专利名称：一种从红松壳中提取多酚物质的方法与设备的制作方法
技术领域：
本发明属于农业天然产物的化学提取技术，主要涉及一种从红松壳中提取多酚物质的方法与设备。
背景技术：
红松(Pinus koraiensis),亦称果松、海松,常绿乔木,高达40m。叶五针一束,长6-12cm。分布于我国东北长白山到小兴安岭地区，常与鱼鳞松、红皮云杉等组成混交林，是重要的农林资源，其果实红松种子以其颗粒饱满，营养丰富而闻名，自古就是食疗佳品，具有较高的药用价值及保健功能。研究表明，松属植物中含有萜类、多酚类、生物碱等多种生物活性成分，具有抗氧化、抗肿瘤及抗菌等生物活性，其中多酚类成分是重要的抗氧化剂，具有很大的开发潜力。多酚是植物中十分重要的一类抗氧化活性成分，广泛分布于植物体内，是目前倍受关注的天然活性物质之一。世界上先进水平的多种抗氧化剂，降血脂制剂及心脑血管等疾病药物的功能因子都来源于多酚类化合物。临床实验显示多酚类物质是一种重要的营养因子和药理因子。茶多酚具有阻断亚销酸钠等多种致癌物质在体内合成的功效，并具有直接杀伤癌细胞和增强机体免疫力的功效，对病原菌、病毒有明显的抑制和杀灭作用。目前国内外多酚粗品的提取的方法主要有溶剂提取法、离子沉淀法、树脂吸附分离法、超临界流体萃取法、超声波浸提方法、微波浸提法等6种方法。此外，还有低温纯化酶提取法和盐吸法等。溶剂提取法虽然稳定、可靠，但是用水提取多酚提取率低产品纯度低，产品易氧化，且其中含有大量杂质，离子沉淀提取法虽然减少了有机溶剂的使用，生产安全性好，但是损失较大，对提取过程进行超声波强化处理，利用超声波的机械破碎和空化作用，加速多酚浸提物向溶剂扩散的速度，缩短浸提时间，但是多酚提取率并不高。
发明内容
本发明目是针对红松壳中多酚类物质提取率低的问题，通过对酶解处理、超声波提取以及纯化分离过程中多个工艺参数的研究与确定，研究一种从红松壳中提取多酚物质的方法与设备，达到增加多酚得率的目的。本发明的目的是这样实现的一种从红松壳中提取多酚物质的方法，提取方法步骤如下(I)将红松壳超微粉碎、过200目筛后与水混合得到混合液，红松壳与水重量比为I : 25-45; (2)向混合液中加入纤维素酶进行酶解得到酶解液，其酶解温度为30-70°C，酶解时间为l_3h，加酶量为物料重量的80-160U/g底物，酶解PH为3-7 ； (3)将酶解液以4000r/min转速离心lOmin，得到上清液与残渣；(4)向步骤(3)得到的上清液中加入乙醇进行超声提取，乙醇浓度为40-80%，超声时间为2-3h，超声温度50-70°C，超声功率600-1000W ;(5)超声提取的样品旋转蒸发后进入大孔吸附树脂AB-8分离纯化既得多酚，上样浓度O. 5-3mg/mL,上样流速l_4bv/h，上样pH 为 2-7。一种从红松壳中提取多酚物质的设备，所述设备由酶解罐、离心机、超声波提取罐、蒸馏塔、分离纯化柱、乙醇回收罐及冷凝器装配构成，管路上配装泵的酶解液输送管两端分别与酶解罐和离心机固接连通，上清液输送管两端分别固接连通在离心机和超声波提取罐上，配装泵的样品输入管将超声波提取罐与蒸馏塔连通，在蒸馏塔与分离纯化柱和冷凝器之间分别连通安装样品输送管和乙醇输送支管，管路上装有泵的乙醇第一输送管将乙醇回收罐与超声波提取罐连通，乙醇第二输送管两端直接连在乙醇回收罐和冷凝器上，在乙醇回收罐与分离纯化柱之 间连接安装乙醇第三输送管，排渣口设在离心机上。所述方法优选参数是红松壳与水重量比为I : 36。所述方法酶解优选参数是酶解时间为2h、酶解温度为62°C、加酶量为106U/g底物、酶解PH为4.6。所述方法超声优选参数是乙醇浓度为61 %、超声时间为2.55h、超声温度为62°C、超声功率为820W。所述方法分离优选参数是上样浓度为I. 5mg/mL，上样流速为2. ObV/h，上样pH为3. O。本发明方法采用纤维素酶进行酶解处理，大大增加了红松壳中多酚物质的提取率。
图I是一种从红松壳中提取多酚物质的设备总体结构示意2是酶解温度、酶解时间对多酚得率的响应面及等高线3是酶解时间、pH对多酚得率的响应面及等高线4是料液比、加酶量对多酚得率的响应面及等高线5是酶解温度、加酶量对多酚得率的响应面及等高线6是超声时间对红松壳中多酚得率的影响单因素7是超声温度对红松壳中多酚得率的影响单因素8是超声功率对红松壳中多酚得率的影响单因素9是多酚得率与超声时间、温度的响应面10是多酚得率与超生温度、功率的响应面11是多酚得率与超声时间、功率的响应面12是上样浓度对大孔树脂吸附多酚的影响单因素13是上样流速对大孔树脂吸附多酚的影响单因素14是上样pH对大孔树脂吸附多酚的影响单因素中件号说明1、酶解罐2、泵3、离心机4、排渣口5、超声波提取罐6、蒸馏塔7、样品输出管8、乙醇第三输送管9、分离纯化柱10、乙醇回收罐11、乙醇第二输送管12、冷凝器13、乙醇第一输送管14、乙醇输送支管15、样品输入管16、上清液输送管17、酶解液输送管
具体实施例方式下面结合附图对本发明具体实施例进行详细描述，
一种从红松壳中提取多酚物质的方法，提取方法步骤如下(I)将红松壳超微粉碎、过200目筛后与水混合得到混合液，红松壳与水重量比为I : 25-45; (2)向混合液中加入纤维素酶进行酶解得到酶解液，其酶解温度为30-70°C，酶解时间为l_3h，加酶量为物料重量的80-160U/g底物，酶解PH为3-7 ； (3)将酶解液以4000r/min转速离心lOmin，得到上清液与残渣；(4)向步骤(3)得到的上清液中加入乙醇进行超声提取，乙醇浓度为40-80%，超声时间为2-3h，超声温度50-70°C，超声功率600-1000W ;(5)超声提取的样品旋转蒸发后进入大孔吸附树脂AB-8分离纯化既得多酚，上样浓度O. 5-3mg/mL,上样流速l_4bv/h，上样pH 为 2-7。一种从红松壳中提取多酚物质的设备，所述设备由酶解罐I、离心机3、超声波提取罐5、蒸馏塔6、分离纯化柱9、乙醇回收罐10及冷凝器12装配构成，管路上配装泵2的酶解液输送管17两端分别与酶解罐I和离心机3固接连通，上清液输送管16两端分别固接 连通在离心机3和超声波提取罐5上，配装泵2的样品输入管15将超声波提取罐5与蒸馏塔6连通，在蒸馏塔6与分离纯化柱9和冷凝器12之间分别连通安装样品输出管7和乙醇输送支管14，管路上装有泵2的乙醇第一输送管13将乙醇回收罐10与超声波提取罐5连通，乙醇第二输送管11两端直接连在乙醇回收罐10和冷凝器12上，在乙醇回收罐10与分离纯化柱9之间连接安装乙醇第三输送管8，排渣口 4设在离心机3上。所述方法优选参数是红松壳与水重量比为I : 36。所述方法酶解优选参数是酶解时间为2h、酶解温度为62°C、加酶量为106U/g底物、酶解PH为4.6。所述方法超声优选参数是乙醇浓度为61 %、超声时间为2.55h、超声温度为62°C、超声功率为820W。所述方法分离优选参数是上样浓度为I. 5mg/mL，上样流速为2. ObV/h，上样pH为
3.O。实施例I酶解工艺优化I材料与方法I. I原料与试剂原料红松壳收集于黑龙江省伊春，粉碎后40目过筛，低温干燥至恒质量后备用。试剂纤维素酶(Sanland-cheminternational Inc, 30u/mg)、没食子酸、福林试齐U、碳酸钠、浓盐酸、氢氧化钠、无水乙醇均为国产分析纯。I. 2 仪器高速万能粉碎机天津泰斯特仪器公司；恒温水浴锅北京医疗电子仪器厂；酸度计上海大中分析仪器厂；T6新世纪紫外可见分光光度计北京普析通用公司；R_205B旋转蒸发仪上海申胜仪器公司；电子天平西安兴成智仪器；I. 3试验方法I. 3. I工艺流程红松壳一40°C条件下烘干一粉碎后过40目筛一准确称取5. Og松壳粗粉于四颈中加入酶液一在不同酶解条件下(酶解时间、液料比、酶解温度、加酶量、pH)进行酶解处理一加入不同体积分数乙醇溶液一水浴振荡浸提一离心取上清液一测定多酚含量I. 3. 2Folin-ciocalteu法测定多酌■类成分含量
I)标准曲线的建立
准确量取标样没食子酸50mg没食子酸，先加入少量蒸馏水带没食子酸全部溶解后，加蒸馏水定容至500mL混合均匀得浓度为100ug/mL的没食子酸溶液。量取O. 05,0. 10、O. 15,0. 20,0. 25,0. 30,0. 35mL于IOmL比色管中，加蒸馏水定容至2mL，摇匀后加I. OmL福林试剂，4min后加入I. OmL 10%的碳酸钠溶液，25°C水浴下保持2h后测定溶液在765nm处的吸光值(A765)，得到标准曲线方程。y = O. 0534x+0. 1529 R2 = O. 9992式中X :多酚含量(mg/g干重)y :吸光度2)松壳提取物中多酚含量的测定准确吸取适量体积的松壳提取液ImL于IOmL比色管中，加蒸馏水定容至2mL。力口入I. OmL福林试剂后摇勾，4min后加入I. OmLlO1^碳酸纳溶液，25 C水浴下保持2h后测定溶液在765nm处的吸光度值。将吸光度值代入标准曲线方程计算样品中多酚类成分含量。I. 3. 3响应面优化设计试验分别考察乙醇浓度、酶解时间、液料比、酶解温度、加酶量对红松种壳中多酚得率的影响，以确定各因素的适应范围。在单因素试验基础上，综合考虑5个因素对提取物中多酚得率的影响，按SAS9. I对红松种壳多酚条件进行优化。2结果与分析2. 2响应面法对松壳多酚提取工艺的优化2. 2. I响应面试验设计以红松壳多酹得率(ymg/g)为响应值进行相应分析试验，Small Composite Hartley Method设计每个因素取5个水平，以(_2，-1,0,1,2)编码，对数据进行二次回归拟合，得到包括一次项、平方项和交互项的二次方程，分析各因素的主效应和交互效应，最后在一定水平范围内求取最佳值。因素水平编码如表I所示，表2中33组试验为因点和零点，其中析因点位自变量取值在Xl、X2> x3> x4> x4> X6所构成的三维顶点，零点为区域的中心点，零点试验重复5次，用以估计试验误差。表ISmall Composite Hartley Method 试验设计因素和水平
编码因素 -2 -1 O I 2 ^ 乙醇浓度(％) 40 50 60 70 80 X1 酶解时间(h) I 1.5 2 2.5 3 * 液料比 25 30 35 40 45 酶解温度(V) 30 40 50 60 70 X5 加酶量(U/g) 80 100 120 140 160 Xe_pH_3_4_5_6_7表 2Small Composite Hartley Method 设计方案及试验结果
权利要求
1.一种从红松壳中提取多酚物质的方法，其特征在于提取方法步骤如下(1)将红松壳超微粉碎、过200目筛后与水混合得到混合液，红松壳与水重量比为I : 25-45; (2)向混合液中加入纤维素酶进行酶解得到酶解液，其酶解温度为30-70°C，酶解时间为l_3h，力口酶量为物料重量的80-160U/g底物，酶解PH为3-7 ； (3)将酶解液以4000r/min转速离心lOmin，得到上清液与残渣；(4)向步骤(3)得到的上清液中加入乙醇进行超声提取，乙醇浓度为40-80%，超声时间为2-3h，超声温度50-70°C，超声功率600-1000W;(5)超声提取的样品旋转蒸发后进入大孔吸附树脂AB-8分离纯化既得多酚，上样浓度O. 5-3mg/mL,上样流速 l-4bv/h，上样 pH 为 2-7。
2.一种从红松壳中提取多酚物质的设备，其特征在于所述设备由酶解罐(I)、离心机(3)、超声波提取罐(5)、蒸馏塔(6)、分离纯化柱(9)、乙醇回收罐(10)及冷凝器(12)装配构成，管路上配装泵⑵的酶解液输送管(17)两端分别与酶解罐⑴和离心机(3)固接 连通，上清液输送管(16)两端分别固接连通在离心机(3)和超声波提取罐(5)上，配装泵(2)的样品输入管(15)将超声波提取罐(5)与蒸馏塔(6)连通，在蒸馏塔(6)与分离纯化柱(9)和冷凝器(12)之间分别连通安装样品输送管(7)和乙醇输送支管(14)，管路上装有泵(2)的乙醇第一输送管(13)将乙醇回收罐(10)与超声波提取罐(5)连通，乙醇第二输送管(11)两端直接连在乙醇回收罐(10)和冷凝器(12)上，在乙醇回收罐(10)与分离纯化柱(9)之间连接安装乙醇第三输送管(8)，排渣口(4)设在离心机(3)上。
3.根据权利要求I所述的一种从红松壳中提取多酚物质的方法，其特征在于所述方法优选参数是红松壳与水重量比为I : 36。
4.根据权利要求I所述的一种从红松壳中提取多酚物质的方法，其特征在于所述方法酶解优选参数是酶解时间为2h、酶解温度为62°C、加酶量为106U/g底物、酶解PH为4. 6。
5.根据权利要求I所述的一种从红松壳中提取多酚物质的方法，其特征在于所述方法超声优选参数是乙醇浓度为61 %、超声时间为2. 55h、超声温度为62°C、超声功率为820W。
6.根据权利要求I所述的一种从红松壳中提取多酚物质的方法，其特征在于所述方法分离优选参数是上样浓度为I. 5mg/mL,上样流速为2. ObV/h,上样pH为3. O。
全文摘要
一种从红松壳中提取多酚物质的方法与设备属于林业天然产物的化学提取技术；以红松壳为原料，采用超微粉碎处理后与水混合得到混合液，向混合液中加入纤维素酶进行酶解，酶解后离心分离得到上清液与残渣，取上清液加入乙醇超声提取后进入大孔吸附树脂分离纯化既得多酚类物质；其设备由酶解罐、离心机、超声波提取罐、蒸馏塔、分离纯化柱、乙醇回收罐及冷凝器构成；本发明具有设备设计新颖合理、工艺方法简单、条件温和、多酚物质提取率高的特点。
文档编号C12P1/00GK102631380SQ20121012558
公开日2012年8月15日 申请日期2012年4月18日 优先权日2012年4月18日
发明者王振宇, 黄雨洋 申请人:东北林业大学