專利名稱：一種落葉松樹皮原花青素提取方法
技術領域：
本發明屬于植物提取分離技術領域，特別涉及一種落葉松樹皮原花青素提取方法。
背景技術：
20世紀90年代，世界醫學界發現，人們的許多疾病都源于體內新陳代謝后殘留物一種叫做自由基的氧分子。它可以隨時與體內任何器官，組織共用一個電子而結合，造成人體器官的老化。研究證明，人體的衰老、炎癥、帕金森癥、中風、癌癥等70多種疾病的發病與之直接有關。因此，尋找有效的自由基清除劑成為人們追求的目標。近年來，人們逐步把自由基清除劑的研究重點轉向以中藥為代表的東方醫學，研究表明不少中草藥含有抗氧化成分。但相比較而言，OPC抗氧化清除自由基的能力最強。且 OPC以高效、低毒，高生物利用率而著稱，半數致死量為LD50 = 39/kg。OPC清除自由基的能力與其分子結構，聚合度以及與掊酸酯化的程度有關。作為一種天然強力抗氧化劑，原花青素(PC)九十年代便走俏國際市場，據資料報導PC擁有抗氧化，清除自由基，抑制腫瘤、抗誘變的能力。同時，它還具有改善人體微循環的特殊功效，在體內其抗氧化能力是Ve的50 倍，Vc的20倍。它能通過血腦屏障到達腦部，防治中樞神經系統疾病，尤其對皮膚的保健、 年輕化及血管的健康、抗炎癥作用特別顯著，近10年來在北美保健食品業和化妝品業得到廣泛應用，年銷售額超過1億美元。原花色素是植物體內生成的復雜多酚類物質，原花青素為其中分布最廣、數量最多的一種。最簡單的原花青素是兒茶素、表兒茶素或兒茶素與表兒茶素形成的二聚體。 此外，還有三聚體、四聚體等直至十聚體。按聚合度的大小，通常將二 四聚體稱為低聚體(Procyanidolic Oligomers簡稱0PC)，將五聚體以上的稱為高聚體(Procyanidolic Polymers簡稱PPC)。研究表明，原花青素廣泛存在于植物界，如葡萄、蘋果等水果中和山楂的皮、核、梗以及黑荊樹、松樹皮、銀杏、野生刺葵、番荔枝、貫葉金絲桃等植物中，也存在于某些飲料(茶葉、啤酒)、蔬菜和糧食中，與人類生活和健康密切相關。原花青素的提取方法有許多，如專利申請號為CN201110031451. 8、 CN201010623124. 7、CN200910192844. X 等所公布的有機溶劑法；CN201110126763. 7、 CN201110048867. 0、CN201010521391. 3等所公布的超聲波法；然而這些方法存在著周期長、工序多、有效成分損失大等缺點。超聲輔助提取技術中超聲波的熱效應和空化效應會導致作用界面溫度急劇上升， 如果提取環境的溫度同樣很高，則會導致原花青素加速氧化分解，雜質溶出量增加，影響提取效率并給后續操作及提純帶來困難，成本費用增大；同時還會加速溶劑的揮發損失，造成溶劑損失，使生產成本加大。而超聲輔助提取技術受超聲波衰減因素的制約，超聲有效作用區域為一環形，如果提取罐的直徑太大，罐壁太厚，超聲波聲能損失太大，而且在罐的周壁就會形成超聲空白區，功率難以和罐的容積相匹配，容積大的罐需要120-180kw超聲輸出功率，如此大的功率，使超聲波設備制造難度增大，同時成本也無法使用戶接受，不適合大規模生產。此外，其他的常見提取方法如采用熱水(100°C )作為溶劑提取落葉松樹皮中的原花青素時由于大量的親水雜質的溶出，造成了提取物中原花青素成分的分離純化的困難。 丙酮-水體系雖然提取率較高，但它的沸點較低，使用時溶劑的損耗大。甲醇-水體系中甲醇有一定的毒性，不利于安全生產，并可能導致溶劑殘留。超臨界二氧化碳萃取是近年來迅速發展起來的一種新型萃取分離技術，它以超臨界狀態下的二氧化碳流體為溶劑來提取分離混合物的過程，具有很強的溶解能力和滲透能力以及良好的流動性和傳遞性。但目前該技術只用于在葡萄籽當中提取原花青素。如專利申請號為 CN201110038019. 1、CN200710153807. 9、CN200510014549. 7、CN200510014550. X、 CN00103577. 0、CN99111574. 0 等。落葉松樹皮為我國林業重要的副產物，年產量可達9. 4萬噸。目前主要用于生產栲膠鞣革劑、粘膠劑、泥漿處理劑和除銹劑等化工產品，產品的價值較低，利用效率低。筆者研究發現落葉松樹皮中含有豐富的原花青素類化合物，原花色素是植物次生代謝產物，屬于多酚類化合物，具有多種化學與生物活性以及清除自由基、抗氧化、保護血管、抗炎和抑制腫瘤等功能。

發明內容
為了解決上述問題，本發明的目的在于提供一種落葉松樹皮原花青素提取方法。為了實現本發明目的，本發明的一種落葉松樹皮原花青素提取方法，其包括如下步驟(1)將落葉松樹皮粉碎成顆粒狀；(2)用超臨界提取法提取，得原花青素提取液。進一步，還包括步驟C3)原花青素提取液真空過濾，濾液減壓濃縮至粘稠狀態，干燥得到原花青素粗品粉末。所述真空過濾的真空度為-0. 098MPa。所述干燥為噴霧干燥或冷凍干燥。更進一步，還包括步驟(4)原花青素粗品粉末的純化。所述純化步驟如下將原花青素粗品配成水溶液后經大孔吸附樹脂吸附；再依次用水、乙醇溶液洗脫；收集的洗脫液經減壓濃縮至粘稠狀，回收乙醇，得到原花青素濃縮液； 再將原花青素濃縮液干燥，得到原花青素純化物。所述原花青素粗品水溶液的濃度優選為2 10mg/mL。步驟(1)中的落葉松樹皮的顆粒度優選為30 80目，更優選為40 60目。步驟( 中超臨界提取之中，落葉松樹皮顆粒在萃取釜中靜態保溫30 40min，保溫的溫度和壓力同提取時的溫度和壓力；優選保溫30min。靜態保溫保證了超臨界流體與落葉松樹皮顆粒充分接觸，利用超臨界流體高擴散性能與落葉松樹皮顆粒相互作用，將原花青素從落葉松樹皮顆粒中分離轉移到超臨界流體中，從而使原花青素較為徹底地從落葉松樹皮顆粒中萃取出。步驟⑵中的超臨界提取條件為乙醇溶液作夾帶劑，乙醇濃度為50 100%，料液重量體積比為1 2 1 5，萃取溫度為30 60°C，壓力為15 50MPa，CO2流速為2 10L/min，萃取時間為30 60min。更優選地，超臨界提取條件為乙醇濃度為80%，料液重量體積比為1 3. 75，萃取溫度為30°C，壓力為30Mpa，CO2流速為2. 78L/min，萃取時間為30min。步驟(3)中的真空度優選為-0. 098MPa ；干燥方法為噴霧干燥或冷凍干燥。粗品中原花青素的純度為65 78%，得率為15-25%。本發明提供的一種利用落葉松樹皮經過超臨界萃取，進行分離、過濾、吸附、洗脫， 對洗脫液進行濃縮、干燥得到原花青素粉體的方法。該法采用超臨界ω2流體對落葉松樹皮萃取，特別設置了落葉松樹皮靜態浸漬、擴散30分鐘的工藝。由于落葉松樹皮結構疏松， 便于浸漬、擴散。其他的超臨界工藝中是沒有的。從落葉松樹皮中萃取原花青素時傳質阻力主要體現在兩方面，固體介質內的擴散過程和固體介質表面外的傳質過程，而固體介質內孔的傳質阻力在整個傳質過程中起主要作用。由于超臨界CO2自身的擴散系數小，有利于超臨界ω2在固體介質內孔中的擴散，溶質在超臨界(X)2中的擴散系數比液體大得多，因此固體介質內孔中溶質的擴散速度要高于液體，從而使原花青素的提取率提高。本發明方法具有如下優點1、本發明采用的超臨界CO2無色、無毒、無味、不燃、不腐蝕且容易與萃取產品分離而無溶劑殘留，故能滿足對藥物、食品等溶殘控制質量指標，不造成對人體健康的危害和對環境的污染。成功解決了落葉松樹皮高產量、高產率提取原花青素的難題，使落葉松樹皮得到了高值化，精細化的利用，振興了瀕臨倒閉栲膠企業、造福了林區，具有重要的理論意義和實際應用價值。2、本發明采用的超臨界CO2提取技術的臨界溫度接近室溫(約為31°C )，可在室溫條件下提取，因而可防止原花青素這種熱敏性物質的降解，能使原花青素遠在其沸點之下萃取出來，從而保持產品天然活性。超臨界CO2提取技術用于落葉松樹皮中原花青素的萃取，其萃取率高，而且使原花青素不受到空氣和光的影響，使原花青素避免了被空氣氧化而失去生物活性。3、本發明采用的超臨界CO2萃取速度快、效率高，能耗少，且操作參數易于控制， 因而能使產品質量穩定。超臨界CO2溫度接近室溫(約為31°C)易于達到，臨界壓力 (7. 38MPa)，就目前工業水平其超臨界狀態一般易于達到。4、本發明方法成功提取出原花青素，提取效率大大提高，將落葉松樹皮高值化和高效利用，將現代提取技術應用于落葉松樹皮的精細化利用，可擴大原花青素產品的生產原料。這種全新高效利用技術大大提高樹皮利用的附加值，生產具有很好的經濟性、競爭力，產品具有較大的市場需求。
具體實施例方式以下實施例用于說明本發明，但不用來限制本發明的范圍。在不背離本發明精神和實質的情況下，對本發明方法、步驟或條件所作的修改或替換，均屬于本發明的保護范圍。若未特別指明，實施例中所用的技術手段為本領域技術人員所熟知的常規手段。實施例1(1)將落葉松樹皮Ikg粉碎成顆粒度為40 60目的顆粒，用3. 75L、80%的乙醇溶液在30°C，30MPa下將落葉松樹皮顆粒在萃取釜中靜態保溫30min，之后在(X)2流速為 2. 78L/min下萃取30min，得到提取液；重復2次，合并兩次提取液，并經真空抽濾得到濾液，將濾液減壓濃縮、干燥，得到原花青素粗品，此時粗品中原花青素的純度為78%，得率 25%。(2)將步驟(1)中原花青素粗品配成2L濃度為2. Omg/ml的乙醇溶液(乙醇濃度為20% )，經預處理過的滄州寶恩吸附材料科技有限公司生產的HPD-IOO型大孔吸附樹脂吸附，用2L95%乙醇溶液洗脫吸附飽和的HPD-IOO型大孔樹脂至無原花青素流出時停止洗脫，收集乙醇洗脫液；(3)將洗脫液經5L旋轉蒸發儀減壓濃縮，回收乙醇，得到原花青素濃縮溶液；(4)將原花青素濃縮液進行冷凍干燥，干燥24h后，得到粉狀原花青素純化產品。 純化后純度為93%。真空冷凍干燥條件冷凍終點溫度_34°C，加熱板溫度35°C，干燥室壓強66. 7Pa,料液濃度2 %，料液厚度11mm。其中大孔吸附樹脂的預處理方法是首先用乙醇浸泡Mh，然后用蒸餾水洗滌后用50g/L HCl處理半小時，水洗至中性，再用50g/LNa0H處理半小時，水洗至中性，再用體積分數95 %的乙醇溶液洗滌，水洗至洗脫液在^Onm下無吸收，最后抽濾干燥備用。判斷原花青素洗脫情況時采用正丁醇-鹽酸法檢測，原花青素在熱酸作用下能產生紅色物質，可用紫外可見分光光度計在546nm處測定原花青素的紫外吸收吸光度，如果在546nm處有吸收，則說明原花青素存在。實施例2(1)將落葉松樹皮Ikg粉碎成顆粒度為30 40目的顆粒，用4L、70%的乙醇溶液在35°C，30MPa下將落葉松樹皮顆粒在萃取釜中靜態保溫40min，之后在(X)2流速為3L/min 下萃取50min，得到提取液；重復2次，合并兩次提取液，并經真空抽濾得到濾液，將濾液減壓濃縮、干燥，得到原花青素粗品，此時粗品中原花青素的純度為70%，得率18%。(2)將步驟(1)原花青素粗品配成2L濃度為3. Omg/ml的乙醇溶液(乙醇濃度為 20%),經預處理過的滄州寶恩吸附材料科技有限公司生產的HPD-400A型大孔吸附樹脂吸附后，用2L 95%乙醇，溶液洗脫吸附飽和的HPD-400A型大孔樹脂至無原花青素流出時停止洗脫，收集乙醇洗脫液。(3)將洗脫液經5L旋轉蒸發儀減壓濃縮，回收乙醇，得到原花青素濃縮液；(4)將原花青素濃縮液進行噴霧干燥，得粉狀原花青素純化產品。純化后純度為90%。其工藝參數為供液量為30uL/min，進風溫度150°C，出風溫度75°C，轉速(霧化)25500r/min,旋風分離器進出口風壓差0. 6kPa。大孔吸附樹脂的預處理方法同實施例1。實施例3(1)將落葉松樹皮Ikg粉碎成顆粒度為70 80目的顆粒，用5L、70%的乙醇溶液在40°C，40MPa下將落葉松樹皮顆粒在萃取釜中靜態保溫40min，之后在(X)2流速為3L/min 下萃取60min，得到提取液；重復2次，合并兩次提取液，并經真空抽濾得到濾液，將濾液減壓濃縮、干燥，得到原花青素粗品，此時粗品中原花青素的純度為69%，得率16%。(2)將步驟(1)原花青素粗品配成2L濃度為3. Omg/ml的乙醇溶液(乙醇濃度為 20%),經預處理過的滄州寶恩吸附材料科技有限公司生產的HPD-400A型大孔吸附樹脂吸附后，用2L 95%乙醇，溶液洗脫吸附飽和的HPD-400A型大孔樹脂至無原花青素流出時停止洗脫，收集乙醇洗脫液。(3)將洗脫液經5L旋轉蒸發儀減壓濃縮，回收乙醇，得到原花青素濃縮液；(4)將原花青素濃縮液進行噴霧干燥，得粉狀原花青素純化產品。純化后純度為85%。其工藝參數為供液量為30uL/min，進風溫度150°C，出風溫度75°C，轉速(霧化)25500r/min,旋風分離器進出口風壓差0. 6kPa。大孔吸附樹脂的預處理方法同實施例1。實施例4(1)將落葉松樹皮Ikg粉碎成顆粒度為60 70目的顆粒，用2L、90%的乙醇溶液在60°C，40MPa下將落葉松樹皮顆粒在萃取釜中靜態保溫40min，之后在(X)2流速為lOL/min 下萃取60min，得到提取液；重復2次，合并兩次提取液，并經真空抽濾得到濾液，將濾液減壓濃縮、干燥，得到原花青素粗品，此時粗品中原花青素的純度為66%，得率15%。(2)將步驟(1)原花青素粗品配成2L濃度為5. Omg/ml的乙醇溶液(乙醇濃度為 20%),經預處理過的滄州寶恩吸附材料科技有限公司生產的HPD-400A型大孔吸附樹脂吸附后，用2L95%乙醇，溶液洗脫吸附飽和的HPD-400A型大孔樹脂至無原花青素流出時停止洗脫，收集乙醇洗脫液。(3)將洗脫液經5L旋轉蒸發儀減壓濃縮，回收乙醇，得到原花青素濃縮液；(4)將原花青素濃縮液進行噴霧干燥，得粉狀原花青素純化產品。純化后純度為87%。其工藝參數為供液量為30uL/min，進風溫度150°C，出風溫度75°C，轉速(霧化)25500r/min,旋風分離器進出口風壓差0. 6kPa。大孔吸附樹脂的預處理方法同實施例1。實施例5(1)將落葉松樹皮Ikg粉碎成顆粒度為70 80目的顆粒，用5L、70%的乙醇溶液在35°C，35MPa下將落葉松樹皮顆粒在萃取釜中靜態保溫50min，之后在(X)2流速為lOL/min 下萃取50min，得到提取液；重復2次，合并兩次提取液，并經真空抽濾得到濾液，將濾液減壓濃縮、干燥，得到原花青素粗品，此時粗品中原花青素的純度為65%，得率15.6%。(2)將步驟(1)原花青素粗品配成2L濃度為8. Omg/ml的乙醇溶液(乙醇濃度為 20%),經預處理過的滄州寶恩吸附材料科技有限公司生產的HPD-400A型大孔吸附樹脂吸附后，用2L95%乙醇，溶液洗脫吸附飽和的HPD-400A型大孔樹脂至無原花青素流出時停止洗脫，收集乙醇洗脫液。(3)將洗脫液經5L旋轉蒸發儀減壓濃縮，回收乙醇，得到原花青素濃縮液；(4)將原花青素濃縮液進行噴霧干燥，得粉狀原花青素純化產品。純化后純度為88%。其工藝參數為供液量為30uL/min，進風溫度150°C，出風溫度75°C，轉速(霧化)25500r/min,旋風分離器進出口風壓差0. 6kPa。大孔吸附樹脂的預處理方法同實施例1。以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明技術原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護范圍。實施例6(1)將落葉松樹皮Ikg粉碎成顆粒度為70-80目的顆粒，用5L、70%的乙醇溶液在35°C,35MPa, CO2流速為lOL/min下將落葉松樹皮顆粒在萃取釜中動態萃取60min，得到提取液；重復2次，合并兩次提取液，并經真空抽濾得到濾液，將濾液減壓濃縮、干燥，得到原花青素粗品，此時粗品中原花青素的純度40%，得率10%。(2)將步驟(1)原花青素粗品配成2L濃度為8. Omg/ml的乙醇溶液(乙醇濃度為 20%),經預處理過的滄州寶恩吸附材料科技有限公司生產的HPD-400A型大孔吸附樹脂吸附后，用2L95%乙醇，溶液洗脫吸附飽和的HPD-400A型大孔樹脂至無原花青素流出時停止洗脫，收集乙醇洗脫液。(3)將洗脫液經5L旋轉蒸發儀減壓濃縮，回收乙醇，得到原花青素濃縮液；(4)將原花青素濃縮液進行噴霧干燥，得粉狀原花青素純化產品。純化后純度為68%。其工藝參數為供液量為30uL/min，進風溫度150°C，出風溫度75°C，轉速(霧化)25500r/min,旋風分離器進出口風壓差0. 6kPa。大孔吸附樹脂的預處理方法同實施例1。以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明技術原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護范圍。
權利要求
1.一種落葉松樹皮原花青素提取方法，其包括如下步驟(1)將落葉松樹皮粉碎成顆粒狀；(2)用超臨界提取法提取，得原花青素提取液。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，還包括步驟(3)原花青素提取液真空過濾， 濾液減壓濃縮至粘稠狀態，干燥得到原花青素粗品粉末。
3.如權利要求2所述的方法，其特征在于，所述真空過濾的真空度為-0.098MPa。
4.如權利要求2所述的方法，其特征在于，所述干燥為噴霧干燥或冷凍干燥。
5.如權利要求2所述的方法，其特征在于，還包括步驟(4)原花青素粗品粉末的純化； 所述純化步驟如下將原花青素粗品配成水溶液后經大孔吸附樹脂吸附；再依次用水、乙醇溶液洗脫；收集的洗脫液經減壓濃縮至粘稠狀，回收乙醇，得到原花青素濃縮液；再將原花青素濃縮液干燥，得到原花青素純化物。
6.如權利要求5所述的方法，其特征在于，所述原花青素粗品水溶液的濃度為2 10mg/mLo
7.如權利要求1 6任意一項所述的方法，其特征在于，步驟(1)中的落葉松樹皮的顆粒度為30 80目。
8.如權利要求1 6任意一項所述的方法，其特征在于，步驟O)中超臨界提取之中， 落葉松樹皮顆粒在萃取釜中靜態保溫30 40min，保溫的溫度和壓力同提取時的溫度和壓力。
9.如權利要求1 7任意一項所述的方法，其特征在于，步驟(2)中的超臨界提取條件為乙醇溶液作夾帶劑，乙醇濃度為50 100%，料液重量體積比為1 2 1 5，萃取溫度為30 60°C，壓力為15 50MPa，CO2流速為2 10L/min，萃取時間為30 60min。
10.如權利要求9所述的方法，其特征在于，步驟O)中的超臨界提取條件為乙醇濃度為80%，料液重量體積比為1 3. 75，萃取溫度為30°C，壓力為30Mpa，C02流速為2. 78L/ min，萃取時間為30min。
全文摘要
本發明公開了一種落葉松樹皮原花青素提取方法，其包括如下步驟(1)將落葉松樹皮粉碎成顆粒狀；(2)用超臨界提取法提取，得原花青素提取液。本發明充分利用大興安嶺的落葉松樹皮，具有原料易得、成本低；超臨界提取技術得率高、提取物質不受破壞、生產安全環保等特點，對原花青素的需求可獲得了令人滿意的結果。
文檔編號C07D311/62GK102532086SQ201210009310
公開日2012年7月4日 申請日期2012年1月12日 優先權日2012年1月12日
發明者崔曉霞, 張力平, 張小麗, 羅書勤 申請人:北京林業大學