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一種超聲波協同磁性吸附劑強化萃取中草藥有效成分的方法.pdf

摘要
申請專利號:

CN201210025000.8

申請日:

2012.02.06

公開號:

CN102553294B

公開日:

2014.11.05

當前法律狀態:

授權

有效性:

有權

法律詳情: 授權|||實質審查的生效IPC(主分類):B01D 11/02申請日:20120206|||公開
IPC分類號: B01D11/02; B01D15/00; A61K36/537; A61K36/285; A61K36/9068; A61K36/752; A61K36/284 主分類號: B01D11/02
申請人: 中國科學院過程工程研究所
發明人: 楊良嶸; 李文松; 邢慧芳; 黃寅斌; 王福春; 劉會洲
地址: 100190 北京市海淀區中關村北二條1號
優先權:
專利代理機構: 北京品源專利代理有限公司 11332 代理人: 陳慧珍
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201210025000.8

授權公告號:

102553294B||||||

法律狀態公告日:

2014.11.05|||2012.10.17|||2012.07.11

法律狀態類型:

授權|||實質審查的生效|||公開

摘要

本發明涉及一種超聲波協同磁性吸附劑強化萃取中草藥有效成分的方法。所述方法首先將中草藥、磁性吸附劑與提取溶劑混合,于室溫下置于超聲波提取器中進行超聲提取;然后磁分離回收磁性吸附劑,過濾得濾液,解吸磁性吸附劑得解吸液,合并濾液與解吸液得提取液,當磁性吸附劑足夠時,可以忽略濾液,解吸液即為提取液。本方法具有工藝簡單、提取速率快、提取率高、提取條件溫和(室溫)、選擇性高、溶劑可循環利用、提取產品純度高等優點,非常適合于中藥產品中熱敏性成分的快速、高選擇性、高效提取。

權利要求書

1.一種超聲波協同磁性吸附劑強化萃取中草藥有效成分的方法,首先將中
草藥、磁性吸附劑與提取溶劑混合,置于超聲波提取器中進行超聲提取;然后
磁分離回收磁性吸附劑,并解吸得解吸液即為提取液。
2.如權利要求1所述的方法,其特征在于,在超聲提取過程中用循環冷卻
水維持提取溫度為室溫。
3.如權利要求1或2所述的方法,其特征在于,將磁分離后過濾萃取混合
液產生的濾液與解吸液一同作為提取液。
4.如權利要求1-3之一所述的方法,其特征在于,所述中草藥為單味藥或
多味藥,優選為丹參、木香、干姜、陳皮、炒白術或至少兩種的混合物;形態
優選為粉末狀或顆粒狀。
5.如權利要求1-4之一所述的方法,其特征在于,所述的磁性吸附劑為具
有超順磁性的微球,表面功能化修飾能親和吸附藥效成分的配基;其平均粒徑
為10nm~500μm,優選30nm~2μm,進一步優選1μm;每克中草藥中加入5~1000mg
磁性吸附劑;
所述的配基包括分子印跡聚合物配基、氫鍵型配基、絡合型配基、靜電型
配基、混合型配基;
所述的分子印跡聚合物配基是以中草藥的活性成分或其類似物為模板進行
制備的;所述的模板優選黃酮、多酚、甾體、生物堿。
6.如權利要求1-5之一所述的方法,其特征在于,所述提取溶劑為水、甲
醇、乙醇、正己烷、丙酮、氯仿或至少兩種的混合物,優選水和/或乙醇;其用
量為中草藥重量的5~30倍,優選5~15倍,進一步優選10倍。
7.如權利要求1-6之一所述的方法,其特征在于,所述超聲提取時間為
1~180min,優選1~40min,進一步優選20min;
所述超聲波功率為50~500W,優選100~300W,進一步優選200W;
在超聲提取過程中進行攪拌;所述攪拌方式可為攪拌槳攪拌或整體置于振
蕩器中振蕩,其速度為50~2000rpm,優選為50~600rpm,進一步優選200rpm。
8.如權利要求1-7之一所述的方法,其特征在于,所述磁分離用磁鐵為具
有強磁性的電磁鐵或永磁鐵;
所述解吸用吸收劑由甲醇或乙醇與醋酸配制而成;其體積比為3∶1~12∶1,優
選6∶1~10∶1,進一步優選9∶1。

說明書

一種超聲波協同磁性吸附劑強化萃取中草藥有效成分的方法

技術領域

本發明涉及中草藥提純技術領域,尤其涉及一種超聲波協同磁性吸附劑強
化萃取中草藥有效成分的方法。

背景技術

中草藥作為一種純天然植物藥,含有許多的藥效成分,能治療許多種疾病,
為實現對中草藥的有效利用需將這些藥效成分從植物組織中提取出來,再經進
一步的分離精制,制成中成藥和各種制劑,這些中草藥制劑因純天然,毒副作
用少,倍受人們的喜愛。

在中草藥有效成分利用過程中,提取技術是關鍵。傳統的提取方法是采用
有機溶劑浸提法,如:熱回流法和索氏提取法,這些方法存在著有機溶劑消耗
量大,耗時較長,高溫導致熱敏性成分因降解而損失等缺陷。為解決這些問題,
近年來人們開發出了一些新的萃取方法如:超臨界流體萃取法、微波輔助萃取
法和超聲波輔助萃取法,這些新的萃取技術在克服傳統技術的的缺陷方面均取
得了很好的效果。

CN?102283888A公開了一種超聲波輔助萃取決明子中總黃酮的方法,是將
決明子原料干燥、粉碎后用石油醚脫脂,然后通過超聲波輔助乙醇浸提,浸提
液離心后留取上清液,將上清液減壓濃縮至漿狀并干燥粉碎后即得決明子總黃
酮提取物。

CN?1256142A涉及中藥丹參中活性成分超臨界二氧化碳萃取工藝方法,將
丹參根莖切粒后進行超臨界二氧化碳循環逆流萃取和分離,以獲取具有醫用療
效的活性物質在萃取過程中,先以第一夾帶劑進行萃取,以獲取以丹參酮類為
主的活性物質,待丹參酮類物質基本萃畢后改用第二夾帶劑繼續萃取和分離操
作,以獲得以丹參素和原兒茶醛為主的活性物質。

超聲波輔助萃取法的作用原理是:利用超聲波增大物質分子運動頻率和速
度,增強溶劑穿透力,提高藥物溶出速率和溶出次數,從而加快提取速率,也
就是所謂的空化效應,同時也附帶有機械的擾動作用。根據這一原理,從相際
總傳質速率方程NA=KC·ΔC的可以推出,超聲波作用的實質是提高了中草藥有
效成分的總傳質系數KC。而根據該傳質速率方程,本申請人已經成功開發出了
利用磁性吸附劑的吸附作用造成提取液和基質間的一個較大濃差,從而大大強
化萃取率和萃取速率的磁性吸附劑輔助萃取技術。

基于此,如果將超聲波技術和磁性吸附劑輔助萃取技術結合起來,依據總
傳質速率方程,該技術將從傳質系數和濃差兩方面對萃取傳質過程進行強化,
利用其協同作用,有望能提供一種全新的高效萃取技術。因此超聲波協同磁性
吸附劑強化萃取技術結合兩種技術的優勢,具有工藝簡單、提取速率快、提取
率高、提取溫度低(室溫)、選擇性高、溶劑可循環利用、提取產品純度高等優
點,非常適合于中藥產品中熱敏性成分的快速、高選擇性、高效提取。

發明內容

本發明的目的在于提供一種新型高效的中草藥有效成分的超聲波協同磁性
吸附劑強化萃取方法,克服現有萃取方法的缺陷。該方法具有操作簡單、萃取
速度快、萃取率高、室溫下進行、溶劑可循環利用等優點,非常適合于中草藥
中有效成分的提取。

為達此目的,本發明采用以下技術方案:

一種超聲波協同磁性吸附劑強化萃取中草藥有效成分的方法,首先將中草
藥、磁性吸附劑與提取溶劑混合,置于超聲波提取器中進行超聲提取;然后磁
分離回收磁性吸附劑,并解吸得解吸液即為提取液。

優選地,在超聲提取過程中用循環冷卻水維持提取溫度為室溫,以避免因
高溫導致熱敏性成分降解損失,使本方法更適用于中草藥中熱敏性的有效成分
的高選擇性的萃取。另外可以將磁分離后過濾萃取混合液產生的濾液與解吸液
一同作為提取液。當磁性吸附劑足夠時,可以忽略濾液量,解吸液即為提取液。

本發明所述中草藥為單味藥或多味藥,優選為丹參、木香、干姜、陳皮、
炒白術或至少兩種的混合物。形態優選為粉末狀或顆粒狀,能夠增加中草藥的
比表面積,增大與提取溶劑的接觸面積,從而有利于提高提取率。

本發明所述的磁性吸附劑為具有超順磁性的微球,表面功能化修飾能親和
吸附藥效成分的配基;其平均粒徑為10nm~500μm,例如可選擇12nm,50nm,
100nm,900nm,2μm,80μm,220μm,300μm,450μm,490μm等用于本發明,
優選30nm~2μm,進一步優選1μm;每克中草藥中加入5~1000mg磁性吸附劑,
例如每克中草藥中加入磁性吸附劑20mg,100mg,250mg,380mg,500mg,760mg,
880mg,980mg等。

本發明所述的配基包括分子印跡聚合物配基、氫鍵型配基、絡合型配基、
靜電型配基、混合型配基均可用于實施本發明,本領域技術人員可以根據行業
經驗和實際情況進行合理選擇。

所述的分子印跡聚合物配基是以中草藥的活性成分或其類似物為模板和合
適的單體進行制備的;所述的模板優選黃酮、多酚、甾體、生物堿。分子印跡
聚合物配基的制備以及合適單體的選擇可以根據技術人員的行業知識進行。所
述的模板即為要提取的中草藥中的活性成分或其類似物,技術人員可以進行靈
活選擇。

本發明所述提取溶劑為水、甲醇、乙醇、正己烷、丙酮、氯仿或至少兩種
的混合物,優選水和/或乙醇。常用的中藥提取溶劑有:水、親水性的有機溶劑、
親脂性的有機溶劑。水是一種強的極性溶劑,中草藥中親水性的成分,如無機
鹽、糖類、分子不太大的多糖類、鞣質、氨基酸、蛋白質、有機酸鹽、生物堿
鹽及甙類等都能被水溶出。親水性的有機溶劑也就是一般所說的與水能混溶的
有機溶劑,如乙醇、甲醇、丙酮等,以乙醇最常用。乙醇的溶解性能比較好,
對中草藥細胞的穿透能力較強。甲醇的性質和乙醇相似,沸點較低(64℃),但
有毒性,使用時應注意。親脂性的有機溶劑就是一般所說的與水不能混溶的有
機溶劑,如石油醚、苯、氯仿、乙醚、乙酸乙酯、二氯乙烷等。

提取溶劑的用量為中草藥量的5~30倍,例如每g中草藥使用提取溶劑5.5g,
7g,10g,11g,13.8g,20g,24.2g,28g等,優選5~15倍,進一步優選10倍。

所述超聲提取時間為1~180min,例如技術人員可選擇1.2min,3min,8min,
20min,85min,100min,135min,160min,178min等時間用于本發明,優選
1~40min,進一步優選20min。超聲波功率為50~500W,例如52W,85W,135W,
180W,220W,300W,400W,490W等,優選100~300W,進一步優選200W。

在超聲提取過程中可以同時進行攪拌,以利于提取過程的高效進行。所述
攪拌方式可為攪拌槳攪拌或整體置于搖床中振蕩。其他能夠使吸附提取過程較
徹底進行的攪拌或振蕩方式均可由本領域技術人員根據實際情況選擇,速度為
50~2000rpm,例如60rpm,120rpm,187rpm,280rpm,450rpm,800rpm,1250rpm,
1600rpm,1980rpm等,優選為50~600rpm,進一步優選200rpm。

本發明所述磁分離過程所用磁鐵為具有強磁性的電磁鐵或永磁鐵。

所述解吸用吸收劑為以甲醇或乙醇與醋酸配制而成;其體積比為3∶1~12∶1,
例如3.5∶1,5∶1,6.8∶1,8∶1,10.4∶1,11∶1,11.8∶1等,優選6∶1~10∶1,進一步優
選9∶1。

本發明的磁分離過程是為了將磁性吸附劑與中草藥基質和萃取液的混合液
分離,具體操作為:將磁鐵放入一玻璃試管中,將該玻璃試管在萃取后的混合
液中往復移動以充分捕獲磁性吸附劑,然后去除磁鐵,用少量吸收劑淋洗試管
外表面,將磁性吸附劑脫落下來,進行下一步的解吸。

本發明提供了一種超聲波協同磁性吸附劑強化萃取中草藥有效成分的方
法,具體操作如下:首先將中藥材、磁性吸附劑與提取溶劑混合,置于超聲波
提取器中進行超聲提取,用循環冷卻水維持提取溫度為室溫,同時對其進行不
斷攪拌或放入恒溫振蕩器中振蕩;然后磁分離回收磁性吸附劑,具體操作如上
所述。過濾掉中草藥基質得濾液,將磁性吸附劑于甲醇或乙醇與醋酸的混合液
中解吸得解吸液,合并濾液和解吸液得提取液,用液相色譜進行檢測。

本發明的解吸過程中解吸率的多少直接關系著萃取率的大小,因此需對所
采用的解吸用吸收劑進行優化,盡可能解吸完全。

基于磁性吸附劑能提供較大的濃差和超聲波能提供大的傳質系數,依據總
傳質速率方程NA=KC·ΔC,本發明提出了超聲波協同磁性吸附劑強化萃取中草
藥有效成分的新的萃取技術。超聲波的空化效應和機械擾動作用能大大提高傳
質系數從而強化萃取速率;磁性吸附劑能選擇性地吸附有效成分從而造成有效
成分的濃差,從而達到高選擇性的強化萃取的目的,另外由于萃取溶液中有效
成分的濃度始終維持很低的濃度,相當于始終用新鮮溶劑對中草藥基質進行萃
取,故可獲得很高的萃取率;由于所采用的萃取溶劑只相當于傳質媒介,故可
以循環利用。

因此本發明所采用的萃取方法具有工藝簡單、提取速率很快、提取率高、
提取溫度低(室溫)、選擇性高、溶劑可循環利用、提取產品純度高等優點,非
常適合于中藥產品中熱敏性成分的快速、高選擇性、高效提取。

附圖說明

圖1是5min時各類萃取方法萃取效果比較柱狀圖。

圖2是10min時各類萃取方法萃取效果比較柱狀圖。

下面對本發明進一步詳細說明。但下述的實例僅僅是本發明的簡易例子,
并不代表或限制本發明的權利保護范圍,本發明的權利范圍以權利要求書為準。

具體實施方式

為更好地說明本發明,便于理解本發明的技術方案,本發明的典型但非限
制性的實施例如下:

實施例1

萃取方法:3g丹參粉末中加入30ml正己烷,再加入平均粒徑為200nm的
磁性分子印跡微球100mg,然后將容器整體置于超聲波提取器中,用循環冷卻
水維持提取溫度為室溫,無攪拌作用下,超聲提取5min,對試樣磁分離,過濾
掉中草藥基質得濾液,將磁性分子印跡微球于甲醇∶醋酸(9∶1,v/v)混合溶液
中解吸得解吸液,合并濾液和解吸液得提取液,三種有效成分的含量用高效液
相色譜進行檢測。

結果:超聲波協同磁性吸附劑強化萃取方法對丹參中三種有效成分隱丹參
酮、丹參酮1和丹參酮2a的含量分別為:0.206mg/g、0.136mg/g和0.461mg/g。

對比實施例:為進一步證明超聲波協同磁性吸附劑強化萃取的效果,將其
萃取效果與室溫振蕩萃取和磁性吸附劑輔助萃取的效果進行對比,萃取條件分
別為:室溫振蕩萃取條件:3g丹參粉中加入30ml正己烷,于室溫、200rpm下
振蕩5min;磁性吸附劑輔助萃取條件:1g丹參粉中加入10ml正己烷,加入100mg
磁性吸附劑,于200rpm振蕩下振蕩5min。

結果如圖1所示,可知:超聲波協同磁性吸附劑輔助萃取技術在丹參中三
種有效成分的提取率均比相應的室溫振蕩萃取和磁性吸附劑輔助萃取要高。表
明:表明超聲波與磁性吸附劑確實具有協同作用,能大大強化萃取過程。

實施例2

萃取方法:3g丹參粉末中加入30ml正己烷,加入平均粒徑為200nm的磁
性分子印跡微球100mg,然后將容器整體置于超聲波提取器中,用循環冷卻水
維持提取溫度為室溫,無攪拌作用下,提取10min,對試樣磁分離回收磁性微球,
過濾掉中草藥基質得濾液,將磁性分子印跡微球于甲醇∶醋酸(9∶1,v/v)混合
溶液中解吸得解吸液,合并濾液和解吸液得提取液,三種有效成分的含量用高
效液相色譜進行檢測。

結果:超聲波協同磁性吸附劑強化萃取方法對丹參中三種有效成分隱丹參
酮、丹參酮1和丹參酮2a的含量分別為:0.249mg/g、0.157mg/g和0.475mg/g。

對比實施例:為更進一步證明超聲波協同磁性吸附劑強化萃取的效果,將
其萃取效果與室溫振蕩萃取和磁性吸附劑輔助萃取的效果進行對比,萃取條件
分別為:室溫振蕩萃取條件:3g丹參粉中加入30ml正己烷,于室溫、200rpm
下振蕩10min;磁性吸附劑輔助萃取條件:1g丹參粉中加入10ml正己烷,加入
100mg磁性吸附劑,于200rpm振蕩下振蕩10min。

結果如圖2所示,可知:超聲波協同磁性吸附劑輔助萃取技術在丹參中三
種有效成分的提取率均比相應的室溫振蕩萃取和磁性吸附劑輔助萃取要高。此
結果更進一步地表明:超聲波與磁性吸附劑確實具有協同作用,能大大強化中
草藥有效成分的萃取過程。

實施例3

首先將1g木香粉末、5mg平均粒徑為10nm的磁性分子印跡聚合物微球與
5g乙醇混合,置于超聲波提取器中進行超聲提取1min,超聲功率為500W,用
循環冷卻水維持提取溫度為室溫,對其進行不斷攪拌,攪拌速度為2000rpm,進
行吸附提取;然后磁分離回收磁性吸附劑,過濾掉中草藥基質得濾液,將磁性
分子印跡聚合物微球于乙醇∶醋酸(3∶1,v/v)中解吸得解吸液,合并濾液和解
吸液得提取液,用高效液相色譜進行檢測。

實施例4

首先將1g干姜粉末、1000mg平均粒徑為500μm的磁性分子印跡聚合物微
球與30g甲醇混合,置于超聲波提取器中進行超聲提取180min,超聲功率為
50W,用循環冷卻水維持提取溫度為室溫,對其進行不斷攪拌,攪拌速度為
50rpm,進行吸附提取;然后磁分離回收磁性吸附劑,過濾掉中草藥基質得濾液,
將磁性分子印跡聚合物微球于甲醇∶醋酸(12∶1,v/v)中解吸得解吸液,合并
濾液和解吸液得提取液,用高效液相色譜進行檢測。

實施例5

首先將1g炒白術粉末、600mg平均粒徑為2μm的磁性分子印跡聚合物微球
與15g丙酮混合,置于超聲波提取器中進行超聲提取40min,超聲功率為300W,
用循環冷卻水維持提取溫度為室溫,對其進行不斷攪拌,攪拌速度為600rpm,
進行吸附提取;然后磁分離回收磁性吸附劑,過濾掉中草藥基質得濾液,將磁
性分子印跡聚合物微球于乙醇∶醋酸(10∶1,v/v)中解吸得解吸液,合并濾液
和解吸液得提取液,用高效液相色譜進行檢測。

實施例6

首先將1g木香粉末、400mg平均粒徑為1μm的磁性分子印跡聚合物微球與
10g正己烷混合,置于超聲波提取器中進行超聲提取20min,超聲功率為200W,
用循環冷卻水維持提取溫度為室溫,對其進行不斷攪拌,攪拌速度為200rpm,
進行吸附提取;然后磁分離回收磁性吸附劑,過濾掉中草藥基質得濾液,將磁
性分子印跡聚合物微球于乙醇∶醋酸(9∶1,v/v)中解吸得解吸液,合并濾液和
解吸液得提取液,用高效液相色譜進行檢測。

申請人聲明,本發明通過上述實施例來說明本發明的萃取方法,但本發明
并不局限于上述萃取步驟,即不意味著本發明必須依賴上述萃取步驟才能實施。
所屬技術領域的技術人員應該明了,對本發明的任何改進,對本發明所選用原
料的等效替換及輔助成分的添加、具體方式的選擇等,均落在本發明的保護范
圍和公開范圍之內。

關 鍵 詞:
一種 超聲波 協同 磁性 吸附劑 強化 萃取 中草藥 有效成分 方法
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