專利名稱：從馬鈴薯皮中提制龍葵素的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種提取、及分離純化園藝植物中生理活性成分的綠色化學(xué)工藝技 術(shù)，尤指一種采用超聲波輔助提取、及大孔吸附樹(shù)脂分離純化馬鈴薯皮中龍葵素的方法。
背景技術(shù)：
馬鈴薯(Solanum tuberosum L.)為茄科茄屬一年生草本植物，有土豆、山藥蛋、荷 蘭薯、洋芋等多種稱謂，與水稻、小麥、玉米、高粱一起并稱為世界五大糧食作物。我國(guó)是世 界上最大的馬鈴薯生產(chǎn)國(guó)，種植面積占世界的1/4，產(chǎn)量占1/5。馬鈴薯塊莖富含淀粉，含 量可達(dá)9% 30% ；同時(shí)還含有生物堿、花色苷等多種生理活性成分。近年研究發(fā)現(xiàn)，馬鈴 薯中含有的生物堿是一類叫龍葵素的活性物質(zhì)，是由含氮的類固醇基和1 4個(gè)單糖通過(guò) 3-0-糖苷鍵所組成的留類化合物，主要分為茄堿(solanine)和卡茄堿(chaconine)兩大 類。龍葵素不溶于水、乙醚、石油醚，而溶于甲醇，乙醇，戊醇，丙酮等，對(duì)堿較穩(wěn)定，PH大于 8時(shí)沉淀；在馬鈴薯中含量為3 10mg/100g ；當(dāng)馬鈴薯發(fā)芽、變綠或腐爛時(shí)，龍葵素的含量 會(huì)顯著提高。研究表明，龍葵素具有免疫調(diào)節(jié)、止咳、抑制乙酰膽堿酯酶、抑制消化道腫瘤細(xì) 胞的增殖、抑制胃癌與直腸癌以及植物病蟲害等多種生理功能。然而，目前國(guó)內(nèi)外對(duì)馬鈴薯 的深加工主要集中于淀粉的提取與利用，而龍葵素等生理活性成分大多作為副產(chǎn)物而被浪 費(fèi)。目前關(guān)于提取馬鈴薯龍葵素粗提物的主要技術(shù)有段光明等對(duì)3個(gè)馬鈴薯品種的 9個(gè)樣品分別采用單溶劑(甲醇)法、雙溶劑(甲醇-氯仿)法、混合溶劑(四氫呋喃 水乙腈冰乙酸=500 300 200 10)法進(jìn)行了龍葵素的提取，認(rèn)為混合溶劑提取 法的提取率最高，達(dá)28. 2mg/100g。張薇等對(duì)馬鈴薯龍葵素分別采用乙醇提取、乙醇_乙酸 法(雙溶劑法)索氏提取以及混合溶劑法(乙醇乙腈冰乙酸=500 300 200)提 取，認(rèn)為雙溶劑提取效率最好，薯皮中龍葵素提取得率達(dá)26. 6mg/100g。張薇等又采用微波 輔助乙醇-乙酸雙溶劑法提取馬鈴薯皮中的龍葵素，并通過(guò)4因素3水平正交試驗(yàn)確定了 最佳提取參數(shù)為乙醇-冰乙酸體積比100 10，料液比1 20，微波功率540W，提取時(shí)間 6min，龍葵素提取得率為5. llmg/g。另外，有關(guān)植物源性生物堿的分離純化研究較多，如采用X-5大孔吸附樹(shù)脂分離 純化新烏頭堿和烏頭總堿，大孔吸附樹(shù)脂NKA-9、D-101、AB-8對(duì)白芥子生物堿的吸附性能， D101大孔吸附樹(shù)脂分離純化黃連總生物堿的效果最好，這些研究都為生物堿類物質(zhì)的分離 純化提供了可借鑒的方法和參數(shù)，然而卻鮮見(jiàn)馬鈴薯龍葵素的分離純化研究。馬鈴薯化學(xué)成分復(fù)雜，既含有易溶于乙醇等極性溶劑的活性成分，也含有易溶于 水或緩沖液的蛋白質(zhì)、酶、多糖等水溶性生物大分子雜質(zhì)和鞣質(zhì)、有機(jī)酸、低聚糖等不溶性 生物小分子雜質(zhì)，甚至還含有易溶于石油醚等非極性溶劑的脂類、樹(shù)膠等脂溶性雜質(zhì)成分。 顯然上述有關(guān)馬鈴薯龍葵素提取及植物源性生物堿分離純化方法雖能制備具有一定純度 和得率的馬鈴薯龍葵素提取物，但由于受到技術(shù)手段的限制以及加工過(guò)程中使用了大量的 有毒有機(jī)溶劑或化學(xué)制劑，使得產(chǎn)品明顯存在安全性欠佳或者純度與得率不高、易吸濕、功效不明顯、產(chǎn)品的品質(zhì)和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力不足等缺陷。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種高效、綠色安 全、低成本、高得率、較高純度、適用于工業(yè)生產(chǎn)的，以超聲波輔助乙醇提取、及用大孔吸附 樹(shù)脂分離純化從馬鈴薯皮中提制龍葵素的方法。為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是一種從馬鈴薯皮中提制龍 葵素的方法，該方法包括如下步驟a、以超聲波輔助乙醇從馬鈴薯皮中提取龍葵素粗提物取于室溫遮光條件下放至 變綠且發(fā)出新芽的馬鈴薯皮3 6mm厚，于50 80°C烘干至恒重，粉碎，過(guò)0. 2 0. 8mm 篩；用體積濃度為30 95%并經(jīng)冰乙酸調(diào)節(jié)pH值為2 6的乙醇，按1公斤馬鈴薯皮粉 加10 25升乙醇的比例在30 90°C以100 300W超聲輔助提取兩次，每次提取時(shí)間 為10 30分鐘，合并兩次提取的粗濾液并過(guò)200目尼龍布，離心，取澄清液，離心轉(zhuǎn)速為 3000 5000轉(zhuǎn)/分，離心時(shí)間為5 15min ；將澄清液在-0. 05 -0. 09MPa、40 45°C下 濃縮，回收乙醇溶劑后真空冷凍干燥，得粗提物，用a -茄堿標(biāo)準(zhǔn)品為基礎(chǔ)的紫外可見(jiàn)分光 光度測(cè)定法分析，為龍葵素粗提物；b、將上述龍葵素粗提物以大孔吸附樹(shù)脂分離純化用體積濃度的硫酸溶液， 按3 6克上述龍葵素粗提物加20 60毫升硫酸溶液的比例溶解龍葵素粗提物，得溶解 液；在室溫下，將溶解液上樣使大孔吸附樹(shù)脂吸附至飽和，上樣體積2 4BV(該BV是相對(duì) 于樹(shù)脂量而言的，是體積為2 4倍樹(shù)脂量的料液，簡(jiǎn)寫為2 4BV ；以下所有的BV均是相 對(duì)于樹(shù)脂量而言的)，上樣流速2 4BV/h，然后用1 3BV的水以1 3BV/h的流速?zèng)_洗 雜質(zhì)，再用1 5BV的體積濃度為60 95%的食用乙醇以1 3BV/h的流速洗脫龍葵素， 收集洗脫液；將洗脫液在-0. 05 -0. 09MPa、40 70°C條件下濃縮回收乙醇，真空冷凍干 燥，即得龍葵素提取物。上述提及的大孔吸附樹(shù)脂為D1400、D101、或ADS-21，優(yōu)選為D1400。上述大孔吸附樹(shù)脂的處理試驗(yàn)所用新購(gòu)樹(shù)脂需先用體積濃度為80 95%食用 乙醇浸泡20 30小時(shí)，充分溶脹后裝柱，用體積濃度為80 95 %的食用乙醇清洗至流 出液加等量蒸餾水無(wú)白色渾濁為止，再用蒸餾水洗至無(wú)醇味即可。已使用過(guò)樹(shù)脂則需采用 1 5% NaOH浸泡1 5小時(shí)后水洗至中性，再用1 5%檸檬酸浸泡1 5h后水洗至中 性即可。上述步驟中，采用經(jīng)靜態(tài)吸附與解吸篩選出來(lái)的大孔吸附樹(shù)脂吸附馬鈴薯龍葵 素，對(duì)未被大孔吸附樹(shù)脂吸附部分，經(jīng)減壓濃縮回收乙醇。對(duì)上述步驟中吸附在大孔吸附樹(shù) 脂的馬鈴薯龍葵素進(jìn)行洗脫回收，先用水洗去極性雜質(zhì)和小部分色素，再采用較高濃度的 食用乙醇洗脫馬鈴薯龍葵素，得到的龍葵素純度為20-35%。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是1、集成采用超聲波輔助乙醇安全無(wú)毒地提取馬鈴薯龍葵素粗提物、及大孔吸附樹(shù) 脂分離純化馬鈴薯龍葵素等方法，不僅能安全有效地工業(yè)化生產(chǎn)不同純度規(guī)格的馬鈴薯龍 葵素提取物，用于后續(xù)的抗癌、免疫調(diào)節(jié)、抗植物病蟲害等功能產(chǎn)品的研發(fā)，而且可以安全、 簡(jiǎn)便、合理、經(jīng)濟(jì)地實(shí)現(xiàn)馬鈴薯資源的高值化利用和系列產(chǎn)品的工業(yè)化生產(chǎn)，充分體現(xiàn)了綠色化學(xué)生產(chǎn)的理念和循環(huán)經(jīng)濟(jì)的策略。因而，本發(fā)明具有理論新穎、技術(shù)科學(xué)、操作及產(chǎn)品 安全、工藝簡(jiǎn)便、經(jīng)濟(jì)可行、環(huán)境友好等特點(diǎn)。2、采用天然產(chǎn)物化學(xué)和中藥現(xiàn)代化生產(chǎn)技術(shù)提取、及分離純化馬鈴薯主要活性成 分龍葵素，將其制成國(guó)際通行的各種純度規(guī)格的馬鈴薯龍葵素提取物，較好地順應(yīng)和滿足 現(xiàn)代功能食品、保健品、藥品、食品添加劑、飼料添加劑、日化用品等健康領(lǐng)域?qū)ζ涮烊?、?全、有效、方便的需求，同時(shí)，符合國(guó)家農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化與國(guó)際化的產(chǎn)業(yè)政策。
具體實(shí)施例方式以湖南本地馬鈴薯為研究對(duì)象，將新鮮馬鈴薯于室溫遮光條件下放置5-15天，待 馬鈴薯皮變綠，發(fā)出新芽，備用。實(shí)施例1:取上述5mm厚的馬鈴薯皮600克，放置60°C烘箱中烘干至恒重，粉碎后過(guò)0. 5mm 篩，然后采用體積濃度為70%并經(jīng)冰乙酸調(diào)節(jié)pH至3的乙醇，按1公斤馬鈴薯皮粉加15升 乙醇的比例在65°C下以160W超聲輔助提取20分鐘后趁熱過(guò)濾，濾液快速冷卻，渣再按1公 斤馬鈴薯皮粉加15升乙醇的比例用體積濃度為70%并經(jīng)冰乙酸調(diào)節(jié)pH至3的乙醇于65°C 下以160W超聲輔助提取20分鐘后趁熱過(guò)濾，濾液快速冷卻，合并兩次的濾液過(guò)200目尼 龍布，再用離心機(jī)在4000轉(zhuǎn)/分鐘下進(jìn)行離心澄清lOmin，取澄清液于-0. 05 -0. 09MPa、 42°C條件下濃縮，回收食用乙醇溶劑后真空冷凍干燥，制得馬鈴薯龍葵素的粗提物175克， 用a“茄堿標(biāo)準(zhǔn)品為基礎(chǔ)的紫外可見(jiàn)分光光度法測(cè)得龍葵素的提取得率為馬鈴薯皮粉原 料質(zhì)量的0. 84%，粗提取物中龍葵素的純度為2. 88%。按3克上述龍葵素粗提物加25毫升的硫酸的比例將上述龍葵素粗提物溶解， 然后將溶解液按上樣體積3BV、上樣流速3BV/h的操作參數(shù)進(jìn)行上樣，使D1400大孔吸附樹(shù) 脂吸附至飽和，進(jìn)而采用2BV的水以2BV/h的流速?zèng)_洗雜質(zhì)，再用3BV體積濃度為80%的 食用乙醇以2BV/h的流速洗脫龍葵素，收集洗脫液，并將洗脫液在-0. 05 -0. 09MPa、55°C 條件下濃縮回收乙醇、真空冷凍干燥，即得馬鈴薯龍葵素提取物11. 54克，用a -茄堿標(biāo) 準(zhǔn)品為基礎(chǔ)的紫外可見(jiàn)分光光度法測(cè)得分離純化工藝中龍葵素的得率為77. 75%，純度為 33. 95%，是龍葵素粗提物的11. 8倍。實(shí)例2 取上述3mm厚的馬鈴薯皮600克，放置50°C烘箱中烘干至恒重，粉碎后過(guò)0. 2mm 篩，然后采用體積濃度為30%并經(jīng)冰乙酸調(diào)節(jié)pH值為6的乙醇，按1公斤馬鈴薯皮粉加25 升乙醇的比例在30°C下以300W超聲輔助提取10分鐘后趁熱過(guò)濾，濾液快速冷卻，渣再按1 公斤馬鈴薯皮粉加25升乙醇的比例用體積濃度為30%并經(jīng)冰乙酸調(diào)節(jié)pH值為6的乙醇于 30°C下以300W超聲輔助提取10分鐘后趁熱過(guò)濾，濾液快速冷卻，合并兩次的濾液過(guò)200目 尼龍布，再用離心機(jī)在5000轉(zhuǎn)/分鐘下進(jìn)行離心澄清5min，取澄清液于-0. 05 -0. 09MPa、 40°C條件下減壓濃縮，回收食用乙醇溶劑后真空冷凍干燥，制得馬鈴薯龍葵素的粗提物 167. 18克，用a _茄堿標(biāo)準(zhǔn)品為基礎(chǔ)的紫外可見(jiàn)分光光度法測(cè)得龍葵素的提取得率為馬鈴 薯皮粉原料質(zhì)量的0. 73%，粗提取物中龍葵素的純度為2. 62%。按4克上述龍葵素粗提物加40毫升1 %的硫酸的比例將龍葵素粗提物溶解，然后 將溶解液按照上樣體積2BV、上樣流速2BV/h的操作參數(shù)進(jìn)行上樣，使D101大孔吸附樹(shù)脂吸附至飽和，進(jìn)而采用1BV的水以lBV/h的流速?zèng)_洗雜質(zhì)，再用1BV體積濃度為65%食用乙醇 以lBV/h的流速洗脫龍葵素，收集洗脫液，并將洗脫液在-0. 05 -0. 09MPa、40°C條件下濃 縮回收乙醇、真空冷凍干燥，即得馬鈴薯龍葵素提取物12. 25克，用a -茄堿標(biāo)準(zhǔn)品為基礎(chǔ) 的紫外可見(jiàn)分光光度法測(cè)得分離純化工藝中龍葵素的得率為73. 76%，純度為26. 37%，是 龍葵素粗提物的10. 06倍。實(shí)例3 取上述6mm厚的馬鈴薯皮600克，放置80°C烘箱中烘干至恒重，粉碎后過(guò)0. 8mm 篩，然后采用體積濃度為95%并經(jīng)冰乙酸調(diào)節(jié)pH值為2的乙醇，按1公斤馬鈴薯皮粉 加10升乙醇的比例在90°C下以100W超聲輔助提取30分鐘后趁熱過(guò)濾，濾液快速冷卻， 渣再按1公斤馬鈴薯皮粉加10升乙醇的比例用體積濃度為95%并經(jīng)冰乙酸調(diào)節(jié)pH值 為2的乙醇于90°C下以100W超聲輔助提取30分鐘后趁熱過(guò)濾，濾液快速冷卻，合并兩次 的濾液過(guò)200目尼龍布，再用離心機(jī)在3000轉(zhuǎn)/分鐘下進(jìn)行離心澄清15min，取澄清液 于-0. 05 -0. 09MPa、45°C條件下濃縮，回收食用乙醇溶劑后真空冷凍干燥，制得馬鈴薯龍 葵素的粗提物155. 81克，用a _茄堿標(biāo)準(zhǔn)品為基礎(chǔ)的紫外可見(jiàn)分光光度法測(cè)得龍葵素的提 取得率為馬鈴薯皮粉原料質(zhì)量的0. 67%，粗提取物中龍葵素的純度為2. 58%。按6克上述龍葵素粗提物加60毫升1 %的硫酸的比例將龍葵素粗提物溶解，然后 將溶解液按照上樣體積4BV、上樣流速4BV/h的操作參數(shù)進(jìn)行上樣，使ADS-21大孔吸附樹(shù) 脂吸附至飽和，進(jìn)而采用3BV的水以3BV/h的流速?zèng)_洗雜質(zhì)，再用5BV體積濃度為95%食 用乙醇以3BV/h的流速洗脫龍葵素，收集洗脫液，并將洗脫液在-0. 05 -0. 09MPa、70°C條 件下真空濃縮回收乙醇、真空冷凍干燥，即得馬鈴薯龍葵素提取物11. 23克，用a -茄堿標(biāo) 準(zhǔn)品為基礎(chǔ)的紫外可見(jiàn)分光光度法測(cè)得分離純化工藝中龍葵素的得率為69. 56%，純度為 24.91%,是龍葵素粗提物的9. 66倍。對(duì)比實(shí)驗(yàn)1(因暫未發(fā)現(xiàn)利用大孔樹(shù)脂分離純化馬鈴薯龍葵素的報(bào)導(dǎo)，所以未提 供對(duì)比實(shí)驗(yàn))取上述5mm厚的馬鈴薯皮600克，放置60°C烘箱中烘干至恒重，粉碎后過(guò)0. 3mm 篩，然后采用乙醇_乙酸雙溶劑法，按1公斤馬鈴薯皮粉加20升溶劑(乙醇與乙酸的體積 比為100 10)的比例在540W的微波功率下提取6分鐘；抽濾后，將濾液和殘?jiān)b入索氏 提取器中，在65°C下提取16小時(shí)后趁熱過(guò)濾，濾液快速冷卻，過(guò)200目尼龍布，再用離心機(jī) 在4000轉(zhuǎn)/分鐘下進(jìn)行離心澄清lOmin，取澄清液于-0. 05 -0. 09MPa、42°C條件下濃縮， 回收溶劑后真空冷凍干燥，制得馬鈴薯龍葵素的粗提物164. 47克，用a -茄堿標(biāo)準(zhǔn)品為基 礎(chǔ)的紫外可見(jiàn)分光光度法測(cè)得龍葵素的提取得率為馬鈴薯皮粉原料質(zhì)量的0. 54%，粗提取 物中龍葵素的純度為1.97%。
權(quán)利要求
一種從馬鈴薯皮中提制龍葵素的方法，其特征在于該方法包括如下步驟a、以超聲波輔助乙醇從馬鈴薯皮中提取龍葵素粗提物取于室溫遮光條件下放至變綠且發(fā)出新芽的馬鈴薯皮3～6mm厚，于50～80℃烘干至恒重，粉碎，過(guò)0.2～0.8mm篩；用體積濃度為30～95％并經(jīng)冰乙酸調(diào)節(jié)pH值為2～6的乙醇，按1公斤馬鈴薯皮粉加10～25升乙醇的比例在30～90℃以100～300W超聲輔助提取兩次，每次提取時(shí)間為10～30分鐘，合并兩次提取的粗濾液并過(guò)200目尼龍布，離心，取澄清液；將澄清液在-0.05～-0.09MPa、40～45℃條件下濃縮，回收乙醇溶劑后真空冷凍干燥，即得龍葵素粗提物；b、將上述龍葵素粗提物以大孔吸附樹(shù)脂分離純化用1％體積濃度的硫酸溶液，按3～6克上述龍葵素粗提物加20～60毫升硫酸溶液的比例溶解龍葵素粗提物，得溶解液；在室溫下，將溶解液上樣使大孔吸附樹(shù)脂吸附至飽和，上樣體積2～4BV，上樣流速2～4BV/h，然后用1～3BV的水以1～3BV/h的流速?zèng)_洗，再用1～5BV的體積濃度為60～95％的食用乙醇以1～3BV/h的流速洗脫龍葵素，收集洗脫液；將洗脫液在-0.05～-0.09MPa、40～70℃條件下濃縮，回收乙醇，真空冷凍干燥，即得龍葵素提取物。
2.如權(quán)利要求1所述的從馬鈴薯皮中提制龍葵素的方法，其特征在于所述大孔吸附 樹(shù)脂為 D1400、D101、或 ADS-21。
全文摘要
一種從馬鈴薯皮中提制龍葵素的方法，包括以超聲波輔助乙醇安全無(wú)毒地從馬鈴薯皮中提取龍葵素粗提物；及將龍葵素粗提物以大孔吸附樹(shù)脂分離純化制得馬鈴薯龍葵素提取物。該方法能安全有效地工業(yè)化生產(chǎn)20～35％純度規(guī)格的馬鈴薯龍葵素提取物，實(shí)現(xiàn)馬鈴薯資源的高值化利用和系列產(chǎn)品的工業(yè)化生產(chǎn)，且采用天然產(chǎn)物化學(xué)和中藥現(xiàn)代化生產(chǎn)技術(shù)提取、及分離純化馬鈴薯主要活性成分龍葵素，充分體現(xiàn)了綠色化學(xué)生產(chǎn)的理念。
文檔編號(hào)A23L1/30GK101856427SQ201010212059
公開(kāi)日2010年10月13日 申請(qǐng)日期2010年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月29日
發(fā)明者劉仲華, 徐樹(shù), 肖文軍, 鐘源, 龔志華 申請(qǐng)人:湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)