一種膜分離制備紫莖澤蘭提取物的方法
【專利摘要】本發明涉及植物提取領域，具體涉及一種膜分離制備紫莖澤蘭提取物的方法。該方法包含如下具體步驟：將紫莖澤蘭粉碎過篩，得到的紫莖澤蘭粉末用溶劑浸泡提取，得到提取液；將得到的濾液進入微濾膜微濾分離，然后進行超濾、納濾和反滲透濃縮，除去蛋白、大分子固形物、多糖、色素等，最終得到固含量為8～30％的紫莖澤蘭提取物。該方法處理前后小分子有效活性成分基本保持不變，色素脫去95％左右，固含物除去50％左右。該方法節能環保，操作簡單，有效活性成分損失小，溶劑容易回收，色素脫出率高，適于工業化規模生產，為紫莖澤蘭提取物的推廣應用建立了物質基礎。
【專利說明】一種膜分離制備紫莖澤蘭提取物的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及植物提取領域，具體涉及一種膜分離制備紫莖澤蘭提取物的方法。
【背景技術】
[0002]紫莖澤蘭(Eupatorium adenophorum Spreng)是菊科澤蘭屬多年叢生型半灌木植物，原產于中美洲墨西哥，約在20世紀50年代前后從中緬、中越邊境傳入我國云南南部。這種植物具有驚人的繁殖能力，可形成密集成片的單種優勢群落，排斥其他植物的生長。近30年來，紫莖澤蘭幾乎以每年30km的速度向北、向東飛速蔓延，分布范圍已達云南、貴州、廣東、廣西、四川、西藏等省區，目前僅四川涼山州危害面積就達617X 105km2以上，給蔓延區的農林牧副業帶來了嚴重 的危害。各地在加強控制紫莖澤蘭蔓延的同時，紛紛展開對其各方面的研究，如從紫莖澤蘭的莖枝、葉和花序分離活性化合物，現已分離鑒定出100多種化合物，主要結構類型有倍半萜類、留體和三萜類、黃酮類、苯丙素酚類等，
[0003]力圖變害為寶，為其利用開辟途徑。
[0004]紫莖澤蘭的化學成分相當復雜，迄今為止已發現100多種，包括倍半萜類、留體和三萜類、黃酮類、苯丙素酚類等多種成分。紫莖澤蘭對植物病原菌有較廣泛的抑制效果。紫莖澤蘭中所含有的菔烯、檸檬烯、百里香酚、對-聚傘型花素、傘型花內酯、咖啡酸、阿魏酸、蒲公英留醇等單萜類、倍半萜類、植物留體類化合物，具有抗菌、消炎、抗病毒活性。文獻研究表明，紫莖澤蘭提取物對尖孢鐮刀菌、番茄灰霉菌、球座尾孢菌和小麥赤霉菌的均有一定的抑制作用，對金黃色葡萄球菌、大腸桿菌和枯草芽孢桿菌的生長均有一定程度的抑制作用，抑菌效果的順序為金黃色葡萄球菌> 大腸肝菌> 枯草芽孢桿菌，對香蕉炭疽菌、柑橘炭疽菌、疫霉和桔青霉等水果采后病原菌的也具有較強的抑菌活性。因此利用紫莖澤蘭提取物開發相應的產品具有廣闊的應用潛力。
[0005]膜分離技術兼有分離、濃縮、純化和精制的功能，又有高效、節能、環保、分子級過濾及過濾過程簡單、易于控制等特征，膜分離技術與傳統的過濾方式不同，膜分離可以在分子范圍內進行分離，并且這個過程是一種物理過程，不會發生相的變化和無需添加助劑，所以膜分離明顯優于吸收，蒸餾等傳統分離方法。
[0006]專利CN101933533B公開了一種植物源保鮮劑及其制備方法和應用，該發明植物源保鮮劑的主要成分為紫莖澤蘭葉的提取物。該發明植物源保鮮劑可以用于水果保鮮，并對多種水果病菌具有抑制作用，特別是對荔枝、龍眼和香蕉的保鮮具有顯著效果，且具有高效、無毒、環境友好、病菌不易產生抗性等優點，可作為理想的保鮮劑來保鮮水果，延長貨架期，防止采后病害；專利CN101947327B公開了一種除臭劑，包含以紫莖澤蘭為原料的活性提取物，所述活性提取物按照如下方法制備:(I)將干燥的紫莖澤蘭葉粉碎，過40~60目篩，得到紫莖澤蘭粉末；(2)將步驟(1)中得到的紫莖澤蘭粉末放入提取釜中，加入質量為紫莖澤蘭粉末5~6倍的溶劑，室溫條件下浸泡5~7天，過濾，重復浸泡3~4次，合并提取液，減壓回收提取溶劑，得固含量為20~25%的濃縮液，即為所述活性提取物。該發明的除臭劑含有以紫莖澤蘭為原料的活性提取物，同時具備良好的除臭和抑菌的效果，擴大了紫莖澤蘭的開發利用范圍，提供了紫莖澤蘭提取物在除臭劑中的應用方法。
[0007]然而不難發現，這兩個公開專利使用的紫莖澤蘭提取物，在提取過程中采用低溫浸泡的方式進行，防止了提取過程中由于溫度對活性成分的影響，但是在濃縮過程中，采用減壓蒸餾的方式，在一定程度上破壞了活性成分，使得有效成分含量降低。同時在使用中發現，得到的提取液顏色很深，在作為保鮮劑和除臭劑使用時，污染水果果皮、對除臭器具與環境，造成第二次污染，嚴重阻礙了紫莖澤蘭提取物的推廣應用。

【發明內容】

[0008]本發明的目的在于克服現有技術的缺點和不足，提供一種膜分離制備紫莖澤蘭提取物的方法，該方法在保證有效活性成分不變的情況下，分離純化紫莖澤蘭有效成分，脫去色素，制備可用于保鮮劑、除臭劑和抑菌劑的紫莖澤蘭提取物。
[0009]本發明的目的通過下述技術方案實現:
[0010]一種膜分離制備紫莖澤蘭提取物的方法，包含如下具體步驟:
[0011](I)將干燥的紫莖澤蘭葉粉碎并過40~60目篩得到紫莖澤蘭粉末；
[0012](2)將步驟(1)中得到的紫莖澤蘭粉末放入提取釜中，加入溶劑，浸泡提取，然后過濾，合并濾液得到提取液；
[0013](3)將步驟(2)得到的提取液進行微濾(MF)得到微濾透過液；
[0014](4)將步驟(3)得到的微濾透過液進行超濾(UF)得到超濾透過液；
[0015](5)將步驟(4)得到的超濾透過液進行納濾(NF)得到納濾透過液；
[0016](6)將步驟(5)得到的納濾透過液進行反滲透(RO)濃縮，得到紫莖澤蘭提取物；
[0017]步驟(1)中所述的溶劑的質量為紫莖澤蘭粉末的5~15倍；所述的浸泡條件為室溫條件下浸泡I~3天；所述的提取次數為2~4次，所述的過濾方式為用120~160目鋼網或3~4層紗布過濾；
[0018]步驟(2)中所述的溶劑為有機溶劑或有機溶劑與水的混合物；
[0019]所述的有機溶劑為甲醇、乙醇、丙酮、丁醇和乙酸乙酯中的一種或至少兩種的混合物；
[0020]步驟(3)中所述的微濾膜過濾孔徑為0.02~10 μ m，其分離層材質為聚苯乙烯(PS)、聚偏氟乙烯(PVDF)或聚醚砜(PES)，流道尺寸為28mil ；
[0021]步驟(3)中所述的微濾膜過濾孔徑優選為0.13 μ m ;
[0022]步驟(3)中所述的微濾的具體操作為:將步驟(2)得到的提取液移至原料罐中，采用微濾膜進行微濾分離，以除去較大的固形物，控制操作壓力為0.3~0.8MPa，當接近微濾完步驟(2)得到的提取液，原料罐中的體積為罐總體積的1/5時，加入溶劑進行置換，使截留液中的有效成分充分濾除，得到微濾透過液；所述的溶劑為有機溶劑或有機溶劑與水的混合物；所述的有機溶劑為甲醇、乙醇、丙酮、丁醇和乙酸乙酯中的一種或至少兩種的混合物；所述的溶劑分2~4次加入,每次3~5kg ；
[0023]步驟(4)中所述的超濾膜的膜孔徑為20~80KD，其分離層材質為聚醚砜(PES)；
[0024]步驟(4)中所述的超濾膜的膜孔徑為50KD ；
[0025]步驟(4)中所述的超濾的具體操作為:將步驟(3)得到的微濾透過液加入原料罐中，采用超濾膜進行超濾分離，控制操作壓力為0.3~0.8MPa，控制溫度在40°C以下，當溫度升高時，降低壓力或用冷卻水冷卻；當接近超濾完微濾透過液，原料罐中的體積為罐總體積的1/5時，加入溶劑進行置換，使截留液中的有效成分充分濾除，得到超濾透過液；所述的溶劑為有機溶劑或有機溶劑與水的混合物；所述的有機溶劑為甲醇、乙醇、丙酮、丁醇和乙酸乙酯中的一種或至少兩種的混合物；所述的溶劑分2~4次加入，每次3~5kg ;
[0026]步驟(5)中所述的納濾膜的截留分子量為300D~600D，其分離層材質為聚酰胺(PA)；
[0027]步驟(5)所述的納濾膜的截留分子量為300D或500D ；
[0028]步驟(5)中所述的納濾的具體操作為:將步驟(4)得到的超濾透過液加入原料罐中，采用納濾膜進行納濾分離，控制操作壓力為1.0~2.0MPa，控制溫度在40°C以下，當溫度升高時，降低壓力或用冷卻水冷卻；當接近納濾完超濾透過液，原料罐中的體積為罐總體積的1/5時，加入溶劑進行置換，使截留液中的有效成分充分濾除，得到納濾透過液；所述的溶劑為有機溶劑或有機溶劑與水的混合物；所述的有機溶劑為甲醇、乙醇、丙酮、丁醇和乙酸乙酯中的一種或至少兩種的混合物；所述的溶劑分2~4次加入，每次3~5kg ;
[0029]步驟(6)中所述的反滲透膜的公稱截留率為98%，其分離層材質為聚酰胺(PA)；
[0030]步驟(6)中所述的反滲透的具體操作為:將步驟(5)得到的納濾透過液加入原料罐，采用反滲透膜進行濃縮，控制操作壓力為1.0~2.0MPa，溫度在40°C以下，當溫度升高時，降低壓力或用冷卻水冷卻；收集濃縮液，得到紫莖澤蘭提取物；
[0031]步驟(6)中所述的紫莖澤蘭提取物的固含量為8~30% ;
[0032]一種紫莖澤蘭提取 物通過上述方法制備得到，所述的紫莖澤蘭提取物顏色淺、活性成分含量高，適應于在保鮮劑、除臭劑、抑菌劑配方中使用。
[0033]本發明相對于現有技術具有如下的優點及效果:
[0034](I)本發明紫莖澤蘭提取物的制備生產工藝簡單，流程短；溶劑可以回收重復使用，大大降低了生產成本，易產業化，經濟效益高。
[0035](2)本發明采用溫和的(45°C以下)的條件下制備紫莖澤蘭中提取物，制備過程中不需要加熱蒸發溶劑，提取物在去多糖、蛋白、有機大分子化合物、葉綠素的整個過程中，均為物理方法操作，對其中的多種生物活性成分無破壞性，提取物中的有效活性成分不發生分解、降解，保持了原有粗提物的活性。
[0036](3)本發明制備的紫莖澤蘭提取物，顏色淺、活性成分含量高，適應于在保鮮劑、除臭劑、抑菌劑配方中使用。同時將影響人們生活、對農業造成嚴重威脅的惡性雜草紫莖澤蘭充分利用，從而達到防除和生態平衡的目的，具有十分重大的經濟社會效益。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0037]圖1為本發明的膜分離工藝流程圖，其中，I原料罐，2溫度傳感器，3螺旋泵，4壓力表，5膜池，6流量計。
[0038]圖2是微濾卷式膜、超濾卷式膜、納濾卷式膜或反滲透卷式膜的結構圖。
[0039]圖3是實施例1中膜分離前步驟(2)得到的提取液化學成分HPLC譜圖。
[0040]圖4是實施例1中超濾透過液化學成分HPLC譜圖。
[0041 ] 圖5是實施例1中納濾透過液化學成分HPLC譜圖。
[0042]圖6為實施例1中反滲透截留液化學成分HPLC譜圖。【具體實施方式】
[0043]下面結合實施例及附圖對本發明作進一步詳細的描述，但本發明的實施方式不限于此。
[0044]實施例所使用的膜分離設備為1812型實驗室膜分離設備；
[0045]香蕉炭疽病菌(Colletotrichummusae)購買自中國農業微生物菌種保藏管理中心，保藏編號ACCC N0.31247 ；
[0046]蒸枝霜疫霉菌(Peronophthora Iitchii)(陳興龍，潘汝謙，蓋云鵬，等.31種植物甲醇提取物對荔枝霜疫霉菌和炭疽病菌的抑菌活性測定[J].廣東農業科學，2012，39 (3): 1-3.)由華南農業大學資源環境學院提供；
[0047]桔青霉(Penicilliumcitrinum)購買自中國工業微生物菌種保藏管理中心,保藏編號 CICC N0.2478 ；
[0048]實施例1
[0049](I)將干燥的紫莖澤蘭葉粉碎，過40目篩得到紫莖澤蘭粉末；
[0050](2)將IOkg步驟(1)中得到的紫莖澤蘭粉末放入提取釜中，并加入質量分數為95%的乙醇，室溫條件下浸泡3天，提取3次(乙醇的使用質量分別為50kg、25kg、25kg)，3層紗布過濾，濾液合并，得到86.7kg的提取液備用；
[0051](3)將步驟⑵得 到的提取液轉移至原料罐中，采用微濾膜(過濾孔徑為
0.13 μ m，PS卷式微濾膜)進行微濾分離，以除去較大的固形物，控制壓力0.3~0.8MPa，隨著微濾進行，罐中物料濃度不斷增加，應隨時加入新的提取液，當接近微濾分離完步驟(2)得到的提取液，原料罐中的體積為罐總體積的1/5時，加入質量分數為95%的乙醇IOkg進行置換(分兩次加入，每次5kg)，使截留液中的有效成分充分濾除，得到微濾透過液；微濾結束后，放出截留液，用質量分數為95%的乙醇反復洗膜至清，并去離子水洗3次后保存備用；
[0052](4)將步驟(3)得到的微濾透過液加入原料罐中，采用超濾膜(膜孔徑為50KD，PES卷式超濾膜)進行超濾分離，控制操作壓力為0.3~0.8MPa，控制溫度在40°C以下，當溫度升高時，降低壓力或用冷卻水冷卻；當接近超濾完微濾透過液，原料罐中的體積為罐總體積的1/5時,加質量分數為95%的乙醇IOkg進行置換(分兩次加入，每次5kg)，使截留液中的有效成分充分濾除，得到超濾透過液，測固含量；超濾結束后，放出截留液，用質量分數為95%的乙醇反復洗膜至清，并去離子水洗3次后保持備用；
[0053](5)將步驟(4)得到的超濾透過液加入原料罐，采用納濾膜(截留分子量300D或500D，PA卷式納濾膜)進行納濾分離，控制操作壓力為1.0~2.0MPa，控制溫度在40°C以下，當溫度升高時，降低壓力或用冷卻水冷卻；當接近納濾完超濾透過液，原料罐中的體積為罐總體積的1/5時，加質量分數為95%的乙醇IOkg進行置換(分兩次加入，每次5kg)，使截留液中的有效成分充分濾除，得到納濾透過液，測固含量；納濾結束后，用質量分數為95%的乙醇反復洗膜至清，并去離子水洗3次后保持備用；
[0054](6)將步驟(5)得到的納濾透過液加入原料罐，采用反滲透膜(PA卷式反滲透膜)進行濃縮，控制操作壓力為1.0~2.0MPa，控制溫度在40°C以下，當濃縮到固含量9%左右時停止，收集濃縮液，得到紫莖澤蘭提取物；[0055]圖1為本發明的膜分離工藝流程圖，其中，I原料罐，2溫度傳感器，3螺旋泵，4壓力表，5膜池，6流量計。圖2為微濾卷式膜、超濾卷式膜、納濾卷式膜或反滲透卷式膜的結構圖。
[0056]對所有各步得到的溶液進行固含量、吸光度、抑菌活性的測定:
[0057](I)固含量的測定，具體方法如下:
[0058]①將稱量瓶洗凈烘干，稱得質量為Hi1 ；
[0059]②將各步得到的適量提取液、透過液或截留液樣品加入瓶中，稱得其質量為m2 ；
[0060]③將盛有提取液、透過液或截留液樣品的稱量瓶放到恒溫干燥箱中，在45°C溫度下經過2個小時烘干后，測得干燥后瓶及其內的殘留物質量為m3 ;
[0061]④根據式I計算干物質含量；
[0062]
【權利要求】
1.一種膜分離制備紫莖澤蘭提取物的方法，其特征在于包含如下具體步驟: (1)將干燥的紫莖澤蘭葉粉碎并過40~60目篩得到紫莖澤蘭粉末； (2)將步驟(1)中得到的紫莖澤蘭粉末放入提取釜中，加入溶劑，浸泡提取，然后過濾，合并濾液得到提取液； (3)將步驟(2)得到的提取液進行微濾得到微濾透過液； (4)將步驟(3)得到的微濾透過液進行超濾得到超濾透過液； (5)將步驟(4)得到的超濾透過液進行納濾得到納濾透過液； (6)將步驟(5)得到的納濾透過液進行反滲透濃縮，得到紫莖澤蘭提取物。
2.根據權利要求1所述的膜分離制備紫莖澤蘭提取物的方法，其特征在于: 步驟(1)中所述的溶劑的質量為紫莖澤蘭粉末的5~15倍；所述的浸泡條件為室溫條件下浸泡I~3天；所述的提取次數為2~4次，所述的過濾方式為用120~160目鋼網或3~4層紗布過濾； 步驟(2)中所述的溶劑為有機溶劑或有機溶劑與水的混合物； 所述的有機溶劑為甲醇、乙醇、丙酮、丁醇和乙酸乙酯中的一種或至少兩種的混合物。
3.根據權利要求 1所述的膜分離制備紫莖澤蘭提取物的方法，其特征在于: 步驟(6)中所述的紫莖澤蘭提取物的固含量為8~30%。
4.根據權利要求1所述的膜分離制備紫莖澤蘭提取物的方法，其特征在于: 步驟(3)中所述的微濾膜過濾孔徑為0.02~10 μ m,其分離層材質為聚苯乙烯、聚偏氟乙烯或聚醚砜，流道尺寸為28mil ； 步驟(4)中所述的超濾膜的膜孔徑為20~80KD，其分離層材質為聚醚砜； 步驟(5)中所述的納濾膜的截留分子量為300D~600D ;其分離層材質為聚酰胺； 步驟(6)中所述的反滲透膜的公稱截留率為98%，其分離層材質為聚酰胺。
5.根據權利要求1所述的膜分離制備紫莖澤蘭提取物的方法，其特征在于: 步驟(3)中所述的微濾的具體操作為:將步驟(2)得到的提取液移至原料罐中，采用微濾膜進行微濾分離，以除去較大的固形物，控制操作壓力為0.3~0.8MPa，當接近微濾完步驟(2)得到的提取液，原料罐中的體積為罐總體積的1/5時，加入溶劑進行置換，使截留液中的有效成分充分濾除，得到微濾透過液； 所述的溶劑為有機溶劑或有機溶劑與水的混合物；所述的有機溶劑為甲醇、乙醇、丙酮、丁醇和乙酸乙酯中的一種或至少兩種的混合物；所述的溶劑分2~4次加入，每次3~5kg。
6.根據權利要求1所述的膜分離制備紫莖澤蘭提取物的方法，其特征在于: 步驟(4)中所述的超濾的具體操作為:將步驟(3)得到的微濾透過液加入原料罐中，采用超濾膜進行超濾分離，控制操作壓力為0.3~0.8MPa，控制溫度在40°C以下，當溫度升高時，降低壓力或用冷卻水冷卻；當接近超濾完微濾透過液，原料罐中的體積為罐總體積的1/5時，加入溶劑進行置換，使截留液中的有效成分充分濾除，得到超濾透過液； 所述的溶劑為有機溶劑或有機溶劑與水的混合物；所述的有機溶劑為甲醇、乙醇、丙酮、丁醇和乙酸乙酯中的一種或至少兩種的混合物；所述的溶劑分2~4次加入，每次3~5kg。
7.根據權利要求1所述的膜分離制備紫莖澤蘭提取物的方法，其特征在于:步驟(5)中所述的納濾的具體操作為:將步驟(4)得到的超濾透過液加入原料罐中，采用納濾膜進行納濾分離，控制操作壓力為1.0~2.0MPa，控制溫度在40°C以下，當溫度升高時，降低壓力或用冷卻水冷卻；當接近納濾完超濾透過液，原料罐中的體積為罐總體積的1/5時，加入溶劑進行置換，使截留液中的有效成分充分濾除，得到納濾透過液； 所述的溶劑為有機溶劑或有機溶劑與水的混合物；所述的有機溶劑為甲醇、乙醇、丙酮、丁醇和乙酸乙酯中的一種或至少兩種的混合物；所述的溶劑分2~4次加入，每次3~5kg。
8.根據權利要求1所述的膜分離制備紫莖澤蘭提取物的方法，其特征在于: 步驟(6)中所述的反滲透的具體操作為:將步驟(5)得到的納濾透過液加入原料罐，采用反滲透膜進行濃縮，控制操作壓力為1.0~2.0MPa，溫度在40°C以下，當溫度升高時，降低壓力或用冷卻水冷卻；收集濃縮液，得到紫莖澤蘭提取物。
9.根據權利要求4所述的膜分離制備紫莖澤蘭提取物的方法，其特征在于: 步驟⑶中所述的微濾膜過濾孔徑為 0.13 μ m ; 步驟(4)中所述的超濾膜的膜孔徑為50KD ； 步驟(5)所述的納濾膜的截留分子量為300D或500D。
10.一種紫莖澤蘭提取物由權利要求1~9任一項所述的制備方法制備得到。
【文檔編號】A23B7/153GK103999882SQ201410255748
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2014年6月10日 優先權日:2014年6月10日
【發明者】谷文祥, 方煒 申請人:華南農業大學