专利名称：一种从低温豆粕制备大豆异黄酮的方法
技术领域：
本发明涉及一种从低温豆粕制备大豆异黄酮的方法。
背景技术：
异黄酮主要存在于豆类植物中，科学家称它为植物雌性激素，其中大豆中的含量最高，故特别称为大豆异黄酮(soybean isoflavones)，它主要含有三种甙元(大豆黄素甙元、染料木素甙元及黄豆黄素甙元)，统称为大豆异黄酮甙元，还含有三种甙(大豆甙、染料木甙及黄豆黄素甙)，统称为大豆异黄酮甙。
近年来的研究表明，大豆异黄酮可被肠中细菌转化为类似于激素的化合物，具有微弱雌性激素和抗氧化活性，可阻滞血管增生，断绝养料来源，从而延缓或阻止肿瘤病变成癌症，可有效抑制白血病、结肠癌、肺癌、胃癌、乳腺癌、前列腺癌的发生。大豆异黄酮有着重要的经济价值和社会价值。
大豆异黄酮在大豆中的含量受大豆品种、产地、生产年份影响，其中豆脐是大豆中异黄酮含量最高的部位。由于大豆中异黄酮的平均含量仅为0.2％，因此分离提取存在很大困难。目前，大豆异黄酮的生产工艺主要有两种1.提取→浓缩→树脂吸附→解吸→干燥虽然树脂法制备大豆异黄酮的工艺已经非常成熟，而且具有处理量大、操作简便等优点，但由于树脂本身是聚合物介质，用此方法所得的异黄酮产品中可能会有有毒物质残留；若采用甲醇溶液进行洗脱，毒性就会更大；在洗脱过程中，由于低浓度的洗脱剂的存在，使溶剂消耗及能耗增大，因而成本较高；且产品的外观和色泽也不好。另外，由于吸附树脂本身的性质，无法把异黄酮和其他物质如皂甙等完全分开，树脂法所得的产品中肯定还有皂甙等成分，因此生产出的大豆异黄酮纯度较低，最多在50％左右，一般所得产品纯度为30～40％，若要提高纯度，则需结合其他方法，同时增加了成本，收率也因此而下降。
公开号为CN 1284503A的中国专利申请公开了一种从大豆豆粕中分离并精制大豆异黄酮的方法。该方法首先以食用酒精为萃取剂，对已粉碎的大豆豆粕进行三级逆流萃取，然后用层析法对浓缩后的萃取液进行纯化和精制，其中填料为大孔阴离子交换树脂，用浓度为50～90％的食用酒精溶液进行淋洗。在该方法中，大豆豆粕提取过程为三级逆流萃取，级数较低，很难实现液固提取过程的连续化与自动化，处理量小；对大豆异黄酮的纯化与精制使用了目前已被禁止的大孔树脂吸附法；采用浓度为50～90％的食用酒精溶液进行淋洗，乙醇回收难，用量大，成本较高；生产出的大豆异黄酮产品仅为55％，纯度较低。
2.提取→浓缩→溶剂萃取→浓缩→脱脂→干燥采用溶剂萃取法，为得到高纯度的产品，并保证较高的收率，结晶溶剂的确定是目前存在的最主要的问题。在该方法中，一般使用较昂贵的有机溶剂，生产成本较高，并且有机溶剂的残留问题难以解决。
公开号为CN 1211573A的中国专利申请公开了一种提取大豆中异黄酮的方法，该方法以用正己烷脱去脂肪，并使用丙酮进行水解，这两种溶剂价格昂贵，并有溶剂残留问题。该方法的主要目的是为了得到不同的甙和甙元。虽得到的产品纯度较高，但工艺复杂，包括全脂大豆粉脱脂、溶剂提取、过滤、滤液水解、柱层析分离、减压浓缩、纯化精制等多个步骤，很难进行工业放大。
另外，公开号为CN 1372836A的中国专利申请公开了一种通过启动处于休眠状态中的大豆种子快速萌动，在萌动期分离大豆胚轴供利用以提取大豆异黄酮的方法。该方法以异黄酮含量较高的胚轴为原料，虽可解决部分有机溶剂残留问题，但原料来源较少，难以形成大的生产规模；且两次萃取仍使用价格昂贵的有机溶剂，难以降低成本。
发明内容
本发明的目的在于提供了一种从低温豆粕制备大豆异黄酮的方法，以低温豆粕为原料，采用乙醇水溶液浸提，碱性条件絮凝，乙酸乙酯萃取与石油醚重结晶精制相结合的方法制备大豆异黄酮，以有效地降低成本、提高大豆异黄酮产品的纯度和提取率。
为实现上述目的，本发明以低温豆粕为原料，采用乙醇水溶液浸提，碱性条件絮凝，乙酸乙酯萃取与石油醚重结晶精制相结合的方法制备大豆异黄酮，具体步骤如下(1)将低温豆粕粉碎，过40～60目筛，得低温豆粕粉末；(2)低温豆粕粉末与萃取剂50～90％乙醇水溶液于45～85℃下进行连续多级逆流浸提，低温豆粕粉末与萃取剂的质量体积比(kg/L)为1∶2～5，得到低温豆粕的乙醇浸取液减压蒸发，除去乙醇，得到大豆异黄酮浓缩水溶液；(3)在步骤(2)的大豆异黄酮浓缩水溶液中加入氢氧化钙调节pH值为8～12，絮凝，静置除去絮凝沉淀物后，用盐酸调节pH值至6～7，絮凝，静置除去絮凝物后，得到絮凝原料液；(4)以乙酸乙酯为萃取剂，对步骤(3)的絮凝原料液进行萃取，减压浓缩，除去乙酸乙酯，得到纯度为40％左右的大豆异黄酮粗产品，萃取率95％以上；(5)步骤(4)的大豆异黄酮粗产品用石油醚进行重结晶，石油醚与大豆异黄酮粗产品的体积质量比(L/kg)为5～9∶1，可得到纯度95％以上的大豆异黄酮产品，收率可达95％以上。
上述方法中，步骤(2)中的连续多级逆流浸提过程在平转式浸出器或环形浸出器中进行，逆流浸提的级数越高提取率越高，以连续6级或更多级逆流浸提为好。
上述方法中，步骤(4)的乙酸乙酯萃取为连续逆流萃取，萃取过程在萃取塔中进行，乙酸乙酯作为连续相，进料方向由下向上，原料液作为分散相，进料方向由上向下。填料塔或筛板塔均可作为萃取塔，若填料塔的塔径为400mm，塔高6m，所用填料为规格25×25×3的瓷制拉西环；或筛板塔塔径为600mm，塔板数为18，板间距为450mm；乙酸乙酯的流量可控制为原料液流量的1～5倍。
如以豆脐为原料制备大豆异黄酮，本发明的方法同样可适用。
本发明采用连续多级逆流的方式，对低温豆粕进行浸提，既可获得较高浓度的浸取液，又可达到较高的溶质回收率。采用的设备为平转式浸出器或环形浸出器，实现了液固连续多级逆流提取过程的连续化、自动化，使用该设备的突出优点是异黄酮提取率高，溶剂消耗低，自动化程度高。
本发明采用廉价的氢氧化钙，在碱性条件下对异黄酮浓缩液进行絮凝，可有效的除去杂质，大大的简化了后续工艺，这是由于异黄酮在碱性条件下具有较高的溶解度，从而保证了异黄酮的收率。
本发明采用絮凝与溶剂萃取相结合的方法，不需要使用大孔树脂进行吸附便可得到高纯度的大豆异黄酮产品，并有很高的收率。
本发明选择食品级乙酸乙酯作萃取剂，并用连续萃取塔进行异黄酮的萃取，有利于乙酸乙酯的回收；与间歇萃取相比，处理能力大，并可以实现连续操作，从而能够显著的提高效率。异黄酮的萃取率可达95％以上。
本发明的方法最大优点是可实现大豆异黄酮提取过程中主要操作的连续化，如低温豆粕的浸提、乙酸乙酯萃取等，总的提取率可达90％以上；采用碱性条件絮凝与溶剂萃取相结合的办法，使产品纯度达到95％以上，同时具有设备简单、易于操作，可用于大规模工业化生产等优点。
具体实施例方式实施例1(1)乙醇溶液浸提将低温豆粕粉碎，过40～60目筛。
在环形浸出器中(采用的设备由浙江余姚粮机厂生产，型号为YJPT 5，处理量为5T/D)，低温豆粕5t与萃取剂70％(质量百分浓度)乙醇水溶液20000L于65℃下进行连续8级逆流浸提，可得到高浓度的浸取液；减压浓缩除去浸取液中的乙醇，得到低温豆粕的浓缩水溶液。
(2)氢氧化钙絮凝在浓缩液中加入粉状氢氧化钙调pH值至8～10，进行絮凝，静置1h后，以4000r/min的转速离心30min，得黄色淤泥状沉淀及黄色(稍浑浊)上清液；在上清液中加入20％(质量百分浓度)的盐酸，调pH值至6～7，静置2h，取上清液，得絮凝原料液。
(3)乙酸乙酯萃取采用填料塔作为萃取塔，塔径为400mm，塔高6m，所用填料为规格25×25×3的瓷制拉西环；食品级乙酸乙酯作为连续相，进料方向由下向上，絮凝原料液作为分散相，进料方向由上向下。上下进料口由恒流泵控制，上下出料口由阀门控制。首先将塔身充满乙酸乙酯，然后上下口同时进料，絮凝原料液与萃余液流量均为1000L/h，萃取剂与萃取液流量均为3000L/h，待系统稳定后，收集萃取液和萃余液，乙酸乙酯蒸干得到大豆异黄酮粗产品23.5kg，纯度为40.2％，萃取率为97.9％。
(4)石油醚萃取用170L石油醚对40.2％的异黄酮粗产品进行重结晶，得到异黄酮产品9.3kg，纯度为98.2％，提取率为96.7％，总的提取率为90.9％。
实施例2(1)乙醇溶液浸提将低温豆粕粉碎，过40～60目筛。
在平转式浸出器中(采用的设备由浙江余姚粮机厂生产，型号为YJPT5，处理量为5T/D)，低温豆粕5t与萃取剂55％乙醇水溶液25000L于80℃下进行连续16级逆流浸提，可得到高浓度的浸取液；减压浓缩除去浸取液中全部的乙醇，得到低温豆粕的浓缩水溶液。
(2)氢氧化钙絮凝在浓缩液中加入粉状氢氧化钙调pH值至8～10，进行絮凝，静置1h后过滤，得黄色淤泥状沉淀及黄色(稍浑浊)滤液，在滤液中加入浓度为20％的盐酸，调pH值至6～7，静置2h，取上清液，得絮凝原料液。
(3)乙酸乙酯萃取采用筛板塔为萃取塔，塔径为600mm，塔板数为18，板间距为450mm；食品级乙酸乙酯作为连续相，进料方向由下向上，絮凝原料液作为分散相，进料方向由上向下。上下进料口由恒流泵控制，上下出料口由阀门控制。首先将塔身充满乙酸乙酯，然后上下口同时进料，絮凝原料液与萃余液流量均为1000L/h，萃取剂与萃取液流量均为2000L/h，待系统稳定后，收集萃取液和萃余液，乙酸乙酯蒸干得到大豆异黄酮粗产品21.9kg，纯度为42.2％，萃取率为96.2％。
(4)石油醚萃取用180L石油醚对42.2％的异黄酮粗产品进行重结晶，得到异黄酮产品9.1kg，纯度为98.8％，提取率为97.3％，总的提取率为89.9％。
实施例3(1)乙醇溶液浸提将低温豆粕粉碎，过40～60目筛。
在平转式浸出器中(采用的设备由浙江余姚粮机厂生产，型号为YJPT5，处理量为5T/D)，低温豆粕2.5t与萃取剂85％乙醇水溶液7500L于50℃下进行连续16级逆流浸提，可得到高浓度的浸取液；减压浓缩除去浸取液中全部的乙醇，得到低温豆粕的浓缩水溶液。
(2)氢氧化钙絮凝在浓缩液中加入粉状氢氧化钙调pH值至10～12，进行絮凝，静置1h后过滤，得黄色淤泥状沉淀及黄色(稍浑浊)滤液；在滤液中加入浓度为20％的盐酸，调pH值至6～7，静置2h，取上清液，得絮凝原料液。
(3)乙酸乙酯萃取采用填料塔作为萃取塔，塔径为400mm，塔高6m，所用填料为规格25×25×3的瓷制拉西环；食品级乙酸乙酯作为连续相，进料方向由下向上，絮凝原料液作为分散相，进料方向由上向下。上下进料口由恒流泵控制，上下出料口由阀门控制。首先将塔身充满乙酸乙酯，然后上下口同时进料，絮凝原料液与萃余液流量均为1000L/h，萃取剂与萃取液流量均为4000L/h，待系统稳定后，收集萃取液和萃余液，乙酸乙酯蒸干得到大豆异黄酮粗产品11.2kg，纯度为41.5％，萃取率为97.8％。
(4)石油醚萃取用70L石油醚对41.5％的异黄酮粗产品进行重结晶，得到异黄酮产品4.6kg，纯度为97.8％，提取率为96.8％，总的提取率为90.0％。
权利要求
1.一种从低温豆粕制备大豆异黄酮的方法，以低温豆粕为原料，采用乙醇水溶液浸提，碱性条件絮凝，乙酸乙酯萃取与石油醚重结晶精制相结合的方法制备大豆异黄酮，具体步骤如下(1)将低温豆粕粉碎，过40～60目筛，得低温豆粕粉末；(2)低温豆粕粉末与萃取剂50～90％乙醇水溶液于45～85℃下进行连续多级逆流浸提，低温豆粕粉末与萃取剂的质量体积比(kg/L)为1∶2～5，得到低温豆粕的乙醇浸取液经减压蒸发，除去乙醇，得到大豆异黄酮浓缩水溶液；(3)在步骤(2)的大豆异黄酮浓缩水溶液中加入氢氧化钙调节pH值为8～12，絮凝，静置除去絮凝沉淀物后，用盐酸调节pH值至6～7，絮凝，静置除去絮凝沉淀物后，得到絮凝原料液；(4)以乙酸乙酯为萃取剂，对步骤(3)的絮凝原料液进行萃取，减压浓缩，除去乙酸乙酯，得大豆异黄酮粗产品；(5)将步骤(4)的大豆异黄酮粗产品用石油醚进行重结晶，石油醚与大豆异黄酮粗产品的体积质量比(L/kg)为5～9∶1，得到大豆异黄酮产品。
2.根据权利要求1的制备方法，其特征是步骤(2)中的连续多级逆流浸提为连续6级或更多级逆流浸提，浸提过程在平转式浸出器或环形浸出器中进行。
3.根据权利要求1或2的制备方法，其特征是步骤(4)的乙酸乙酯萃取为连续逆流萃取，萃取过程在萃取塔中进行，乙酸乙酯作为连续相，进料方向由下向上，原料液作为分散相，进料方向由上向下。
全文摘要
本发明涉及一种从低温豆粕制备大豆异黄酮的方法。以低温豆粕为原料，采用乙醇水溶液浸提，碱性条件絮凝，乙酸乙酯萃取与石油醚重结晶精制相结合的方法制备大豆异黄酮，可有效地降低成本提高大豆异黄酮产品的纯度和提取率。
文档编号C07D311/36GK1824661SQ20051000853
公开日2006年8月30日 申请日期2005年2月22日 优先权日2005年2月22日
发明者袁其朋, 吕苗苗, 贾乃堃 申请人:北京化工大学