CN102258883B - 一种植物提取物的动态循环提取方法及其用途 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种植物提取物的动态循环提取方法，其特征在于植物原料在提取过程中采用提取溶剂进行多次动态循环提取，每次所用提取溶剂为原料质量的1.5-3倍，溶剂循环次数为2-5次；提取总次数为2-5次。本发明和常规渗漉提取工艺相比，具有提取速度提高、提取组分单位浓度提高、提取溶剂和温度适应性广泛、工艺简单易行等优点；和常规动态逆流提取工艺相比，具有单元提取设备利用率提高、设备适应性广、工艺简单易行等优点，可应用于植物提取物的生产，尤其适用于热敏性、易变质等植物有效组份的提取。本发明同时公开了该动态循环提取工艺在制备虎杖、丹参二种植物提取物中的应用。

Description

一种植物提取物的动态循环提取方法及其用途

技术领域

本发明涉及一种植物提取物的溶剂提取方法，特别是采用动态循环提取植物中的有效成份。

背景技术

天然植物的提取物，在药品、食品、化妆品等领域有着广泛应用，提取工序是植物提取物生产过程的关键。现有的提取技术，主要是采用溶剂间歇式提取法，即采用提取罐对植物进行多次提取，然后合并提取液进行浓缩，提取方式常用加热回流提取；对热敏性、易变质的有效成份一般可选用渗漉工艺在常温下提取，但提取溶剂用量大、周期长。间歇式提取法的特点是简便易行，适于不同品种的生产。为提高提取效率，可采用液体湍流式、自循环或机械搅拌式动态提取技术，以提高有效成分从物料表面扩散到溶剂的速度，实现提取过程中物料与溶剂中的有效成分快速平衡，缩短提取时间。也有报道采用微波、超声等辅助技术促进提取效率。

近年来，出现了动态逆流提取的改良提取法，采用阶段连续逆流的方法和多个提取单元组成阶段连续逆流提取工艺流程，以确保各提取单元的物料与溶剂均保持了较大的有效成分浓度差，增加提取推动力，加快提取速率，提高最终溶剂有效成分的浓度，降低后续浓缩能耗，同时可有效地控制料渣中有效成分的含量，确保物料中的有效成分被提净。罐组式动态逆流提取工艺一般采用4-6个动态提取罐机组串联，使提取溶媒沿着罐组内各罐药料的溶质浓度梯度逆向地由低向高顺次输送通过各罐并多次套用。该工艺节约溶剂、提取效率高，适用于大规模物料的提取；但提取单元一般需增加到4-6个，需要的设备数量和生产空间较大。另一种连续逆流提取设备也有报道，但该设备因开停机时留存液大，主要适用于原料日处理量达吨级以上的提取物生产，应用面尚未扩大。

上述提取方法各有其优缺点，参见周俊培“综述传统中药提取装置”(医药工程设计，2009年第30卷，34-39页)一文及相关文献。其中和本发明的相关文献资料如下：

(1)陈贺新报道了“渗漉法和循环法生产健脾壮腰药酒的比较”(南京中医药大学学报，1999年第15卷，115页)。由党参、黄芪、当归、杜仲等14种中药组成的健脾壮腰药酒，历来用浸渍或渗漉制备而成，存在着生产周期长、工时消耗多、劳动强度大而且生产占地面积大、药物容易污染、有效成份提取不完全等弊病。采用同批原料同时进行渗漉法和循环法生产健脾壮腰药酒，对2种方法的生产周期、浸出效果以及成药质量进行对比。将处方量白酒分成5份，依次为生药量的4倍、3倍、3倍、2.5倍、2.5倍，用泵强制溶媒进行5次循环提取，每次反复循环提取4h。结果表明，循环法与渗漉法相比，其生产周期缩短63％，工效提高1.73倍，有效成份提取完全，其产品均符合质量标准要求，故循环法可替代渗漉法用于健脾壮腰药酒的生产。

(2)戚毅，蔡铭等报道“动态罐组式逆流提取虎杖中大黄素的工艺研究”(中草药，2008年第39卷，1171-1173页)。采用5单元动态罐组式逆流提取工艺，提取工艺参数为乙醇70％，用量10倍量，单提时间35min，提取温度65℃。该工艺与索氏回流提取、渗漉提取、热回流提取等工艺相比，不仅能保证较高的提取效率，降低提取温度，而且大大节省提取溶剂，降低后续蒸发浓缩的能耗。

(3)刘杨，尹蓉莉等报道“用梯度渗漉法比较丹参有效成分的提取工艺研究”(中成药，2008年第30卷，61-63页)。比较多种提取工艺，如回流法、一般渗漉法和梯度渗漉法，结果表明最佳工艺为梯度渗漉法，优化工艺条件是：取丹参药材粗粉，用适量95％乙醇溶胀2h，装筒，用95％乙醇浸渍24h后渗漉，收集10倍药材量的渗漉液，提取丹参酮类脂溶性成分；再用50％乙醇渗漉，收集12倍药材量的渗漉液，提取丹参酚酸类水溶性成分。所得丹参酮IIA和丹酚酸B的提取率都较高。

(4)韩丽，谢秀琼等报道“丹参动态阶段连续逆流提取工艺研究”(中成药，2009年第31卷，992-994页)；梁华伦等报道“罐组式动态逆流提取工艺在丹参提取酚酸类成分中的应用”(中国药房，2010年第21卷，992-994页)。丹参投料4-5提取罐，每罐用热水循环逆流提取1.5h。丹参动态阶段连续逆流提取工艺在保证有效成分提取效果的情况下，溶媒用量较温浸法、煎煮法减少2/3，固形物量降低23.9％，同时低温提取有效防止了丹参酚酸B的降解或聚合。

发明内容

本发明提供一种新的植物提取物的动态循环提取方法，该方法结合渗漉和动态逆流提取工艺原理，采用简便的动态循环提取工艺，提高单元提取效率，在保留原有提取方法优点的同时，缩短提取周期、提高单元设备利用率。该方法适应现有生产线设备，减少溶剂用量和能耗、对环境无污染，易于工业化生产应用。

本发明提供的植物提取物的动态循环提取方法包括以下工艺步骤：

(1)选取植物原料，经预处理，制备成适宜的物理性状后，转移到提取容器中，加入原料质量1.5-3倍的提取溶剂浸润一定时间；或先将原料加入原料质量1.5-3倍的提取溶剂浸润一定时间后，再将原料和溶剂全部转移到提取容器中；

(2)在由步骤(1)所得含植物原料的提取容器中，按适宜速度加入原料质量1.5-3倍的提取溶剂，同时置换出原有的初次提取溶剂；

(3)由步骤(2)所得含植物原料的提取容器中，采用新加入的提取溶剂按适宜速度进行循环提取一定时间，将提取溶剂放出，并用新加提取溶剂置换出残余提取溶剂，为一次单元提取，所述溶剂循环提取次数为2-5次，一次单元提取总时间为0.2-3.0小时；

(4)采用原料质量1.5-3倍的新加提取溶剂，按步骤(3)重复进行2-5次单元提取，并用新溶剂替换出末次提取容器中植物原料吸附的残余提取溶剂；

(5)由(2)所得初次提取溶剂和由(3)和(4)所得循环提取溶剂合并，经浓缩、干燥后续常规工艺处理，即得所述植物提取物。

所述工艺步骤中，所述提取溶剂相同，可为水或有机溶剂，或互溶的含水有机溶剂。一般植物提取所用提取溶剂均可选用，可根据提取物中有效成份特性选择，例如石油醚，二氯甲烷，氯仿，乙酸乙酯，丙酮，丁醇，甲醇，乙醇，水，含水醇类等，有机溶剂优选为乙醇、甲醇、丙酮中的一种。一般生产工艺中常优选含水乙醇或甲醇等。

所述工艺步骤(1)中，植物原料经净制、粗粉或饮片加工、浸润等处理工序，以利于有效成份的溶出，其处理方式与一般的提取工艺相同。由于动态循环提取效率较高，因而浸润溶剂用量一般只需原料质量的0.5-5倍。具体优化参数需根据物料有效成份性质和提取容器相容性选择，一般浸润溶剂用量优选2-4倍；浸润时间4-48小时，优选4-12小时；根据生产需要，原料可在浸润前或后转移到提取容器。

所述工艺步骤(2)中，提取溶剂用量一般为原料质量1-3倍，优选1.5-2.5倍；加入速度可根据物料性质和生产需求确定，一般可在0.5-3.0小时内完成，可根据需要采用加压方式调节溶剂置换速度。

所述工艺步骤(3)中，循环提取方式为间歇式或强制外循环式，可根据现有生产设备和需求选择。提取溶剂用量一般为原料质量1-3倍，优选1.5-2.5倍。循环提取速度采用加压方式进行调节，一般只需低压蠕动泵即可满足需求；一般只需循环提取2-5次，优选循环提取3-4次；完成一次单元提取总时间一般为0.2-3.0小时。根据需要，提取过程中还可采用加热保温提取、微波辅助、超声辅助提取方式进行。

所述工艺步骤(4)中，根据生产需求，所述新加提取溶剂可为新的提取溶剂，与传统渗漉工艺相似；也可使用完成单元循环提取的提取溶剂，该提取溶剂来源于已完成循环提取的上一级批次植物，其中有效成份含量较低，该工艺与重渗漉工艺、动态阶段连续逆流提取工艺相似。提取溶剂用量一般为原料质量1.5-3倍，优选1.5-2.5倍。

所述工艺步骤(5)中，所述单元提取次数一般为2-5次即可完成。其它浓缩、干燥后续工艺可参考已有常规处理工艺进行。

本发明采用动态循环法，通过强制溶媒循环，使固液两相在提取过程中处于相对运动状态，通过浓度差使药材有效成份快速转移到提取溶剂中，从而加速浸出过程，提高浸出效果，缩短生产周期。该提取原理为已知，相应的生产设备已有报道，但现有技术仅作为间歇式提取工艺中提高单次提取率的辅助手段使用，同时缺乏相关的工艺参数及其有益效果的具体研究，因而缺乏可操作性，未能在实际生产中得以应用。本发明结合渗漉法和动态逆流提取法的原理和优缺点，通过系统研究，对动态循环提取方法中关键的工艺参数，包括循环提取的溶剂用量、循环速度、单元循环次数、总提取次数等进行了考察和优化，获得了具有可操作性的工业生产参数和方法。

本发明和传统渗漉、动态阶段连续逆流提取等方法相比，具有以下优势：(1)动态循环提取采用加压等方式提高了提取速度，一般单一批次物料可在一个工作日内完成提取，和传统渗漉工艺约一周的工时相比，大幅缩短了生产周期、提高了生产效率；(2)动态循环提取通过提取过程中的溶剂自循环，显著提高了单元提取液中的有效成份浓度，和传统渗漉工艺相比可提高单次提取率、减少溶剂使用量，和传统重渗漉、动态阶段连续逆流提取工艺相比，可提高单元设备使用效率、减少相应的提取单元组数，提高车间利用率；(3)本发明在现有设备基础上通过简单改造即可实施，同时可以利用已有设备的温度控制、微波提取、超声提取等功能，整个工艺可实现密闭生产、广泛适用于各种提取溶剂。本发明可应用于植物提取物的生产，尤其适用于热敏性、易变质等植物有效组份的提取。

本发明内容是通过大量实验研究，在对渗漉工艺、动态逆流提取工艺的优缺点进行综合分析和改良，选择虎杖和丹参两种提取物的动态循环提取作为示例，通过具体工艺优化分析从而完成的。现通过下述具体实施例进行说明。

具体实施方式

本发明所述的动态循环提取方法是按如下实施例所表示的方法进行，所涉及到的方法是本领域的技术人员能够掌握和运用的技术手段。但以下实施例不得理解为任何意义上的对本发明权利要求的限制。

实施例1：虎杖中大黄素的动态循环提取工艺研究

(1)动态循环提取工艺：虎杖粗粉50g，用100ml乙醇浸泡24小时，转移到提取柱中进行提取，用蠕动泵进行流速调节。按5ml/min速度，加入100ml乙醇，收集替换出的100ml初次提取液(XH0)另存；按20ml/min速度，进行单元循环提取3次(按循环100ml溶剂/次计)，为循环提取液1；加入100ml乙醇，按20ml/min速度收集替换出的100ml循环提取液1(XH1)另存，同法重复进行循环提取3次，其中XH3进行5次单元循环提取，末次提取用100ml乙醇替换，得各次循环提取液(XH2-5)。总计共用提取溶剂12倍，动态循环提取用时2.5h。

(2)动态循环提取单元循环次数考察：对XH3共进行5次单元循环，各次取样分析结果依次为7.1、10.4、12.8、13.0、13.1mg。表明单元循环次数在2～5次均可，其中以3次为最佳。

(3)动态循环提取单元溶剂用量考察：采用三份原料各50g，单元提取溶剂分别为1.5、2.0、3.0倍溶剂，浸润溶剂均为2倍量，总提取溶剂用量10倍。测得总提取率依次为281.3、272.6、276.1mg。表明溶剂用量在1.5～3倍均可，在该范围外的溶剂用量不便于生产操作。

(4)对照渗漉工艺：虎杖粗粉50g，用100ml乙醇浸泡过夜，24小时，转移到提取柱中进行渗漉，流速3ml/min，按100ml/次收据样品；总计共用提取溶剂18倍(SL1-9)，用时8.5h。

采用2010版中国药典一部第194页方法，对虎杖各次提取液中大黄素含量进行HPLC定量分析，结果见下表：

表1虎杖动态循环提取工艺中各次含量分析结果

表2虎杖对比渗漉提取工艺中各次含量分析结果

结果：虎杖动态循环提取1-3次含量较高，4-5次提取相对含量小于3％；和渗漉工艺相比，XH1和SL1含量相近，但XH2～XH5含量明显高于相应渗漉工艺；动态循环提取的总提取率也稍高于渗漉工艺。

结论：虎杖动态循环提取研究结果表明，较优的工艺参数为采用原料1-3倍提取溶剂进行，单元循环次数为2-5次，总循环提取2-5次。动态循环提取和渗漉工艺相比可显著缩短提取周期，减少提取溶剂用量，同时提高有效成份提取率。

实施例2：丹参中丹参酮IIA的动态循环提取工艺研究

(1)动态循环提取工艺：丹参粗粉10g，用24ml乙醇浸泡过夜，装柱进行渗漉，流速1ml/min；按柱体积12ml/BV计，收集前面2BV初渗漉液(XH0)另存；再以2BV溶液进行加压循环渗漉，流速6.5ml/min，共循环4次，为循环渗漉液1(XH1)；同法重复进行加压循环渗漉2次(XH2～3)，共循环渗漉6BV。

(2)对照渗漉工艺：丹参粗粉10g，用24ml乙醇浸泡过夜，装柱进行渗漉，流速1ml/min；按柱体积12ml/BV计，渗漉6BV。

采用2010版中国药典一部第70页方法，对丹参各次提取液中丹参酮II_A含量进行HPLC定量分析，各提取次数中丹参酮IIA含量检测结果如下表。

表3丹参动态循环提取工艺中各次含量分析结果

表4丹参对照渗漉提取工艺中各次含量分析结果

结论：丹参动态循环提取1-3次，相同洗脱体积的流份含量均比原工艺有明显提高，时间缩短6倍。

Claims (10)

1.一种植物提取物的动态循环提取方法，其特征在于所述植物提取物采用提取溶剂按下述提取步骤制得：

(1)选取植物原料，经预处理，制备成适宜的物理性状后，转移到提取容器中，加入原料质量1.5-3倍的提取溶剂浸润一定时间；或先将原料加入原料质量1.5-3倍的提取溶剂浸润一定时间后，再将原料和溶剂全部转移到提取容器中；

(2)在由步骤1所得含植物原料的提取容器中，按适宜速度加入原料质量1.5-3倍的提取溶剂，同时置换出原有的初次提取溶剂；

(3)由步骤2所得含植物原料的提取容器中，采用新加入的提取溶剂按适宜速度进行循环提取一定时间，将提取溶剂放出，并用新加提取溶剂置换出残余提取溶剂，为一次单元提取，所述溶剂循环提取次数为2-5次，一次单元提取总时间为0.2-3.0小时；

(4)采用原料质量1.5-3倍的新加提取溶剂，按步骤(3)重复进行2-5次单元提取，并用新溶剂替换出末次提取容器中植物原料吸附的残余提取溶剂；

(5)所得循环提取溶剂和初次提取溶剂经浓缩、干燥后续常规工艺处理，即得所需植物提取物。

2.根据权利要求1所述植物提取物的动态循环提取方法，其特征在于植物提取物的提取溶剂为水或有机溶剂，或互溶的含水有机溶剂中的一种，所述有机溶剂为乙醇、甲醇、丙酮中的一种。

3.根据权利要求1所述植物提取物的动态循环提取方法，其特征在于植物提取物的提取步骤(3)中所述循环提取方式为间歇式或强制外循环式。

4.根据权利要求1所述植物提取物的动态循环提取方法，其特征在于植物提取物的提取步骤(3)中所述循环提取速度采用加压方式进行调节。

5.根据权利要求1所述植物提取物的动态循环提取方法，其特征在于植物提取物的提取步骤3中所述循环提取过程可采用加热保温提取、微波辅助、超声辅助提取方式进行。

6.根据权利要求1所述植物提取物的动态循环提取方法，其特征在于植物提取物的提取步骤(4)中所述新加提取溶剂为新的提取溶剂或完成单元循环提取的提取溶剂。

7.根据权利要求1所述植物提取物的动态循环提取方法，在植物渗漉工艺工艺中的应用。

8.根据权利要求1所述植物提取物的动态循环提取方法，在植物动态逆流提取工艺中的应用。

9.根据权利要求1所述植物提取物的动态循环提取方法，在虎杖提取工艺中的应用。

10.根据权利要求1所述植物提取物的动态循环提取方法，在丹参提取工艺中的应用。