本发明涉及低共熔溶剂
技术领域：
，具体而言，涉及一种天然低共熔溶剂及其在植物提取中的应用。
背景技术：
：低共熔溶剂作为一种新型的低熔点混合物溶剂，受到越来越广泛的关注。低共熔溶剂是由一定计量比的氢键受体和氢键供体组合而成，与纯物质相比低共熔溶剂的熔点降低了很多。与传统离子液体相比，低共熔溶剂具有制备简单、价格便宜、低熔点、低成本、低毒性、易制备、能再生、可生物降解等优点；而天然低共熔溶剂在食品和化妆品领域具有广泛的应用前景。鉴于低共熔溶剂技术具有的诸多优点，为了满足不同工业过程中绿色溶剂的需要，如何更好地应用低共熔溶剂技术，使这种新技术发挥优势并得到更广泛的应用，是目前低共熔
技术领域：
的重要工作，但是目前低共熔溶剂研究并不充分，已有的绿色溶剂种类还相对较少，尤其用于天然植物提取的低共熔溶剂，适用于多种植物提取的具有高提取效率的低共熔溶剂相对缺乏。天然植物具有许多重要的活性成分，是目前市场上被广泛关注的产品，但是传统的天然植物提取技术，是采用甲醇、乙醇等有机溶剂进行提取，这类物质具有一定的毒性，在提取后会残留到提取物中，后续去除工艺十分繁琐，并且增加成本，用时长，效率低。而且传统的提取工艺，且制备过程中的一些溶剂挥发或排放到大自然中污染环境不易被降解。合理配制一种的天然低共熔溶剂，用以提取天然植物中的活性成分，达到更高的提取效率、更绿色环保，且提取后不需要对提取溶剂进行去除，让低共熔溶剂作为提取物的同类或相似的物质成分，发挥提取物的作用效果，能更好地简化工艺，节约成本，提高制备效率，保护环境；因此，开发一种天然低共熔溶剂具有十分重要的现实意义。有鉴于此，特提出本发明。技术实现要素：本发明的目的之一在于提供一种天然低共熔溶剂，该天然低共熔溶剂主要由二醇类、氨基酸、糖类或糖醇类中的任意两种的组合，以及有机盐组成，含水量为10～50％。缓解了传统溶剂不环保的缺点，提供了一种新的天然低共熔溶剂，该天然低共熔溶剂具有提取效率高、绿色环保，可再生，适用于多种植物提取的优点；使用该溶剂进行提取的方法更加安全，缓解了传统溶剂需要对溶剂进行去除，工艺繁琐，用时长，且不环保的缺陷。本发明的目的之二在于提供上述天然低共熔溶剂在植物提取中的应用。为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：一种天然低共熔溶剂，包括氢键供体和氢键受体；氢键供体包括二醇类、氨基酸、糖类或糖醇类中的任意两种的组合；氢键受体包括有机盐；天然低共熔溶剂含水量为10～50％。优选地，在本发明方案基础上，二醇类为丁二醇或1,3-丙二醇；优选地，氨基酸为甘氨酸或苯丙氨酸；优选地，糖类为果糖、葡萄糖、蔗糖或乳糖中的一种；优选地，糖醇类为甘油、木糖醇、山梨醇、麦芽糖醇或甘露醇中的一种；优选地，有机盐为甜菜碱或胆碱。优选地，在本发明方案基础上，天然低共熔溶剂的氢键供体为糖类、氨基酸或糖醇类中的任意两种的组合。优选地，在本发明方案基础上，天然低共熔溶剂中氢键受体与氢键供体的摩尔比为(1:8)～(5:1)，优选为(1:5)～(2:1)，进一步优选为(1:2)～(2:1)。优选地，在本发明方案基础上，天然低共熔溶剂包括主要由果糖、甘油和甜菜碱组合而成，果糖、甘油和甜菜碱的摩尔比为(1～4):(1～3):(4～1)。根据本发明的第二个方面，天然低共熔溶剂在植物提取中的应用；优选地，植物为人参、金盏花或芍药，进一步优选为芍药。优选地，在本发明方案的基础上，包括以下步骤：将预处理后的植物破碎物置于配制好的天然低共熔溶剂中进行提取，分离除杂后，进行浓缩，得到植物提取液；优选地，在本发明方案的基础上，分离除杂方式为离心，浓缩为纳滤浓缩；优选地，浓缩后加入防腐剂，得到植物提取液。优选地，在本发明方案的基础上，植物破碎物与天然低共熔溶剂的比例为0.1～0.8g/ml(w/v)，优选为0.1～0.3g/ml(w/v)。优选地，在本发明方案的基础上，提取时间为30～60min，提取温度为30～55℃；优选地，提取时间为50～60min，提取温度为40～50℃。与已有技术相比，本发明具有如下有益效果：(1)本发明提供的天然低共熔溶剂包括二醇类、氨基酸、糖类或糖醇类中任意两种；以及有机盐，优化了低共熔溶剂的含水量，缓解了传统溶剂不安全，不环保的缺点，提供了一种新的绿色环保的天然低共熔溶剂，该天然低共熔溶剂具有提取效率高、可重复利用，易生物降解，适用于多种植物提取的优点。使用该溶剂进行提取的方法更加安全，缓解了使用传统溶剂提取后需要对溶剂进行去除，工艺繁琐，用时长，且不环保的缺陷。(2)由于本发明的天然低共熔溶剂具有安全环保、提取效率高的优势，可作为多种植物的提取溶剂使用，缓解了使用传统溶剂不安全，且提取后需要进行溶剂去除的繁琐步骤，本发明提取方法工艺更简单，用时短，成本更低，对环境安全。具体实施方式下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。根据本发明的第一个方面，提供了一种天然低共熔溶剂，包括氢键供体和氢键受体；氢键供体包括二醇类、氨基酸、糖类或糖醇类中的任意两种的组合；氢键受体包括有机盐；天然低共熔溶剂含水量为10～50％。低共熔溶剂是由不同分子通过特定的摩尔比组合形成的低共熔混合物，通过特别的配比获得一种稳定的液体，使得混合物的熔点低于每个组分自身的熔点，低共熔混合物以一种基于分子内很强的氢键作用的超分子结构为特征，它可被认为是一种单一的纯的分子。本发明的低共熔溶剂是一种由天然成分构成的低共熔溶剂。低共熔溶剂是由一定化学计量比的氢键受体和氢键供体组合而成的。本发明的氢键供体包括二醇类、氨基酸、糖类或糖醇类中任意两种的组合；氢键受体包括有机盐。二醇类，即二元醇，典型但非限制性的二醇类例如为：丁二醇、1,3-丙二醇等。氨基酸分子中含有氨基和羧基两种官能团，典型但非限制性的氨基酸例如为：甘氨酸、苯丙氨酸等。糖类，典型但非限制性的糖类例如为：果糖、葡萄糖、蔗糖或乳糖等。糖醇类，典型但非限制性的糖醇类例如为：甘油、木糖醇、山梨醇、麦芽糖醇或甘露醇。有机盐，典型但非限制性的有机盐为甜菜碱或胆碱，可以使用氯化胆碱。天然低共熔溶剂的含水量为10～50％，典型但非限制性的含水量例如为：10％、15％、20％、25％、30％、35％、40％、45％或50％等。v/v指水与天然低共熔溶剂的体积比。本发明根据广泛应用的植物提取物的组分优化配制了一种能够有效提取多种植物提取物的新的天然低共熔溶剂，主要以二醇类、氨基酸、糖类或糖醇类中任意两种的组合作为氢键供体，以有机盐作为氢键受体，上述成分均选自天然成分，配制得到天然低共熔溶剂，对含水量进行优化，得到了流动性更好，提取效率更高的低共熔溶剂。溶剂可重复利用，易生物降解，可以作为多种植物的提取溶剂使用。使用该溶剂进行提取的方法更加安全，且提取后无需去除溶剂即可直接使用，缓解了传统溶剂提取后需要对溶剂进行去除，工艺繁琐，用时长，且不环保的缺陷。在一种优选的实施方式中，天然低共熔溶剂的氢键供体为糖类、氨基酸或糖醇类中的任意两种的组合。应用糖类、氨基酸或糖醇类中的两种天然成分组合能使溶剂成分更接近天然植物成分，达到更好的提取效果。在一种优选的实施方式中，天然低共熔溶剂中氢键受体与氢键供体的摩尔比为(1:8)～(5:1)，优选为(1:5)～(2:1)，进一步优选为(1:2)～(2:1)。氢键受体与氢键供体典型但非限制性的摩尔比例如为：1:1、1:2、1:3、1:4、1:5、1:6、1:7、2:1、2:3、2:5、3:1或7:8等。优化氢键供体和氢键供体的摩尔比范围，能够获得更合适的溶剂黏度并且形成的氢键稳定，获得更高的提取效率。在一种优选的实施方式中，天然低共熔溶剂包括主要由果糖、甘油和甜菜碱组合而成，果糖、甘油和甜菜碱的摩尔比为(1～4):(1～3):(4～1)。典型但非限制性的果糖、甘油和甜菜碱的摩尔比例如为：1:1:2、2:2:3、1:3:2、3:3:2或2:3:3等。采用上述组成的天然低共熔溶剂更接近于植物的天然成分，能够达到更好的提取效果，天然植物当中也有许多含有糖类和糖醇类的成分，应用糖类、糖醇类、有机盐不仅无毒，而且化学性质与植物中的许多天然成分相似，不仅更环保安全，而且能够达到更好的提取效果。上述天然低共熔溶剂可以参照常规的低共熔溶剂制备方法制备得到，典型但非限制性的制备方法例如为：真空干燥法或加热法等。根据本发明的第二个方面，提供了一种天然低共熔溶剂在植物提取中的应用；优选地，植物为人参、金盏花或芍药，进一步优选为芍药。在一种优选的实施方式中，包括以下步骤：将预处理后的植物破碎物置于配制好的天然低共熔溶剂中进行提取，分离除杂后进行浓缩；得到植物提取液。植物破碎物例如为植物破碎后研磨成的粉体。在一种优选的实施方式中，分离除杂方式为离心；优选地，所述浓缩为纳滤浓缩。优选地，浓缩后加入防腐剂，得到植物提取液。将预处理后的植物原料充分接触，化学性质与天然低共熔溶剂相似的成分会逐渐进入到天然低共熔溶剂体系中，达到提取效果。分离的方式离心和纳滤，能够达到更好的分离效果，获得的植物提取液更澄清，固体杂质含量更低，加入防腐剂能够使提取液更长时间地保持原有质量和活性。在一种优选的实施方式中，植物破碎物与天然低共熔溶剂的比例为0.1～0.8g/ml(w/v)，优选为0.1～0.3g/ml(w/v)。典型但非限制性的植物与天然低共熔溶剂的比例例如为：0.1g/ml(w/v)、0.2g/ml(w/v)、0.3g/ml(w/v)、0.4g/ml(w/v)、0.5g/ml(w/v)、0.6g/ml(w/v)、0.7g/ml(w/v)或0.8g/ml(w/v)。优化植物与天然低共熔溶剂的比例，能够达到更好的提取效率，提取更彻底，节约作为原料的植物的成本。在一种优选的实施方式中，提取时间为30～60min，提取温度为30～55℃；典型但非限制性的提取时间例如为：30min、35min、40min、45min、50min、55min或60min；典型但非限制性提取温度例如为：30℃、35℃、40℃、45℃、50℃或55℃；优选地，提取时间为50～60min，提取温度为40～50℃。优化了提取时间和提取温度，能够让植物中的成分充分脱离植物进入到低共熔溶剂中，达到更好的提取效果和分离效果。为了进一步了解本发明，下面结合具体实施例对本发明方法和效果做进一步详细的说明。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。实施例1按照摩尔比1:1:2称取果糖、甘油、甜菜碱，制备天然低共熔溶剂(含水量为10％)。利用得到的天然低共熔溶剂对芍药进行提取，从芍药中提取芍药苷，提取方法包括以下步骤：(a)按照芍药根破碎物与天然低共熔溶剂的比例0.1g/ml(w/v)准确称取芍药根破碎物与天然低共熔溶剂放入提取装置中混匀，进行提取，提取时间为50min，提取温度为45℃，提取后得到提取液；(b)将提取液离心后，获得澄清液体，再用纳滤膜浓缩，加入防腐剂，得到芍药提取液。实施例2按照摩尔比3:1称取氯化胆碱和苯丙氨酸，制备天然低共熔溶剂(含水量为10％)。利用得到的天然低共熔溶剂对芍药进行提取，从芍药中提取芍药苷，提取方法包括以下步骤：(a)按照芍药根破碎物与天然低共熔溶剂的比例0.1g/ml(w/v)准确称取芍药根破碎物与天然低共熔溶剂，放入提取装置中混匀，进行提取，提取时间为50min；提取温度为45℃，提取后得到提取液；(b)将提取液离心后，获得澄清液体，再用纳滤膜浓缩，加入防腐剂，得到芍药提取液。实施例3按照摩尔比1:1:6称取丁二醇、麦芽糖醇和甜菜碱，制备天然低共熔溶剂(含水量为11％)。利用得到的天然低共熔溶剂对芍药进行提取，从芍药中提取芍药苷，提取方法包括以下步骤：(a)按照芍药根破碎物与天然低共熔溶剂的比例0.1g/ml(w/v)准确称取芍药破碎物与天然低共熔溶剂，放入提取装置中混匀，进行提取，提取时间为50min；提取温度为45℃，提取后得到提取液；(b)将提取液离心后，获得澄清液体，再用纳滤膜浓缩，加入防腐剂，得到芍药提取液。实施例4按照摩尔比1:1:6称取山梨醇、麦芽糖醇和甜菜碱，制备天然低共熔溶剂(含水量为15％)。利用得到的天然低共熔溶剂对芍药进行提取，从芍药中提取芍药苷，提取方法包括以下步骤：(a)按照芍药根破碎物与天然低共熔溶剂的比例0.3g/ml(w/v)准确称取芍药破碎物与天然低共熔溶剂，放入提取装置中混匀，进行提取，提取时间为50min；提取温度为45℃，提取后得到提取液；(b)将提取液离心后，获得澄清液体，再用纳滤膜浓缩，加入防腐剂，得到芍药提取液。实施例5按照摩尔比2:1:1称取氯化胆碱、果糖和甘氨酸，制备天然低共熔溶剂(含水量为18％)。利用得到的天然低共熔溶剂对芍药进行提取，从芍药中提取芍药苷，提取方法包括以下步骤：(a)按照芍药根破碎物与天然低共熔溶剂的比例0.1g/ml(w/v)准确称取芍药根破碎物与天然低共熔溶剂，放入提取装置中混匀，进行提取，提取时间为40min；提取温度为45℃，提取后得到提取液；(b)将提取液离心后，获得澄清液体，再用纳滤膜浓缩，加入防腐剂，得到芍药提取液。实施例6与实施例5的区别仅在于，提取时间变为50min。实施例7按照摩尔比1:1称取氯化胆碱、山梨醇，制备天然低共熔溶剂(含水量为20％)。利用得到的天然低共熔溶剂对芍药进行提取，从芍药中提取芍药苷，提取方法包括以下步骤：(a)按照芍药根破碎物与天然低共熔溶剂的比例0.1g/ml(w/v)准确称取芍药根破碎物与天然低共熔溶剂，放入提取装置中混匀，进行提取，提取时间为50min；提取温度为45℃，提取后得到提取液；(b)将提取液离心后，获得澄清液体，再用纳滤膜浓缩，加入防腐剂，得到芍药提取液。实施例8按照摩尔比5:5:4称取氯化胆碱、果糖、1,3丙二醇，制备天然低共熔溶剂(含水量为16％)。利用得到的天然低共熔溶剂对芍药进行提取，从芍药中提取芍药苷，提取方法包括以下步骤：(a)按照芍药根破碎物与天然低共熔溶剂的比例0.1g/ml(w/v)准确称取芍药根破碎物与天然低共熔溶剂，放入提取装置中混匀，进行提取，提取时间为50min；提取温度为45℃，提取后得到提取液；(b)将提取液离心后，获得澄清液体，再用纳滤膜浓缩，加入防腐剂，得到芍药提取液。实施例9按照摩尔比3:3:4称取甜菜碱、乳糖、1,3丙二醇，制备天然低共熔溶剂(含水量25％)。利用得到的天然低共熔溶剂对芍药进行提取，从芍药中提取芍药苷，提取方法包括以下步骤：(a)按照芍药根破碎物与天然低共熔溶剂的比例0.1g/ml(w/v)准确称取芍药根破碎物与天然低共熔溶剂，放入提取装置中混匀，进行提取，提取时间为50min；提取温度为45℃，提取后得到提取液；(b)将提取液离心后，获得澄清液体，再用纳滤膜浓缩，加入防腐剂，得到芍药提取液。对比例1称取芍药根破碎物20g，分别以12倍量蒸馏水、80％乙醇、50％甲醇为溶剂，100℃加热回流，提取2次，每次1.5h，滤液合并浓缩，定容于100mL量瓶中。以12倍量溶媒体积，每次1.5h，进行芍药总苷的提取2次。提取时，取240mL溶媒加入烧瓶中，回流加热进行提取芍药苷，第一次提取1.5h，放冷后抽滤，将滤渣回收加入240mL溶媒再次进行回流提取1.5h，提取结束后抽滤，用少量的溶媒清洗滤渣，将两次滤液和清洗滤渣的溶液一并转入100mL容量瓶定容。4℃冷藏，备用，平行提取三次。对比例2称取芍药粉20g，分别以12倍量蒸馏水为溶剂，100℃加热回流，提取2次，每次1.5h，滤液合并浓缩，定容于100mL量瓶中。以12倍量溶媒体积，每次1.5h，进行芍药总苷的提取2次。提取时，取240mL溶媒加入烧瓶中，回流加热进行提取芍药苷，第一次提取1.5h，放冷后抽滤，将滤渣回收加入240mL溶媒再次进行回流提取1.5h，提取结束后抽滤，用少量的溶媒清洗滤渣，将两次滤液和清洗滤渣的溶液一并转入100mL容量瓶定容。4℃冷藏，备用，平行提取三次。试验例高效液相色谱法对实施例和对比例得到的芍药提取液进行成分及含量检测。实验试剂：芍药苷标准品、乙腈(HPLC级)，甲醇(国药)，超纯水。仪器：Agilent1260—DVD，(编号：JY-lab-167)；色谱柱：ZobaxSB-C18(4.6mm*250mm，5μm)电子天平(AL204，梅特勒-托利多，编号：JY-lab-029)标准品信息溶剂:50％的甲醇。(1)芍药苷(100μg/mL，500μg/mL，600μg/mL，700μg/mL，800μg/mL，900μg/mL，1000μg/mL)供试品的制备取供试品0.5mL，用50％甲醇稀释定容至50mL，过0.45μm膜后备用；白芍提取物(固体)，取11.1mg，置于100mL容量瓶中，用50％甲醇溶解，超声15min，冷却，定容，过0.45μm膜后备用。色谱条件色谱柱：ZobaxElipseplus-C18(4.6mm×250mm，5μm)，柱温：30℃；流动相：乙腈：0.05％磷酸水溶液梯度洗脱(45min)，见表1，流速：1.0mL/min；进样量：10μL；检测波长：230nm。表1流动相梯度表时间乙腈(％)0.05％磷酸水溶液(％)0595201585302080402575455555实施例与对比例获得的植物提取物的高效液相色谱检测结果检测结果如表2。表2实施例与对比例获得的植物提取物的高效液相色谱检测结果实施例芍药苷总提取率(ug/ml)实施例1968实施例2786实施例3850实施例4821实施例5875实施例6910实施例7743实施例8786实施例9758对比例1721对比例2705由表2中1～9实施例测定结果可见，在本发明范围内调整工艺参数和提取条件，均能够达到较高的提取率，能够有效提取植物提取物。由表2中实施例1的测定结果可见，当选用优化的组分、摩尔比、含水量、药液比以及提取条件进行提取，获得了最高的提取效率。即果糖、甘油、甜菜碱以1:1:2的摩尔比制备的天然低共熔溶剂，提取效果最好。由表2中实施例3和实施例4的测定结果对比可见，以二醇类、糖醇类与有机盐配比能够获得较好的提取效果，通过优化植物原料与低共熔溶剂的配比，能够提高提取效率由表2中实施例4的测定结果可见，氢键供体与氢键受体的摩尔比在更大的范围内调节，也能够满足植物提取，实现较高的提取效率；同时，药物原料与溶剂的比例在较大范围内调节，依然能够满足较高的提取效率。由表2中实施例1和实施例5测定结果可见，当使用糖类、氨基酸和有机盐按照优化的摩尔比、含水量、药液比以及反应条件进行提取时候，提取效率较高，但是同样条件下用糖类、糖醇类和有机盐进行提取，提取效率更高一些。由表2中实施例2的测定结果可见，仅以本发明中一种氢键供体和一种氢键受体来配制低共熔溶剂，同样能够达到较好的提取效果，同时也表明，含水量、摩尔比、氢键供体和氢键受体在较大范围调节内也能满足较高的提取效率。由表2中实施例5或6的测定结果对比可见，按照优化的摩尔比、含水量、植物原料与有机溶剂的配液比以及反应条件进行提取时候，能够获得更高的提取效率。由表2中实施例5和实施例6的测定结果可见，适当延长提取时间，能够获得更好的提取效果。由表2中实施例7的测定结果可见，以糖醇类与有机介质两种物质配制的天然低共熔溶剂，也能够提取芍药提取物，达到了较好的提取效果。由表2中实施例8和实施例9测定结果可见，以有机盐、糖类、二醇类组合配制的低共熔溶剂，同样能获得较高的提取效率。尽管已用具体实施例来说明和描述了本发明，然而应意识到，在不背离本发明的精神和范围的情况下可做出许多其它的更改和修改。因此，这意味着在所附权利要求中包括属于本发明范围内的所有这些变化和修改。当前第1页1 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