專利名稱：一種用菊芋制備綠原酸的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及從菊芋中提取綠原酸的方法，以聚酰胺或大孔樹脂對提取液進行分離
純化，并結(jié)合水或有機溶劑重結(jié)晶法精制綠原酸，屬于生物化學產(chǎn)品的分離純化領域。
背景技術：
菊芋，俗名洋姜，拉丁名為Helianthus tuberosus L.，屬菊科向日葵屬一年生草 本植物，原產(chǎn)于北美洲。17世紀被引種到歐洲。我國大部分省區(qū)也有栽培。菊芋以塊莖繁 殖為主，葉卵圓形或長圓形。葉片表面微小突起均勻分布，背面較為平滑。菊芋莖高一般 在2m左右，在肥地高度可達3.5m以上。莖上遍布茸毛， 一般葉腋內(nèi)都生出分枝。菊芋根系 為須根系，無主根。須根入土較深。菊芋的花為頭狀花序，生于分枝頂端，花盤外圍為舌狀 花，內(nèi)為兩性筒狀花，黃色，在日平均溫度22°C時現(xiàn)蕾開花，花期50-60d。塊莖形似馬鈴薯， 皮黃白色或淡紫紅色，肉白色多汁(東曉鳳等，菊芋的特征特性及高產(chǎn)栽培技術，2008(4): 38,41)。 目前對菊芋的研究多集中在其經(jīng)濟和生態(tài)價值上(王麗芳等，菊芋植物利用研 究，2006， 9 :15)。菊芋塊莖約含有18% -20%的固形物，其中70% _80%是可溶性低聚果糖， 另含有9%的蛋白質(zhì)、6%的礦物質(zhì)、少量淀粉及果膠類物質(zhì)(隆小華等，耐寒抗旱治沙之星 菊芋，2003(3) :23-24)，可用來制糖、釀酒，是重要的能源植物之一 (丁紅梅等，菊芋的綜合 利用及發(fā)展前景，2006(5) :5-8)。菊芋適應性強，可耐寒、耐旱、耐貧瘠、耐鹽堿，能夠經(jīng)受霜 打和抵御多種植物疾病(隆小華等，不同濃度海水脅迫對菊芋幼苗生長發(fā)育及磷吸收的影 響，2004， 24 (3) :331-334)。在生態(tài)方面，菊芋其根系發(fā)達具有抗風沙及保持水土的作用，適 于粗放種植。在治理沙漠和利用海涂方面的研究較多，并且初具規(guī)模(鹿天閣等，優(yōu)良的防 沙治沙植物——菊芋，2007 (2) :58-60)。然而國內(nèi)外對其生物活性研究較少，僅見于菊糖生 物活性研究，菊芋葉片提取物的殺蟲抑菌活性研究(劉海偉等，菊芋葉片提取物抑菌活性 與化學成分的研究，2007，19 :405-409)，菊芋葉片提取物過氧化物酶的研究(陳燕珍等，不 同生育期菊芋葉片過氧化物酶同工酶表達特點的研究，2007，24(1) :25-27)和菊芋多酚氧 化酶特性的研究(楊政水等，菊芋多酚氧化酶特性研究，2006，27(2) :24-25， 43)，因此具有 較大的研究潛力。 菊芋中含有綠原酸，綠原酸類化合物除具有抗氧化、利膽、抗菌、增高白血球、 清除自由基的功能，還具有抗艾滋病毒、抗過敏、抗腫瘤、預防心血管疾病和糖尿病等功 能(袁曉艷等，高效液相色譜-質(zhì)譜法分析菊芋葉中的綠原酸類化合物，2008，26(3): 335-338)。綠原酸是一種具有良好開發(fā)前景的精細化學品，在國際上有"植物黃金"之稱， 國內(nèi)外的研究認為它是很有希望抗艾滋病毒(HIV)的先導化合物(Holliday R， Holliday R， Phillips K. Health benefits ofthesunflower kernel. Cereal Foods World, 2001， 46(5) :205-208)。使用菊芋作為提取綠原酸的原料，可以有效利用菊芋這一大量的生物質(zhì)， 實現(xiàn)了菊芋的資源化利用，另外由于可以減少有害物質(zhì)去除等一系列純化的繁雜步驟，這 對于用作藥物的提取原料來說是非常重要的。菊芋中的綠原酸有很重要的價值，作為抗氧化劑、自由基消除劑有著更大的用途，本發(fā)明以菊芋為原料制取并分離綠原酸。 目前制備綠原酸的主要原料為金銀花、杜仲葉等資源有限的高價原料，造成綠原
酸產(chǎn)品價格很高。煙草提取綠原酸的專利(陳育如等，煙草作為制備綠原酸原料的應用及
用煙草制備綠原酸的方法，CN1634853)，將煙草作為制備綠原酸的原料，但是由于煙草中含
有煙堿等有害物質(zhì)，且不易分離純化，所以存在著許多技術問題。從一枝黃花中提取分離綠
原酸的專利中(陳育如等，從一枝黃花中提取分離綠原酸的方法，CN101445456A)，以一枝
黃花為原料制取綠原酸，但一枝黃花侵染力非常強，會對環(huán)境帶來威脅。 菊芋作為一種低成本，來源廣泛的原材料，用于提取綠原酸純品不僅可以擴大綠
原酸的原料來源，而且是對菊芋更具價值的開發(fā)利用，有著更好的經(jīng)濟效益與社會效益。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種以菊芋為原料生產(chǎn)綠原酸的方法。 本發(fā)明方法是將菊芋殺青處理后，在超聲或微波作用下，用溶劑對原料進行浸提， 經(jīng)固液分離后得到綠原酸提取液，其中所說溶劑為水、有機溶劑或有機溶劑-水混合液。用 微波或超聲波方法輔助有機溶劑浸提，是有效的提取方法。 根據(jù)對產(chǎn)品質(zhì)量的不同需要，可將綠原酸提取液按常規(guī)方法進一步濃縮得到高濃 度產(chǎn)品，更好的技術方案是將綠原酸提取液經(jīng)聚酰胺柱等分離純化方法得到精制綠原酸產(chǎn)
PR o 本發(fā)明制備方法中所說的提取溶劑可以是水、甲醇、乙醇、丙酮或乙酸乙酯等單組
分，或其中二種或多種的混合液，優(yōu)選水、甲醇水溶液、乙醇水溶液，其中體積比推薦甲醇或
乙醇水=i : o. i i : io，優(yōu)選i : o.2 i : 5，最好為i : 1.5。
本發(fā)明制備方法中原料與提取溶劑的固液比以重量計推薦為i : 4 i : 30，優(yōu)
選i : 8 i : 25，最好為i : 20。 上述方法中，超聲波處理時浸提的時間推薦30秒至6小時，優(yōu)選60秒至3小時， 最好為90秒至2小時，溫度為10 IO(TC，超聲波頻率為20KHz。微波處理時溫度為10 IO(TC，時間為30秒至4小時。 上述方法中，原料在殺青處理時條件優(yōu)選溫度100 300°C ，處理時間5秒 60分 鐘。殺青處理用烘烤法或用蒸汽或熱水或熱有機溶劑處理。 本發(fā)明的有機溶劑的pH值推薦用酸或堿調(diào)節(jié)為pH〈 10，優(yōu)選pH〈 7，最好是pH 2 4。將菊芋作為原料制備綠原酸，除采用本發(fā)明公開的制備方法外，也可采用現(xiàn)有技術 進行制備。 本發(fā)明中所得綠原酸提取液須聚酰胺或大孔樹脂分離后得到綠原酸含量70%
98 %的產(chǎn)品，再經(jīng)水或氯仿或乙酸乙酯溶液重結(jié)晶，可得到含量90 % 98 %的純品。 菊芋原料為菊科向日葵屬植物，可以是菊芋的全草，最好是葉和莖。 分析方法Thermo公司Hypersil ODS C18 (250mmX 4. 6mm， 5 ii m)色譜柱；流動相A
為磷酸氫二鈉緩沖溶液(1Ommol/L)，流動相B為甲醇。將綠原酸標準溶液(0. 44mg/mL)進
樣，得到圖1的HPLC圖；各處理樣品浸提液經(jīng)濾膜精密過濾后，進行HPLC測定的操作與標
準溶液相同。 圖1是綠原酸標準品的HPLC圖。用本發(fā)明的殺青工藝對菊芋進行提取，所得綠原酸提取液成分見HPLC圖2和圖3所示。圖2為未殺青的菊芋綠原酸提取液HPLC圖，而從圖 3可見，殺青處理使綠原酸分解酶失活，因此最終提取液中綠原酸含量比未經(jīng)殺青處理的原 料提取量大為增加(圖3中主峰綠原酸的峰高481. 6mAU值遠高于圖2中主峰綠原酸的峰 高218. 5mAU)，經(jīng)殺青處理的菊芋，其浸提液中綠原酸含量為不經(jīng)殺青處理的2. 2倍。
提取綠原酸可按下列方案進行 稱取1. 0g菊芋粉末加20mL、 pH4. 0的40%甲醇水溶液，5(TC超聲輔助浸提80min 所分離的浸提液用HPLC分析； 稱取1. Og菊芋粉末加20mL、 pH為4. 0的40 %乙醇水溶液，5(TC超聲輔助浸提 80min所分離的浸提液用HPLC分析； 分別用40 %甲醇溶液(V/V)和40 %乙醇溶液(V/V)對菊芋中綠原酸進行提取，所 得提取液的HPLC分析結(jié)果見圖5和圖6所示。由圖5和圖6可見，使用甲醇溶液的浸提液 中，綠原酸含量要比以乙醇溶液浸提的量多，但甲醇有一定的毒性，因此在工業(yè)生產(chǎn)上受到 一定的限制。 用水為溶劑浸提所得的綠原酸浸提液HPLC分析結(jié)果見圖4所示，與標品綠原酸 HPLC圖相比較，圖4主峰是綠原酸成分。以水為溶劑提取的溶劑成本低，但所提取的綠原酸 量比用40%甲醇和40%乙醇為溶劑時少，而且雜質(zhì)較多，后續(xù)純化工作量較大。
稱取1. Og菊芋粉末加20mL、pH為4. 0的丙酮-水(1 : 2)溶液，50。C超聲輔助浸 提80min所分離的浸提液用HPLC分析，以丙酮和水混合溶劑經(jīng)超聲波浸提所得的浸提液用 HPLC法測定，結(jié)果如圖7所示。由圖7可見，所得綠原酸與以乙醇為溶劑提取時相近，由于 丙酮具有一定的毒性，因此以丙酮為溶劑不可取，可以采取乙醇和水按一定的配比作為提 取溶劑來提取綠原酸。 將提取的綠原酸粗提液進行蒸發(fā)濃縮，然后用聚酰胺柱(柱規(guī)格1. 5cmX28. Ocm) 對濃縮樣進行分離，10%的乙醇洗脫，收集綠原酸洗脫液，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)除去乙醇。干燥后用乙 酸乙酯對產(chǎn)品進行重結(jié)晶，得到高純度的綠原酸產(chǎn)品。圖8為處理后的綠原酸HPLC圖，由 圖可見，只有綠原酸峰，未見雜峰，說明雜質(zhì)已大為減少，從而綠原酸純度得到提高。
本發(fā)明將菊芋經(jīng)過殺青處理，超聲或微波輔助有機溶劑或水浸提，可以將綠原酸 的得率提高2倍，而且可以縮短提取時間，經(jīng)聚酰胺柱或大孔樹脂吸附后洗脫，濃縮，重結(jié) 晶得到綠原酸純品。使用本發(fā)明工藝可以擴大綠原酸的原料來源，提高綠原酸得率，使菊芋 得到更具價值的開發(fā)利用，有著更好的經(jīng)濟效益與社會效益。


圖1綠原酸標準品HPLC圖 圖2菊芋(未殺青)浸提液的HPLC圖 圖3菊芋(殺青)浸提液的HPLC圖 圖4以水提取菊芋中綠原酸的HPLC圖 圖540%甲醇提取菊芋中綠原酸的HPLC圖 圖640%乙醇提取菊芋中綠原酸的HPLC圖 圖7丙酮-水(1 : 2)提取綠原酸的HPLC圖 圖8聚酰胺柱分離純化得到綠原酸HPLC圖
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。舉例是為說明本發(fā)明的過程而非僅
限于實施例。
實施例1 : 原料殺青處理溫度100 300°C ，處理時間5秒 60分鐘。 稱取1. 0g經(jīng)殺青處理的菊芋粉末(過40目篩)加20mL pH4. 0的蒸餾水，5(TC超 聲輔助浸提40min，過濾，收集濾液，濾渣用20mL pH4. 0的蒸餾水再次超聲輔助浸提40min。 再過濾收集濾液。合并兩次濾液，最后將濾液定容至50mL。浸提液用HPLC分析，結(jié)果如圖 4所示； 分離純化方法如實施例2和實施例3所述。以下所有實施例中所提到的分離純化 方法均以實施例2和實施例3中所述方法為準。
實施例2 : 將菊芋葉按固液比i : 20(w/w)加入pH為4. o、甲醇水i : i. 5的甲醇水溶液
中，5(TC超聲輔助浸提2小時，過濾所得溶液即為綠原酸粗提液。將所得浸提液旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)進 行濃縮，使?jié)饪s后體積為5 10mL，收集備用。 稱取6. Og聚酰胺，濕法裝柱(柱規(guī)格1. 5cmX 28. Ocm)。將提取后濃縮的樣品過聚 酰胺柱分離，10%的乙醇洗脫，收集綠原酸含量較高的洗脫液組分，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)去除乙醇。干 燥后用乙酸乙酯對產(chǎn)品進行重結(jié)晶。待晶體出現(xiàn)，倒掉母液即可以得到綠原酸含量為93% 的純品。母液可回收利用。所得產(chǎn)品色譜圖如圖8所示。
實施例3 : 將菊芋的葉按固液比l : 25(W/W)加pH為4.0、甲醇水l : l的甲醇水溶液中， 5(TC超聲輔助浸提3小時，固液分離后，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)得濃縮液備用。 稱取大孔樹脂16. Og，按常規(guī)預處理方式處理后，濕法裝柱(柱規(guī)格 1. 5cmX 28. Ocm)。將提取后濃縮液過柱分離，吸附飽和的樹脂用40%乙醇洗脫，收集綠原酸 含量較高的洗脫液組分，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)去除乙醇。最后用乙酸乙酯對產(chǎn)品進行重結(jié)晶。待晶體 出現(xiàn)，倒掉母液即可以得到精制綠原酸產(chǎn)品。產(chǎn)品純度可以達到90%以上。母液可回收利 用。
實施例4 : 將菊芋葉按固液比i : 4(w/w)加pH為2. o、甲醇水i : o. i的甲醇水溶液中，
在微波作用下浸提4小時，固液分離后，濃縮，分離純化得精制綠原酸產(chǎn)品。
實施例5 : 將菊芋的葉按固液比i : 30(w/w)加pH為7. o、甲醇水i : io的甲醇水溶液
中，IO(TC超聲輔助浸提30秒，固液分離后，濃縮，經(jīng)大孔樹脂分離得精制綠原酸產(chǎn)品。
實施例6 : 將菊芋的葉按固液比i : 12(w/w)加pH為8. o、甲醇水i : o. 2的甲醇水溶液
中，l(TC超聲輔助浸提6小時，固液分離后，濃縮，經(jīng)大孔樹脂分離得精制綠原酸產(chǎn)品。
實施例7 :將菊芋的葉按固液比1 : 8(W/W)加pH為6. 0、甲醇水1 : 5的甲醇水溶液中，2(TC超聲輔助浸提90s，固液分離后，濃縮，經(jīng)聚酰胺分離得精制綠原酸產(chǎn)品。
實施例8 : 將菊芋的葉按固液比1 : 20(W/W)加pH為4. 0、甲醇水1 : l. 5的甲醇水溶液 中，IO(TC微波輔助浸提30秒，固液分離后，濃縮，分離純化得精制綠原酸產(chǎn)品。
實施例9 :將菊芋的葉按固液比1 : 15(W/W)加pH為4. 0、甲醇水1 : l. 5的甲醇水溶液 中，5(TC超聲輔助浸提1. 5小時，固液分離后，濃縮，經(jīng)聚酰胺分離得精制綠原酸產(chǎn)品。
實施例10 : 與實施例9基本相同，不同之處在于有機溶劑為乙醇。
實施例11 : 與實施例9基本相同，不同之處在于有機溶劑為乙酸乙酯。
實施例12 : 與實施例9基本相同，不同之處在于有機溶劑為丙酮。
實施例13 : 與實施例9基本相同，不同之處在于有機溶劑為50%乙醇。
實施例14 : 與實施例9基本相同，不同之處在于有機溶劑為50%甲醇。
實施例15 : 與實施例9基本相同，不同之處在于有機溶劑為丙酮-水(1 : 2)。
權(quán)利要求
一種用菊芋制備綠原酸的方法，其特征在于將菊芋經(jīng)殺青處理后，用超聲波或微波輔助溶劑浸提，經(jīng)固液分離后即得到含綠原酸提取液，其中所說溶劑為水、有機溶劑或有機溶劑-水混合液，提取液經(jīng)濃縮，柱分離純化后得綠原酸純品。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用菊芋制備綠原酸的方法，其特征在于原料在殺青處理時的溫度為100 300°C ，處理時間5秒 60分鐘，殺青處理用烘烤法或用蒸汽或熱水或熱有 機溶劑處理。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用菊芋制備綠原酸的方法，其特征在于超聲波處理時溫度為10 IO(TC ，時間為30秒至6小時；微波處理時溫度為10 IO(TC ，時間為30秒至4小時。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用菊芋制備綠原酸的方法，其特征在于所用溶劑是水、甲醇、乙醇、丙酮或乙酸乙酯單組分，或其中二種或多種的混合液。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用菊芋制備綠原酸的方法，其特征在于菊芋原料與提取溶劑的固液比按重量計為l : 4 1 : 30 ;提取溶劑pH〈 10，在微波或超聲波作用下浸提30 秒至6小時，經(jīng)固液分離后濃縮，分離純化得綠原酸純品。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的用菊芋制備綠原酸的方法，其特征在于菊芋與提取溶劑固液比為l : 8 1 : 25，提取溶劑為甲醇、乙醇或丙酮與水的混合液，混合液中甲醇、乙醇或 丙酮與水的體積為1 : 0. 1 1 : lO，pH 1 6，在微波或超聲波作用下浸提30秒至2小時，經(jīng)固液分離后濃縮，分高純化得綠原酸產(chǎn)品。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的用菊芋制備綠原酸的方法，其特征在于將菊芋按固液比i : 12 i : 20加入到甲醇水為i : o.2 i : 5、pHi 6的溶液中。
8. 根據(jù)權(quán)利要求i所述的用菊芋制備綠原酸的方法，其特征在于原料為菊芋的葉或 莖或全草。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1-8之一所述的用菊芋制備綠原酸的方法，其特征在于所得綠原酸提取液須聚酰胺或大孔樹脂分離后得到綠原酸含量70% 98%的產(chǎn)品。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的用菊芋制備綠原酸的方法，其特征在于經(jīng)聚酰胺或樹脂分 離后所得綠原酸產(chǎn)品再經(jīng)水或氯仿或乙酸乙酯溶液重結(jié)晶，可得到含量90% 98%的純PR o
全文摘要
本發(fā)明涉及菊芋提取綠原酸的方法，該方法是將菊芋殺青酶滅活處理后，在超聲波或微波作用下，用溶劑對原料進行浸提，經(jīng)固液分離后即得綠原酸提取液，再經(jīng)聚酰胺或大孔樹脂吸附分離洗脫精制后得到綠原酸純品。其中所說溶劑為水、有機溶劑或有機溶劑與水的混合液。將菊芋經(jīng)過殺青處理，超聲或微波輔助有機溶劑或水浸提，可以提高綠原酸的得率，減少提取時間。以菊芋提取綠原酸純品，不僅可以擴大綠原酸的原料來源，而且是對菊芋更具價值的開發(fā)利用，有著更好的經(jīng)濟效益與社會效益。
文檔編號C07C69/00GK101747196SQ20091026440
公開日2010年6月23日 申請日期2009年12月18日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月18日
發(fā)明者劉虎, 姜中玉, 陳育如 申請人:南京師范大學