专利名称：从油菜籽饼粕或油菜籽种皮中提取多酚的萃取剂及其制备方法
技术领域：
本发明属于农业天然产物的化学的提取领域，具体地说涉及一种适用于提取植物多酚的萃取剂，利用该萃取剂从制油后的副产物即菜籽饼粕或菜籽脱壳后的油菜子种皮中提取多酚的方法。
背景技术：
油菜籽(rapeseed)是我国和世界上主要栽培的油料作物，其主要用途是用来制油。制油之后，产生的菜籽饼粕、菜籽皮等废弃物占油菜籽总质量的60％以上。据统计，我国每年可生产菜籽饼粕600-700万吨。有资料表明油菜籽饼粕内含蛋白质40％左右，含多酚2-4％，含植酸3％-7％。菜籽粕的蛋白质氨基酸组成模式与理想模式十分接近。但由于与多酚、植酸等抗营养因子混在一起，加上含有对人畜有害的硫甙等成分，菜籽饼粕一直难以得到较好的综合利用。
近年的研究表明，油菜籽脱皮后榨油，有利于提高油的质量及饼粕的综合利用。油菜籽脱皮后榨油将是今后油菜籽加工的发展方向。
油菜籽皮中也含有多酚类物质，与菜籽粕相比，油菜籽皮中的缩合单宁(一类多酚类物质)的含量更高，而缩合单宁的价值更高。
研究发现，植物多酚在食品领域及其它领域具有十分广泛的用途。例如，实验已经证实多酚能够抗氧化、抗癌、预防心血管疾病、防辐射、美容等等，因而有人甚至把植物多酚看作人体的第八营养素，植物多酚也成了近年来国际国内研究的热点，不断有从各种植物材料提取多酚的文献报道。
从菜籽粕或菜籽皮中提取多酚，不仅仅能够利用多酚，而且有利于饼粕中蛋白质的开发利用。
对菜籽粕的综合利用，已有的研究主要集中在蛋白质的提取方面。一种路线是用有机溶剂萃取出多酚后利用其蛋白质，不考滤多酚的利用；所采用的溶剂往往是对人体有害，对环境不友好的。这种技术路线的缺点是没有利用菜籽多酚，并污染环境(吴谋成、张燕等，油菜籽中单宁的提取、组成及性质的研究，中国粮油学报，1998，13(2)17-21；曾晓波、吴谋成等，丙酮法制取菜籽浓缩蛋白，中国粮油学报，2001，16(4)10-13)。另一条技术路线是采用加金属盐或尿素使蛋白质形成胶束而把蛋白质分离出来(E.Donald Murray，油菜籽一种极具潜力的全球性高品质植物蛋白来源，亚太食品业，2001年第4期，28-32)。这种技术路线也没有考滤多酚的利用，并且盐的用量大，分离盐的方法复杂，成本高，难以在大规模生产上应用。
从植物中提取多酚已有相关的专利文献，其中最多的是关于从茶叶中提取茶多酚的报道，例如专利号为9119901.8公开从茶叶中提取茶多酚的技术路线其方法包括将沸水提取、过滤、沉淀、酸化、萃取、分离、脱酸及干燥。其特征是在提取液中加入能够使茶多酚沉淀的可溶性无机盐如氯化铝、硫酸锌、氯化钡或氯化钙等，用弱碱性溶液调pH至中性或弱碱性，分离沉淀后，在沉淀中加入强酸或中强酸至沉淀完全溶解制得酸化液，再用乙酸乙酯萃取，经脱溶干燥得到茶多酚粗制品。专利申请号01106878.7文献介绍了一种茶多酚的绿色提取方法，再提取液中用氯化钠盐析，以聚酰胺为吸附剂，酸性柠檬酸为洗涤剂使茶多酚与色素分离。专利申请号为03128215.6文献报道了从莲藕提取莲藕多酚的方法，在粉碎的莲藕原料中加入乙醇溶液，提取、过滤，然后浓缩纯化使乙醇蒸发，加乙酸乙酯萃取，最后将浓缩液干燥为莲藕多酚。上述专利或专利申请与本发明的主题有很大的差别，而且具体提取方法也有很大差别。
经检索目前没有关于专用于从油菜籽饼粕和脱壳后的油菜子种皮中提取多酚的萃取剂及其提取方法的报道。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，研制一种从植物中特别是从油菜子饼粕和油菜子脱壳种皮中提取多酚用的萃取剂，还包括利用该萃取剂从植物中特别是从油菜子饼粕和油菜子脱壳种皮中提取多酚的方法以提高油菜籽加工后的副产物的综合利用的经济效益和社会效益，减少对环境的危害。
本发明通过以下技术方案实现本发明的方法的总体构思是，将待提取多酚的菜籽饼粕或油菜籽种皮等原料粉碎至40-80目，加入专用的萃取剂提取，真空脱除乙醇，然后流经阳离子交换树脂、阴离子交换树脂、大孔树脂柱，真空脱除有机溶剂后流经或不经过葡聚糖凝胶或聚酰胺柱，用有机溶剂阶段洗脱，分别真空浓缩，干燥为精制多酚或多酚级分。
发明的具体技术方案如下一种用于从油菜籽饼粕或油菜子种皮中提取多酚的萃取剂，它包括下列组分中性钙盐或类似物 按重量百分比计0.10-5.50g/100ml，乙醇溶液 按重量百分比计30％-85％，水补充至100，它是按照以下方法制备的A、配制乙醇溶液前预先调pH值到2-5，B、将所述的中性钙盐或类似物加到乙醇溶液中。
所述的萃取剂中的中性钙盐从硫酸钙、氯化钙、磷酸钙、乳酸钙或硝酸钙中选择其中一种；所述的类似物从氯化钡、氯化镁、氯化锌、硫酸镁、硫酸锌、氯化铝中选择其中一种。
从油菜籽饼粕和油菜籽种皮中提取多酚的制备方法，它包括以下步骤1)将粉碎和脱脂后的油菜籽饼粕或油菜籽种皮粉末加入到如权利要求1所述的萃取剂，原料与萃取剂之比为1∶5至1∶15，在45-85℃下，处理30分钟-2小时，间歇搅拌萃取，得到料液1，或者将滤渣再在相同条件下提取1-3遍后得到料液2，合并料液1和2；2)将步骤1)得到的合并料液，去200目以下的杂质，得滤液1；3)将步骤2)得到的滤液1置50℃以下真空浓缩，回收乙醇，得到浓缩液1；4)将步骤3)得到的浓缩液1先后过阳离子交换树脂柱和阴离子交换树脂柱，除去浓缩液1中的杂质，得到初步纯化的多酚溶液；5)将步骤4)得到的初步纯化的多酚溶液过大孔树脂吸附柱，用水洗除去杂质后，用10％-76％体积百分数的乙醇溶液洗脱；或者20％-80％体积百分数的甲醇溶液洗脱，得到进一步纯化的多酚溶液；6)将步骤5)得到的进一步纯化的多酚溶液在50℃以下真空浓缩，回收溶剂，得到浓缩液2；将步骤6)得到的浓缩液2干燥，干燥方式可采用冷冻干燥或喷雾干燥或真空干燥，即得到精制多酚。
在上述的制备方法中还可以采取另一种技术方案，其步骤包括1)将上述步骤6)得到的浓缩液2上葡聚糖凝胶或聚酰胺柱，依次用甲醇∶水＝1∶3，1∶1，3∶1；100％甲醇；甲醇∶丙酮＝1∶1；50％丙酮溶液洗脱，分别收集洗脱液；也可以用乙醇代替甲醇，其添加的比例与甲醇相同。
2)将步骤1)所得的洗脱液真空浓缩，得浓缩液3；3)将步骤2)所得的浓缩液3干燥，得多酚级分。
上述提取方法中精制纯化所使用的大孔树脂柱为对菜籽多酚有选择性吸附的大孔树脂。含有多酚的溶液流过能吸附多酚，水洗能除去多糖、蛋白质，而多酚则保留在柱上。
所述的提取方法中精制纯化所使用的阳离子、阴离子交换树脂能除去多酚中的金属离子、芥子酸、芥子碱；本发明较好的解决了现有技术存在的两大难题；一是油菜籽多酚中含有较多的低分子量的芥子酸、芥子碱等，必须从多酚中分离出来，本发明利用专用离子交换树脂简捷地实现了这一点。二是本发明使用的萃取剂属于中性钙盐及其类似物，其原理与现有技术在本质上有区别，其效果能增大多酚的溶出量。而在选择的浓度范围内又沉淀了在本发明任务中不需要而以后需要提取的植酸、多糖和蛋白质类物质，对后续方法十分有利。由于利用原理的不同，本发明所使用钙盐比现有技术的浓度要低很多，避免了沉淀后重提取的繁琐。本发明也可以适用于其它多酚的提取。
本发明的积极效果是1)与现有技术相比，本发明的萃取剂和提取方法不仅增加了植物多酚的得率，而且还减少了其他可以利用的物质的损失。
2)本发明的多酚得率较高据测定，以纯多酚计，从油菜籽饼粕中提取多酚的得率达到1.7-2.3％，从油菜籽种皮中提取多酚的得率达到0.1-0.9％。
3)本发明提取的精制多酚的纯度达40％-70％；多酚级分纯度达98％以上。
4)精制多酚中芥子酸、芥子碱的含量≤5％；多酚级分中芥子酸、芥子碱的含量≤0.5％5)本发明的生产方法对环境基本无污染。
图1，是本发明的方法流程1。
图2，是本发明的方法流程2。
具体实施例方式
实施例1从油菜籽饼粕中提取多酚萃取剂的配比体积百分比95％的乙醇810升，生活用水990升。氯化镁14.1千克，先将氯化镁加入水中搅拌溶解，调pH为5，然后与95％乙醇混匀。
将100千克油菜籽饼粕粉碎，过40目筛，投入提取容器，加入提取剂1800升，调节温度至45℃，搅拌浸提2小时，用板框压滤机压滤，所得滤液再用精滤机过滤，除去200目以上杂质。
精滤的滤液立即用真空浓缩机在45℃下，真空度不低于0.85大气压下浓缩，蒸出乙醇后得多酚浓缩液1。
将多酚浓缩液以1.5立方米/小时的流速依次流过阳离子交换树脂柱、阴离子交换树脂柱，然后流经串连的大孔树脂柱组，当一根大孔树脂柱流过的多酚浓缩液的体积达到树脂柱床体积的10倍时，用生活用水以0.75立方米/小时的流速洗树脂柱，洗柱用水为树脂柱床体积的1.5倍。水洗完后，用体积百分比45％的甲醇以1.5立方米/小时的流速解吸多酚，解吸用去甲醇溶液体积为树脂柱柱床体积的3.5倍。收集甲醇液用真空浓缩机在50℃下，真空度不低于0.85大气压下浓缩，得多酚浓缩液2。将多酚浓缩液2喷雾干燥，得多酚产品5.2千克，其纯度为46.1％。
实施例2从油菜籽饼粕中提取多酚萃取剂的配比70％的乙醇溶液800升，加入氯化锌9.6千克，搅拌使其溶解，调pH值至2。
将100千克油菜籽饼粕粉碎，过60目筛，投入提取容器，加入提取剂800升，调节温度至55℃，搅拌浸提45分钟，用板框压滤机压滤，滤渣在相同条件下再提取2次。合并滤液，用精滤机过滤，除去200目以上杂质。
精滤的滤液立即用真空浓缩机在50℃下，真空度不低于0.85大气压下浓缩，蒸出乙醇后得多酚浓缩液1。
多酚浓缩液以1.5立方米/小时的流速依次流过阳离子交换树脂柱、阴离子交换树脂柱，然后流经串连的大孔树脂柱组，当一根大孔树脂柱流过的多酚浓缩液的体积达到树脂柱床体积的10倍时，用生活用水以0.75立方米/小时的流速洗树脂柱，洗柱用水为树脂柱床体积的1.5倍。水洗完后，用体积百分比75％的乙醇以1.5立方米/小时的流速解吸多酚，解吸用去乙醇体积为树脂柱柱床体积的4倍。收集乙醇液用真空浓缩机在50℃下，真空度不低于0.85大气压下浓缩，得多酚浓缩液2。将多酚浓缩液2加到葡聚糖凝胶柱上，加入的多酚浓缩液2的体积为葡聚糖凝胶柱床体积的20％，先用1.2倍葡聚糖凝胶柱床体积的水洗柱，再用75％的乙醇解吸多酚。收集解吸液，用真空浓缩机在50℃下，真空度不低于0.85大气压下浓缩，蒸出乙醇后得多酚浓缩液3。将多酚浓缩液3冷冻干燥，得多酚产品2.3千克，其纯度为98.2％。
实施例3从油菜籽饼粕中提取多酚萃取剂的配比先将2.4千克硫酸钙加入到80％的1200升的乙醇溶液中，搅拌溶解，调pH至3.5。
将100千克油菜籽饼粕粉碎，过80目筛，投入提取容器，加入提取剂1200升，调节温度至85℃，搅拌浸提30分钟，用板框压滤机压滤，滤渣在相同条件下再提取1次。合并滤液，用精滤机过滤，除去200目以上杂质。
精滤的滤液立即用真空浓缩机在45℃下，真空度不低于0.85大气压下浓缩，蒸出乙醇后得多酚浓缩液1。
多酚浓缩液以1.5立方米/小时的流速依次流过阳离子交换树脂柱、阴离子交换树脂柱，然后流经串连的大孔树脂柱组，当一根大孔树脂柱流过的多酚浓缩液的体积达到树脂柱床体积的10倍时，用生活用水以0.75立方米/小时的流速洗树脂柱，洗柱用水为树脂柱床体积的1.5倍。水洗完后，用体积百分比15％的乙醇以1.5立方米/小时的流速解吸多酚，解吸用去乙醇体积为树脂柱柱床体积的4倍。收集乙醇液用真空浓缩机在50℃下，真空度不低于0.85大气压下浓缩，得多酚浓缩液2。将多酚浓缩液2在真空度不低于0.90大气压、温度不高于60℃下干燥，得产品2.25千克，其纯度为44.2％。
实施例4从油菜籽饼粕或油菜籽种皮中提取多酚萃取剂的配比先将12.9千克氯化钙加入到66.5％的1000升的乙醇溶液中，搅拌溶解，调pH至5。
原料用量100千克的油菜籽种皮或100千克的油菜籽饼粕，其处理步骤如实施例1所示。
实施例5从油菜籽饼粕或油菜籽种皮中提取多酚萃取剂的配比先将45.2千克磷酸钙加入到73％的1000升的乙醇溶液中，搅拌溶解，调pH值至3。
原料用量100千克的油菜籽种皮或100千克的油菜籽饼粕，其处理步骤如实施例1所示。
实施例6从油菜籽饼粕或油菜籽种皮中提取多酚萃取剂的配比先将1.7千克乳酸钙加入到45％的1000升的乙醇溶液中，搅拌溶解，调pH值至2。
原料用量100千克的油菜籽种皮或100千克的油菜籽饼粕，其处理步骤如实施例1所示。
实施例7从油菜籽饼粕或油菜籽种皮中提取多酚萃取剂的配比先将22.2千克硝酸钙加入到85％的1000升的乙醇溶液中，搅拌溶解，调pH值至4。
原料用量100千克的油菜籽种皮或100千克的油菜籽饼粕，其处理步骤如实施例1所示。
实施例8从油菜籽加工后的剩余种皮中提取多酚萃取剂的配比先将29.5千克氯化钡加入到45％的1100升的乙醇溶液中，搅拌溶解，调节调pH值至4。
原料用量100千克的油菜籽种皮或100千克的油菜籽饼粕，其处理步骤如实施例1所示。
实施例9从油菜籽饼粕或油菜籽种皮中提取多酚萃取剂的配比先将36.2千克硫酸镁加入到55％的1200升的乙醇溶液中，搅拌溶解，调pH值至4。
原料用量100千克的油菜籽种皮或100千克的油菜籽饼粕，其处理步骤如实施例1所示。
实施例10从油菜籽饼粕或油菜籽种皮中提取多酚萃取剂的配比先将40.6千克硫酸锌加入到75％的1200升的乙醇溶液中，搅拌溶解，调pH值至4.5。
原料用量100千克的油菜籽种皮或100千克的油菜籽饼粕，其处理步骤如实施例1所示。
实施例11从油菜籽饼粕或油菜籽种皮中提取多酚萃取剂的配比先将23.4千克氯化铝加入到75％的1100升的乙醇溶液中，搅拌溶解，调pH值至2.5。
原料用量100千克的油菜籽种皮或100千克的油菜籽饼粕，其处理步骤如实施例1所示。
权利要求
1.一种用于从油菜籽饼粕或油菜子种皮中提取多酚的萃取剂，它包括下列组分中性钙盐或类似物 按重量百分比计0.10-5.50g/100ml，乙醇溶液 按重量百分比计30％-85％，水 补充至100，它是按照以下方法制备的A、配制乙醇溶液前预先调pH值到2-5，B、将所述的中性钙盐或类似物加到乙醇溶液中。
2.根据权利要求1所述的萃取剂，其特征在于所说的中性钙盐从硫酸钙、氯化钙、磷酸钙、乳酸钙或硝酸钙中选择其中一种；所述的类似物从氯化钡、氯化镁、氯化锌、硫酸镁、硫酸锌、氯化铝中选择其中一种。
3.从油菜籽饼粕和油菜籽种皮中提取多酚的制备方法，其特征包括以下步骤1)将粉碎和脱脂后的油菜籽饼粕或油菜籽种皮粉末加入到如权利要求1所述的萃取剂，原料与萃取剂之比为1∶5至1∶15，在45-85℃下，处理30分钟-2小时，间歇搅拌萃取，得到料液1，或者将滤渣再在相同条件下提取1-3遍后得到料液2，合并料液1和2；2)将步骤1)得到的合并料液，去200目以下的杂质，得滤液1；3)将步骤2)得到的滤液1置50℃以下真空浓缩，回收乙醇，得到浓缩液1；4)将步骤3)得到的浓缩液1先后过阳离子交换树脂柱和阴离子交换树脂柱，除去浓缩液1中的杂质，得到初步纯化的多酚溶液；5)将步骤4)得到的初步纯化多酚溶液过大孔树脂吸附柱，用水洗除去杂质后，用10％-76％体积百分数的乙醇溶液洗脱；或者用20％-80％体积百分数的甲醇溶液洗脱，得到进一步纯化的多酚溶液；6)将步骤5)得到的进一步纯化的多酚溶液在50℃以下真空浓缩，回收溶剂，得到浓缩液2；7)将步骤6)得到的浓缩液2干燥，得到精制多酚。
4.根据权利要求1或3所述的方法，其步骤包括1)将上述步骤6)得到的浓缩液2上葡聚糖凝胶或聚酰胺柱，依次用甲醇∶水＝1∶3，1∶1，3∶1；100％甲醇；甲醇∶丙酮＝1∶1；50％丙酮溶液洗脱，分别收集洗脱液；2)将步骤1)所得的洗脱液真空浓缩，得浓缩液3；3)将步骤2)所得的浓缩液3干燥，得多酚级分。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤1)中的甲醇可以用乙醇代替。
6.根据权利要求3所述的提取方法，其特征在于精制纯化所使用的大孔树脂柱为对菜籽多酚有选择性吸附的大孔树脂。
7.根据权利要求3所述的方法，其特征在于采用冷冻干燥或喷雾干燥或真空干燥。
全文摘要
本发明公开了一种用于从油菜籽饼粕或油菜子种皮中提取多酚的萃取剂，它包含中性钙盐或类似物以及乙醇等一些组分。本发明还公开了利用这种萃取剂从油菜籽饼粕或油菜子种皮中提取多酚的工艺。具体包括将所述的油菜籽饼粕或油菜籽种皮粉碎并脱脂，采用如前所述的萃取剂，经过浸提、在真空下蒸去乙醇、柱色谱纯化多酚、真空浓缩及干燥等步骤得到精制多酚；或者在前述工艺基础上再用树脂或葡聚糖凝胶或聚酰胺柱对前述多酚溶液进一步纯化得到含量高的多酚级分。本发明的多酚的得率达到1.7％－2.3％，纯度可分别达40％－70％与98％以上。
文档编号C07C37/80GK1680220SQ200410012980
公开日2005年10月12日 申请日期2004年4月6日 优先权日2004年4月6日
发明者吴谋成, 严奉伟, 袁俊华, 曾晓波 申请人:华中农业大学