专利名称：蓖麻碱变应原双提工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种蓖麻毒素提取方法，即一种蓖麻碱变应原双提工艺。
背景技术：
蓖麻是大戟科蓖麻属植物，其籽实的蓖麻油含量高达45%。蓖麻油是重要的化 工原料，广泛用于化工、纺织、轻工、医药等部门，主要生产高级润滑油、油漆、涂料、肥皂、 油墨、助染剂、增塑剂、乳化剂等。此外，蓖麻籽还含有丰富的蛋白质，其中粗蛋白含量达 33% -35%，是粮食作物的3倍。蓖麻籽榨油后上述蛋白存在于蓖麻粕中，蓖麻粕粗蛋白含 量高达46%。蓖麻蛋白中含有球蛋白60%，谷蛋白20%，清蛋白16%，不含或含少量动物 难以吸收的醇溶蛋白，绝大部分都可被动物消化吸收利用，是宝贵的畜禽蛋白饲料资源。可是，在蓖麻粕中含有大量的毒素，限制了蓖麻蛋白质的开发利用。蓖麻毒素包括 毒蛋白、凝集素、蓖麻碱和变应原。毒蛋白和凝集素在热榨过程中已经热解殆尽，但蓖麻碱 和变应原仍然留在蓖麻粕中。蓖麻碱(Ricinine)为N-甲基_3_氰基-4-甲氧基_2_毗喃 酮，占籽重的0. 15% -0. 2%，在脱脂饼粕中占0. 3% -0. 4%，过量服食可引起动物的呕吐、 呼吸抑制、肝和肾受损等。变应原(Anatoxin)约占籽重的0. 4%-0. 5%，具强烈的过敏活 性和抗原性。因此，未经脱毒的蓖麻粕不能直接用于配合饲料，只好作为肥料用于农田，附 加值很低，非常可惜。大量研究证明，蓖麻毒素既是有害物质，也是有用物质，特别是在抗癌药和生物农 药的研制中具有重要的作用。因此，无论是对于蓖麻蛋白的利用还是蓖麻毒素本身的利用， 蓖麻毒素的提取都具有重要的意义。数十年来，国内外许多专家致力于蓖麻粕脱毒技术的研究，先后发明多种脱毒方 法。如热喷膨爆脱毒法、挤压膨化脱毒法、生物化学脱毒剂脱毒法、微生物发酵脱毒法等。 特别是在热榨工艺比较普及的情况下，对于蓖麻碱和变应原的提取已经成为业内关注的重 点。可是，现有研究成果只能分别提取蓖麻碱或变应原，因而成本较高，不适宜大规模生产， 至今仍停留在实验室阶段。
发明内容
本发明的目的是提供一种工艺简单、成本低廉、适于大规模生产的蓖麻粕脱毒工 艺。上述目的是由以下技术方案实现的提供一种蓖麻碱变应原双提工艺，其特点是 将蓖麻粕浸于水或乙醇和水的混合溶剂中，得到蓖麻碱和变应原的混合液，再将上述混合 液浓缩，加入乙醇并使溶液中的乙醇浓度达到90%以上，放置沉淀，蓖麻碱集于溶液中，变 应原集于沉淀物中，将溶液与沉淀物分离，即可同时得到蓖麻碱、变应原。所述蓖麻粕的含油量如果超标，可先用石油醚或乙醚将热榨油的蓖麻粕中残留的 油除掉。所述蓖麻粕的溶剂是水和乙醇，乙醇与水体积比=1 1 ；最佳提取温度60°C;最佳提取总时间120-240分钟；最佳提取次数4次；最佳溶剂比1.0 6.0。所述蓖麻粕的溶剂是水，提取温度60°C ；提取4次，每次时间2-3小时。所说的放置沉淀需要20_24h，沉淀后离心分离，并对沉淀物用乙醇反复冲洗并沉 淀两次，分别取含有蓖麻碱的滤液和沉淀物。蓖麻碱的提纯将上述含有蓖麻碱滤液，用旋转蒸发仪在50°C恒温下浓缩至粘稠 状，用三氯甲烷在搅拌下回流提取0.5小时，重复2次，合并滤液，蒸出三氯甲烷在30°C真空 下浓缩至干，再用甲醇提取0. 5小时，重复2次，活性炭脱色，蒸出甲醇。用乙腈在搅拌下回 流提取0. 5小时，重复2次，合并滤液，将滤液用旋转蒸发仪在30°C恒温下浓缩至干后，用乙 醇全部溶解，室温放置，乙醇蒸发得纯蓖麻碱白色针状晶体。变应原的提纯将得到的变应原沉淀，用25%乙醇溶解，加入10%碱式醋酸铅搅 拌0. 5小时，离心，倾出上清夜，用10%碳酸钠溶液调pH9. 5后搅拌20分钟，离心，除去沉 淀。用盐酸将溶夜调制PH为6. 0-6. 5，然后在50°C下用旋转蒸发仪减压至一定浓度，超滤， 用95 %乙醇沉淀，离心，将沉淀再用25 %的乙醇溶解，清液蒸出乙醇即得微白色粉末蓖麻 变应原。在所述提取过程中对溶剂进行高频振荡。所述的高频振荡是超声波振荡，在溶剂是水和乙醇混合溶液的提取过程中，超声 波振荡180002-5000HZ，25-30分钟；提取两次。所述的高频振荡是超声波振荡，在以水为溶剂的提取过程中，超声波振荡 20000-25000HZ, 28-35 分钟，提取两次。本发明的有益效果是在高浓度乙醇溶剂的作用下，实现了蓖麻碱和变应原的分 离，取得了同时提取两种蓖麻毒素的意外效果，且具有操作简单、成本低廉等特点，为蓖麻 粕毒素的提取和蓖麻粕蛋白的利用提供了大规模工业化生产的条件，因而具有较高的使用 价值和良好的市场前景。
图1是第一种实施例的蓖麻碱变应原提取工艺流程图；图2是第一种实施例的蓖麻碱提纯工艺流程图；图3是第一种实施例的变应原提纯工艺流程图；图4是第二种实施例的生产工艺流程图；图5是第三种实施例的生产工艺流程图；图6是第四种实施例的生产工艺流程图；图7是蓖麻碱紫外谱图；图8是蓖麻碱的红外谱图；图9蓖麻碱的质谱图；图10是蓖麻碱的结构式；图11是变应原的紫外谱图；图12是变应原的红外谱图。
具体实施例方式一、实验说明为了探讨蓖麻脱毒的方法，就不同的溶剂、温度、时间等指标作了大量实验，得到 以下结论1.用乙醇为溶剂时，乙醇只能提取蓖麻碱，而不能提取变应原。2.用水为溶剂时，提取温度60°C ；—次提取时间2-3小时，提取四次，蓖麻碱和变
应原的得率较高。3.用乙醇和水为溶剂时，乙醇含量为70-50%时蓖麻碱的提取率高，乙醇含量为 20-10%时变应原的提取率高，只有乙醇含量在50%时，才能达到蓖麻碱与变应原同时提取 率好的效果。4.提取温度对变应原的提取率影响不大，但对蓖麻碱的影响稍大一些，随温度升 高，蓖麻碱的提取率逐渐提高，达到60°C后，提取率逐渐降低，说明最佳温度应选择60°C。5.在采用水或乙醇和水为溶剂的提取过程中，施加超声波等高频振荡会显著提高 效率，大幅度缩短工作时间。6.用乙醇和水为溶剂时，提取时间对蓖麻碱和变应原的提取率有很大影响。随时 间的增加提取率逐渐增大，超声时间达到25-30分钟后提取率逐渐减少，说明在没有过滤 换新溶剂时，提取时间不宜过长，否则蓖麻碱有变性。7.用水为溶剂时，提取两次，每次用超声提取28-35分钟，蓖麻碱和变应原的得率较高。8.乙醇水=1 1，提取温度为60°C，提取总时间2-4小时，分四次提取蓖麻碱
和变应原得率较高。9.乙醇水=1 1，提取温度为60°C，提取两次，每次超声振荡25-30分钟，蓖麻
碱和变应原得率较高。10.原料与溶剂比对蓖麻碱和变应原提取率的影响按乙醇水=1 1的比例 加入提取器中，原料与溶剂比在1 6时提取率较好，能满足蓖麻碱和变应原同时提取率高 的要求。11.以水为溶剂加入超声提取器中，原料与溶剂比在1.0 8.0时提取率较好，能 满足蓖麻碱和变应原同时提取率高的要求。基于上述实验结论，形成以下总的构思高浓度乙醇能溶解蓖麻碱，而难溶变应 原，因此，对蓖麻粕溶出物进行高浓度乙醇处理，会促使蓖麻碱集于溶液中，变应原集于沉 淀中，即可通过分离同时获得蓖麻碱和变应原两种蓖麻毒素，进而完成蓖麻粕的脱毒作业。二、实施例第一种实施例采用乙醇和水为溶剂，对蓖麻粕进行脱毒处理。其工艺流程如图1 所示。下面结合图1对此工艺作进一步的说明1.粗品提取将蓖麻粕粉碎装入提取罐，如果是热榨蓖麻粕则先用石油醚或乙醚 将蓖麻粕中残留的油除掉。然后按体积1 1加入乙醇和水，调整蓖麻粕与溶剂比为1 6， 提取温度60°C，经四次循环提取，120-240分钟完成，得到的蓖麻碱和变应原的混合液，再 对混合液进行浓缩后加入乙醇，并使乙醇在溶液中的浓度达到90%以上，放置20-24h，即 产生沉淀，蓖麻碱溶于上清液中，变应原在沉淀物中，离心分离，分别收集滤液和沉淀物，用
5乙醇反复冲洗沉淀二次，并分别收集滤液和沉淀物，即得蓖麻碱、变应原粗品。2.蓖麻碱的提纯如图2所示，将上述含有蓖麻碱滤液，用旋转蒸发仪在50°C恒温 下浓缩至粘稠状，用三氯甲烷在搅拌下回流提取0. 5小时，重复2次，合并滤液，蒸出三氯甲 烷在30°C真空下浓缩至干，再用甲醇提取0. 5小时，重复2次，活性炭脱色，蒸出甲醇。用乙 腈在搅拌下回流提取0. 5小时，重复2次，合并滤液，将滤液用旋转蒸发仪在30°C恒温下浓 缩至干后，用乙醇全部溶解，室温放置，乙醇蒸发得纯蓖麻碱白色针状晶体。对纯蓖麻碱作 红外光谱以及质谱分析得到的谱图与文献给出的谱图相同。3.变应原的提纯如图3所示，将得到的变应原沉淀，用25%乙醇溶解，加入10% 碱式醋酸铅搅拌0. 5小时，离心，倾出上清夜，用10%碳酸钠溶液调pH9. 5后搅拌20分钟， 离心，除去沉淀。用盐酸将溶夜调制pH为6. 0-6. 5，然后在50°C下用旋转蒸发仪减压至一 定浓度，超滤，用95%乙醇沉淀，离心，将沉淀再用25%的乙醇溶解，清液蒸出乙醇即得白 色粉末蓖麻变应原。对于热榨蓖麻粕，在提取蓖麻碱和变应原后所得蓖麻粕就是脱毒产品，可做为饲 料的蛋白原料。第二种实施例如图4所示，也是以乙醇和水为溶剂，其工艺流程与第一种实施例 基本相同，只是在乙醇和水为溶剂提取的同时，对溶液进行了高频振荡，本例推荐采用超声 波振荡，即将蓖麻粕粉碎装入超声提取罐，如果是热榨蓖麻粕则先用石油醚或乙醚将蓖麻 粕中残留的油除掉。然后按体积1 1加入乙醇和水，调整蓖麻粕与溶剂比为1 6，提取 温度60°C，20000-25000HZ下超声振荡25-30分钟时，进行过滤，滤渣中加入新溶剂，重复提 取两次总时间50-60分钟完成，得到蓖麻碱和变应原的混合液。再对混合液进行减压浓缩 后加入乙醇，并使乙醇在溶液中的浓度达到90%以上，放置20-24h，即产生沉淀，蓖麻碱溶 于滤液中，变应原为沉淀物，离心分离，分别收集滤液和沉淀物，用乙醇反复冲洗沉淀二次， 并分别收集滤液和沉淀物，即得蓖麻碱、变应原粗品。其提纯过程与第一种实施例相同。第三种实施例采用水为蓖麻粕的溶剂，工艺流程如图5所示。蓖麻粕用水，在 60°C下浸泡2-3小时，滤渣中加入新溶剂，重复提取3次总时间6-10小时完成，蓖麻碱和变 应原得率较高。反复浸泡挤干，收集挤出液，经蒸发浓缩成为蓖麻碱和蓖麻变应原的混合 物。在混合物中加入乙醇，并将乙醇浓度调至90%以上进行处理，即可出现沉淀分离，蓖麻 碱在上清液中，变应原在沉淀物中。再经离心分离，即可分别得到蓖麻碱和变应原的粗品， 再经提纯即可得两种纯品。挤出干物质即为无毒蓖麻粕产品。第四种实施例水为溶剂附加超声波处理，其工艺流程如图6所示，将蓖麻粕粉碎 装入超声提取罐，如果是热榨蓖麻粕则先用石油醚或乙醚将蓖麻粕中残留的油除掉。然后 加入水，调整蓖麻粕与溶剂比为1 8，提取温度60°C，经2次循环超声提取，每次28-35分 钟，总56-70分钟完成，得到的蓖麻碱和变应原的混合液。再对混合液进行减压浓缩后加入 乙醇，并使乙醇在溶液中的浓度达到90%以上，放置20-24h，即产生沉淀，蓖麻碱溶于滤液 中，变应原为沉淀物，离心分离，分别收集滤液和沉淀物，用乙醇反复冲洗沉淀二次，并分别 收集滤液和沉淀物，即得蓖麻碱、变应原粗品。其提纯过程与第一种实施例相同。三.蓖麻碱的结构解析1.用紫外光谱仪，在波长为200-600nm之间，对蓖麻变应原进行扫描，见图7蓖麻 变应原的紫外谱图显示一个峰，说明得到了较纯的变应原。
6
2.红外谱图的绘制取蓖麻碱纯品少许，与KBr充分研磨混勻，压片，测定红外光 谱图，蓖麻碱的红外谱图见图8。从图8中可以看到，3042cm"1可能为不饱和环上的不饱和碳C-H伸缩振动引起的吸 收峰。2226cm—1为典型的-CN三键伸缩振动引起的吸收峰。由于与环上不饱和键共轭作用 使-C-O伸缩振动向低波数方向位移，结果出现在1653CHT1为C = 0的伸缩振动引起的吸收 峰。1492CHT1可归结为单环上C-C伸缩振动引起的吸收峰。1355CHT1为-CH伸缩振动吸收 峰，1135cm"1为C-O伸缩振动引起的吸收峰，947cm"1归结为-C-H摇摆振动，776、687cm"1可 归结为不饱和环上取代基变形振动引起的吸收峰。从谱图分析其结果，基本符合图6所示 的蓖麻碱结构，从而确定得出的晶体为蓖麻碱。3.蓖麻碱的质谱图的绘制从图9可见最高峰的质荷比(z/m)为164. 85，应为蓖麻碱正离子的质荷比，而蓖麻 碱分子式为C8H8N2O2，其结构如图10，摩尔质量为163. 85g/mol。4.蓖麻变应原的紫外光谱用紫外光谱仪，在波长为200-600nm之间，对蓖麻变应原进行扫描，见图11蓖麻变 应原的紫外谱图显示一个峰，说明得到了较纯的变应原。5.蓖麻变应原的红外光谱的分析取蓖麻变应原纯品少许，与KBr充分研磨混勻，压片，测定红外光谱图，蓖麻碱的 红外谱图见图12，变应原的红外谱图显示了文献介绍的特征吸收峰，说明得到了较纯的变应原。从图12中可以看到，3406. 9cm"1可能为CONH的N-HC-H伸缩振动引起的吸收峰。 2959. 0和2930. OcnT1处的峰为CH3和CH2伸缩振动引起的吸收峰。出现在1653cm"1为C = 0的伸缩振动引起的吸收峰。1080. 2cm-1为_0—伸缩振动引起的吸收峰，从谱图分析其结 果也说明，得到的是较纯的蓖麻变应原产品。五.产品的技术指标1.蓖麻粕的技术指标表1脱毒蓖麻粕技术指标
权利要求
一种蓖麻碱变应原双提工艺，其特征在于将蓖麻粕浸于水或乙醇和水的混合溶剂中，得到蓖麻碱和变应原的混合液，再将上述混合液浓缩，加入乙醇并使溶液中的乙醇浓度达到90％以上，放置沉淀，蓖麻碱集于溶液中，变应原集于沉淀物中，将溶液与沉淀物分离，即同时得到蓖麻碱和变应原两种物质。
2.根据权利要求1所述的蓖麻碱变应原双提工艺，其特征在于所说的蓖麻粕含油量 如果超标，可先用石油醚或乙醚将热榨油的蓖麻粕中残留的油除掉。
3.根据权利要求1所述的蓖麻碱变应原双提工艺，其特征在于所述混合溶剂乙醇与 水的体积比1 1;提取温度60°c;提取次数4次；总提取时间120-240分钟；溶剂比1 6。
4.根据权利要求1所述的蓖麻碱变应原双提工艺，其特征在于所述蓖麻粕的溶剂为 水，提取温度60°C ；提取次数4次；每次提取时间2-3小时，溶剂比1 8。
5.根据权利要求1所述的蓖麻碱变应原双提工艺，其特征在于所说的放置沉淀需要 20-24h,沉淀后离心分离，并对沉淀物用乙醇反复冲洗并沉淀两次，分别取含有蓖麻碱的滤 液和沉淀物。
6.根据权利要求1所述的蓖麻碱变应原双提工艺，其特征在于所述蓖麻碱按以下方 法提纯蓖麻碱滤液用旋转蒸发仪在50°C恒温下浓缩至粘稠状，用三氯甲烷在搅拌下回流 提取0. 5小时，重复2次，合并滤液，蒸出三氯甲烷在30°C真空下浓缩至干，再用甲醇提取 0. 5小时，重复2次，活性炭脱色，蒸出甲醇。用乙腈在搅拌下回流提取0. 5小时，重复2次， 合并滤液，将滤液用旋转蒸发仪在30°C恒温下浓缩至干后，用乙醇全部溶解，室温放置，乙 醇蒸发得纯蓖麻碱白色针状晶体。
7.根据权利要求1所述的蓖麻碱变应原双提工艺，其特征在于所述变应原按以下方 法提纯将变应原沉淀用25%乙醇溶解，加入10%碱式醋酸铅搅拌0. 5小时，离心，倾出上 清夜，用10%碳酸钠溶液调pH9.5后搅拌20分钟，离心，除去沉淀。用盐酸将溶夜调制pH 为6. 0-6. 5，然后在50°C下用旋转蒸发仪减压至一定浓度，超滤，用95%乙醇沉淀，离心，将 沉淀再用25%的乙醇溶解，清液蒸出乙醇即得微白色粉末蓖麻变应原。
8.根据权利要求1所述的蓖麻碱变应原双提工艺，其特征在于在所述提取过程中对 溶剂进行高频振荡。
9.根据权利要求8所述的蓖麻碱变应原双提工艺，其特征在于所述的高频振荡是超 声波振荡，乙醇和水为溶剂的提取过程中，提取两次，每次超声波振荡25-30分钟。
10.根据权利要求8所述的蓖麻碱变应原双提工艺，其特征在于所述的高频振荡是超 声波振荡，在以水为溶剂的提取过程中，提取两次，每次超声波振荡28-35分钟。
全文摘要
本发明涉及一种蓖麻脱毒方法，即一种蓖麻碱变应原双提工艺，其特征在于将蓖麻粕浸于水或乙醇和水的混合溶剂中，得到蓖麻碱和变应原的混合液，再将上述混合液浓缩，加入乙醇并使溶液中的乙醇浓度达到90％以上，放置沉淀，蓖麻碱集于滤液中，变应原集于沉淀物中，将滤液与沉淀物分离，即可同时得到蓖麻碱、变应原。本发明的有益效果是在高浓度乙醇溶剂的作用下，实现了蓖麻碱和变应原的分离，实现了同时提取两种蓖麻毒素的意外效果，操作简单、成本低廉，特别是采用超声提取技术，显著提高了生产效率，从而为蓖麻粕毒素的提取和蓖麻粕蛋白的利用提供了大规模工业化生产的条件。
文档编号C07D213/85GK101973937SQ201010512828
公开日2011年2月16日 申请日期2010年10月20日 优先权日2010年10月20日
发明者赵玉英 申请人:内蒙古天润蓖麻开发有限公司