一种太子参萃取物的制备方法与流程

本发明属于太子参有效物制取领域，具体涉及一种太子参萃取物的制备方法。

背景技术：

太子参始载于《本草从新》，为石竹科植物孩儿参的块根，主产于福建、江苏、安徽、山东等省。2010版《中国药典》描述太子参味甘、微苦，性平；归脾、肺经；具有益气健脾，生津润肺之功效；用于脾虚体倦，食欲不振，病后虚弱，气阴不足，自汗口渴，肺燥。太子参系卫生部颁布的“可用于保健食品的物品名单”的品种，对太子参化学成分的研究表明，太子参含有氨基酸、糖类、苷类、磷脂类、环肽类、脂肪酸类、油脂类、挥发性成分、甾醇类以及微量元素等，其中太子参多糖是太子参生物学活性物质的一个重要成分。现代药理学研究证明：太子参多糖具有增强免疫功能、提高学习记忆能力、抗疲劳、延缓衰老、抗炎等作用；同时，太子参总苷具有较强的抗心肌缺氧作用，另外太子参提取物对淋巴细胞还有明显的刺激作用。

目前人们对太子参的利用还处于起步探索阶段，对太子参的药理研究还不断深入。同时人们对太子参的提取工艺也在不断更新和完善，当前对太子参的提取集中在干制太子参为提取原材料，提取工艺主要分为水提、粉碎浸提、超声辅助提取等，但太子参萃取物的提取效率依然不高，这样不仅造成了太子参的浪费也加大了产业化成本更因废物处理不当而造成环境污染。分析其原因，主要因为太子参也类似于其他中草药材，太子参系植物生长中形成了天然的致密起骨架作用的木质纤维化细胞组织，它们构成了有效成分的抗提取屏障以及后续物质转化的抗降解屏障，因此太子参在提取转化前有必要进行预处理。另外，当前对太子参的提取集中在干制太子参为提取原材料，对太子参鲜参的有效物提取还未见报道，特别是对于太子参原产地的太子参利用企业，如何利用好太子参鲜参作为有效物提取的原材料不仅可省去太子参干制加工的工序，显著降低成本，节约大量时间，也最大程度减少有害微生物在干制和储藏过程中的污染。

技术实现要素：

为克服现有技术中存在的上述不足之处，本发明的目的旨在提供一种太子参萃取物的制备方法。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

一种太子参萃取物的制备方法，步骤如下：

S1、太子参鲜参预处理：将太子参鲜参依次历经清洗、去须、晾晒和切断四个工序；其中，清洗是指将当年太子参鲜株自土壤中挖出进行清水清洗来洗去太子参表面的泥土和其他杂物；去须是指人工剪去洗净后的太子参尾须；晾晒是指将去须后的太子参进行6~10h时间的晾晒；切断是指将晾晒后的太子参从太子参体中央切断，使之一分为二；

S2、双段蒸汽爆破处理：以切断后的太子参为爆破基质，先后通过蒸汽爆破处理I和蒸汽爆破处理II，双段蒸汽爆破处理相隔时间为2~5min；蒸汽爆破处理I的条件为：爆破腔装料系数为0.7~0.9，爆破蒸汽压力达0.5~0.8MPa，爆破保压处理时间为3~10min，爆破时间不高于0.00875s；蒸汽爆破处理II的条件为：同台爆破设备的同腔体爆破处理，爆破蒸汽压力达1.5~2.2MPa，爆破保压处理时间为10~50s，爆破时间不高于0.00875s；双段蒸汽爆破处理过程中均加入夹带剂，夹带剂为细目金刚砂和Ca(OH)₂粉的复合物，金刚砂：Ca(OH)₂粉的质量比值为4:1~1:1；以质量百分比计，夹带剂总添加量占爆破基质的1.5~3%，且分批添加，蒸汽爆破处理I添加总量的1/3~2/5，蒸汽爆破处理II添加余量的夹带剂；

S3、热水萃取：将爆破处理后的太子参基质收集后投料至热水萃取罐内，罐内热水量与太子参基质的质量比值为15:1~20:1，萃取热水温度90~100℃，萃取时间2~3h，萃取次数1次；在萃取前期进行匀速搅拌（转速为90~120rpm/min），待萃取进行至3/5萃取时间时停止搅拌；

S4、萃取液CO₂处理：待热水萃取结束后，先利用热交换器将得到的萃取液冷却至室温，再移至洁净的不锈钢容器内，然后向冷却后的萃取液中通入无菌CO₂气体，CO₂流速为10~15m³/min，通入CO₂气体时间5~15min；通入CO₂气体时，CO₂气体由管路经不锈钢容器底部的气体分布器进入萃取液内部；

S5、三级过滤：萃取液CO₂处理后分别经过串联组合的一级过滤器、二级过滤器和三级过滤器来实现过滤作业；其中，一级过滤器和二级过滤器均为常规筒式过滤器，一级过滤器和二级过滤器的滤芯孔径分别为4.5~5μm、0.2~0.25μm；三级过滤器为中空纤维过滤器，中空纤维的截留分子量为10000~30000道尔顿；

S6、脱毒：将三级过滤后的太子参萃取液先后通过D301树脂填充柱和NKAII树脂填充柱，萃取液进柱压强均为0.15~0.2MPa，最终收集萃取液即得太子参萃取物。

较好地，S5中利用自制三级过滤系统进行三级过滤，该三级过滤系统包括管式离心机、离心液储罐（罐内温度控制范围为5～10℃）、动力传输组件I、动力传输组件II、动力传输组件III、一级过滤器、二级过滤器、三级过滤器及其外界附属系统；动力传输组件I由动力泵I和止回阀I串连而成；动力传输组件II由动力泵II和止回阀II串连而成；动力传输组件III由动力泵III和止回阀III串连而成；一级过滤器和二级过滤器为常规筒式过滤器；三级过滤器为自制过滤器，其结构包括筒体、中空纤维束组件、基座；筒体底部和顶部分别设有进液口和出液口，筒体外部设有夹层，夹层的上下两端分别设有夹层进口和夹层出口；中空纤维束组件包括均布有多孔的组件外壳、若干条中空纤维（优选300~600条），这些中空纤维合并成束置于组件外壳内部；基座为圆柱体，圆柱体上段为中空呈筒状、中下段实心，基座的中下段实心上设有与中空纤维数量及其尺寸相适配的通孔；基座位于出液口下方、紧贴筒体顶壁并与其固定连接；中空纤维的上端敞口并穿设在基座的通孔内，下端封闭并与组件外壳底壁固定连接；三级过滤器的外界附属系统包括动力泵IV、止回阀IV、恒温制冷水箱(可控温范围为：5～15℃)，夹层出口依次串连止回阀IV、恒温制冷水箱和动力泵IV至夹层进口形成一封闭循环系统；管式离心机通过管路依次串连离心液储罐、动力泵I、止回阀I、一级过滤器、动力泵II、止回阀II、二级过滤器、动力泵III、止回阀III至三级过滤器的进液口；一级过滤器和和二级过滤器的滤芯孔径分别为4.5~5μm、0.2~0.22μm；中空纤维的截留分子量为10000~30000道尔顿；

三级过滤步骤为：

（a）首先将S4处理后的萃取液输入管式离心机内腔中，启动该设备进行离心工作，离心转速达4000~6000rpm/min，离心20~30min；离心结束后及时将获取的离心清液转入至离心液储罐内，且该罐内温度控制范围为5~10℃；

（b）启动动力泵I将上工序获得的冷却离心液经管路过止回阀I输送至一级过滤器内，输入压力0.2 ~0.6 Mpa，实现第一次粗过滤；

（c）启动动力泵II将经一级过滤器后获得的一级过滤液经管路过止回阀II输送至二级过滤器内，输入压力0.2 ~0.6 Mpa，实现第二次粗过滤；

（d）启动动力泵IV，将恒温制冷水箱内所制得的温度为5~15℃的凉水经管路从夹层进口进入夹层内，并由夹层出口经管路过止回阀IV再循环至恒温制冷水箱内；待筒体内腔温度达到5~15℃时再启动动力泵III将经二级过滤器后获得的二级过滤液经管路过止回阀III由进液口输送至三级过滤器内，输入压力0.2~0.6 MPa，二级过滤液先从组件外壳上的多孔进入组件外壳内部，由于中空纤维的截留作用，二级过滤液中的杂质被挡在中空纤维的外面，而萃取液则通过中空纤维并从中空纤维顶口进入基座，然后从出液口出来。

进一步地，S5还包括步骤（e）反清洗：待过滤工作结束时，可进行该统的反向清洗作业，手动180°整体调整动力传输组件I、动力传输组件II、动力传输组件III的方向即原先的进口变为出口，再连接相应的管路，同时启动上述动力泵I、动力泵II、动力泵III，将清洁的纯化水经筒体出液口进入筒体内，则清洗水最终从离心液储罐排出，作业中各过滤器压力表指针不得高于0.3 MPa，重复2~3次即可。

较好地，离心液储罐与动力泵I之间、止回阀I与一级过滤器之间、一级过滤器与动力泵II之间、止回阀II与二级过滤器之间、二级过滤器与动力泵III之间、止回阀III与三级过滤器之间的管路采取活动连接方式。

进一步地，所述活动连接方式为卡箍连接。

较好地，管式离心机为GF-分离型。

蒸汽爆破技术可将渗进植物组织内部被压缩的气体短时间突发性释放完毕，目的是用较少的能量将原料按要求分解。蒸汽爆破将容器内的全部原料在毫秒级时间范围内，以炸散的形式悬在大气空间。由于其作用时间短，能量密度高而且集中，气体分子可以渗透到纤维素与木质素等大分子之间，充分的在大分子水平上将物料分解。因此，蒸汽爆破过程可以将植物细胞壁果胶镶嵌的木质素、半纤维素和纤维素的共聚体打散为木质素、果胶、半纤维素和纤维素的分散体。本发明正是考虑到蒸汽爆破技术可以破坏植物细胞壁天然屏障系统，从而采用蒸汽爆破技术将作为太子参提取前的预处理工序，从而有利于太子参有效组分的提取和分离。但是蒸汽爆破技术预处理太子参仍存在部分问题，如在蒸汽爆破的高温高压过程中植物细胞壁的木质纤维素会产生一定的有毒物质，如甲酸、糠醛、酚类化合物等。因此，在本发明的双段蒸汽爆破阶段中又添加了夹带剂，金刚砂在蒸汽爆破的瞬间呈现较强的剪切作用，进一步加强打破太子参的细胞天然屏障系统，Ca(OH)₂的添加则在蒸汽爆破过程环境中不利于有毒物质的产生，减少有毒物质的转化。萃取液中通入CO₂处理，CO₂与Ca(OH)₂反应生成CaCO₃沉淀，有利于在三级过滤工序中和金刚砂一起去除，同时调节萃取液pH值，使得D301树脂填充柱和NKAII树脂填充柱偏酸性，提高脱毒效率。此外，有研究表明植物源中草药在干制过程中需要进行灭酶工作，灭酶主要是对中草药体内的分解酶类进行去除来减少部分有效组分的损失。而本发明的双段蒸汽爆破的高温高压作用，同样可以达到灭酶目的，省去专门的灭酶工序。因此，本发明制备方法的太子参鲜参预处理、双段蒸汽爆破处理、热水萃取、萃取液CO₂处理、三级过滤和脱毒共六个步骤之间是相辅相成的，呈现积极协同作用。

有益效果：

1、本发明中的两段蒸汽爆破技术不仅较好地达到了太子参提取预处理的效果还很好地达到了太子参鲜参灭酶的目的，同时该工艺还可减少甚至去除蒸汽爆破中产生的有毒物质；

2、萃取液中通入CO₂处理，CO₂与Ca(OH)₂反应生成CaCO₃沉淀，不仅有效去除引进的钙离子还可有利于在三级过滤工序中和金刚砂一起去除，同时调节萃取液pH值，使得D301树脂填充柱和NKAII树脂填充柱偏酸性，提高脱毒效率；

3、本发明具有工艺精密、易于规模流程标准化操作使用、可连续化操作、不需要进行原材料浸泡预处理，显著提高太子参提取效率，降低劳动强度的特点；

4、因为采用去须太子参鲜参作为萃取原材料，不仅可省去太子参干制加工的工序，显著降低成本，节约大量时间，也最大程度减少有害微生物在干制和储藏过程中的污染；本发明的制备方法极适于太子参原产地企业的太子参萃取物的制备生产，为太子参深加工提供了一种新的方式。

附图说明

图1：爆破处理后的太子参基质照片；

图2：本发明中自制三级过滤系统的结构示意图；

图3：本发明中自制三级过滤系统处于反清洗工作状态时的结构示意图；

附图标记说明：1-管式离心机，2-离心液储罐，31-动力泵I，41-止回阀I，32-动力泵II，42-止回阀II，33-动力泵III，43-止回阀III、34-动力泵IV，44-止回阀IV，5-一级过滤器，6-二级过滤器，7-筒体，8-进液口，9-出液口，10-夹层，11-夹层进口，12-夹层出口，13-基座，14-组件外壳，15-中空纤维，16-恒温制冷水箱。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明的内容作进一步详细说明。

实施例1

一种太子参萃取物的制备方法，步骤如下：

S1、太子参鲜参预处理：将太子参鲜参依次历经清洗、去须、晾晒和切断四个工序；其中，清洗是指将当年太子参鲜株自土壤中挖出进行清水清洗来洗去太子参表面的泥土和其他杂物；去须是指人工剪去洗净后的太子参尾须；晾晒是指将去须后的太子参进行10h时间的晾晒；切断是指将晾晒后的太子参从太子参体中央切断，使之一分为二；

S2、双段蒸汽爆破处理：以切断后的太子参为爆破基质，先后通过蒸汽爆破处理I和蒸汽爆破处理II，双段蒸汽爆破处理相隔时间为3min；蒸汽爆破处理I的条件为：爆破腔装料系数为0.8，爆破蒸汽压力达0.6MPa，爆破保压处理时间为6min，爆破时间不高于0.00875s；蒸汽爆破处理II的条件为：同台爆破设备的同腔体爆破处理，爆破蒸汽压力达2.0MPa，爆破保压处理时间为30s，爆破时间不高于0.00875s；双段蒸汽爆破处理过程中均加入夹带剂，夹带剂为细目金刚砂和Ca(OH)₂粉的复合物，金刚砂：Ca(OH)₂粉的质量比值为1:1；以质量百分比计，夹带剂总添加量占爆破基质的2%，且分批添加，蒸汽爆破处理I添加总量的1/3，蒸汽爆破处理II添加余量的夹带剂；爆破处理后的太子参基质照片见图1；

S3、热水萃取：将爆破处理后的太子参基质收集后投料至热水萃取罐内，罐内热水量与太子参基质的质量比值为18:1，萃取热水温度95℃，萃取时间2.5h，萃取次数1次；在萃取前期进行匀速搅拌（转速为100rpm/min），待萃取进行至3/5萃取时间时停止搅拌；

S4、萃取液CO₂处理：待热水萃取结束后，先利用热交换器将得到的萃取液冷却至室温，再移至洁净的不锈钢容器内，然后向冷却后的萃取液中通入无菌CO₂气体，CO₂流速为13m³/min，通入CO₂气体时间10min；通入CO₂气体时，CO₂气体由管路经不锈钢容器底部的气体分布器进入萃取液内部；

S5、三级过滤：利用自制三级过滤系统进行三级过滤，如图2所示，该三级过滤系统包括GF-分离型管式离心机1、离心液储罐2（罐内温度控制范围为5～10℃）、动力传输组件I、动力传输组件II、动力传输组件III、一级过滤器5、二级过滤器6、三级过滤器及其外界附属系统；

动力传输组件I由动力泵I 31和止回阀I 41串连而成；动力传输组件II由动力泵II 32和止回阀II 42串连而成；动力传输组件III由动力泵III 33和止回阀III 43串连而成；

一级过滤器5和二级过滤器6为常规筒式过滤器；三级过滤器为自制过滤器，其结构包括筒体7、中空纤维束组件、基座13；筒体7底部和顶部分别设有进液口8和出液口9，筒体7外部设有夹层10，夹层10的上下两端分别设有夹层进口11和夹层出口12；中空纤维束组件包括均布有多孔的组件外壳14、数量600条、截留分子量为10000道尔顿的中空纤维15，这些中空纤维15合并成束置于组件外壳14内部；基座13为圆柱体，圆柱体上段为中空呈筒状、中下段实心，基座13的中下段实心上设有与中空纤维15数量及其尺寸相适配的通孔；基座13位于出液口9下方、紧贴筒体7顶壁并与其固定连接；中空纤维15的上端敞口并穿设在基座13的通孔内，下端封闭并与组件外壳14底壁固定连接；

三级过滤器的外界附属系统包括动力泵IV 34、止回阀IV 44、恒温制冷水箱16，夹层出口12依次串连止回阀IV 44、恒温制冷水箱16(可控温范围为：5～15℃)和动力泵IV 34至夹层进口11形成一封闭循环系统；

管式离心机1通过管道依次串连离心液储罐2、动力泵I 31、止回阀I 41、一级过滤器5、动力泵II 32、止回阀II 42、二级过滤器6、动力泵III 33、止回阀III 43至三级过滤器的进液口8；其中，离心液储罐2与动力泵I 31之间、止回阀I 41与一级过滤器5之间、一级过滤器5与动力泵II 32之间、止回阀II 42与二级过滤器6之间、二级过滤器6与动力泵III 33之间、止回阀III 43与三级过滤器之间的管道采取卡箍连接；

前述一级过滤器5和二级过滤器6通过市购获得，一级过滤器5和二级过滤器6的滤芯均为折叠式滤芯，一级过滤器5和和二级过滤器6的滤芯个数分别为5个和7个，一级过滤器5和二级过滤器6的滤芯孔径分别为5μm、0.22μm；一级过滤器5和二级过滤器6的滤芯材质为聚丙烯，滤芯骨架（支撑架）为硬质塑料，滤芯可耐压力为0.4 MPa；

三级过滤步骤为：

（a）首先将S4获得的萃取液输入管式离心机1内腔中，启动该设备进行离心工作，离心转速达5000rpm/min，离心30min；离心结束后及时将获取的离心清液转入至离心液储罐2内，且该罐内温度控制范围为10℃；

（b）启动动力泵I 31将上工序获得的冷却离心液经管道过止回阀I 41输送至一级过滤器5内，输入压力0.2 Mpa，实现第一次粗过滤；

（c）启动动力泵II 32将经一级过滤器5后获得的一级过滤液经管道过止回阀II 42输送至二级过滤器6内，输入压力0.2 Mpa，实现第二次粗过滤；

（d）启动动力泵IV 34，将恒温制冷水箱16内所制得的温度为5℃的凉水经管道从夹层进口11进入夹层10内，并由夹层出口12经管道过止回阀IV 44再循环至恒温制冷水箱16内；待筒体7内腔温度达到5℃时再启动动力泵III 33将经二级过滤器6后获得的二级过滤液经管道过止回阀III 43由进液口8输送至三级过滤器内，输入压力0.2 Mpa，二级过滤液先从组件外壳14上的多孔进入组件外壳14内部，由于中空纤维15的截留作用，二级过滤液中的杂质被挡在中空纤维15的外面，而萃取液则通过中空纤维15并从中空纤维15顶口进入基座13，然后从出液口9出来；

（e）装置反清洗：待过滤工作结束时，可进行该系列装置的反向清洗作业，即首先拆卸离心液储罐2与动力泵I 31之间、止回阀I 41与一级过滤器5之间、一级过滤器5与动力泵II 32之间、止回阀II 42与二级过滤器6之间、二级过滤器6与动力泵III 33之间、止回阀III 43与三级过滤器之间的管道上的卡箍，手动180°整体调整动力传输组件I、动力传输组件II、动力传输组件III的方向（原先的进口变为出口），再通过卡箍连接相应的管道，调整后的状态如图3所示，同时启动上述动力泵I 31、动力泵II 32、动力泵III 33，将清洁的纯化水经筒体7出液口9进入筒体7内，则清洗水最终从离心液储罐2排出，作业中各过滤器压力表指针不得高于0.3 MPa，重复2次即可；

S6、脱毒：将三级过滤后的太子参萃取液先后通过D301树脂填充柱和NKAII树脂填充柱，萃取液进柱压强均为0.15MPa，最终收集萃取液即得太子参萃取物。

对照例1

与实施例1的不同之处在于S2：蒸汽爆破处理I和II均不添加夹带剂；其它步骤同实施例1。

对照例2

与实施例1的不同之处在于S2：仅实施蒸汽爆破处理I，且添加全量的夹带剂；其它步骤同实施例1。

对照例3

与实施例1的不同之处在于S2：仅实施蒸汽爆破处理II，且添加全量的夹带剂；其它步骤同实施例1。

对实施例1及对照例1~3所得太子参萃取物以及其中的多糖、皂苷、环肽含量分别进行检测，计算各自的萃取率，萃取率=（相应检测项目的质量/太子参鲜参基质）×100%计，其中的太子参鲜参基质即S1处理后的太子参鲜参，结果如下表：

从上表可以看出：

（1）、与实施例1相比，对照例1的太子参萃取物萃取率明显低于实施例1的太子参萃取物萃取率，说明“添加夹带剂”较“不添加夹带剂”可显著提高太子参的萃取率；

（2）、与实施例1相比，对照例2及3的太子参萃取物萃取率明显低于实施例1的太子参萃取物萃取率，说明“双段式蒸汽爆破”较“一段式蒸汽爆破”可显著提高太子参萃取物萃取率。

综上，本发明采用双段式蒸汽爆破，并在其过程中添加夹带剂，可使太子参萃取物萃取率得到最大程度的提高。