利申请91110602.2《葛根有效成分提取物及制备方法和用途》，介绍了葛根中总黄酮的提取方法，其目的在于为人们提供一种可作为防癌的药物，但所得产品纯度较低。

目前制备高纯度葛根素大都采用大孔树脂吸附分离与有机溶剂重结晶或制备色谱分离方法，其耗时长、得率低。

三、发明内容

本发明是针对现有制备高纯葛根素的方法所存在的缺陷而进行的实验研究，旨在简化工艺、提高效率，提供一种可供工业化的分离纯化方法。所要解决的技术问题是用超临界流体在特定的装置中对葛根素溶液进行结晶分离。

本发明所称的高效分离葛根素的方法的实质是由葛根素粗提取物制备高纯葛根素的方法，本方法经一次结晶分离，葛根素含量可提高到80％以上。

本发明的技术方案根据溶剂挥发、溶质析出的结晶原理，首先将葛根素粗提取物制备成葛根素溶液，在结晶釜中对该葛根素溶液进行结晶分离，其特征在于：采用超临界CO₂流体作为逆向萃取结晶溶剂，也就是用超临界CO₂流体萃取并挥去葛根素溶液中的溶剂组分，使葛根素自溶液中结晶析出。

溶剂应选择其在超临界CO₂流体中的分配系数大于葛根素的分配系数的溶剂。不同的溶剂有不同的萃取压力和温度。优选葛根素乙醇水溶液，萃取压力10～30MPa、萃取温度50～70℃，以浓度为50～90％的乙醇溶液作溶剂为佳。实验证明，乙醇的浓度是重量百分浓度还是体积百分浓度影响不大，葛根素浓度的大小只影响萃取结晶分离的时间，与萃取压力、温度无关。

本方法使用的装置包括结晶釜5、分离釜6、过滤器7、压缩机8、热交换器9和CO₂气瓶10。该装置与超临界流体萃取装置十分相似，所不同是结晶釜5(相当于超临界流体萃取装置的萃取釜)内设置有结晶器，结晶器用来吸附析出的葛根素晶体。结晶器由至少两个基本同轴的圆筒组成，其中外筒1的上、下两端与釜内壁密封，使釜内壁与葛根素溶液隔离；外筒1和内筒2的下端各设置有环形档板3，环形档板3与筒壁夹一锐角α。档板3用来收集筒壁上脱落的葛根素晶体，同时有扰动流体的作用。

为进一步扰动流体提高结晶分离效率，还可在内筒2的进口端设置扰动球4。

将纯度40％左右的葛根素浸膏同50～90％的乙醇配制成葛根素溶液，投入结晶釜中，予热升温，开启CO₂气瓶，控制结晶釜内10～30MPa和50～70℃，关闭气瓶，打开调压阀，循环结晶分离30min～100min。葛根素在结晶器上沉析，乙醇和水在分离釜中被回收，结晶一次，不经干燥即可得到纯度80％以上的葛根素产品。

本发明之超临界CO₂逆向萃取溶剂葛根素结晶析出的方法与传统的大孔树脂吸附分离、溶剂重结晶法相比优点明显。相同温度条件下，本发明方法的分离纯化时间较短、分离效率高。本发明一次结晶沉析得到的目标产品的纯度较高，适合黄酮苷类、皂甙类物质的高效分离纯化。本法工艺简单，无需上柱色谱等复杂耗能、耗时工艺。同时其得率也较传统工艺高，40％的原料经一次结晶，葛根素纯度超过80％，结晶率≥35％，适合批量生产。

葛根素的结晶效率(％)＝[结晶产物的质量(g)×含量(％)]÷[上样量(g)×含量(％)]×100％

四、附图说明

图1本分离方法的工艺流程图

5结晶釜 6分离釜 7CO₂气瓶 8过滤器 9压缩机 10热交换器

图2结晶器的剖面结构示意图

1外筒 2内筒 3档板 4扰动球 11结晶釜进口 12结晶釜出口。

五、具体实施方式

(一)、高效分离纯化葛根素的方法实施例如下：

实施例1：

(1)、取40％左右葛根素粗品若干，按5∶1(v/m)的液固比用乙醇∶水(90％∶10％)混合溶剂在45℃水浴中溶解；

(2)、将配制好的乙醇+水的葛根素混合液放置于结晶釜中，控制结晶压力为10MPa，温度为70℃；

(3)、经过90min时间，结晶一次，得结晶产物；

(4)、经过高效液相色谱检测，可得到81.5％左右葛根素，结晶率为37.0％。

实施例2：

(1)、取40％左右葛根素粗品若干，按8∶1(v/m)的液固比用乙醇∶水(80％∶20％)混合溶剂在45℃水浴中溶解；

(2)、将配制好的乙醇+水的葛根素混合液放置于结晶釜中，控制结晶压力为15MPa，温度为60℃；

(3)、经过90min时间，结晶一次，得结晶产物；

(4)、经过高效液相色谱检测，可得到82.7％右葛根素，结晶率为36.6％。

实施例3：

(1)、取40％左右葛根素粗品若干，按10∶1(v/m)的液固比用乙醇∶水(90％∶10％)混合溶剂在45℃水浴中溶解；

(2)、将配制好的乙醇+水的葛根素混合液放置于结晶釜中，控制结晶压力为20MPa，温度为55℃；

(3)、经过75min时间，结晶一次，得结晶产物；

(4)、经过高效液相色谱检测，可得到83.7％右葛根素，结晶率为37.5％。

实施例4：

(1)、取40％左右葛根素粗品若干，按8∶1(v/m)的液固比用乙醇∶水(70％∶30％)混合溶剂在45℃水浴中溶解；

(2)、将配制好的乙醇+水的葛根素混合液放置于结晶釜中，控制结晶压力为25MPa，温度为60℃；

(3)、经过45min时间，结晶一次，得结晶产物；

(4)、经过高效液相色谱检测，可得到82.2％右葛根素，结晶率为36.9％。

实施例5：

(1)、取40％左右葛根素粗品若干，按5∶1(v/m)的液固比用乙醇∶水(50％∶50％)混合溶剂在45℃水浴中溶解；

(2)、将配制好的乙醇+水的葛根素混合液放置于结晶釜中，控制结晶压力为15MPa，温度为65℃；

(3)、经过90min时间，结晶一次，得结晶产物；

(4)、经过高效液相色谱检测，可得到81.3％右葛根素，结晶率为36.3％。

实施例6：

(1)、取40％左右葛根素粗品若干，按10∶1(v/m)的液固比用乙醇∶水(90％∶20％)混合溶剂在45℃水浴中溶解；

(3)、经过90min时间，结晶一次，得结晶产物；

(4)、经过高效液相色谱检测，可得到80.3％右葛根素，结晶率为35.1％。

(二)结晶器

取不锈钢加工外筒1、内筒2和环形档板3。

外筒1的上、下两端用聚四氟乙烯与结晶釜内壁密封，同时起固定作用。内筒2同轴固定在外筒1中。

在外筒1下端筒壁内侧焊接环形档板3，使与筒壁夹-锐角α。

在内筒2下端筒壁内外两侧焊接环形档板3、使与筒壁内外两侧均夹有锐角α。

在轴线位置上用不锈钢丝悬吊一扰动球4于内筒2下端处，扰动球4即空心不锈钢球。

Claims

1、一种高效分离葛根素的方法，是在结晶釜中对葛根素溶液进行结晶分离，其特征在于：用超临界CO₂流体萃取并挥去葛根素溶液中的溶剂，使葛根素自溶液中结晶析出。

2、根据权利要求1所述的高效分离葛根素的方法，其特征在于：用超临界CO₂流体对葛根素乙醇水溶液进行结晶分离，萃取压力10～30MPa、萃取温度50～70℃。

3、根据权利要求1或2所述的高效分离葛根素的分离，其特征在于：所述的葛根素乙醇水溶液为葛根素溶解于50～90％的乙醇中形成的溶液。

4、由权利要求1所述的分离方法用的装置，包括结晶釜(5)、分离釜(6)、过滤器(7)、压缩机(8)、热交换器(9)和CO₂气瓶(10)，其特征在于：在结晶釜(5)中有结晶器，结晶器由至少两个基本同轴的外筒(1)和内筒(2)组成，外筒(1)上、下两端与釜内壁密封，外筒(1)和内筒(2)的下端各设置有环形档板(3)，档板(3)与筒壁夹一锐角α。

5、根据权利要求4所述的装置，其特征在于：在内筒(2)的进口端设置有扰动球(4)。