從綠咖啡豆提取綠原酸的方法
【專利摘要】本發(fā)明為從綠咖啡豆提取綠原酸的方法，解決巳有方法能耗高、清洗吸附樹脂困難，提取時間多、提取率低，產(chǎn)品純度低、咖啡因含量高的問題。首先將原料粉碎過10目篩，用0.1%亞硫酸鈉水溶液超聲逆流連續(xù)提取，提取液經(jīng)100目震蕩篩過濾、臥螺離心、碟片離心后直接進入XAD-16大孔樹脂吸附，流失液用LX-28大孔樹脂吸附，吸附飽和后用純化水沖洗干凈，用50～80%的乙醇洗脫，濃縮洗脫液，回收乙醇后噴霧干燥。XAD-16大孔樹脂洗脫的產(chǎn)品為咖啡因。LX-28大孔樹脂洗脫的產(chǎn)品為50%的綠原酸，收率為10%左右。50%的綠原酸用10倍量的80%的乙醇溶解，活性炭脫色過濾后濃縮到比重1.15放置冷凍結晶，微波干燥后得含量90%的產(chǎn)品，收率為3.5%以上。
【專利說明】從綠咖啡豆提取綠原酸的方法
[0001]【技術領域】:
本發(fā)明涉及一種從綠咖啡豆中提取綠原酸的工藝技術，尤其是涉及一種采用超聲逆流提取和大孔樹脂分離精制綠咖啡豆中綠原酸，并有效地去除咖啡因的工藝方法。
[0002]【背景技術】:
綠咖啡豆來源于茜草科植物小果咖啡、中果咖啡及大果咖啡的種子。在綠咖啡豆提取物中含有較多的綠原酸，因此經(jīng)常地被作為一種有效的綠原酸的來源進行使用。
[0003]綠原酸(chlorogenicacid)是由咖啡酸(caffeic acid)與奎尼酸(quinicacid)組成的縮酣酸，化學名3 -咖啡?？崴?，被譽為”植物黃金”，是眾多廠家追逐生產(chǎn)的對象。綠原酸是一種重要的生物活性物質，具有抗菌、抗病毒、增高白血球、保肝利膽、抗腫瘤、降血壓、降血脂、清除自由基和興奮中樞神經(jīng)系統(tǒng)等作用，現(xiàn)代科學對綠原酸生物活性的研究已深入到食品、保健、醫(yī)藥和日用化工等多個領域。綠原酸的主要來源是從天然植物中提取，國內(nèi)一直是以金銀花、杜仲等植物原料，國外主要是以咖啡豆等為原料。目前對綠原酸的提取方法主要有:
I)水提法:水提法是利用綠原酸易溶于水之特性，用熱水作為浸提劑進行提取方法。采用10倍加水量，50°C條件下煎煮2次，每次煎煮1.5h，得綠原酸粗品。水提法工藝簡單、成本低、投資少。但能耗高、生產(chǎn)周期長、廢水量大、產(chǎn)品純度低。
[0004]2)有機溶劑提取法:綠原酸易溶于甲醇、乙醇、丙酮等極性溶劑。用10倍量70%乙醇熱回流lh，得綠原酸粗品。有機溶劑提取工藝簡單，投資小，適合產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，但由于使用有機溶劑，增加溶劑回收成本。
[0005]3)物理場強化提取法:傳統(tǒng)溶劑萃取中加入如超聲波或微波等物理場，強化萃取，減少萃取時間，降低活性物質降`解。在微波功率340W、輻射時間20min、榕劑乙醇體積分數(shù)60%、乙醇用量為9倍、浸泡時間30min的工藝條件下得綠原酸粗品。但目前工業(yè)化生產(chǎn)技術還不成熟，有待于進一步研究。
[0006]4)大孔樹脂吸附法:大孔吸附樹脂是一種不含交換基團、具有大孔結構的高分子吸附劑，也是一種親脂性物質，具有選擇性好、機械強度高、再生處理方便、吸附速度快、操作簡單、產(chǎn)品質量穩(wěn)定、生產(chǎn)成本低等優(yōu)點，所以特別適合于分離提純水溶性化合物。CN101704748A采用N K A — II極性大孔樹脂，上樣濃度0.26mg/mL, pH2.0，進樣液體積/大孔樹脂質量比值為12，流速為2mL/ min，洗脫劑30%乙醇，綠原酸提取物純度可達25.3%。但是該方法耗用時間長，清洗吸附樹脂比較困難。
[0007]總的來說，以上常用的提取綠原酸的方法，自身都存在著一些缺陷，如:能耗高、提取時間長、提取率低，產(chǎn)品純度低、咖啡因含量過高等。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0008]本發(fā)明的目的是提供一種能耗低、清洗吸附樹脂容易，提取時間少、提取率高，產(chǎn)品純度高、咖啡因含量低的從綠咖啡豆中提取綠原酸的方法。
[0009]本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的:從綠咖啡豆中提取綠原酸的方法，其提取過程包括以下步驟:
(1)首先將綠咖啡豆粉碎過10目篩，得到綠咖啡豆粉末；
(2)加入綠咖啡豆粉末10倍量質量百分濃度為0.1%亞硫酸鈉水溶液，超聲連續(xù)逆流提取設備在40~60°C超聲逆流連續(xù)提取，亞硫酸鈉水溶液流量為綠咖啡豆粉末質量的5倍，得綠咖啡豆提取液；
(3)將步驟(2)中所得提取液經(jīng)100目震蕩篩過濾、臥螺離心機、碟片離心機過濾，得上清液；
(4)將步驟(3)中所得上清液直接灌入XAD-16大孔樹脂，XAD-16大孔樹脂作用是選擇性吸附咖啡因而不吸附綠原酸，樹脂吸附量與上清液比為1:1 ;吸附飽和后用純化水沖洗干凈，用質量百分濃度為50~80%的乙醇洗脫，洗脫量為樹脂體積的2倍，收集洗脫液；
(5)將步驟(4)中XAD-16大孔樹脂流失液灌入LX-28大孔樹脂，樹脂吸附量與流失液比為1:1 ;吸附飽和后用純化水沖洗干凈，用質量百分濃度為50~80%的乙醇洗脫，洗脫量為樹脂體積的2倍，收集洗脫液；
(6)將步驟(4)中所得洗脫液濃縮，回收乙醇，噴霧干燥得咖啡因副產(chǎn)品；將步驟(5)中所得洗脫液濃縮，回收乙醇，噴霧干燥得綠原酸；
(7)將步驟(6)中的綠原酸用其8-10倍量的質量百分濃度為80%的乙醇溶解，活性炭脫色過濾后濃縮到比重1.15放置冷凍結晶，微波干燥后就得綠原酸產(chǎn)品。
[0010]步驟(7)中所述活性炭為醫(yī)用針型活性炭，用量為綠原酸質量的5%，溫度為70°C，保溫時間為20 min ;結晶的比重為1.10~1.15，溫度為0~4°C。
`[0011]步驟(1)中要求綠咖啡豆粉料過10目，范圍為10~20目，太大提取不充分，太細提取液出液困難；
步驟(2)中所述提取液為0.1%的亞硫酸鈉水溶液，該提取液，一是能保證提取液的弱堿性，增加綠原酸的水溶性。實驗表明本發(fā)明提取液的PH值為7~7.5，而不加質量百分濃度為0.1%亞硫酸鈉的提取液PH值為5~6,同時綠原酸溶解度下降16%。二是防止綠原酸被氧化，減少綠原酸的降解，實驗數(shù)據(jù)證明:質量百分濃度為5%的綠原酸水溶液在沸水中I小時降解率為6.2%，2小時降解率為10.7%。質量百分濃度為5%的綠原酸水溶液在質量百分濃度為0.1%的亞硫酸鈉水溶液I小時降解率為0.3%，2小時降解率為0.57%。
[0012]步驟(2)中所述提取溫度為40~60°C，溫度過低提取物不充分，太高物料容易糊狀，不利于出液；
步驟(2)中所述提取設備為超聲連續(xù)逆流提取設備，該設備優(yōu)點為提取溫度不高，物料和提取液流向相反，提聞提取率，同時能有效減少綠原酸的氧化。與常規(guī)多功能提取te相t匕，綠原酸提取率從87%提高到96%，提取效果提高10%以上。
[0013]步驟(3)中所述過濾條件為震蕩篩過濾、臥螺離心機、碟片離心機離心保證提取液澄清，在后處理工序上不堵塞大孔樹脂；
所述步驟(4)中所述吸附樹脂為XAD-16大孔樹脂，本樹脂對綠咖啡豆中咖啡因有選擇性吸附，而不吸附綠原酸。市場上含量50%綠原酸產(chǎn)品咖啡因含量一般在5%以上，由于咖啡因能提高神經(jīng)興奮性，大部分客戶希望含量50%綠原酸產(chǎn)品中咖啡因越低越好，為了降低咖啡因含量目前主要用四氯甲烷，四氯甲烷為毒害品致死量為4毫升。本發(fā)明挑選XAD-16大孔樹脂能很好的解決這個問題，經(jīng)XAD-16處理過的含量50%的綠原酸產(chǎn)品咖啡因含量在0.5%以下。
[0014]所述步驟(5)中所述吸附樹脂為LX-28大孔樹脂，這個樹脂為弱極性樹脂，能選擇吸附綠原酸，與其他大孔樹脂相比，LX-28樹脂具備吸附量大，吸附很集中。洗脫液含量在50%以上。LX-28大孔樹脂洗脫的產(chǎn)品為含量為50%的綠原酸，收率為10%左右(即I噸原料出100公斤產(chǎn)品)。
[0015]本發(fā)明的方法是使用超聲逆流提取和兩種大孔樹脂吸附法聯(lián)用從綠咖啡豆中提取純化綠原酸的工藝技術，本發(fā)明將原料粉碎過10目，用超聲提取，采用震蕩篩過濾、臥螺離心機、碟片離心機離心，解決了單獨采用大孔樹脂吸附方法中，樹脂清洗困難的問題；本發(fā)明采用XAD-16大孔樹脂選擇性吸附咖啡因而不吸附綠原酸，有效降低綠原酸產(chǎn)品中咖啡因含量，解決了一般樹脂吸附過程中綠原酸產(chǎn)品中咖啡因含量高的問題；同時咖啡因可回收利用；本發(fā)明中溶劑只用到純化水和乙醇，安全環(huán)保，且經(jīng)醇洗和水洗精制后得到的綠原酸純度高達90%。綠原酸轉化率高，產(chǎn)品中綠原酸含量高。具有提取效率高、操作簡單、生產(chǎn)成本低，易于大生產(chǎn)應用，溶劑只用到純化水和乙醇，安全環(huán)保，50%的綠原酸產(chǎn)品中咖啡因含量很低等特點。
[0016]【專利附圖】
【附圖說明】:
圖1為本發(fā)明工藝流程圖。
[0017]【具體實施方式】:
實施例1:
本發(fā)明的技術方法主要包括下述步驟:
材料準備:將綠咖啡豆粉碎成`15目的粉末；
1.超聲提取:用8倍量亞硫酸鈉水溶液(質量百分濃度為0.1%) 50°C超聲逆流連續(xù)提取，水流量為物料質量的5倍，得綠咖啡豆提取液；
2.離心過濾:將超聲提取液經(jīng)100目震蕩篩過濾、臥螺離心機、碟片離心機過濾；
3.XAD-16大孔樹脂吸附咖啡因:將離心后的清液用XAD-16大孔樹脂吸附，樹脂吸附量與原料比為1:1 (體積/質量，I立方樹脂對應I噸綠咖啡豆原料的提取液)；
4.XAD-16大孔樹脂解析:吸附飽和后用純化水沖洗清亮，洗脫量為樹脂體積的2倍；收集洗脫液，濃縮干燥，得咖啡因粗品
5.LX-28大孔樹脂富集綠原酸:將流失液用大孔樹脂吸附，樹脂吸附量與原料比為1:1(體積/質量，I立方樹脂對應I噸綠咖啡豆原料的提取液)；
6.LX-28大孔樹脂解析(洗脫):吸附飽和后用純化水沖洗清亮，用質量百分濃度70%的乙醇洗脫，洗脫量為樹脂體積的2倍；
7.濃縮、干燥:濃縮洗脫液，回收乙醇后噴霧干燥得含量為50%的綠原酸產(chǎn)品；
8.脫色、結晶:含量為50%的綠原酸用10倍的質量百分濃度為80%的乙醇溶解，活性炭脫色過濾后濃縮到比重1.15，后放置冷凍結晶，微波干燥后得綠原酸含量為90%的產(chǎn)品，收率為3.5%以上。
[0018]實施例2:
提取綠原酸的方法，包括如下步驟:
(I)首先將綠咖啡豆粉碎過10目篩，得到綠咖啡豆粉末；取I公斤進行提取，原料綠原酸含量為6.04% ；(2)加入10倍量質量百分濃度為0.1%亞硫酸鈉水溶液，在40°C條件下超聲逆流連續(xù)提取，水流量為物料質量的5倍，得綠咖啡豆粗提液；
(3)將(2)中提取液經(jīng)100目震蕩篩過濾、臥螺離心機、碟片離心機過濾，得上清液；上清液灌入裝有7升XAD-16樹脂的樹脂柱中，后用2倍柱體積的純化水沖洗，分別收集流失液和水洗液，將流失液上I升LX-28大孔樹脂吸附，用質量百分濃度為80%乙醇洗脫，濃縮洗脫液，噴霧干燥。將水洗液濃縮干燥得咖啡因純度為73.6%。
[0019]本實施例中，綠原酸的含量為53.3%，收率為3.6%，純度為90.5%?？Х纫蚣兌?含量)為 73.6%。
[0020]實施例3:
(1)首先將綠咖啡豆粉碎過10目篩，得到綠咖啡豆粉末；取I公斤進行提取，原料綠原酸含量為6.04% ；
(2)加入10倍量純化水，在40°C條件下超聲逆流連續(xù)提取，水流量為物料質量的5倍，得綠咖啡豆粗提液；
(3)將(2)中提取液經(jīng)100目震蕩篩過濾、臥螺離心機、碟片離心機過濾，得上清液；上清液灌入裝有7升XAD-16樹脂的樹脂柱中，后用2倍柱體積的純化水沖洗，分別收集流失液和水洗液，將流失液上I升LX-28大孔樹脂，用80%乙醇洗脫，濃縮洗脫液，噴霧干燥。將水洗液濃縮干燥得咖啡因純度為73.6%。
[0021]本實施例中，得含量為33.2%的綠原酸，收率為2.8%，純度為83%?？Х纫蚣兌?含量)為 73.6%。
[0022]實施例4:`
提取綠原酸的方法，包括如下步驟:
(1)首先將綠咖啡豆粉碎過10目篩，得到綠咖啡豆粉末；取7公斤進行提取，原料綠原酸含量為6.04% ；
(2)加入10倍量質量百分濃度為0.1%亞硫酸鈉水溶液，在40°C條件下超聲逆流連續(xù)提取，水流量為物料質量的5倍，得綠咖啡豆粗提液；
(3)將(2)中提取液經(jīng)100目震蕩篩過濾、臥螺離心機、碟片離心機過濾，得上清液；上清液灌入裝有7升XAD-16樹脂的樹脂柱中，后用2倍柱體積的純化水沖洗，收集流失液和水洗液。合并并平分 7 份，分別上 I fy LX-28, DM130, DlOU HZ816, AB-8, SPD600, HP-20 M脂，用質量百分濃度為80%乙醇洗脫，濃縮洗脫液，噴霧干燥。
[0023]實驗例1:LX_28大孔樹脂與其他樹脂最終產(chǎn)品綠原酸含量和轉化率
實驗對比結果如下表1:
表1.不同樹脂型號實驗結果對比
【權利要求】
1.從綠咖啡豆中提取綠原酸的方法，其特征在于其提取過程包括以下步驟: (1)首先將綠咖啡豆粉碎過10目篩，得到綠咖啡豆粉末； (2)加入綠咖啡豆粉末10倍量質量百分濃度為0.1%亞硫酸鈉水溶液，超聲連續(xù)逆流提取設備在40~60°C超聲逆流連續(xù)提取，亞硫酸鈉水溶液流量為綠咖啡豆粉末質量的5倍，得綠咖啡豆提取液； (3)將步驟(2)中所得提取液經(jīng)100目震蕩篩過濾、臥螺離心機、碟片離心機過濾，得上清液； (4)將步驟(3)中所得上清液直接灌入XAD-16大孔樹脂，XAD-16大孔樹脂作用是選擇性吸附咖啡因而不吸附綠原酸，樹脂吸附量與上清液比為1:1 ;吸附飽和后用純化水沖洗干凈，用質量百分濃度為50~80%的乙醇洗脫，洗脫量為樹脂體積的2倍，收集洗脫液； (5)將步驟(4)中XAD-16大孔樹脂流失液灌入LX-28大孔樹脂，樹脂吸附量與流失液比為1:1 ;吸附飽和后用純化水沖洗干凈，用質量百分濃度為50~80%的乙醇洗脫，洗脫量為樹脂體積的2倍，收集洗脫液； (6)將步驟(4)中所得洗脫液濃縮，回收乙醇，噴霧干燥為含量大于70%的咖啡因副產(chǎn)品；將步驟(5)中所得洗脫液濃縮，回收乙醇，噴霧干燥為含量大于50%的綠原酸； (7)將步驟(6)中所得的綠原酸用其8-10倍量的質量百分濃度為80%的乙醇溶解，活性炭脫色過濾后濃縮到比重1.15放置冷凍結晶，微波干燥后就得綠原酸產(chǎn)品。
2.根據(jù)權利要求1所述方法，其特征在于步驟(7)中所述活性炭為醫(yī)用針型活性炭，用量為綠原酸質量的5%，溫度為 70°C，保溫時間為20 min ;結晶的比重為1.10~1.15，溫度為0~4。。。
【文檔編號】C07C67/48GK103497106SQ201310395334
【公開日】2014年1月8日 申請日期:2013年9月4日 優(yōu)先權日:2013年9月4日
【發(fā)明者】羅明鋒, 房杰, 何勇, 李改麗 申請人:草本創(chuàng)想生物科技（成都）有限公司