專利名稱：微波輔助技術(shù)提取人參皂苷單體Rg3和Rh2的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于天然產(chǎn)物分離提純領(lǐng)域，具體涉及一種利用微波輔助技術(shù)從人參中提取人參皂苷單體Rg3和Rh2的方法。
背景技術(shù)：
人參作為重要的藥材，其成分極其復(fù)雜，人參皂苷是其主要有效成分，主要分為人參二醇型皂苷和人參三醇型皂苷，大約包含有40余種單體，在人參中的含量在4%左右，其中研究最多且與腫瘤細(xì)胞凋亡最為相關(guān)的是人參皂苷單體是Rg3與Rh2，可由人參二醇型皂苷降解得到。人參皂甙Rg3是一種人參二醇型皂苷單體，分子式為C42H72O13，分子量為784.30，化學(xué)名:達(dá)瑪烷烯二醇-3-0-β-D-吡喃葡萄糖基(1_2) - β-D-吡喃葡萄糖。Rg3進(jìn)一步降解可得另一種人參皂甙Rh2，也是一種人參二醇型皂苷單體，其分子式為C36H62O8，分子量為622.87，化學(xué)名:原人參二醇-3-0- β -D-吡喃葡萄糖苷。人參皂苷Rg3和Rh2易融于甲醇、乙醇，不溶于水、乙醚、氯仿等，為無色針狀晶體。臨床實(shí)驗(yàn)證實(shí)，Rg3與Rh2具有較高的抗腫瘤活性，能夠抑制腫瘤細(xì)胞的粘附、浸潤、增殖以及抗腫瘤新生血管形成的作用對(duì)正常細(xì)胞無毒副作用，實(shí)現(xiàn)從人參中提取人參皂苷單體Rg3和Rh2的工業(yè)化非常有意義。目前，國內(nèi)對(duì)人參皂苷的分離提取大多采用傳統(tǒng)技術(shù)方法，例如煎煮法、蒸餾法、索氏法、有機(jī)溶劑提取法、超聲浸潰法，但是以上傳統(tǒng)的技術(shù)方法不同程度的存在產(chǎn)率低、提取時(shí)間長、能耗大等不足，這都導(dǎo)致生產(chǎn)成本大幅增加，并且在一定程度上浪費(fèi)了寶貴的人參資源，已不適應(yīng)時(shí)代發(fā)展的需要。微波萃取技術(shù)又稱微波輔助萃取(Microwave-assisted Extraction, MAE),是指使用合適的溶劑在微波反應(yīng)器中從天然藥用植物、礦物、動(dòng)物組織中提取各種化學(xué)成分的技術(shù)和方法。微波萃取技術(shù)作為一種新型的萃取技術(shù)與傳統(tǒng)，有其獨(dú)特的作用方式，微波對(duì)細(xì)胞的破碎有很大的作用，細(xì)胞壁破壞以后，傳質(zhì)阻力減小，目標(biāo)產(chǎn)物比較容易進(jìn)入到萃取劑中，并依據(jù)相似相容的原理而溶解 ，達(dá)到萃取的目的。運(yùn)用微波萃取技術(shù)提取天然藥物的化學(xué)成分具有很高的實(shí)用價(jià)值，是一種極具發(fā)展?jié)摿Φ男滦吞崛〖夹g(shù)。與傳統(tǒng)的提取技術(shù)相比，微波萃取技術(shù)可以縮短提取時(shí)間、降低能耗、減少溶劑用量以及廢物的產(chǎn)生，同時(shí)可以提高提取物收率和純度，其優(yōu)越性不僅在于降低了生產(chǎn)成本，更重要的是這種技術(shù)更加符合“綠色”環(huán)保的要求。微波減壓蒸餾是利用微波輻射加熱方式代替?zhèn)鹘y(tǒng)熱傳導(dǎo)方式，通過不同特性分子對(duì)微波響應(yīng)不同實(shí)現(xiàn)混合物的分離。由于介電常數(shù)差異，介電常數(shù)大的物質(zhì)的分子極易吸收微波能并迅速將之轉(zhuǎn)化為熱能，先從蒸發(fā)面逃逸出來，從而實(shí)現(xiàn)兩種物質(zhì)的分離。與傳統(tǒng)加熱方式由外向里進(jìn)行不同，微波是通過偶極子旋轉(zhuǎn)和離子傳導(dǎo)兩種方式里外同時(shí)加熱，具有高選擇性，加熱速度快等優(yōu)點(diǎn)。微波輔助技術(shù)目前已經(jīng)通過和傳統(tǒng)工藝的嫁接，在微波輔助萃取、微波蒸餾、微波輔助合成、微波真空干燥等方面發(fā)揮了越來越大的作用，具有廣闊的應(yīng)用前景。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服傳統(tǒng)技術(shù)方法存在的不足，提供一種利用微波輔助技術(shù)從人參中提取人參皂苷單體Rg3和Rh2的方法。該方法操作簡單，工藝流程連貫完備，可以極大地縮短提取時(shí)間、降低能耗、減少溶劑用量以及廢物的產(chǎn)生，提高提取物的收率和純度，符合“綠色”環(huán)保的要求，具有工業(yè)化的意義。本發(fā)明的技術(shù)方案如下:a.人參總皂苷的制備:將人參原料粉碎至粗粉，加入體積分?jǐn)?shù)為50 70%的乙醇溶液浸泡，固液比1:10 1:20 (kg/L計(jì)量)，微波提取2 4次，每次的提取時(shí)間為5 9min，提取液靜置后過濾，合并濾液，經(jīng)微波減壓蒸餾回收乙醇，得人參總皂苷粗品浸膏；加入該浸膏的5 10倍體積的水，于70 80°C微波發(fā)生器中加熱I 3min，趁熱過濾，濾液用乙醚除去其中的脂溶性成分，再用水飽和的正丁醇溶液萃取2 3次，微波減壓蒸餾濃縮回收正丁醇，得人參總阜昔精品浸骨；b.人參二醇型皂苷和人參三醇型皂苷的分離將人參總皂·苷精品浸膏加體積分?jǐn)?shù)為10%的乙醇溶液稀釋，使浸膏質(zhì)量與乙醇溶液體積之比為1:10 1:18 (kg/L計(jì)量)即可，得稀釋液，通過大孔吸附樹脂柱，洗脫液流速為3mL/min,用體積分?jǐn)?shù)為40%的乙醇溶液解析,所用乙醇溶液體積為稀釋液的兩倍,得含量大于25%的人參三醇型皂苷洗；再用體積分?jǐn)?shù)為80%以上的乙醇溶液解析，所用乙醇溶液體積為稀釋液的兩倍，得含量大于50%的人參二醇型皂苷洗脫液；c.人參二醇型皂苷的降解向洗脫液中加入乙酸，使乙酸在洗脫液中的體積分?jǐn)?shù)為1% 5%，經(jīng)溫度為60 80°C，時(shí)間1.5 2h的水浴加熱，反應(yīng)后通過大孔吸附樹脂柱，用水洗脫酸離子和其它溶于水的雜質(zhì)，再用體積分?jǐn)?shù)80%以上的乙醇溶液解析，洗脫液經(jīng)微波減壓蒸餾得到主要含Rg3和Rh2的人參皂苷混合物；d.人參皂苷單體Rg3和Rh2的分離對(duì)皂苷混合物采用常壓硅膠柱分離，洗脫劑采用氯仿和甲醇混合液，分別得到Rg3和Rh2，再加甲醇溶液進(jìn)一步溶解，達(dá)到使溶質(zhì)溶解；加水重結(jié)晶2 3次，可得到含量90%以上的Rg3純品和Rh2純品。所述的微波發(fā)生器為多模箱式微波發(fā)生器。所述的微波提取功率控制在80 300W。所述的乙醇和正丁醇的回收均采用微波減壓蒸餾的方式。所述的工藝流程必須要先將人參二醇型皂苷與人參三醇型皂苷分離，再降解人參二醇型皂苷。所述的大孔吸附樹脂柱是通過已預(yù)處理的DlOl型大孔吸附樹脂柱，柱床體積:直徑=4.5cm,柱長=50cm。所述的用于常壓硅膠柱分離的洗脫劑氯仿和甲醇的體積比為9.5: 0.5?，F(xiàn)有技術(shù)中大多為從人參中提取人參總皂甙，或者是將人參皂甙制取人參皂甙單體Rg3或其他等，而本專利的最大創(chuàng)新之處在于提供了直接從人參到高價(jià)值的人參皂甙單體Rg3和Rh2的完備的工藝流程，并極具創(chuàng)新性的采用了微波輔助技術(shù)，分別為微波輔助萃取和微波減壓蒸餾，而且針對(duì)具體工藝條件參數(shù)和所采用的技術(shù)，做了大量的實(shí)驗(yàn)和細(xì)致的優(yōu)化。工藝流程中需要作出說明的是，因?yàn)槎夹驮碥蘸腿夹驮碥杖菀追蛛x，而二醇型皂苷的降解產(chǎn)物Rg3和Rh2，這兩種目標(biāo)產(chǎn)物與三醇型皂苷，用常規(guī)的過樹脂柱或者硅膠柱法都很難分離，所以要先將人參二醇型皂苷與人參三醇型皂苷分離，再降解人參二醇型皂苷。通常的降解方法有酸降解法、堿降解法、酶降解法等。采用酸降解法能使人參皂苷結(jié)構(gòu)中側(cè)鏈部分易發(fā)生脫水、環(huán)合，雖然產(chǎn)率較低，但是方法簡單、方便、成本低，適合大批量生產(chǎn)。采用堿降解人參皂苷時(shí)，由于人參皂苷類化合物分子結(jié)構(gòu)中的糖苷鍵在堿水溶液中降解較難進(jìn)行，必須通過提高反應(yīng)溫度等方法加以實(shí)現(xiàn)，生產(chǎn)條件苛刻，不適合大批量生產(chǎn)。酶降解法是一種選擇性的水解方法，不同種類的酶可以作用于不同的構(gòu)型和不同類型糖的苷鍵，選擇性較好，但酶降解法過程復(fù)雜，成本高。綜合考慮選擇了酸降解法。本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):1、微波萃取與傳統(tǒng)的回流提取、索氏抽提及超聲萃取技術(shù)相比，縮短萃取時(shí)間、減少溶劑用量、降低能耗，同時(shí)提高了人參皂苷收率。2、工藝中有機(jī)溶劑的回收均采用微波減壓蒸餾的方式，對(duì)比傳統(tǒng)旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)以及普通蒸餾的方式節(jié)能、省時(shí)。該提取方法同樣適用于以人參莖葉為原料，可以使人參資源得到充分的利用。3、先將人參二醇型皂苷與人參三醇型皂苷分離，再將人參二醇型皂苷降解，提高了酸解反應(yīng)的效率，選擇性好，也有利于Rg3、Rh2和其他皂苷單體的分離，提高產(chǎn)物的收率。4、用的大孔樹脂吸附和常壓硅膠柱分離法提純?nèi)藚⒃碥諉误wRg3和Rh2，操作簡單，產(chǎn)品收率和純度高；甲醇重結(jié)晶，提高產(chǎn)物純度，能耗少，操作方便，工業(yè)應(yīng)用廣泛?！ぁぞ唧w實(shí)施例以下為本發(fā)明的具體實(shí)施方式
，所述實(shí)施例是為進(jìn)一步描述本發(fā)明，但本發(fā)明要求保護(hù)的范圍并不局限于下列實(shí)施方式。實(shí)施例1a.將500g人參原料粉碎至粗粉，加入體積分?jǐn)?shù)為70%的乙醇溶液浸泡，固液比1:20，微波輔助萃取提取4次，每次9min，靜置過濾后合并濾液，經(jīng)微波減壓蒸餾，得人參總皂苷粗品浸膏。加入該浸膏的5倍體積的水，于70 80°C微波發(fā)生器中加熱3min，趁熱過濾，用乙醚除去濾液中的脂溶性成分，水飽和的正丁醇溶液萃取3次，微波減壓蒸餾濃縮回收正丁醇，得人參總皂苷精品浸膏34.7g。b.將人參總皂苷精品浸膏加體積分?jǐn)?shù)為10%的乙醇溶液稀釋至500ml，通過已預(yù)處理的DlOl型大孔吸附樹脂柱，用約IOOOml體積分?jǐn)?shù)為40%的乙醇溶液解析，得人參三醇型皂苷洗脫液。再用約IOOOml體積分?jǐn)?shù)80%以上的乙醇溶液解析，得人參二醇型皂苷洗脫液。c.向人參二醇型洗脫液中加入適量乙酸，經(jīng)溫度為80°C，時(shí)間2h的水浴加熱，反應(yīng)后通過已預(yù)處理的DlOl型大孔吸附樹脂柱，先用水洗脫酸離子和其它溶于水的雜質(zhì)，再用體積分?jǐn)?shù)80%以上的乙醇溶液解析，洗脫液經(jīng)微波減壓蒸餾得主要含Rg3和Rh2的人參皂苷混合物10.48g。d.對(duì)該皂苷混合物采用常壓硅膠層析分離，以氯仿和甲醇(氯仿:甲醇=9.5: 0.5)為流動(dòng)相進(jìn)行洗脫，分別得到Rg3和Rh2，再加適量甲醇溶液進(jìn)一步溶解，加水重結(jié)晶3次，可得到含量95.3%的Rg3純品3.69g，含量為94.6%的Rh2純品2.35g。實(shí)施例2a.將500g人參原料粉碎至粗粉，加入體積分?jǐn)?shù)為50%的乙醇溶液浸泡，固液比I: 10，微波輔助萃取提取2次，每次5min，靜置過濾后合并濾液，經(jīng)微波減壓蒸餾，得人參總皂苷粗品浸膏。加入該浸膏的10倍體積的水，于70 80°C微波發(fā)生器中加熱lmin，趁熱過濾，用乙醚除去濾液中的脂溶性成分，水飽和的正丁醇溶液萃取2次，微波減壓蒸餾濃縮回收正丁醇，得人參總皂苷精品浸膏32.6g。b.將人參總皂苷精品浸膏加體積分?jǐn)?shù)為10%的乙醇溶液稀釋至500ml，通過已預(yù)處理的DlOl型大孔吸附樹脂柱，用約IOOOml體積分?jǐn)?shù)為40%的乙醇溶液解析，得人參三醇型皂苷洗脫液。再用約IOOOml體積分?jǐn)?shù)80%以上的乙醇溶液解析，得人參二醇型皂苷洗脫液。c.向人參二醇型洗脫液中加入適量乙酸，經(jīng)溫度為60°C，時(shí)間1.5h的水浴加熱，反應(yīng)后通過已預(yù)處理的DlOl型大孔吸附樹脂柱，先用水洗脫酸離子和其它溶于水的雜質(zhì)，再用體積分?jǐn)?shù)80%以上的乙醇溶液解析，洗脫液經(jīng)微波減壓蒸餾得主要含Rg3和Rh2的人參皂苷混合物9.74g。d.對(duì)該皂苷混合物采用常壓硅膠層析分離，以氯仿和甲醇(氯仿:甲醇=9.5: 0.5)為流動(dòng)相進(jìn)行洗脫，分別得到Rg3和Rh2，再加適量甲醇溶液進(jìn)一步溶解，加水重結(jié)晶2次，可得到含量92.1%的Rg3純品3.51g，含量為93.0%的Rh2純品2.1Ogo實(shí)施例3a.將2kg人參植株莖葉粉碎至粗粉，加入體積分?jǐn)?shù)為60%的乙醇溶液浸泡，固液比1:15，微波輔助萃取4次，每次9min，靜置過濾后合并濾液，經(jīng)微波減壓蒸餾，得人參總皂苷粗品浸膏。加入該浸膏的約7倍體積的水，于70 80°C微波發(fā)生器中加熱lmin，趁熱過濾，用乙醚除去濾液中的脂溶性成分，水飽和的正丁醇溶液萃取3次，微波減壓蒸餾濃縮回收正丁醇，得人參總皂苷精品浸膏30.6g。b.將人參總皂苷精品浸膏加體積分?jǐn)?shù)為10%的乙醇溶液稀釋至500ml，通過已預(yù)處理的DlOl型大孔吸附樹脂柱，用約IOOOml體積分?jǐn)?shù)為40%的乙醇溶液解析，得人參三醇型皂苷洗脫液。再用約IOOOml體積分?jǐn)?shù)80%以上的乙醇溶液解析，得人參二醇型皂苷洗脫液。c.向人參二醇型洗脫液中加入適量乙酸，經(jīng)溫度為60°C，時(shí)間2h的水浴加熱，反應(yīng)后通過已預(yù)處理的DlOl型大孔吸附樹脂柱，先用水洗脫酸離子和其它溶于水的雜質(zhì)，再用體積分?jǐn)?shù)80%以上的乙醇溶液解析，洗脫液經(jīng)微波減壓蒸餾得主要含Rg3和Rh2的人參皂苷混合物7.73g。d.對(duì)該皂苷混合物采用常壓硅膠層析分離，以氯仿和甲醇(氯仿:甲醇=9.5: 0.5)為流動(dòng)相進(jìn)行洗脫，分別得到Rg3和Rh2，再加適量甲醇溶液進(jìn)一步溶解，加水重結(jié)晶2次，可得到含量92.1%的Rg3純品2.78g，含量為93.0%的Rh2純品1.67g。

實(shí)施例4
a.將Ikg人參原料粉碎至粗粉，加入體積分?jǐn)?shù)為60%的乙醇溶液浸泡，固液比I: 15，微波輔助萃取3次，每次7min，靜置過濾后合并濾液，經(jīng)微波減壓蒸餾，得人參總皂苷粗品浸膏。加入該浸膏的約8倍體積的水，于70 80°C微波發(fā)生器中加熱2min，趁熱過濾，用乙醚除去濾液中的脂溶性成分，水飽和的正丁醇溶液萃取2次，微波減壓蒸餾濃縮回收正丁醇，得人參總皂苷精品浸膏68.2g。b.將人參總皂苷精品浸膏加體積分?jǐn)?shù)為10%的乙醇溶液稀釋至750ml，通過已預(yù)處理的DlOl型大孔吸附樹脂柱，用約1500ml體積分?jǐn)?shù)為40%的乙醇溶液解析，得人參三醇型皂苷洗脫液。再用約1500ml體積分?jǐn)?shù)80%以上的乙醇溶液解析，得人參二醇型皂苷洗脫液。c.向人參二醇型洗脫液中加入適量乙酸，經(jīng)溫度為80°C，時(shí)間1.6h的水浴加熱，反應(yīng)后通過已預(yù)處理的DlOl型大孔吸附樹脂柱，先用水洗脫酸離子和其它溶于水的雜質(zhì)，再用體積分?jǐn)?shù)80%以上的乙醇溶液解析，洗脫液經(jīng)微波減壓蒸餾得到主要含Rg3和Rh2的人參皂苷混合物20.54g。d.對(duì)該皂苷混合物采用常壓硅膠層析分離，以氯仿和甲醇(氯仿:甲醇=9.5: 0.5)為流動(dòng)相進(jìn)行洗脫，分別得到Rg3和Rh2，再加適量甲醇溶液進(jìn)一步溶解，加水重結(jié)晶3次，可得到含量為93 .7%的Rg3純品7.526g，含量為92.6%的Rh2純品4.80g。
權(quán)利要求
1.一種利用微波輔助技術(shù)從人參中提取人參皂苷單體Rg3和Rh2的方法，其特征是步驟如下: a.人參總皂苷的制備: 將人參原料粉碎至粗粉，加入體積分?jǐn)?shù)為50 70%的乙醇溶液浸泡，固液比1:10 1:20 (kg/L計(jì)量)，微波提取2 4次，每次的提取時(shí)間為5 9min，提取液靜置后過濾，合并濾液，經(jīng)微波減壓蒸餾回收乙醇，得人參總皂苷粗品浸膏；加入該浸膏的5 10倍體積的水，于70 80°C微波發(fā)生器中加熱I 3min，趁熱過濾，濾液用乙醚除去其中的脂溶性成分，再用水飽和的正丁醇溶液萃取2 3次，微波減壓蒸餾濃縮回收正丁醇，得人參總皂苷精品浸骨； b.人參二醇型皂苷和人參三醇型皂苷的分離 將人參總皂苷精品浸膏加體積分?jǐn)?shù)為10%的乙醇溶液稀釋，使浸膏質(zhì)量與乙醇溶液體積之比為1:10 1:18 (kg/L計(jì)量)，得稀釋液，通過大孔吸附樹脂柱，洗脫液流速為3mL/min,用體積分?jǐn)?shù)為40%的乙醇溶液解析，所用乙醇體積為稀釋液的兩倍,得含量大于25%的人參三醇型皂苷洗；再用體積分?jǐn)?shù)為80%以上的乙醇溶液解析，所用乙醇溶液體積為稀釋液的兩倍，得含量大于50%的人參二醇型皂苷洗脫液； c.人參二醇型皂苷的降解 向洗脫液中加入乙酸，使乙酸在洗脫液中的體積分?jǐn)?shù)為1% 5%，經(jīng)溫度為60 80°C，時(shí)間1.5 2h的水浴加熱，反應(yīng)后通過大孔吸附樹脂柱，用水洗脫酸離子和其它溶于水的雜質(zhì)，再用體積分?jǐn)?shù)80%以上的乙醇溶液解析，洗脫液經(jīng)微波減壓蒸餾得到主要含Rg3和Rh2的人參皂苷混合物； d.人參皂苷單體Rg3和Rh2的分離 對(duì)皂苷混合物采用常壓硅膠柱分離，洗脫劑采用氯仿和甲醇混合液，分別得到Rg3和Rh2，再加甲醇溶液進(jìn)一步溶解，達(dá)到使溶質(zhì)溶解；加水重結(jié)晶2 3次，可得到含量90%以上的Rg3純品和Rh2純品。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征是所述的微波發(fā)生器為多模箱式微波發(fā)生器。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征是所述的微波提取功率控制在80 300W。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征是所述的氯仿和甲醇混合液的體積比為9.5: 0.5。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征是所述的大孔吸附樹脂柱是通過已預(yù)處理的DlOl型大孔吸附樹脂柱，柱床體積:直徑=4.5cm,柱長=50cm。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種微波輔助技術(shù)提取人參皂苷單體Rg3和Rh2的方法；提供了直接從人參到高價(jià)值的人參皂甙單體Rg3和Rh2的完備的工藝流程，并極具創(chuàng)新性的采用了微波輔助技術(shù)，分別為微波輔助萃取和微波減壓蒸餾，而且針對(duì)具體工藝條件參數(shù)和所采用的技術(shù)，做了大量的實(shí)驗(yàn)和細(xì)致的優(yōu)化。本發(fā)明采用微波萃取與傳統(tǒng)的回流提取、索氏抽提及超聲萃取技術(shù)相比，縮短萃取時(shí)間、減少溶劑用量、降低能耗，同時(shí)提高了人參皂苷收率。用的大孔樹脂吸附和常壓硅膠柱分離法提純?nèi)藚⒃碥諉误wRg3和Rh2，操作簡單，產(chǎn)品收率和純度高；甲醇重結(jié)晶，提高產(chǎn)物純度，能耗少，操作方便，工業(yè)應(yīng)用廣泛。
文檔編號(hào)C07J17/00GK103242408SQ20131016711
公開日2013年8月14日 申請日期2013年5月8日 優(yōu)先權(quán)日2013年5月8日
發(fā)明者丁輝, 劉明超, 劉騁 申請人:天津大學(xué)