一种超临界CO₂流体萃取技术提取山药多糖的工艺的制作方法

专利名称：一种超临界CO₂流体萃取技术提取山药多糖的工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种山药多糖制备工艺，尤其是涉及一种超临界(X)2流体提取山药多糖的工艺。
背景技术：
山药是薯蓣科(Dioscoreaceae)薯蓣属(Dioscorea)多年生草本植物，山药多糖不含核酸、蛋白质、酚类物质和糖醛酸，是一种非淀粉类中性纯粹多糖，其糖基组成为葡萄糖、甘露糖和半乳糖。山药多糖具有明显的药理作用，具有抗衰老抗氧化活性，具有增强免疫作用，抗肿瘤作用和降血糖等作用。以往研究者对山药多糖的提取多采用水提法，但这种传统的高温水提法一方面容易造成山药多糖的生物活性降低，另一方面由于一部分山药多糖存在于细胞壁内，提取过程中不易溶出，因此山药多糖的提取得率低，耗时也较长。超临界流体萃取(Supercritical Fluid Extraction, SFE)是利用流体在临界点附近所具有的特殊性质而形成的新兴萃取技术。超临界(X)2是最常使用的一种流体，它既不是液体，也不是气体，但具备液体的高密度和气体的低粘度的性质，因此有较高的溶解能力及较高的扩散性能，可以和样品充分的混合、接触，最大限度的发挥其溶解能力。由于超临界(X)2流体对非极性及中极性化合物的提取效率较高，但对极性较强、分子量较大(如多糖)的物质提取率低，为了提高对一些极性物质的选择性，常采用在超临界(X)2萃取体系中加入适宜的夹带剂(或改性剂)的方法，常用的夹带剂有甲醇、乙醇、丙酮、乙酸乙酯、水等， 使用夹带剂改善(X)2流体溶解性质，使得超临界(X)2提取多糖等极性强的物质成为可能。虽然利用超临界CO2流体萃取技术萃取某些植物多糖(如香菇、茯苓等)的研究已有报道，但采用超临界(X)2流体萃取技术萃取山药多糖的研究还未见报道。为此，本研究以高效率制备山药多糖为研究目标，采用添加夹带剂的超临界CO2萃取方式提取山药多糖，为实现大规模超临界萃取山药多糖提供工艺参数，为合理利用生物量丰富的山药及制备高含量山药多糖提供指导。

发明内容
本发明的目的旨在以我国资源十分丰富的山药为材料，提供一种高效的超临界 CO2流体萃取山药多糖的制备方法。一种经超临界(X)2流体制备山药多糖提取物的方法，利用SFE-2型超临界(X)2流体萃取设备(设备示意图见图1)，其特征在于(1)将山药去皮后，切成0. 5厘米的薄片，放入温度设定为60°C的烘箱内干燥，干燥时间为4小时，再将干燥后的山药粉碎至米粒大小的颗粒，即得到山药颗粒，供超临界(X)2 流体萃取时使用；(2)安装好萃取釜一端带有密封垫圈的釜盖，将叠好的3层脱脂纱布放入所述萃取釜一端、压平，再将粉碎后的山药颗粒放入萃取釜内，将一定体积的乙醇溶液倒入萃取釜内，而后，将叠好的3层脱脂纱布放入萃取釜另一端，并安装好另一端的釜盖，即得到装填好的萃取釜，其中所述乙醇溶液体积与所述萃取釜体积单位为毫升，所述山药颗粒质量单位为克，所述萃取釜体积有10毫升、50毫升、300毫升和1000毫升可供选择，所述山药颗粒的质量与所述萃取釜的体积比为3 10，所述乙醇溶液的体积与所述萃取釜的体积比为 1 10，所述乙醇溶液的体积浓度(ν/ν)为60% -70% ；(3)将所述装填好的萃取釜固定在加热箱内，此时系统中所有气阀都应在关闭状态，拧紧萃取釜两端接头，关好加热箱，其中所述的所有气阀包括安全阀、进气开关、出气阀和微调阀；(4)打开超临界CO2流体萃取设备电源，设定加热箱温度，待萃取釜温度达到设定值时，打开进气开关调节压力，当萃取釜压力达到设定条件后，进行静态萃取，其中所述的萃取釜温度为45-50°C，所述的萃取釜压力为30-50MPa，所述的静态萃取的时间为1小时；(5)静态萃取时间到达后，打开微调阀加热开关，设定其温度为90°C，温度达到设定值后打开出气阀，利用微调阀控制回收瓶内气体流量，使得尾接的流量计显示流量为每分钟2升，通过气动泵平衡萃取釜压力，保持萃取釜压力恒定，打开夹带剂泵，设定夹带剂乙醇溶液的流速为每分钟1. 5毫升，开始动态萃取，动态萃取时间达到后，关闭夹带剂泵开关，关闭进气开关，关闭加热箱加热开关，让萃取釜内CO2继续排出，回收瓶继续收集提取物，直至CO2排空，取下回收瓶，其中所述夹带剂乙醇溶液的体积浓度(ν/ν)为60%-70%， 所述动态萃取时间为1-1. 5小时；(6)将所述回收瓶内的提取液转至三角瓶中，加入无水乙醇至三角瓶中，得到醇沉溶液，醇沉溶液4°C静止2小时，用离心机将醇沉溶液离心，收集下层白色固体物，放入烘箱，70°C干燥，得干燥的山药多糖提取物，其中所述离心机的转速为每分钟3000转，室温下离心20分钟，加入所述无水乙醇溶液的体积量以得到所述醇沉溶液中乙醇体积浓度达到 85%以上为依据。


图1. SFE-2型超临界(X)2流体萃取设备示意图
具体实施例方式以下，关于本发明的超临界CO2流体萃取山药多糖的制备方法，基于实施方式进行说明。一种经超临界(X)2流体制备山药多糖提取物的方法，其步骤为(1)将山药去皮后，切成0. 5厘米的薄片，放入温度设定为60°C的烘箱内干燥，干燥时间为4小时，再将干燥后的山药粉碎至米粒大小的颗粒，即得到山药颗粒，供超临界(X)2 流体萃取时使用；(2)安装好萃取釜一端带有密封垫圈的釜盖，将叠好的3层脱脂纱布放入所述萃取釜一端、压平，再将粉碎后的山药颗粒放入萃取釜内，将一定体积的乙醇溶液倒入萃取釜内，而后，将叠好的3层脱脂纱布放入萃取釜另一端，并安装好另一端的釜盖，即得到装填好的萃取釜，其中所述乙醇溶液体积与所述萃取釜体积单位为毫升，所述山药颗粒质量单位为克，所述萃取釜体积有10毫升、50毫升、300毫升和1000毫升可供选择，所述山药颗粒的质量与所述萃取釜的体积比为3 10，所述乙醇溶液的体积与所述萃取釜的体积比为 1 10，所述乙醇溶液的体积浓度(ν/ν)为60% -70% ；(3)将所述装填好的萃取釜固定在加热箱内，此时系统中所有气阀都应在关闭状态，拧紧萃取釜两端接头，关好加热箱，其中所述的所有气阀包括安全阀、进气开关、出气阀和微调阀；(4)打开超临界CO2流体萃取设备电源，设定加热箱温度，待萃取釜温度达到设定值时，打开进气开关调节压力，当萃取釜压力达到设定条件后，进行静态萃取，其中所述的萃取釜温度为45-50°C，所述的萃取釜压力为30-50MPa，所述的静态萃取的时间为1小时；(5)静态萃取时间到达后，打开微调阀加热开关，设定其温度为90°C，温度达到设定值后打开出气阀，利用微调阀控制回收瓶内气体流量，使得尾接的流量计显示流量为每分钟2升，通过气动泵平衡萃取釜压力，保持萃取釜压力恒定，打开夹带剂泵，设定夹带剂乙醇溶液的流速为每分钟1. 5毫升，开始动态萃取，动态萃取时间达到后，关闭夹带剂泵开关，关闭进气开关，关闭加热箱加热开关，让萃取釜内(X)2继续排出，回收瓶继续收集提取物，直至CO2排空，取下回收瓶，其中所述夹带剂乙醇溶液的体积浓度(ν/ν)为60%-70%， 所述动态萃取时间为1-1. 5小时；(6)将所述回收瓶内的提取液转至三角瓶中，加入无水乙醇至三角瓶中，得到醇沉溶液，醇沉溶液4°C静止2小时，用离心机将醇沉溶液离心，收集下层白色固体物，放入烘箱，70°C干燥，得干燥的山药多糖提取物，其中所述离心机的转速为每分钟3000转，室温下离心20分钟，加入所述无水乙醇溶液的体积量以得到所述醇沉溶液中乙醇体积浓度达到 85%以上为依据。发明得到的山药多糖提取物的特征是产品得率5. 33-5. 98%，其中可溶性总糖占提取物的10. 03-10. 47%。本发明所述的经超临界CO2流体制备山药多糖提取物的方法，出于从食品安全角度考虑，采用的夹带剂是乙醇-水体系，实现了整个工艺过程的无污染操作。本发明采用静态萃取与动态萃取兼顾、以动态萃取为主的超临界(X)2流体萃取方式，不仅山药多糖的萃取效率高，而且节省CO2气源与能源。实施例1.制备山东菏泽山药多糖提取物安装好50mL萃取釜一端的釜盖，将叠好的3层脱脂纱布放入萃取釜一端、压平，将米粒大小干燥的山东菏泽山药颗粒15克放入萃取釜内，将5mL体积浓度(ν/ν)为60%的乙醇溶液倒入萃取釜内，将叠好的3层脱脂纱布放入萃取釜另一端，并安装好另一端的釜盖， 将装填好的萃取釜固定在加热箱内，拧紧萃取釜两端接头，关好加热箱，此时系统中所有气阀都应在关闭状态。打开超临界(X)2流体萃取设备电源，设定加热箱温度40°C，待萃取釜温度达到设定值时，打开进气开关调节压力，当萃取釜压力达到50MPa，进行静态萃取，静态萃取的时间为1小时。静态萃取时间到达后，打开微调阀加热开关，设定其温度为90°C，温度达到设定值后打开出气阀，利用微调阀控制回收瓶内气体流量，使得尾接的流量计显示流量为每分钟2升，通过气动泵平衡萃取釜压力，保持萃取釜压力恒定，打开夹带剂泵，设定体积浓度(v/v)为60%的乙醇溶液的流速为每分钟1. 5毫升，开始动态萃取，动态萃取时间为1小时，动态萃取时间达到后，关闭夹带剂泵开关，关闭进气开关，关闭加热箱加热开关，让萃取釜内CO2继续排出，回收瓶继续收集提取物，直至CO2排空，取下回收瓶。将回收瓶内约40毫升提取液转至三角瓶中，加入60毫升无水乙醇至三角瓶中，得到醇沉溶液，醇沉溶液4°C静止2小时，用离心机将醇沉溶液离心，离心机的转速为每分钟3000转，室温离心20分钟，收集下层白色固体物，放入烘箱，70°C干燥，得干燥的山药多糖提取物0. 85克， 多糖含量10. 03%。
实施例2.蜂胶灵芝孢子粉山药多糖复合软胶囊所制胶囊以0. 5克/粒计算，其组成为
权利要求
1.一种经超临界CO2流体制备山药多糖提取物的方法，利用SFE-2型超临界CO2流体萃取设备，其特征在于(1)将山药去皮后，切成0.5厘米的薄片，放入温度设定为60°C的烘箱内干燥，干燥时间为4小时，再将干燥后的山药粉碎至米粒大小的颗粒，即得到山药颗粒，供超临界(X)2流体萃取时使用；(2)安装好萃取釜一端带有密封垫圈的釜盖，将叠好的3层脱脂纱布放入所述萃取釜一端、压平，再将粉碎后的山药颗粒放入萃取釜内，将一定体积的乙醇溶液倒入萃取釜内， 而后，将叠好的3层脱脂纱布放入萃取釜另一端，并安装好另一端的釜盖，即得到装填好的萃取釜，其中所述乙醇溶液体积与所述萃取釜体积单位为毫升，所述山药颗粒质量单位为克，所述萃取釜体积有10毫升、50毫升、300毫升和1000毫升可供选择，所述山药颗粒的质量与所述萃取釜的体积比为3 10，所述乙醇溶液的体积与所述萃取釜的体积比为 1 10，所述乙醇溶液的体积浓度(ν/ν)为60%-70% ；(3)将所述装填好的萃取釜固定在加热箱内，此时系统中所有气阀都应在关闭状态，拧紧萃取釜两端接头，关好加热箱，其中所述的所有气阀包括安全阀、进气开关、出气阀和微调阀；(4)打开超临界CO2流体萃取设备电源，设定加热箱温度，待萃取釜温度达到设定值时， 打开进气开关调节压力，当萃取釜压力达到设定条件后，进行静态萃取，其中所述的萃取釜温度为45-50°C，所述的萃取釜压力为30-50MPa，所述的静态萃取的时间为1小时；(5)静态萃取时间到达后，打开微调阀加热开关，设定其温度为90°C，温度达到设定值后打开出气阀，利用微调阀控制回收瓶内气体流量，使得尾接的流量计显示流量为每分钟2 升，通过气动泵平衡萃取釜压力，保持萃取釜压力恒定，打开夹带剂泵，设定夹带剂乙醇溶液的流速为每分钟1. 5毫升，开始动态萃取，动态萃取时间达到后，关闭夹带剂泵开关，关闭进气开关，关闭加热箱加热开关，让萃取釜内CO2继续排出，回收瓶继续收集提取物，直至 CO2排空，取下回收瓶，其中所述夹带剂乙醇溶液的体积浓度(ν/ν)为60%-70%，所述动态萃取时间为1-1. 5小时；(6)将所述回收瓶内的提取液转至三角瓶中，加入无水乙醇至三角瓶中，得到醇沉溶液，醇沉溶液4°C静止2小时，用离心机将醇沉溶液离心，收集下层白色固体物，放入烘箱， 70°C干燥，得干燥的山药多糖提取物，其中所述离心机的转速为每分钟3000转，室温下离心20分钟，加入所述无水乙醇溶液的体积量以得到所述醇沉溶液中乙醇体积浓度达到 85%以上为依据。
2.如权利要求1所述的超临界CO2流体制备山药多糖提取物的方法，其特征在于所述的方法采用的夹带剂是乙醇-水体系，乙醇溶液的体积浓度(v/V)为60-70%。
3.如权利要求1所述的超临界CO2流体制备山药多糖提取物的方法，其特征在于所述的制备方法是采用超临界(X)2流体静态萃取与动态萃取兼顾、以动态萃取为主的方法。
全文摘要
本发明提供一种用超临界CO2流体萃取技术提取山药多糖的工艺，包括下述步骤将干燥的山药颗粒放入萃取釜内，加入乙醇溶液作为夹带剂，设定萃取釜温度45-50℃、萃取釜压力30-50MPa，先进行静态萃取，静态萃取时间为1小时，再利用夹带剂泵将乙醇溶液泵入系统进行动态萃取，动态萃取时间为1-1.5小时，萃取完毕后，对提取液中的山药多糖进行醇沉处理、离心，再将下层的白色固体烘干，得山药多糖提取物。山药多糖提取物可广泛应用于食品、保健品及化妆品中。本发明的工艺方法使用乙醇-水体系作为夹带剂，实现了无污染操作，同时，采用静态萃取与动态萃取兼顾、并以动态萃取为主的超临界CO2流体萃取方法，不仅山药多糖萃取率高，且节省CO2气源与能源。
文档编号A61P37/04GK102206291SQ20111008902
公开日2011年10月5日 申请日期2011年4月11日 优先权日2011年4月11日
发明者吕兆林, 欧阳呓林, 王骏 申请人:北京林业大学