一种从板栗苞中提取低聚合度单宁酸和鞣花酸的方法与流程

本发明涉及从植物中提取有效物质的方法，具体是指一种从板栗苞中提取分离低聚合度单宁酸和鞣花酸的方法，属于天然有效成分的植物提取加工领域。

背景技术：

1、板栗树种在我国26个省区广泛分布，以河北、山东、湖北最多，品种数量达300个以上，栽培面积3000多万亩，总产量超过230万吨。中国的板栗产量占世界板栗产量的80％以上。板栗的果仁外面是果仁皮，果仁皮外部是带有长短不同锐刺的壳斗，一个壳斗总苞内包藏一个或多个坚果，此壳斗总苞称为板栗苞，又称板栗刺壳、板栗刺苞等。板栗苞中富含18％左右的单宁酸、鞣花酸、黄酮、多酚等有效成分，但长期以来未得到充分利用，仅被作为农业废弃物。若能充分利用板栗苞这一资源，不仅能够获得优质的天然有效物质，而且能够获得良好的经济效益、生态效益和社会效益，能够带动板栗产业发展，对我国农业农村经济的发展具有深远的意义。

2、由于板栗苞中木质素含量高，细胞壁对其有效成分具有很好的保护作用。为了实现对板栗苞中有效成分的高效提取，通常的做法是将板栗苞粉碎至极细的粒度，但这种传统的提取方法提取效率不高，所得产品中的单宁酸含量不高，杂质较多，制约后续利用。粉碎后的板栗苞，在提取过程中还存在料液分离时容易堵塞过滤设备的问题。同时板栗刺苞独特的外形结构，致使其密度小、体积蓬松、处理不方便，这些均阻碍了板栗苞的资源化利用。

3、专利文献cn101870849b公开了一种超声强化提取板栗苞生产栲胶的方法，它是将板栗苞原料粉碎至10-120目，使用10％-80％的有机溶剂水溶液，在料液比为1:5-1:50情况下，在超声波提取设备中提取1-3次，液-固分离后，得到的提取液用于制备栲胶。所用的有机溶剂为乙醇、丙酮、四氢呋喃、甲醇中的一种或多种。其液-固分离为离心、压滤或真空抽滤中的一种。此技术得到的提取液中虽然含有单宁酸，但其也富含各种杂质，只能用于制作栲胶一类用于鞣皮、制革、选矿、锅炉水处理等领域化工产品，且其提取效率很低。

4、专利文献cn102115611b公开了一种板栗苞汽爆联产色素、栲胶和活性炭的方法。该方法是将板栗苞采用蒸汽爆破的方式处理后，使用5-20倍乙醇-碱性水溶液在85-100℃下提取2-4h，经过过滤分离滤液和滤渣后，得到含有色素和单宁的提取液，再经过超滤膜过滤提取液，分离色素溶液和单宁溶液，单宁溶液用于制作栲胶。所述的板栗苞蒸汽爆破是在ph值为6～12的水浸泡后置于蒸汽爆破装置中，在0.8～1.5mpa压力下维持2～10min，然后迅速释压。本技术通过蒸汽爆破后提取色素和单宁酸的过程中，可以破坏细胞结构，但其提取时仍需使用5-20倍乙醇-碱性水溶液、需加热到85-100℃下提取2-4h，生产效率和成本仍不是很理想。

5、专利文献cn102643310a公开了一种微波复合技术提取板栗苞单宁的方法，是采用微波辐射和索氏回流提取相结合的方法。微波处理前将板栗苞干燥、粉碎，然后在醇-水溶液浸泡后，进行微波处理，微波处理后用盐水冷却，微波辐射冷却处理板栗苞需间歇操作3-9次，然后使用1.5-3.5倍有机溶剂水溶液在索氏提取器中进行回流萃取。萃取所得提取液经减压蒸馏分离出溶剂，得板栗单宁产品。本方法使用了微波细胞破壁、冷热交替加热、索氏溶剂回流萃取技术，单宁提取效率有明显提高，质量上升，提取成本有所下降，但其单宁的提取率也没能超过30％。

6、以上方法均是为了提高板栗苞中有效成分和提取效果，但它们所采用的超声提取、微波提取、汽曝处理等方式均不适合工业化生产，存在提取料液比大、处理遍数多、时间长，原料粉碎目数高、过滤困难等缺陷，且提取后单宁酸单位含量偏低，应用受限。

技术实现思路

1、本发明需要解决的技术问题是提供一种成本低、效率高、能够适应于工业化生产的在板栗苞中提取单宁酸等物质的方法。

2、为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

3、一种从板栗苞中提取低聚合度单宁酸和鞣花酸的方法，包括以下工艺要点：将烘干的板栗苞通过撕、压的方式破碎后，用碱性极性有机溶剂快速提取，将提取液调节ph值为酸性后再分级进行过滤浓缩。

4、本发明的一种从板栗苞中提取低聚合度单宁酸和鞣花酸的方法包括以下工艺步骤：

5、(1)板栗苞采收后使用滚筒干燥机烘干；

6、(2)烘干后的板栗苞立即使用撕碎机将其进行粗碎后再使用双辊破碎机进行挤压破碎；

7、(3)用碱性极性有机溶剂对破碎后的板栗苞进行快速提取，使用筛网过滤得到提取液；

8、(4)对提取液调节ph值至5.0-6.0后浓缩去除溶剂，再加水调节固形物浓度，过滤，去除不溶物，得到过滤液；

9、(5)将过滤液通过10-100nm陶瓷膜，得到陶瓷膜过滤液；

10、(6)陶瓷膜过滤液过1000da纳滤膜，得到纳滤液，纳滤液使用200da纳滤膜浓缩，将截留液干燥得到板栗苞单宁酸产品。

11、本发明上述方法的进一步改进在于：所述板栗苞未经过雨水淋洗、未发霉变质，且不包含板栗果仁皮。

12、本发明上述方法的进一步改进在于：所述烘干的进风温度为400-600℃，出风温度90-120℃；使板栗苞中的水分含量小于等于15％。可以优选进风温度为500℃、出风温度为100℃。

13、本发明上述方法的进一步改进在于：破碎后的板栗苞块不大于8mm。可以将步骤(2)中所述撕碎机的刀片间距为4-8mm，双辊破碎机运行时两辊间距调节为0.2-0.5mm，优选撕碎机的刀片间距为6mm、双辊破碎机的双辊间距为0.35mm；破碎后板栗苞块径为6-8mm。

14、本发明上述方法的进一步改进在于：所述碱性极性有机溶剂为乙醇、丙酮或甲醇中的一种或几种的水溶液，碱性极性有机溶剂质量分数为40-70％，ph值为8-10；料液质量体积比为1:3-5，提取温度为40-60℃。可以优选溶剂质量分数为50％，ph值为9.0，料液质量体积比为1:3.5，提取温度为45℃。

15、本发明上述方法的进一步改进在于：步骤(4)中所述调节提取液ph值优选为5.5，调节时使用的酸的浓度为0.1-1.0mol/l。可以优选酸浓度0.5mol/l。

16、本发明上述方法的进一步改进在于：步骤(4)中所述加水调节固形物浓度是控制料液固含量为10-20％。可以优选料液中固体的质量含量为15％。

17、本发明上述方法的进一步改进在于：步骤(5)中所述陶瓷膜的孔径为50nm，过滤温度小于70℃，过滤压力0.70±0.10mpa。

18、本发明上述方法的进一步改进在于：步骤(6)中所述纳滤膜过滤温度小于40℃，过滤压力0.50±0.10mpa。

19、由于采用了上述技术方案，本发明取得的技术进步是：

20、本发明提供的从板栗苞中提取、分离低聚合度单宁酸和鞣花酸的方法，能够有效提取板栗苞中的单宁酸和鞣花酸，具有效率高、成本低的优点。本发明通过撕碎、挤压方式对板栗苞原料进行预处理后，可以使用拖链等连续萃取装置对板栗苞进行萃取，在保证单宁酸提取收率＞95％的前提下，日投料量能够达到15-20吨，实现了单宁酸提取的连续化工业生产。本发明的方法，可以获得精制纯化的低聚合度的含有鞣花酸的单宁酸。

21、本发明是通过撕和压的方式将烘干的板栗苞破碎，可以先对烘干的板栗苞进行挤压然后再撕碎，也可以先将板栗苞撕碎再进行挤压。这样通过撕、压的方式处理过的板栗苞的细胞壁结构已经被有效破坏，有利于提高提取效率，有利于板栗苞中有效成分的快速提取。通过撕碎机与双辊破碎机相结合的方式对原料进行破碎挤压，有效破坏了板栗苞的细胞壁结构，有利于板栗苞中有效成分的快速提取；并控制破碎后原料的粒径不大于8mm，可以在6-8mm之间，不会影响有效物质的提取，并且破碎后的原料的碎小的颗粒较少，可以避免物料堵塞过滤设备问题，提高提取、分离的效率和过滤效率。

22、本发明使用的板栗苞不能经过雨淋，更不能发霉变质，且不包含板栗果仁与果仁皮。经浇水或淋雨的板栗苞，单宁酸含量会降低。发霉变质后的板栗苞会影响提取后产品微生物等指标。由于果仁皮中含有其他色素，若含有板栗皮则会使板栗皮中含有的色素会转移至产品中，影响产品的品质。而板栗果仁目前尚没有发现过多的危害，但板栗果仁含量高时毕竟影响生产效率。

23、本发明用滚筒干燥机对板栗苞烘干时的进风温度和出风温度的控制，能够防止将板栗苞烤焦；板栗苞中水分的控制及在高温下进入撕碎机撕碎，还可以保证烘干后的板栗苞在撕、压过程中既能够破坏细胞壁，又能够保证不至于出现过多的粉末，而堵塞过滤设备。

24、本发明将撕碎机的刀片间距控制4-8mm，使撕碎后的板栗苞块粒径不大于8mm，保持在6-8mm大小，保证不堵塞过滤设备，双辊破碎机运行时两辊间距为0.2-0.5mm，能够使板栗苞的细胞壁破裂。

25、本发明使用的碱性极性有机溶剂水溶液做提取溶剂，能够促进板栗苞中单宁酸等物质的析出，碱性极性有机溶剂质量分数、ph值、提取温度的控制使提取后单宁酸与碱形成盐，可以促进单宁酸的溶解，并抑制其他杂质的溶解，提高单宁酸的提取收率，能够节约溶剂的使用量，能够使提取时的料液质量体积比控制在1:3-1:5的较低水平。通过控制提取溶剂种类、浓度以及ph值，提高了板栗苞中有效成分的提取效率，实现了板栗苞中有效成分的快速提取，缩短了原料提取时间。

26、本发明对提取液进行浓缩之前，先回调提取液的ph值为酸性，优选ph值为5.5，将提取时形成的盐转化为酸，再进行浓缩即可得到单宁酸等产品。调节时使用较低浓度的酸，可以避免调节过头，并可以使用价格低廉的盐酸。

27、本发明在过滤去除溶剂后的提取液前，先加水调节提取液中固形物浓度，并将料液固含量控制为10-20％，能够过滤去除胶质等水不溶杂质，便于后续的陶瓷膜过滤和纳滤膜精制，使陶瓷膜过滤时不至于堵塞，提高过滤效率。陶瓷膜的孔径的控制，可以实现将大分子杂质进行拦截的目的。对陶瓷膜过滤和纳滤膜过滤的过滤温度、过滤压力的控制，则可以保证过滤顺畅，减少堵塞，使生产过程运行稳定。但过高的温度和压力也是不可取的，它们会影响设备的耐受性和料液的稳定性。本发明通过陶瓷膜和纳滤膜精制，去除了提取物中灰分和糖类等小分子杂质，提高了板栗苞单宁酸的单位纯度。

28、通过本发明的方法制备的板栗苞单宁酸的聚合度低，均为水解单宁；并且单位含量高，使用栲胶法检测时，单宁酸含量能够＞75％，所得的产品中富含水解单宁、鞣花酸等多种有益成分，具有良好的收敛性和抗氧化功效，可添加于家禽、仔猪等动物的饲料中起到预防和改善肠道健康等作用，可广泛应用于家禽、仔猪等动物的喂养，实现了板栗苞废物的资源化利用。