專利名稱：一種利用超臨界流體從蠶砂中萃取葉綠素的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于分離領(lǐng)域，具體地說(shuō)涉及一種利用超臨界流體從蠶砂中萃取葉綠素的方法。
技術(shù)背景色素是食品、醫(yī)藥及化妝品中常用的染色劑。隨著生活水平的不斷提高，人們對(duì)化學(xué)合 成色素逐漸產(chǎn)生懷疑，而對(duì)天然色素的開(kāi)發(fā)越來(lái)越重視。葉綠素是我國(guó)和大多數(shù)國(guó)家允許使 用的天然食用色素。葉綠素在植物體中大量分布，其衍生物在醫(yī)藥上具有促進(jìn)傷口愈合、抗 潰瘍、抗腫瘤、抗微生物、防癌、保肝、抗貧血等多方面生物活性。葉綠素是光合作用膜中 的綠色色素，它是光合作用中捕獲光的主要成分。葉綠素共有a、 b、 c和d四種。凡進(jìn)行光 合作用時(shí)釋放氧氣的植物均含有葉綠素a:葉綠素b存在于高等植物、綠藻和眼蟲(chóng)藻中；葉 綠素c存在于硅藻、鞭毛藻和褐藻中，葉綠素d存在于紅藻。高等植物葉綠體中的葉綠素主 要有葉綠素a和葉綠素b兩種。葉綠素a的分子結(jié)構(gòu)由4個(gè)吡咯環(huán)通過(guò)4個(gè)甲烯基(《H—) 連接形成環(huán)狀結(jié)構(gòu)，稱為卟啉(環(huán)上有側(cè)鏈)。卟啉環(huán)中央結(jié)合著l個(gè)鎂原子，并有一環(huán)戊酮 (V)，在環(huán)IV上的丙酸被葉綠醇(C2。H390H)酯化、皂化后形成鉀鹽具水溶性。它們不溶于水， 而溶于有機(jī)溶劑，如乙醇、丙酮、乙醚、氯仿等。葉綠素可以激活細(xì)胞的代謝機(jī)能，抗氧化，抑制氧自由基對(duì)細(xì)胞膜的損傷；對(duì)各種酶特 別是胰蛋白酶有抑制作用；調(diào)節(jié)血糖；促進(jìn)造血機(jī)能；解毒、抗過(guò)敏、抗補(bǔ)體；擴(kuò)張血管，改 善微循環(huán)；去臭，促進(jìn)肉芽新生和創(chuàng)傷愈合；抗癌作用，能有效抑制黃曲霉毒素的致癌作用。蠶砂是蠶的糞便，其中含有大量的葉綠素、蛋白質(zhì)合果膠，是提取葉綠素的便宜、易得 的原料。傳統(tǒng)從蠶砂中提取葉綠素的工序包括浸提、皂化、酸析、洗滌、絡(luò)合等。常用的 浸提有機(jī)溶劑有乙醇、丙酮、石油醚、氯仿、苯等。但是傳統(tǒng)的葉綠素提取方法工藝復(fù)雜， 流程長(zhǎng)，多數(shù)有機(jī)溶劑對(duì)健康不利且環(huán)境不友好，不僅萃取分離溶劑十分費(fèi)事，而且溶劑殘 留不可避免；提取溫度高，時(shí)間長(zhǎng)，葉綠素容易受到破壞，特別在提取過(guò)程中常常伴有脫鎂、 酯化等反應(yīng)發(fā)生，其結(jié)果是不僅使產(chǎn)品質(zhì)量難以穩(wěn)定控制，而且改變了葉綠素的天然特性， 給以后的應(yīng)用帶來(lái)了一系列的不確定因素；由于傳統(tǒng)提取多采用靜態(tài)提取，存在著平衡濃度 限制的問(wèn)題，因而很難做到完全提取，提取產(chǎn)率低，選擇性差，浪費(fèi)嚴(yán)重；整個(gè)提取過(guò)程涉 及多步相變，需要大量的相變熱，因而能耗較大。而超臨界流體萃取技術(shù)的本質(zhì)特征是用無(wú)毒、無(wú)殘留的流體，如C0"代替有機(jī)溶劑作提 取介質(zhì)并在接近室溫的條件下萃?。黄湮锢砘瘜W(xué)基礎(chǔ)源于超臨界C02流體的溶劑性質(zhì)在很寬的 范圍內(nèi)可以調(diào)控，只要簡(jiǎn)單地改變體系的溫度或壓力就可使溶質(zhì)在超臨界C02流體中的溶解度 發(fā)生很大的改變，從而為高選擇性提取和分離及高質(zhì)量產(chǎn)品提取提供了可能；其最大的優(yōu)點(diǎn)3莫過(guò)于可將萃取、分離和去除溶劑等多個(gè)單元過(guò)程合為一體，大大簡(jiǎn)化了工藝流程，提高了 生產(chǎn)效率，對(duì)環(huán)境不造成污染。好處如下C02無(wú)色、無(wú)味、無(wú)毒，且通常條件下為氣體，無(wú) 溶劑殘留問(wèn)題，用它作萃取劑使絕對(duì)安全健康的純天然原料的獲取成為易事，并且C02價(jià)廉易 得，可循環(huán)使用，使產(chǎn)品的成本大為降低；萃取溫度接近室溫，整個(gè)提取分離過(guò)程在暗場(chǎng)中 進(jìn)行，葉綠素對(duì)光敏感，在很大程度上避免了常規(guī)提取過(guò)程中經(jīng)常發(fā)生的脫鎂、酯化等反應(yīng)， 能最大程度地保持葉綠素原有特性；流程簡(jiǎn)單，步驟少，生產(chǎn)周期短，效率高；超臨界C02流 體的溶解能力和滲透力強(qiáng)，擴(kuò)散速率快，葉綠素產(chǎn)品不斷被移走，提取完全；超臨界C02流體 只對(duì)溶質(zhì)起作用，不改變?nèi)苜|(zhì)之外的任何成分或原料基體，因此不會(huì)產(chǎn)生任何新的"三廢" 物質(zhì)，對(duì)環(huán)境保護(hù)極為有利。本人曾在《超臨界C02萃取毛竹葉中的葉綠素》(北京化工大學(xué)學(xué)報(bào)，2007， 34(1): 92-94) 中以毛竹葉為原料，研究了用超臨界C02萃取技術(shù)從毛竹葉中萃取葉綠素，但是在最佳工藝條 件下葉綠素的收率僅為0.32%，并且竹葉需要自然風(fēng)干、粉碎，這會(huì)使葉綠素在處理過(guò)程中 有所損失，葉綠素的收率不高。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是克服上述的缺陷，提供一種利用超臨界流體從蠶砂中萃取 葉綠素的方法。其包括如下步驟將由蠶場(chǎng)或蠶農(nóng)收集來(lái)的蠶砂篩凈，稱量0.3-2g后加水軟 化1-6小時(shí)，把蠶砂放入萃取釜中，通入二氧化碳，通過(guò)高壓泵升壓到18-30Mpa,溫度設(shè)定 為30-65°C, 二氧化碳的流量為40-150g/h,萃取l-4小時(shí)，在與萃取釜相連的分離器中得到 葉綠素。優(yōu)選地，在萃取器中加入無(wú)水乙醇作為夾帶劑，夾帶劑的用量為每克原料采用O. 05-0. 15L 的無(wú)水乙醇?？梢圆捎梅止夤舛确y(cè)定葉綠素，即萃取實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，在分離器中加入少量乙醇，晃 動(dòng)分離器將葉綠素產(chǎn)品溶于乙醇，然后將乙醇溶液倒入25ml容量瓶中，在分離器中再次加入 少量乙醇沖洗，將沖洗液同樣倒入前一容量瓶中，如此反復(fù)兒次，直至將分離器中產(chǎn)品全部 溶解并倒入容量瓶中，在在容量瓶中加入乙醇定容至25ml,溶解均勻后放置10分鐘備用。 將待測(cè)溶液加入比色皿中，以乙醇作為空白溶液，在550nm-700nm波長(zhǎng)內(nèi)掃描，掃描后到如 產(chǎn)品溶液吸收光譜圖。記錄664nm和645nm波長(zhǎng)下吸光度。利用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算葉綠素a濃度、葉綠素b濃度、葉綠素總濃度及葉綠素收率葉綠素a濃度Ca=12. 7A柳-2. 69A秘葉綠素b濃度Cb=22. 9A帳-4. 68A細(xì)葉綠素總濃度Crt= C + Cb葉綠素收率=(萃取出總?cè)~綠素量/g) /(原料量/g)式中"4、 A帳分別代表測(cè)試樣品在664nm和645nm波長(zhǎng)下的吸光度；Ca、 Cb代表葉綠素a和葉 綠素b濃度，單位為mg/L。

圖1是本發(fā)明的工藝流程示意圖。其中A—C02鋼瓶；B —控制系統(tǒng)；C一用來(lái)輸送二氧化碳的高壓泵；D —溫度控制系統(tǒng)； E —用來(lái)輸送夾帶劑的高壓泵；F —萃取釜；G —分離器。具體實(shí)施例實(shí)施例1:將由蠶場(chǎng)或蠶農(nóng)收集來(lái)的蠶砂篩凈后取lg,加水軟化4小時(shí)，把蠶砂放入萃取釜F中，通過(guò)鋼瓶A將二氧化碳輸入到萃取釜F中，利用控制系統(tǒng)B控制萃取條件，其中通過(guò)高壓泵 C升壓到25Mpa，通過(guò)溫度控制系統(tǒng)D將溫度設(shè)定為50°C， 二氧化碳的流量為60g/h，萃取4 小時(shí)，在萃取器中用高壓泵E加入無(wú)水乙醇作為夾帶劑，夾帶劑的用量為每克原料采用0. 1L 的無(wú)水乙醇，在分離器G中得到葉綠素。采用分光光度法測(cè)定葉綠素，得出葉綠素收率為 0. 73%,其中葉綠素a的濃度占總?cè)~綠素濃度的12%,葉綠素b濃度占總?cè)~綠素濃度的88%。實(shí)施例2:將由蠶場(chǎng)或蠶農(nóng)收集來(lái)的蠶砂篩凈后取0.5g ，加水軟化1小時(shí)，把蠶砂放入萃取釜F 中，通過(guò)鋼瓶A將二氧化碳輸入到萃取釜F中，利用控制系統(tǒng)B控制萃取條件，其中通過(guò)高 壓泵C升壓到18Mpa，通過(guò)溫度控制系統(tǒng)D將溫度設(shè)定為40°C， 二氧化碳的流量為40g/h，萃 取3小時(shí)，在萃取器中用高壓泵E加入無(wú)水乙醇作為夾帶劑，夾帶劑的用量為每克原料采用 0.05L的無(wú)水乙醇，在分離器G中得到葉綠素。采用分光光度法測(cè)定葉綠素，得出葉綠素收 率為0. 57%，其中葉綠素a的濃度占總?cè)~綠素濃度的8%，葉綠素b濃度占總?cè)~綠素濃度的92%。實(shí)施例3:將由蠶場(chǎng)或蠶農(nóng)收集來(lái)的蠶砂篩凈后取lg，加水軟化3小時(shí)，把蠶砂放入萃取釜F中， 通過(guò)鋼瓶A將二氧化碳輸入到萃取釜F中，利用控制系統(tǒng)B控制萃取條件，其中通過(guò)高壓泵 C升壓到30Mpa，通過(guò)溫度控制系統(tǒng)D將溫度設(shè)定為60t， 二氧化碳的流量為120g/h，萃取2 小時(shí)，在萃取器中用高壓泵E加入無(wú)水乙醇作為夾帶劑，夾帶劑的用量為每克原料采用0. 15L 的無(wú)水乙醇，在分離器中得到葉綠素。采用分光光度法測(cè)定葉綠素，得出葉綠素收率為0. 81%， 其中葉綠素a的濃度占總?cè)~綠素濃度的13%，葉綠素b濃度占總?cè)~綠素濃度的87%。
權(quán)利要求
1、一種利用超臨界流體從蠶砂中萃取葉綠素的方法，其特征是包括如下步驟將由蠶場(chǎng)或蠶農(nóng)收集來(lái)的蠶砂篩凈，稱量0.3-2g后加水軟化1-6小時(shí)，把蠶砂放入萃取釜中，通入二氧化碳，通過(guò)高壓泵升壓到18-30Mpa，溫度設(shè)定為30-65℃，二氧化碳的流量為40-150g/h，萃取1-4小時(shí)，在與萃取釜相連的分離器中得到葉綠素。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是在萃取器中加入無(wú)水乙醇作為夾帶劑，夾帶劑 的用量為每克蠶砂采用0. 05-0. 15L的無(wú)水乙醇。
全文摘要
提供一種利用超臨界流體從蠶砂中萃取葉綠素的方法，包括如下步驟將由蠶場(chǎng)或蠶農(nóng)收集來(lái)的蠶砂篩凈，稱量0.3-2g后加水軟化1-6小時(shí)，把蠶砂放入萃取釜中，通入二氧化碳，通過(guò)高壓泵升壓到18-30MPa，溫度設(shè)定為30-65℃，二氧化碳的流量為40-150g/h，萃取1-4小時(shí)，在分離器中得到葉綠素?？梢栽谳腿∑髦屑尤霟o(wú)水乙醇作為夾帶劑，夾帶劑的用量為每克原料采用0.05-0.15L的無(wú)水乙醇，葉綠素收率可達(dá)0.91％，該方法在很大程度上避免了常規(guī)提取過(guò)程中經(jīng)常發(fā)生的脫鎂、酯化等反應(yīng)，能最大程度地保持葉綠素原有特性；流程簡(jiǎn)單，步驟少，生產(chǎn)周期短，效率高，提取完全；不會(huì)產(chǎn)生任何新的“三廢”物質(zhì)，對(duì)環(huán)境保護(hù)極為有利。
文檔編號(hào)C07D487/00GK101648956SQ200910170150
公開(kāi)日2010年2月17日 申請(qǐng)日期2009年9月4日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月4日
發(fā)明者浩 吳 申請(qǐng)人:北京化工大學(xué)常州先進(jìn)材料研究院