一种应用于金花茶氨基酸活性成分的梯次分离方法
【专利摘要】本发明涉及金花茶加工应用【技术领域】，提供了一种应用于金花茶氨基酸活性成分的梯次分离方法，以石墨烯纳米材料为选择性萃取吸附分离载体材料，通过梯次控制金花茶浓缩液的pH值，调节氨基酸活性成分的等电点进行梯次分离，所述氨基酸活性成分包括天冬氨酸，苏氨酸，丝氨酸，谷氨酸，脯氨酸和甘氨酸。所述氨基酸活性成分梯度分离等电点对应的pH值分别为天冬氨酸小于2.77，苏氨酸5.98-6.15，丝氨酸3.23-5.67，谷氨酸2.78-3.21，脯氨酸6.17-6.29，甘氨酸5.69-5.96。本发明的应用于金花茶氨基酸活性成分的梯次分离方法具有选择性高、分离速度快、产品纯度好和成本低廉的特点。
【专利说明】一种应用于金花茶氨基酸活性成分的梯次分离方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及金花茶应用加工【技术领域】，特别涉及一种应用于金花茶氨基酸活性成分的梯次分离方法。
【背景技术】
[0002]金花茶有“植物大熊猫” “茶族皇后”的美誉，是国家一级保护植物。其花、叶等中不仅含有丰富的茶多酚、茶多糖、总黄酮、β -谷留醇及硒、锰、铁、锌、锗等微量元素，还含有丰富的氨基酸活性成分，如苏氨酸，丝氨酸，谷氨酸，脯氨酸和甘氨酸等，其含量视品种而略有不同，而金花茶不同部位，如叶、花朵、花粉、果实等中氨基酸含量均有差异。
[0003]目前，关于金花茶的氨基酸活性成分的分析技术多见诸报端，现有相关文献大多集中在金花茶中氨基酸活性成分含量分析上，对于金花茶中氨基酸活性成分的分离技术较少涉及，严重制约了金花茶中的氨基酸活性成分的推广应用。
[0004]
【发明内容】
本发明针对现有技术存在的问题，针对金花茶中的氨基酸成分进行分离提取，形成了一种应用于金花茶氨基酸活性成分的梯次分离方法，具有选择性高、分离速度快、产品纯度好和成本低廉的特点。
[0005]本发明的内容为:
一种应用于金花茶氨基酸活性成分的梯次分离方法，以石墨烯纳米材料为选择性萃取吸附分离载体材料，通过梯次控制金花茶浓缩液的PH值，调节氨基酸活性成分的等电点进行梯次分离，所述氨基酸活性成分包括天冬氨酸，苏氨酸，丝氨酸，谷氨酸，脯氨酸和甘氨酸。
[0006]石墨烯是一种由碳原子构成的单层片状结构的新材料。是一种由碳原子以sp2杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜，具有优异的电学、热学、机械学等性质。且具有超大比表面:其理论比表面积最高达2630 m2 /g。基于石墨烯具有超大比表面、纳米尺度孔径，原子层级的厚度，表面电学性能，可功能化复合改性等优异性能，日益显示及优势和潜力。而且，石墨稀材料的生物相容性、表面电荷等方面具有独特优势。
[0007]氨基酸作为两性化合物，既含有能释放H+的基团(如羧基)。也含有接受H+的基团(如氨基)，因此氨基酸也被称为两性电解质或兼性离子。当pH=pI (等电点)时，氨基酸呈兼性离子，在电场中不移动；ipH>pI时，氨基酸带负电荷，在电场中向正极移动当pH〈pI时，氨基酸带正电荷，在电场中向负极移动。同时，在金花茶中，所述基酸活性成分包括天冬氨酸，苏氨酸，丝氨酸，谷氨酸，脯氨酸和甘氨酸的等电点均有所差异，因此，可以利用石墨烯纳米材料作为选择性萃取吸附分离载体材料，通过调整金花茶浓缩液的PH值实现对等电点的调节，分别分离金花茶中的氨基酸活性成分。
[0008]优选地，所述氨基酸活性成分梯度分离等电点对应的pH值分别为天冬氨酸小于2.77，苏氨酸5.98-6.15，丝氨酸3.23-5.67，谷氨酸2.78-3.21，脯氨酸6.17-6.29，甘氨酸5.69-5.96。而需要分离的氨基酸的等电点分别为:天冬氨酸2.77，苏氨酸6.16，丝氨酸5.68，谷氨酸3.22，脯氨酸6.30，甘氨酸5.97，通过不同的pH值调节,可以使需要分离的氨基酸互不干扰，梯次选择性分离，有效保证分离产品的纯度。
[0009]优选地，所述石墨烯纳米材料包括没有改性的石墨烯纳米材料和改性的石墨烯纳米材料，所述改性的石墨烯纳米材料包括氧化石墨烯、羟基化石墨烯、羧基化石墨烯、巯基化石墨烯、壳聚糖修饰石墨烯、金属离子修饰石墨烯、生物大分子修饰石墨烯和石墨烯类纳米介孔材料，可以根据需要选用不同类型的石墨烯纳米材料，提高分离效率。
[0010]优选地，所述石墨烯纳米材料的材料为以可再生资源碳化制备的活性碳通过改进型Hmnmers法及可逆加成-断裂链转移聚合方法合成的，有效节约分离载体材料成本。
[0011]优选地，所述石墨烯纳米材料在吸附完各对应氨基酸步骤后可洗净干燥活化循环使用，有效节约分离载体材料成本。
[0012]优选地，所述可再生资源碳化制备的活性碳的的原料包括稻草、甘蔗渣和玉米杆。
[0013]优选地，所述梯次分离的处理过程还同时通过超声波震荡分散加快分离速率，有效提升分离效率。
[0014]同时，所述金花茶的植物浓缩液进行完氨基酸活性成分梯次分离后，剩余茶多酚、茶多糖、总黄酮、谷留醇、亚油酸等金花茶活性成分可在旋转蒸发除去有机溶剂后同步实现分离，使金花茶各活性成分得到最大程度应用，进一步降低制造成本。
[0015]本发明的有益效果是:
第一，选择性高，需要分离的氨基酸活性成分的等电点各有差异，调节金花茶植物浓缩液的PH值进行梯次分离，可以针对天冬氨酸，苏氨酸，丝氨酸，谷氨酸，脯氨酸和甘氨酸进行选择性分离，相互之间干扰较少；
第二，分离速度快，通过选用石墨烯纳米材料作为选择性萃取吸附分离载体，既有效利用石墨烯材料自身的电负性特征，又充分发挥石墨烯比表面积大的优势，加快分离速度；第三，产品纯度好，需要分离的氨基酸火车成分采用梯次分离，每次只分离一种氨基酸，加之每种氨基酸的等电点各有差异，没有分离的氨基酸及对需要分离的氨基酸产品干扰程度低，保证了分离的氨基酸产品的纯度；
第四、成本低廉，梯次分离无需对设备进行投入，作为萃取吸附分离载体的石墨烯载体材料可以重复使用；有效节约分离的成本；
第五、操作简单，梯次分离多为常规化学操作，无复杂的设备操作，且工序简单，有效简化操作流程。
【具体实施方式】
[0016]为了进一步理解本发明的内容，下面就
【发明内容】
和具体实施例进行具体的描述: 一种应用于金花茶氨基酸活性成分的梯次分离方法，以石墨烯纳米材料为选择性萃
取吸附分离载体材料，通过梯次控制金花茶浓缩液的PH值，调节氨基酸活性成分的等电点进行梯次分离，所述氨基酸活性成分包括天冬氨酸，苏氨酸，丝氨酸，谷氨酸，脯氨酸和甘氨酸。其具体的操作步骤如下:
步骤一、金花茶植物浓缩液的制备:采摘秋季新鲜的金花茶花朵；采用电子秤称重；对采摘的秋季金花茶花朵进行筛选，遴选出最鲜嫩、最优质花朵，除去质量较差花朵；优选出的金花茶花朵原料必须符合《中华人民共和国药典》(2010年版)要求，无霉变、无异味、无杂质；洗净粉碎:将优选出金花茶花朵洗净后，用粉碎机粉碎，将粉碎后的金花茶花朵加入适量浓度为95%以上的丙酮或乙醇，利用索氏提取器提取5-6小时，得一次浓缩液；提取后残渣加入适量浓度为95%以上的丙酮或乙醇，在40-60°C条件下超声约1.5小时，得二次浓缩液，合并一次浓缩液和二次浓缩液，利用旋转蒸发仪旋转蒸发除去丙酮或乙醇溶剂，得到有机相的金花茶植物浓缩液Al。
[0017]步骤二、脯氨酸梯次分离，具体包括以下操作:
首先进行对步骤一所得的金花茶植物浓缩液Al进行pH调节，调节金花茶植物浓缩液Al的pH值为6.17-6.29，此时，金花茶植物浓缩液Al的pH值仅小于脯氨酸等电点，大于其它任何氨基酸等电点，由于当pH>pI时，氨基酸带负电荷，当pH〈pI时，氨基酸带正电荷，此时，脯氨酸带正电，天冬氨酸，苏氨酸，丝氨酸，谷氨酸，甘氨酸均带负电；
然后进行脯氨酸选择性萃取，在经过PH调节后的金花茶植浓缩液Al中加入适量的石墨烯纳米材料，超声半小时，在超声波辅助下，带正电的脯氨酸与带负电的石墨烯纳米材料复合，此处石墨烯纳米材料选用氧化石墨烯，其它氨基酸带负电，不与石墨烯纳米材料复合，得到待分离的金花茶植物浓缩液BI。
[0018]接着进行脯氨酸梯次分离，把超声后的金花茶植物浓缩液BI进行减压抽滤得到一次滤液Cl和一次滤渣D1，一次滤渣Dl用丙酮洗涤若干次除去一些简单吸附的非脯氨酸成分，一次滤液Cl留存下一步实验使用，一次滤渣Dl收集后置入装有95%乙醇的烧杯中，超声I小时，过滤得到二次滤液El和二次滤渣F1，二次滤渣Fl乙醇洗涤数次烘干活化后留待后续循环使用，二次滤液El用旋转蒸发除去乙醇，干燥得白色结晶性粉末的脯氨酸产物，脯氨酸产物可进一步重结晶纯化。
[0019]步骤三、苏氨酸梯次分离，具体包括以下操作:
首先把步骤二所得的一次滤液Cl进行pH调节，参照步骤二的pH调节操作，调节步骤二所得一次滤液Cl的pH为5.98-6.15，此时苏氨酸带正电，其它氨基酸带负电；
然后进行苏氨酸的选择性萃取，在已调节PH的一次滤液Cl中加入适量的石墨烯纳米材料，此处石墨烯纳米材料选用羟基化石墨烯，超声半小时，在超声波辅助下，带正电的苏氨酸与带负电的石墨烯纳米材料复合，其它氨基酸带负电不与石墨烯纳米材料复合，得到待分离的金花茶植物浓缩液B2 ；
接着进行苏氨酸的梯次分离:把金花茶植物浓缩液B2减压抽滤得到一次滤液C2和一次滤渣D2，一次滤渣D2用丙酮洗涤若干次除去一些简单吸附的非甘氨酸成分，一次滤液C2留存下一步进行二次提取，一次滤渣D2收集后置入装有沸水的烧杯中，超声0.5小时，趁热过滤得到二次滤液E2和二次滤渣F2，二次滤渣F2用沸水洗涤数次烘干活化后后留待后续循环使用，二次滤液E2装入烧杯中，加热到较高温度，把装有二次滤液E2的烧杯迅速放入冰水混合物中，析出的白色晶体，分离干燥后即得苏氨酸产物，产物可进一步重结晶纯化。
[0020]步骤四、甘氨酸梯次分离，具体包括以下操作:
首先对步骤三所得的一次滤液C2进行pH调节，重复pH调节操作，调节步骤三的二次滤液C2的pH为5.69-5.96，此时甘氨酸带正电，其它氨基酸带负电；
然后进行甘氨酸的选择性萃取，在已进行PH调节的二次滤液C2中加入适量的石墨烯纳米材料，此处石墨烯纳米材料选用羧基化石墨烯和巯基化石墨烯混合材料，超声半小时，在超声波辅助下，带正电的甘氨酸与带负电的石墨烯纳米材料复合，形成待分离的金花茶植物浓缩液B3;
接着进行甘氨酸的梯次分离:把金花茶植物浓缩液B3减压抽滤得到一次滤液C3和一次滤渣D3，一次滤渣D3用丙酮洗涤若干次除去一些简单吸附的非甘氨酸成分，一次滤液C3留存下一步进行二次提取，一次滤渣D3收集后置入装有去离子水的烧杯中，超声0.5小时，过滤得到二次滤液E3和二次滤渣F3，二次滤渣F3沸水洗涤数次烘干活化后留待后续循环使用，对二次滤液E3进行减压除去水，即得白色结晶粉末，分离干燥后即得甘氨酸产物，产物可进一步重结晶纯化。
[0021]步骤五、丝氨酸梯次分离，具体包括以下操作:
首先把步骤四所得的一次滤液C3进行pH调节，重复pH调节操作，调节一次滤液C3的pH为3.23-5.67，此时丝氨酸带正电，其它氨基酸带负电，
然后进行丝氨酸的选择性萃取，在进行完PH调节的一次滤液C3中加入适量的石墨烯纳米材料，超声半小时，在超声波辅助下，带正电的丝氨酸与带负电的石墨烯纳米材料复合，形成待分离的金花茶植物浓缩液B4 ；
接着进行丝氨酸梯次分离，把金花茶植物浓缩液B4进行减压抽滤，得到一次滤液C4和一次滤渣D4，一次滤渣D4用丙酮洗涤若干次除去一些简单吸附的非丝氨酸成分，一次滤液C4留存下一步进行二次提取，一次滤渣D4收集后置入装有95%甲醇的烧杯中，超声0.5小时，过滤得到二次滤液E4和二次滤渣F4，二次滤渣F4用甲醇洗涤数次烘干活化收集好留待后续循环使用，二次滤液E4通过旋转蒸发除去甲醇，即得白色结晶，分离干燥后即得丝氨酸产物，产物可进一步重结晶纯化。
[0022]步骤六、谷氨酸梯次分离，具体包括以下操作:
首先把步骤五所得的一次滤液C4进行pH调节，重复，pH调节操作，调节一次滤液C4的调节PH为2.78-3.21，此时谷氨酸带正电，其它氨基酸带负电；
然后进行谷氨酸的选择性萃取，在已进行PH调节的一次滤液C4中加入适量石墨烯纳米材料，此处石墨烯材料选用没有改性的石墨烯、壳聚糖修饰石墨烯和金属离子修饰石墨烯混合材料，超声半小时，在超声波辅助下，带正电的谷氨酸与带负电的石墨烯纳米材料复合，得到金花茶植物浓缩液B5 ；
接着进行谷氨酸的梯次分离，把金花茶植物浓缩液B5减压抽滤得到一次滤液C5和一次滤渣D5，一次滤渣D5用丙酮洗涤若干次除去一些简单吸附的非甘氨酸成分，一次滤液C5留存下一步二次提取，一次滤渣D5收集后置入装有沸水的烧杯中，超声0.5小时，趁热过滤得到二次滤液E5和二次滤渣F5，二次滤渣F5沸水洗涤数次烘干活化后留待后续循环使用，二次滤液E5装入烧杯中，加热到较高温度，把装有二次滤液E5的烧杯迅速放入冰水混合物中，析出的鳞片状晶体，分离干燥后即得谷氨酸产物，产物可进一步重结晶纯化。
[0023]步骤七、天冬氨酸梯次分离，具体包括以下操作:
首先步骤六所得的一次滤液C5进行pH调节:重复pH调节操作，调节一次滤液C5的pH小于2.77，此时天冬氨酸带正电；
然后进行天冬氨酸的选择性萃取，在已进行PH调节的一次滤液C5中加入适量的石墨烯纳米材料，此处石墨烯纳米材料选用生物大分子修饰石墨烯和石墨烯类纳米介孔材料混合材料，超声半小时，在超声波辅助下，带正电的天冬氨酸与带负电的石墨烯纳米材料复合，得到待分离的金花茶植物浓缩液B6 ； 接着进行天冬氨酸的梯次分离，把金花茶植物浓缩B6液减压抽滤得到一次滤液C6和一次滤渣D6，一次滤液C6可以留待后续进行其他成分的提取，一次滤渣D6用丙酮洗涤若干次除去一些简单吸附的非甘氨酸成分，一次滤渣D6收集后置入装有沸水的烧杯中，超声0.5小时，趁热过滤得到二次滤液E6和二次滤渣F6，二次滤渣F6沸水洗涤数次烘干活化后留待后续循环使用，二次滤液E6装入烧杯中，加热到较高温度，把转悠二次滤液E6的烧杯迅速放入冰水混合物中，析出的白色晶体，分离干燥后即得天冬氨酸产物，产物可进一步重结晶纯化。
[0024]除去氨基酸活性成分后的一次滤液E6含有较多的茶多酚、亚油酸、总黄酮，茶多糖等活性成分，可综合利用用于金花茶其它产品开发。
[0025]为了有效降低成本，所述石墨烯纳米材料的材料为以可再生资源碳化制备的活性碳通过改进型Hummers法及可逆加成-断裂链转移聚合方法合成的。所述可再生资源碳化制备的活性碳的的原料包括稻草、甘蔗渣和玉米杆。
[0026]以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制；凡本行业的普通技术人员均可按说明书所示和以上所述而顺畅地实施本发明；但是，凡熟悉本专业的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，可利用以上所揭示的技术内容而作出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时，凡依据本发明的实质技术对以上实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变等，均仍属于本发明的技术方案的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种应用于金花茶氨基酸活性成分的梯次分离方法，其特征在于:以石墨烯纳米材料为选择性萃取吸附分离载体材料，通过梯次控制金花茶浓缩液的PH值，调节氨基酸活性成分的等电点进行梯次分离，所述氨基酸活性成分包括天冬氨酸，苏氨酸，丝氨酸，谷氨酸，脯氨酸和甘氨酸。
2.根据权利要求1所述的应用于金花茶氨基酸活性成分的梯次分离方法，其特征在于:所述氨基酸活性成分梯度分离等电点对应的PH值分别为天冬氨酸小于2.77，苏氨酸5.98-6.15，丝氨酸 3.23-5.67，谷氨酸 2.78-3.21，脯氨酸 6.17-6.29，甘氨酸 5.69-5.96。
3.根据权利要求1或2所述的应用于金花茶氨基酸活性成分的梯次分离方法，其特征在于:所述石墨烯纳米材料包括没有改性的石墨烯纳米材料和改性的石墨烯纳米材料，所述改性的石墨烯纳米材料包括氧化石墨烯、羟基化石墨烯、羧基化石墨烯、巯基化石墨烯、壳聚糖修饰石墨烯、金属离子修饰石墨烯、生物大分子修饰石墨烯和石墨烯类纳米介孔材料。
4.根据权利要求3所述的应用于金花茶氨基酸活性成分的梯次分离方法，其特征在于:所述石墨烯纳米材料的材料为以可再生资源碳化制备的活性碳通过改进型Hmnmers法及可逆加成-断裂链转移聚合方法合成的。
5.根据权利要求4所述的应用于金花茶氨基酸活性成分的梯次分离方法，其特征在于:所述石墨烯纳米材料在吸附完各对应氨基酸步骤后可洗净干燥活化循环使用。
6.根据权利要求5所述的应用于金花茶氨基酸活性成分的梯次分离方法，其特征在于:所述可再生资源碳化制备的活性碳的原料包括稻草、甘蔗渣和玉米杆。
7.根据权利要求6所述的应用于金花茶氨基酸活性成分的梯次分离方法，其特征在于:所述梯次分离的处理过程还同时通过超声波震荡分散加快分离速率。
【文档编号】C07B63/00GK104447155SQ201410688494
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年11月26日 优先权日:2014年11月26日
【发明者】程金生 申请人:嘉应学院医学院