專利名稱：一種從海星中提取海星甾體皂甙的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種從海星中提取海星甾體皂甙的方法，具體是一種利用超臨界CO2強(qiáng)化萃取的方法從海星中提取海星甾體皂甙的方法。
背景技術(shù)：
合成抗生素與激素類藥物的濫用導(dǎo)致人體、生物體、甚至整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的細(xì)菌耐藥性不斷增強(qiáng)，給生態(tài)環(huán)境安全帶來(lái)重大隱患，使人類面臨嚴(yán)峻的健康挑戰(zhàn)。因此，從天然產(chǎn)物中制備活性獨(dú)特、廣譜抗菌的天然活性物質(zhì)，以開(kāi)發(fā)安全高效的天然抗病毒的藥物，對(duì)于維護(hù)人類健康與生態(tài)環(huán)境安全具有重要意義。
海星是我國(guó)海域常見(jiàn)海洋生物，近年來(lái)，在海星體內(nèi)發(fā)現(xiàn)多種結(jié)構(gòu)獨(dú)特，活性顯著甾體皂甙化合物。生物化學(xué)與藥理學(xué)的研究證實(shí)海星甾體皂甙化合物普遍具有強(qiáng)烈的細(xì)胞毒性，具有抗真菌、鎮(zhèn)靜、抗炎的生理活性，根據(jù)海星皂甙這些生理活性，利用先進(jìn)的分離技術(shù)，采取清潔生產(chǎn)的方式，最大限度地利用海星資源、能源，確保所獲取的甾體物質(zhì)為“綠色產(chǎn)品”，以開(kāi)發(fā)為安全高效的抗病毒藥物、生物農(nóng)藥。
目前對(duì)于海星甾體皂甙制備方法，多采用傳統(tǒng)的溶劑提取法，存在工藝復(fù)雜、工序長(zhǎng)、物耗與能耗大等缺點(diǎn)，在生產(chǎn)過(guò)程中也有大量有機(jī)溶劑和廢水排除。此外，部分皂甙成分在長(zhǎng)時(shí)間加熱過(guò)程中易分解，使得產(chǎn)品生理活性降低，從而影響產(chǎn)品質(zhì)量。超臨界CO2萃取具有流程簡(jiǎn)單、操作方便、高效節(jié)能、快速、選擇性好等優(yōu)勢(shì)，同時(shí)，由于CO2的化學(xué)惰性，不需進(jìn)行溶劑后處理的萃取方式，能夠保持提取成分和萃余物的天然活性，符合人們“回歸自然，崇尚綠色”的要求是實(shí)現(xiàn)生物活性物質(zhì)清潔生產(chǎn)的有效途徑之一。將該技術(shù)引入到海星甾體皂甙的萃取，不僅工藝優(yōu)越，質(zhì)量上穩(wěn)定且容易控制。從而有效地保證產(chǎn)品的有效性與安全性。
必須看到的是，由于SC-CO2較弱的范德華力和較低的介電常數(shù)的性質(zhì)，不適宜于極性較大或大分子物質(zhì)的萃取，極大地限制了其在生物資源萃取分離的應(yīng)用。而海星甾體皂甙的極性較大，單純用SC-CO2萃取效果不理想。因此，需要對(duì)SC-CO2萃取體系進(jìn)行改進(jìn)，使之能夠萃取海星皂甙等極性物質(zhì)，并提高萃取效率，克服SC-CO2萃取極性物質(zhì)的局限，使該項(xiàng)技術(shù)真正得到大規(guī)模的運(yùn)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對(duì)已有技術(shù)存在的缺點(diǎn)，提供一種經(jīng)改進(jìn)的SC-CO2萃取方法從海星中提取海星皂甙的方法。用本發(fā)明的方法萃取海星皂甙，提取方法簡(jiǎn)便，節(jié)能明顯，工藝條件優(yōu)越且容易控制，海星皂甙的產(chǎn)率得到較大提高。所制備的海星皂甙質(zhì)量穩(wěn)定可控，生理活性顯著。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采取了如下技術(shù)方案一種從海星中提取海星甾體皂甙的方法，包括如下步驟1、將海星全體洗凈去雜，干燥后粉碎至粒徑為20～40目；2、將粉碎后的海星干粉放入超臨界CO2萃取器中，加入溶有表面活性劑的溶劑作為助溶劑，其中，海星干粉∶助溶劑＝1∶1～3(g∶mL)；助溶劑中的表面活性劑濃度為0.01mol/L～0.05mol/L；3、萃取及分離。
其中，步驟2所述的溶劑是甲醇、乙醇、正丁醇、蒸餾水、乙酸乙酯、丙酮、氯仿、丙酮等常用溶劑的一種或一種以上的混合物；所述的表面活性劑可以是十二烷基硫酸鈉SDS、十二烷基苯磺酸鈉SDBS、二辛酯琥珀酸磺酸鈉AOT、CTBA十六烷基三甲基溴化銨、辛基酚聚氧乙烯醚Triton100，TX-10、縮水山梨醇單油酸酯Span80、聚氧乙烯縮水山梨醇單油酸酯Tween80的一種或一種以上的混合物；步驟3所述的萃取及分離工藝為常規(guī)工藝，所涉及到的工藝參數(shù)為萃取溫度為293～353K，萃取壓力為10～40MPa，萃取時(shí)間為0.5～8h；分離溫度為303～353K，分離壓力為0～20MPa。
優(yōu)選的助溶劑中的溶劑由乙醇、正丁醇及水組成，其中正丁醇體積分?jǐn)?shù)為0.2～1.0，水的體積分?jǐn)?shù)為0.05～0.25，其余為乙醇；助溶劑中的表面活性劑的濃度為0.01mol/L到0.05mol/L。
與已有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果(1)使用表面活性劑的多元醇作為助溶劑，超臨界CO2萃取不僅產(chǎn)率較傳統(tǒng)溶劑法有較大提高，同時(shí)具有良好的選擇性，直接可獲得較高純度的海星皂甙的萃取物。
(2)傳統(tǒng)的溶劑提取法索氏法需要24h以上，冷浸法需更長(zhǎng)的時(shí)間，使用超臨界CO2海星皂甙僅需3h，處理時(shí)間大大縮短。同時(shí)簡(jiǎn)化了海星皂甙的制備流程，具有高效節(jié)能的特點(diǎn)。
(3)利用超臨界CO2萃取技術(shù)制備的海星甾體質(zhì)量穩(wěn)定且易于控制，保持了海星甾體的生物活性，使得到的海星皂甙的細(xì)胞毒性明顯高于溶劑法，充分體現(xiàn)了超臨界CO2的“綠色”特性。


圖1為本發(fā)明方法所使用的裝置的示意圖；其中，1-CO2鋼瓶 2-過(guò)濾器 3-冷機(jī) 4-高壓計(jì)量泵、5-換熱器6-萃取器 7、8-分離器1、2，9-轉(zhuǎn)子流量計(jì) 10-累積流量計(jì)。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合具體實(shí)施例來(lái)對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
以下實(shí)施例所用到的海星是南海產(chǎn)多棘海星(Asterias amurensis)，所涉及的超臨界流體是CO2，食品級(jí)，大于99.5％。工藝方法為一級(jí)萃取及二級(jí)分離，分別從分離器1、分離器2中接受萃取物，并進(jìn)行分析。
實(shí)施例1稱取200g海星干粉放入萃取罐中，使用CO2做超臨界流體，萃取壓力為25MPa，萃取溫度為323K。采取一級(jí)分離，分離柱壓力為5MPa，分離柱溫度為333K，萃取時(shí)間為3h。萃取物從分離器中放出，稱重，并計(jì)算總提取物的產(chǎn)率。利用紫外可見(jiàn)分光光度法測(cè)定提取物中海星皂甙的含量，并計(jì)算產(chǎn)率。經(jīng)測(cè)定，總提取物的產(chǎn)率為1.98％，海星皂甙基本未被萃出。
本實(shí)施例說(shuō)明純超臨界CO2只能將海星脂溶性的部分萃取出來(lái)，而不能將極性較大的皂甙部位提取出來(lái)。
實(shí)施例2稱取200g海星干粉放入萃取罐中，按實(shí)施案例1的方法脫脂。萃取溫度323K、壓力25MPa，分別使用甲醇、95％乙醇作為助溶劑，先加入200mL助溶劑，靜態(tài)萃取0.5h，1h后再用泵加入助溶劑100mL，1h后再用泵加入助溶劑100mL。其余條件和方法同實(shí)施例1。萃取結(jié)果見(jiàn)表1。
表1 不同類型助溶劑對(duì)海星皂甙萃取的影響總提取物產(chǎn)率 海星皂甙的產(chǎn)率 總提取物中海星助溶劑種類(％) (％) 皂甙的含量乙醇 2.18 0.59 27.06甲醇 2.25 0.62 27.56按實(shí)施案例1脫脂的目的是減少海星脂溶性物質(zhì)中的甾體類物質(zhì)對(duì)海星皂甙測(cè)定的干擾。本例還說(shuō)明，乙醇與甲醇作為助溶劑海星總皂甙的收率基本相當(dāng)，所以選擇沒(méi)有毒性的乙醇作為助溶劑。
實(shí)施例3稱取200g海星干粉放入萃取罐中，按實(shí)施案例1的方法脫脂。配制0.01mol/L的AOT、TX-10、CTBA、Span、AGP、Tween的表面活性劑-乙醇溶液為助溶劑，加入200mL于萃取器中，在溫度323K、壓力25MPa下靜態(tài)萃取3h，按實(shí)施例1方法計(jì)算總提取物、海星皂甙的產(chǎn)率，以及提取物中海星皂甙的含量，結(jié)果如表2。
表2 不同類型表面活性劑對(duì)海星皂甙萃取的影響總提取物產(chǎn)率海星皂甙的產(chǎn)率總提取物中海星皂表面活性劑(％)(％) 甙的含量(％)
無(wú) 1.06 0.25 23.58AOT1.32 0.36 27.27TX-10 1.25 0.31 24.80CTBA 1.22 0.29 23.77Span 1.09 0.25 22.94DDS1.18 0.29 24.58Tween 1.15 0.28 24.35本實(shí)施例說(shuō)明，部分表面活性劑對(duì)海星皂甙有增溶作用，其中AOT與TX-10的增溶效果比較明顯。
實(shí)施例4在乙醇中加入正丁醇，按正丁醇體積分?jǐn)?shù)xi為0、0.2、0.4、0.5、0.6、0.8、1配制乙醇-正丁醇的多元醇溶液，以0.01mol/L的AOT上述多元醇溶液為助溶劑，在實(shí)施例3的條件下萃取海星皂甙，萃取結(jié)果如表3所示。
本實(shí)施例說(shuō)明，中等碳鏈的脂肪醇有促使表面活性劑在SC-CO2形成反膠團(tuán)能力，促進(jìn)更多海星皂甙增溶。
表3 多元醇對(duì)海星皂甙萃取的影響正丁醇體積分?jǐn)?shù) 總提取物產(chǎn)率 海星皂甙的產(chǎn)率 總提取物中海星皂xi(mL/mL) (％) m(％) 甙的含量c(％)0 1.32 0.3627.270.21.38 0.4 28.990.41.46 0.4530.820.51.42 0.4229.580.61.34 0.3929.100.81.31 0.3526.72
1 1.13 0.29 25.66實(shí)施例5按2∶3(V/V，體積比)配制正丁醇-乙醇混合醇，添加一定量的蒸餾水，使水的體積分?jǐn)?shù)為0.05、0.1、0.15、0.2、0.25，以該混和溶液為助溶劑，萃取條件同實(shí)施例3，海星皂甙萃取結(jié)果如表4所示。
表4 水的體積分?jǐn)?shù)對(duì)海星皂甙萃取的影響水體積分?jǐn)?shù)xi總提取物產(chǎn)率 海星皂甙的產(chǎn)率 總提取物中海星(mL/mL) (％) m(％) 皂甙的含量c(％)01.46 0.45 30.820.05 1.58 0.49 31.010.1 1.62 0.54 33.330.15 1.69 0.59 34.910.2 1.59 0.45 28.300.25 1.46 0.39 26.71本實(shí)施例說(shuō)明，加入少量水后，使膠團(tuán)膨脹形成微乳，微水核分散在SC-CO2中，使海星皂甙大量增溶。
實(shí)施例6按水xi＝0.15、正丁醇xi＝0.34、乙醇xi＝0.51配制水/正丁醇/乙醇混合溶液，按0.01、0.02、0.03、0.04、0.05mol/L的濃度配制表面活性劑/混合醇溶液，使用該混和溶液為助溶劑，其余萃取條件如實(shí)施例3，海星皂甙的萃取結(jié)果表5。
表5 AOT濃度對(duì)海星皂甙萃取的影響AOT濃度總提取物產(chǎn)率海星皂甙的產(chǎn)率總提取物中海星皂(％)m(％) 甙的含量c(％)0 1.010.27 26.73
0.01 1.69 0.5934.910.02 1.78 0.6838.200.03 1.85 0.7942.700.04 1.82 0.7943.410.05 1.78 0.7542.13本實(shí)施例說(shuō)明，表面活性劑的濃度增大，形成的微乳數(shù)目更多，使得對(duì)海星皂甙的增溶量增大。當(dāng)表面活性劑的濃度超過(guò)其在SC-CO2中溶解度，對(duì)皂甙的增溶不再起作用。
實(shí)施例7按水xi＝0.15、正丁醇xi＝0.34、乙醇xi＝0.51配制水/正丁醇/乙醇混合溶液，固定AOT濃度為0.04mol/L，改變TX-10濃度，使AOT的摩爾分?jǐn)?shù)yi分別為1、0.9、0.8、0.75、0.67、0.5，配制上述AOT/TX-10復(fù)合表面活性劑的水/正丁醇/乙醇混合溶液為助溶劑，按實(shí)施例3條件萃取，萃取結(jié)果如表6。
表6 AOT/TX-10復(fù)合表面活性劑對(duì)海星皂甙萃取的影響AOT的摩爾分?jǐn)?shù)總提取物產(chǎn)率海星皂甙的產(chǎn)率總提取物中海星皂yi(％)m(％) 甙的含量(％)11.820.79 43.410.9 1.910.89 46.600.8 1.981.02 51.520.75 1.760.75 42.610.67 1.750.69 39.430.5 1.650.58 35.15該實(shí)施例說(shuō)明，AOT/TX-10的組成的陰離子/非離子復(fù)合表面活性劑，在正丁醇/乙醇多元醇的作用下，表現(xiàn)出協(xié)調(diào)增效作用，增溶較多的水量形成SC-CO2微乳或類似微乳體系，對(duì)海星皂甙在二次加溶。
實(shí)施例8按(4∶1，mol/mol)比例配制AOT/TX-10復(fù)合表面活性劑，按(4∶1，mol/mol)比例配制AOT/TX-10復(fù)合表面活性劑，取適量溶于按一定比例正丁醇、乙醇、蒸餾水的混合溶液中，配制為一定濃度AOT/TX-10復(fù)合表面活性劑的多元助溶劑溶液。將配好的多元助溶劑按與海星原料液固比為1的比例(體積∶質(zhì)量，mL/g)用計(jì)量泵泵入萃取器中，靜態(tài)萃取30min，調(diào)節(jié)CO2流量在設(shè)定的溫度壓力下進(jìn)行動(dòng)態(tài)萃取。在1h、2h時(shí)分別再泵入液固比為0.5的多元助溶劑。采取一級(jí)萃取、二級(jí)分離的方法進(jìn)行萃取，整個(gè)萃取流程0.5h。表面活性劑在混合醇中濃度為0.05～0.1mol/L，加入水的比例為0.15～0.25(占混合醇的體積分?jǐn)?shù))；萃取壓力設(shè)定在較高的范圍25～30MPa，萃取溫度313～323K；按七因素三水平的正交表根據(jù)測(cè)定分離器1中總提取物產(chǎn)率、海星皂甙的產(chǎn)率，與膽甾醇在總提取物中的含量為指標(biāo)，進(jìn)行多指標(biāo)的級(jí)差與方差分析，得到最優(yōu)工藝條件，在此條件下，總提取物產(chǎn)率為2.26％、0.84％，總提取物中海星皂甙的含量為58.85％。
本實(shí)施例說(shuō)明，采取二級(jí)分離的方式，表面活性劑與大部分溶劑在分離2析出，萃取物在分離1析出，減少了溶劑后處理量。同時(shí)使用該方法得到的海星皂甙的產(chǎn)率、純度較溶劑法提高了2.4、1.87倍，說(shuō)明超臨界CO2/多元助溶劑萃取皂甙，利用形成的微乳或類似微乳體系對(duì)皂甙的專屬性，提高了皂甙的選擇性，為海星皂甙的進(jìn)一步精制，提高回收率創(chuàng)造了條件。
權(quán)利要求
1.一種從海星中提取海星甾體皂甙的方法，其特征在于包括如下步驟(1)將海星全體洗凈去雜，干燥后粉碎至粒徑為20～40目；(2)將粉碎后的海星干粉放入超臨界CO2萃取器中，加入溶有表面活性劑的溶劑作為助溶劑；海星干粉∶助溶劑＝1∶1～3(g:mL)；助溶劑中的表面活性劑濃度為0.01mol/L～0.05mol/L；(3)萃取及分離。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種從海星中提取海星甾體皂甙的方法，其特征在于步驟(2)所述的溶劑為甲醇、乙醇、正丁醇、蒸餾水、乙酸乙酯、丙酮、氯仿或丙酮中的一種或一種以上的混合物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種從海星中提取海星甾體皂甙的方法，其特征在于步驟(2)所述的表面活性劑為十二烷基硫酸鈉SDS、十二烷基苯磺酸鈉SDBS、二辛酯琥珀酸磺酸鈉AOT、CTBA十六烷基三甲基溴化銨、辛基酚聚氧乙烯醚Triton100，TX-10、縮水山梨醇單油酸酯Span80或聚氧乙烯縮水山梨醇單油酸酯Tween80中的一種或一種以上的混合物。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種從海星中提取海星甾體皂甙的方法，其特征在于步驟(2)中的助溶劑中的溶劑由乙醇、正丁醇及水組成，其中正丁醇體積分?jǐn)?shù)為0.2～1.0，水的體積分?jǐn)?shù)為0.05～0.25，其余為乙醇；助溶劑中的表面活性劑的濃度為0.01mol/L～0.05mol/L。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種從海星中提取海星甾體皂甙的方法，其特征在于步驟(3)的萃取及分離工藝所涉及的工藝參數(shù)為萃取溫度為293～353K，萃取壓力為10～40MPa，萃取時(shí)間為0.5～8h；分離溫度為303～353K，分離壓力為0～20MPa。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種從海星中提取海星甾體皂甙的方法。其技術(shù)特點(diǎn)是，使用溶有表面活性劑的多元醇/水混和溶液作為助溶劑來(lái)強(qiáng)化超臨界CO
文檔編號(hào)C07J75/00GK1634974SQ20041005208
公開(kāi)日2005年7月6日 申請(qǐng)日期2004年11月5日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月5日
發(fā)明者黨志, 文震, 朱志鑫 申請(qǐng)人:華南理工大學(xué)