一種極性或中極性植物源天然產(chǎn)物提取工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種極性或中極性植物源天然產(chǎn)物提取工藝，其將含有極性或中極性植物源天然產(chǎn)物的植物源物質(zhì)破碎后加入水，在40-90℃下，升壓至5-50MPa，循環(huán)通入高壓二氧化碳處理1-60min。本發(fā)明的方法能夠用于極性天然產(chǎn)物如花青素的提取，也可用于其他極性和中極性天然產(chǎn)物提取。
【專利說明】一種極性或中極性植物源天然產(chǎn)物提取工藝

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種天然產(chǎn)物的提取方法，特別是涉及一種采用高壓二氧化碳技術(shù)(High Pressure Carbon D1xide, HPCD)提取天然產(chǎn)物的方法。

【背景技術(shù)】
[0002]一般來說，天然產(chǎn)物提取多采用溶劑浸提法，即根據(jù)目標(biāo)物在溶劑中的溶解性，選用對目標(biāo)物溶解度大、對非目標(biāo)物不溶解或溶解度小的溶劑，進(jìn)而選擇性的使目標(biāo)物從基質(zhì)內(nèi)溶出、進(jìn)入溶劑的方法。溶劑浸提法分為水法和有機(jī)溶劑法，由于目標(biāo)物一般分為親水性和親脂性兩種，有機(jī)溶劑法可進(jìn)一步分為親水有機(jī)溶劑法(如乙醇、甲醇、丙酮法)和親脂有機(jī)溶劑法(如石油醚、苯、氯仿、乙醚、乙酸乙酯、二氯乙烷，丙烷、丁烷法)。其中水法雖然安全性較好，但存在低溫時(shí)目標(biāo)物提取耗時(shí)長，生產(chǎn)效率低的問題；而高溫時(shí)又存在對目標(biāo)物選擇性差、降解嚴(yán)重，能耗高等問題。而有機(jī)溶劑法也因有機(jī)溶劑殘留而存在食品安全隱患。因此開發(fā)高效、安全的天然產(chǎn)物提取方法對有效利用生物資源，保護(hù)生態(tài)環(huán)境，節(jié)約能源，降低勞動(dòng)成本具有重要的意義。
[0003]隨著科研工作者對天然產(chǎn)物研究范圍的擴(kuò)大和深度的提高、消費(fèi)者對天然產(chǎn)物生理功能的更多了解和對安全的更高要求及生產(chǎn)者對日益增大的天然產(chǎn)物消費(fèi)市場的高度重視，諸多提取技術(shù)如微波、超聲波、高壓脈沖電場、超臨界流體和超高壓等得以開發(fā)應(yīng)用。但是，已有研究發(fā)現(xiàn)微波、超聲波、高壓脈沖電場技術(shù)在提取過程中存在對目標(biāo)物顯著降解的現(xiàn)象，而超臨界流體技術(shù)主要針對天然產(chǎn)物中弱極性和非極性物質(zhì)，超高壓技術(shù)對設(shè)備的要求偏高、最低處理壓力為lOOMPa，生產(chǎn)成本較大。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種天然產(chǎn)物提取的新方法，該方法具有無毒，無害，環(huán)保，保證天然產(chǎn)物不降解、不氧化，便于工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)，節(jié)能、運(yùn)行成本低的特點(diǎn)。
[0005]本方法主要應(yīng)用于極性和部分中極性植物源天然產(chǎn)物的提取。這些提取產(chǎn)物多應(yīng)用于農(nóng)產(chǎn)品加工、食品加工領(lǐng)域。
[0006]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案提供一種極性或中極性植物源天然產(chǎn)物提取的方法，其是將含有極性或中極性植物源天然產(chǎn)物的植物源物質(zhì)破碎后加入水，在40-90°C下，升壓至5-50MPa,循環(huán)通入高壓二氧化碳處理l-60min。本發(fā)明采用在高壓二氧化碳存在的環(huán)境下用水作為溶劑循環(huán)處理待提取物，因?yàn)椴捎玫娜軇樗?，故而安全性有所保證；同時(shí)采用高壓二氧化碳體系(High Pressure CarbonD1xide,HPO)),其中高壓二氧化碳包括分子二氧化碳、碳酸、解離態(tài)的氫離子、碳酸氫根離子、碳酸根離子五種形態(tài)。提取時(shí)高壓
二氧化碳以動(dòng)態(tài)的方式存在，形成渦流、剪切和攪拌等多種效應(yīng)，可以提高目標(biāo)物的傳質(zhì)擴(kuò)散速率、縮短提取時(shí)間；并且保證整個(gè)提取過程處于高壓、酸性和無氧的環(huán)境，有效地解決了提取過程中目標(biāo)物降解問題；提取完卸壓時(shí)，高壓二氧化碳的“爆炸”效應(yīng)又可以增強(qiáng)對被提取基質(zhì)細(xì)胞結(jié)構(gòu)的破壞，使細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)溶出增多，提高得率。同時(shí)，高壓二氧化碳具有殺菌鈍酶的作用，可以鈍化破壞天然產(chǎn)物的內(nèi)源酶和殺死微生物，從而延長天然產(chǎn)物的貨架期，為后續(xù)大規(guī)模、連續(xù)化分離純化深度加工提供重要保障。所述的提取方法的壓力僅為
5-50MPa，對設(shè)備的要求低于超高壓技術(shù)，同時(shí)它彌補(bǔ)了超臨界流體技術(shù)對于極性和部分中極性天然產(chǎn)物提取的不足。故而，本發(fā)明提供的提取方法可在保證最終產(chǎn)物活性和安全性的如提下，加快目標(biāo)物的提取速率、提聞得率，從而提聞生廣效率。
[0007]上述提取方法，可用于提取極性或中極性植物源天然產(chǎn)物，如花青素或黃酮或黃酮醇或單寧或多酚或硫代葡萄糖苷等。當(dāng)然，理化性質(zhì)與所述物質(zhì)近似的物質(zhì)也適用于本提取方法。
[0008]上述提取方法，更為優(yōu)選的溫度為45_85°C。
[0009]上述提取方法，更為優(yōu)選的壓力為6_48MPa。上述提取方法，更為優(yōu)選的處理時(shí)間為10-50min。上述提取方法可在常規(guī)的可循環(huán)往復(fù)通氣的反應(yīng)容器中進(jìn)行，如反應(yīng)釜、反應(yīng)罐等，只需要其包括通高壓二氧化碳的進(jìn)氣口和出氣口，并在出氣口設(shè)置有過濾器，并在過濾器后設(shè)置有循環(huán)管道連通進(jìn)氣口即可。當(dāng)然，還需要設(shè)置有進(jìn)料口。
[0010]上述提取方法，為了更進(jìn)一步提高提取效率，可控制所述植物源物質(zhì)加入水后形成的固液混合物與高壓二氧化碳的體積比為1: 10-9: 10，優(yōu)選1: 5-4: 5的體積比。
[0011]此比值對提取效率有顯著性影響，可以使得率提高15%左右，提取時(shí)間縮短40%左右。處理完成后卸壓，待壓力降至常壓時(shí)，放出天然產(chǎn)物提取液。
[0012]上述提取方法使用完后的高壓二氧化碳可以實(shí)現(xiàn)回收利用，可以減少二氧化碳排放，不會(huì)去環(huán)境造成污染，對環(huán)境友好，符合發(fā)展“低碳”經(jīng)濟(jì)的要求。
[0013]上述技術(shù)方案具有如下優(yōu)點(diǎn):
I)本發(fā)明可用于極性天然產(chǎn)物如花青素的提取，也可用于其他極性和中極性天然產(chǎn)物提取。
[0014]2)高壓二氧化碳動(dòng)態(tài)通過固液混合物，形成渦流、剪切和攪拌等多種效應(yīng)，增加速傳質(zhì)過程、提聞速率、減少時(shí)間。
[0015]3)高壓二氧化碳的存在保證整個(gè)提取過程處于高壓、酸性和無氧的環(huán)境，有效地避免天然產(chǎn)物在提取過程中的降解。
[0016]4)卸壓過程中，高壓二氧化碳的“爆炸”效應(yīng)可以增強(qiáng)對被提取基質(zhì)細(xì)胞結(jié)構(gòu)的破壞，減少目標(biāo)物傳質(zhì)阻力、提聞提取效率。
[0017]5)HPCD技術(shù)提取天然產(chǎn)物的同時(shí)，可對天然產(chǎn)物提取液進(jìn)行殺菌鈍酶，延長天然產(chǎn)物的貨架期，為大規(guī)模、連續(xù)化生產(chǎn)提供重要保障。
[0018]6) 二氧化碳是一種無色、無味、無毒氣體，即使有殘留中也不會(huì)造成不良影響，充分保證天然產(chǎn)物的安全性。
[0019]7) 二氧化碳可以在一次提取過程中循環(huán)使用，在多次提取后回收利用，使得HPCD技術(shù)成為一種綠色環(huán)保加工技術(shù)、符合發(fā)展“低碳”經(jīng)濟(jì)的要求。

【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合實(shí)施例，對本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實(shí)施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。
[0021]實(shí)施例1:
花青素的提取
將富含天然產(chǎn)物花青素的植物基質(zhì)如紫甘藍(lán)破碎成絲，紫甘藍(lán)絲置于尼龍袋中，放入預(yù)熱至40°C的HP⑶反應(yīng)釜內(nèi)，加入水作為提取溶劑，密閉反應(yīng)釜，進(jìn)氣口處升壓至15MPa，二氧化碳通過固液混合物，擴(kuò)散至反應(yīng)釜出口，通過出口處過濾器后、經(jīng)循環(huán)管道再次進(jìn)入進(jìn)氣口，固液混合物與高壓二氧化碳的體積比為1: 5，通過固定反應(yīng)釜體積和紫甘藍(lán)固液混合物的體積來控制高壓二氧化碳的體積，動(dòng)態(tài)處理15min后，卸壓，放出花青素提取液。對其進(jìn)行定量分析、微生物指標(biāo)測定和顏色評(píng)價(jià)。
[0022]采用pH示差法對花青素得率進(jìn)行定量分析，相比對照試驗(yàn)，此法得到的紫甘藍(lán)花青素得率提高20%。提取時(shí)間縮短50%。采用色差儀進(jìn)行顏色指數(shù)分析，紅值均高于常規(guī)對照組。同時(shí)，有效降低了提取液的細(xì)菌總數(shù)。
[0023]上述對照試驗(yàn)是:在常壓下進(jìn)行與本實(shí)施例相同方法的提取:其試驗(yàn)條件除處理壓力為常壓外，提取時(shí)間定義為提取液內(nèi)花青素含量不變的點(diǎn)，其他試驗(yàn)條件完全同上述提取試驗(yàn)。
[0024]實(shí)施例2:
花青素的提取
提取溫度為60°C，壓力為5MPa，固液混合物與高壓二氧化碳的體積比為4: 5，提取時(shí)間為5min，其余具體操作同實(shí)施例1。
[0025]此實(shí)施例得到的紫甘藍(lán)花青素得率同對照試驗(yàn)相比提高10%。
[0026]對照試驗(yàn)的定義法同實(shí)施例1。
[0027]實(shí)施例3:
花青素的提取
提取溫度為90°C，壓力為45MPa，固液混合物與高壓二氧化碳的體積比為4: 5，提取時(shí)間為60min，其余具體操作同實(shí)施例1。此法得到的紫甘藍(lán)花青素得率同對照試驗(yàn)相比提聞 8 。
[0028]對照試驗(yàn)的定義法同實(shí)施例1。
[0029]實(shí)施例4:
黃酮的提取
將富含天然產(chǎn)物黃酮的植物基質(zhì)如山楂破碎后置于尼龍袋中，提取溫度為70°C，壓力為8MPa，固液混合物與高壓二氧化碳的體積比為3: 5，提取時(shí)間為20min，其余具體操作同實(shí)施例1。
[0030]采用亞硝酸鈉-硝酸鋁比色法對得到的黃酮進(jìn)行定量分析，相比對照試驗(yàn)，此法得到的黃酮的得率提高7%左右，提取時(shí)間縮短30%左右。
[0031]對照試驗(yàn)的定義法同實(shí)施例1。
[0032]實(shí)施例5:
黃酮醇的提取
將富含天然產(chǎn)物黃酮醇的植物基質(zhì)如綠茶破碎后置于尼龍袋中，操作參數(shù)同實(shí)施例4，其余操作同實(shí)施例1。
[0033]采用高效液相色譜法對得到的黃酮醇進(jìn)行定量分析，相比對照試驗(yàn)，此法得到的黃酮醇得率同對照試驗(yàn)相比提高6%。
[0034]對照試驗(yàn)的定義法同實(shí)施例1。
[0035]實(shí)施例6:
單寧的提取
將富含天然產(chǎn)物單寧的植物基質(zhì)如葡萄皮破碎后置于尼龍袋中，提操作參數(shù)同實(shí)施例4，其余操作同實(shí)施例1。
[0036]采用鐵氰化鉀分光光度法對得到的單寧進(jìn)行定量分析，相比對照試驗(yàn)，此法得到的單寧的得率提高12%左右，提取時(shí)間縮短9%左右。
[0037]對照試驗(yàn)的定義法同實(shí)施例1。
[0038]實(shí)施例7:
多酚類物質(zhì)的提取
將富含天然產(chǎn)物多酚類物質(zhì)的植物基質(zhì)如樹莓破碎后置于尼龍袋中，操作參數(shù)同實(shí)施例4，其余操作同實(shí)施例1。
[0039]采用福林酚法對得到物質(zhì)中的總酚進(jìn)行定量分析，相比對照試驗(yàn)，此法得到的總酚的得率提高10%左右，提取時(shí)間縮短40%左右。
[0040]對照試驗(yàn)的定義法同實(shí)施例1。
[0041]實(shí)施例8:
硫代匍萄糖昔的提取
將富含天然產(chǎn)物硫代葡萄糖苷的植物基質(zhì)如西蘭花破碎后置于尼龍袋中，提取溫度為60°C，壓力為7MPa，固液混合物與高壓二氧化碳的體積比為2: 5，提取時(shí)間為15min，其余具體操作同實(shí)施例1。
[0042]采用硫酸根離子沉淀法對得到的硫代葡萄糖苷進(jìn)行定量分析，相比對照試驗(yàn)，此法得到的硫代葡萄糖苷的得率提高14%左右，提取時(shí)間縮短40%左右。
[0043]對照試驗(yàn)的定義法同實(shí)施例1。
[0044]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種極性或中極性植物源天然產(chǎn)物提取的方法，其特征在于，將含有極性或中極性植物源天然產(chǎn)物的植物源物質(zhì)破碎后加入水，在40-90°C下，升壓至5-50MPa，循環(huán)通入高壓二氧化碳處理l_60min。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述極性或中極性植物源天然產(chǎn)物為花青素或黃酮或黃酮醇或單寧或多酚或硫代葡萄糖苷。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述溫度為45-85°C。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述壓力為6-48MPa。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述處理時(shí)間為10-50min。
6.如權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述植物源物質(zhì)加入水后形成的固液混合物與高壓二氧化碳的體積比為1: 10-9: 10。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述植物源物質(zhì)加入水后形成的固液混合物與高壓二氧化碳的體積比為1:5-4: 5。
【文檔編號(hào)】B01D11/02GK104436746SQ201310438657
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2013年9月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月25日
【發(fā)明者】彭瓊 申請人:青島中人智業(yè)生物科技有限公司