用于草丝兰属提取物的去除和回收的方法与流程

背景技术：

1、植物产生种类繁多的有机化合物，其中绝大多数似乎并不直接参与植物的生长和发育。这些物质，传统上被称为次级代谢物或植物天然产物，通常分布在植物界的有限分类群中。次级代谢物的功能在很大程度上仍然未知，但许多化合物与对植物有用的属性有关，例如防止食草动物和防止微生物感染，作为传粉媒介和种子传播动物的引诱剂，以及作为影响植物物种间竞争的化合物(化感物质)。人们对植物天然产物越来越感兴趣，因为这些产物通常在不同种类的行业中具有广泛的应用，这些行业包括制药行业、化妆品行业、食品行业、洗涤剂行业等等。

2、一组特定的所关注的植物次级代谢物是皂苷。皂苷是糖基化的化合物，可以被分为三萜、类固醇或甾体糖苷生物碱。皂苷由一个或两个偶联至糖苷配基的糖部分组成(分别为单糖链皂苷和双糖链皂苷)。皂苷可以通过酸水解或酶促方法被水解为皂苷元和糖部分。皂苷一般是水溶性高分子量化合物，分子量在600至超过2,000道尔顿的范围内。

3、它们的疏水性(糖苷配基)和亲水性(糖)部分的不对称分布赋予这些化合物两亲特性，这在很大程度上决定了它们的类洗涤剂性质。降低表面张力的能力使皂苷有可能非常适合用于化妆品和洗涤剂行业。

4、皂苷还具有与胆固醇形成不溶性复合物的能力，这使得一些皂苷适合在制药行业中用作降胆固醇剂。其他皂苷与可用于疫苗策略的免疫刺激性复合物的形成有关。

5、目前，皂苷广泛开发的一个主要局限性是可商购获得的皂苷相对昂贵。花费很大一部分是由于含有大量皂苷的植物提取物的数量有限。目前，可商购获得的含有皂苷的植物提取物包括肥皂草(saponaria officinalis)、皂树皮和茎、欧洲栗(castanea sativa)种子以及各种丝兰属(yucca)物种的提取物。

6、因此，含有皂苷的植物提取物在广泛的不同行业中受到普遍关注。因此，本领域越来越需要皂苷提取物的替代来源，并且这些植物来源应优选地是便宜的、容易获得的，并且优选地皂苷含量应相对较高。

技术实现思路

1、本发明人现已发现，草丝兰属(hesperaloe)生物质，尤其是草丝兰属植物的地上部分，更特别地草丝兰属植物的冠部以上的部分，可以被加工以提取固体，尤其是水溶性固体，诸如无机盐、糖和皂苷。在某些情况下，所述提取可以包括碾磨来源于草丝兰属的非木本植物的生物质以产生粗提物，在本文中也称为汁液，所述汁液可以被进一步加工以浓缩或分离特定的水溶性固体。在其他情况下，所述提取过程可以包括碾磨生物质并且用水性溶剂洗涤经碾磨的生物质以产生汁液，从所述汁液中分离水不溶性固体，以及任选地浓缩所述汁液。

2、因此，在一个实施方案中，本发明提供了一种加工来源于草丝兰属的非木本植物的生物质的方法，所述草丝兰属包括例如假丝兰(hesperaloe funifera)、夜丝兰(hesperaloe nocturna)、红丝兰(hesperaloe parviflora)和江氏丝兰(hesperaloechiangii)，从而最大限度地减少对纤维素纤维的损害，诸如通过最大限度地减少纤维因切割或过度原纤化而缩短以及因研磨而形成的细屑，同时从所述生物质中提取亲水性化合物。在某些情况下，所述加工可以包括通过使用串联碾磨机或螺杆压力机向所述生物质机械施加压力来碾磨所述生物质。在其他情况下，它可以包括非机械手段，诸如扩散。例如，在一个特别优选的实施方案中，本发明提供了一种用于从草丝兰属生物质制备提取物的方法，所述方法包括以下步骤：切割所述生物质、碾磨所述生物质、用溶剂提取所述生物质、用汁液吸涨所述生物质以及使所述生物质脱髓。

3、在其他实施方案中，本发明提供了一种加工来源于草丝兰属的非木本植物的生物质的方法，所述方法通过一系列碾磨机，诸如两个、三个、四个、五个、六个或七个碾磨机来进行，任选地进行吸涨和/或脱髓，以去除所述生物质的水溶性级分。所述水溶性级分可以包括糖、多糖、无机盐、皂苷和皂苷元。在某些情况下，所述水溶性级分可以作为汁液从所述碾磨过程中回收，所述汁液可以进行进一步加工以产生包含纯净或基本上纯净形式的无机盐、糖、皂苷或皂苷元中的一者或多者的组合物。

4、在其他实施方案中，本发明提供了一种在制浆之前提取来源于草丝兰属的非木本植物的叶的生物质的方法，所述方法包括以下步骤：碾磨所述生物质、用水性溶剂提取所述生物质，以及从所述水性溶剂中回收水溶性固体。在一个特别优选的实施方案中，所述提取过程不依赖于碱的添加，所述碱诸如氢氧化钠(naoh)、碳酸钠(na2co3)、碳酸氢钠(nahco3)、氢氧化钾(koh)、碳酸钾(k2co3)、碳酸氢钾(khco3)、氢氧化铵(nh4oh)或它们的组合。相反，所述提取过程可以用具有约5至约9的ph的水性溶剂诸如水来进行。在某些情况下，可以在所述碾磨步骤中的一个或多个中添加吸涨水(例如，稀汁液)以增加从所述生物质的水溶性固体提取。通过这种方式，本发明寻求在制浆之前去除高价值的水溶性固体，所述制浆通常采用使所述水溶性固体显著降解的腐蚀性化学物质，从而使整个生物质的价值最大化。

5、在另外其他实施方案中，本发明提供了一种草丝兰属提取物，所述提取物包含至少一种，优选地两种或更多种，还更优选地三种或更多种选自无机盐、糖和皂苷的水溶性固体。在一个特别优选的实施方案中，使所述提取物进行进一步纯化，诸如过滤，以去除水不溶性固体，以使得所述提取物组合物基本上不含水不溶性固体。在某些情况下，本发明的提取过程从所述生物质中去除至少约至少约50％，诸如约50％至约98％，诸如约60％至约90％的所述水溶性固体。通过这种方式，基于所述生物质的绝干重计，从所述生物质中去除的水溶性固体的量可以为至少约10重量％，更优选地至少约20重量％，还更优选地至少约25重量％，诸如约10至约40重量％，诸如约15至约35重量％，诸如约20至约30重量％。

6、在其他实施方案中，本发明提供了一种从草丝兰属的非木本植物中提取的水性组合物，所述组合物包含约2至约10重量％的糖、约15至约25重量％的皂苷、约0至约5重量％的蛋白质、约0至约5重量％的脂质和约5至约25重量％的无机盐，其中重量百分比基于所述水溶性固体的总重量计。

7、在某些情况下，可以使所述组合物浓缩并处理以去除杂质，从而产生包含皂苷作为其主要组分的组合物。例如，在某些实施方案中，本发明提供了一种用于制备基本上纯的皂苷组合物的方法，所述方法包括以下步骤：将汁液与盐和溶剂混合以形成第一溶液，将所述第一溶液的ph调节至约6.0至约7.0，将至少一种磷酸盐添加至所述第一溶液以形成沉淀的离子-多糖，以及去除所述沉淀，诸如通过过滤去除，以产生基本上纯的皂苷组合物。在某些情况下，可以加热所述第一溶液以促进所述离子-多糖复合物的沉淀。

8、在另外其他实施方案中，本发明提供了一种基本上不含酚类化合物(诸如单宁、槲皮素、无色花青素、山奈酚等等)、有机酸(诸如咖啡酸、没食子酸、香豆酸)、游离糖、脂质和含氮化合物诸如蛋白质的基本上纯的皂苷组合物。术语游离多糖和游离酚类化合物通常指不属于皂苷的化合物。因此，虽然皂苷可以含有一种或多种糖，但是此类糖不是“游离”糖。