專利名稱：植物單寧的提取方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及植物單寧，尤其是涉及一種高純植物單寧的提取方法。
背景技術(shù)：
植物單寧廣泛分布于植物的葉、皮、木和果中，是森林資源綜合利用的對象之一。其在含量上是僅次于纖維素、半纖維素和木質(zhì)素的次生代謝物，在紅樹林植物樹皮中含量在20％以上，而許多針葉樹皮中含量高達20％～40％。在全世界約3400億立方米的森林資源中，樹皮占10％～15％，樹皮中的單寧資源數(shù)以億噸計。目前世界栲膠年產(chǎn)量約為50～60萬噸，遠不足資源的1％。我國栲膠最高年總產(chǎn)量曾達5.03萬噸。由于栲膠國際市場和制革業(yè)的變化，國內(nèi)栲膠生產(chǎn)從20世紀80年代末期開始一路下滑，近10多年來，年產(chǎn)量一直徘徊在2萬噸左右，資源利用率極低，產(chǎn)品價值不高。這一局面在很大程度上是由于現(xiàn)行的生產(chǎn)工藝過于單一和粗糙所致。因此，開發(fā)植物單寧產(chǎn)品的精細化工藝，進行精細化生產(chǎn)，必將使得該類天然產(chǎn)物的開發(fā)利用取得極大的發(fā)展，產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟和社會效益。
對單寧進行純化的工藝和方法已有大量的研究，根據(jù)開發(fā)和應(yīng)用的目的，所采用的純化方法包括溶劑萃取法、柱色譜法、超臨界萃取法、吸附法及離子沉淀法等。但都存在各自的優(yōu)缺點。溶劑萃取法難于得到純度較高的植物單寧產(chǎn)品，且消耗大量的有機溶劑；柱色譜法如通常采用的葡聚糖凝膠LH-20色譜法雖然能夠得到純度較高的植物單寧，但溶劑消耗較大，產(chǎn)品產(chǎn)率極低，該方法僅能用于植物單寧標準物的制備或?qū)嶒炇曳治鰳悠返闹苽?；吸附法由于吸附介質(zhì)難于再生或不能完全再生，導致產(chǎn)品成本偏高；超臨界萃取工藝則對設(shè)備要求高，一次性投入大，且大規(guī)模植物單寧的制備工藝仍然不完善；離子沉淀法純化植物單寧是通過在一定的pH條件下單寧與金屬離子結(jié)合形成沉淀并轉(zhuǎn)溶得以實現(xiàn)的，在提取溶液中，單寧與金屬離子的結(jié)合在一定的酸堿條件下選擇性高，產(chǎn)品的純度相對較好。
國內(nèi)外主要采用的是以鉛鹽、鋁鹽、鈣鹽等作為單寧的沉淀試劑的離子沉淀法。但由于鉛、鋁等金屬離子有一定的毒性，且在樣品中有一定的殘留，這或多或少地限制單寧產(chǎn)品的利用；采用鈣鹽作為沉淀試劑的工藝則需要較高的pH。在已經(jīng)報道的文獻和申請的專利中，該類工藝在生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生大量的廢酸堿性溶液和金屬離子，環(huán)保壓力大。
本發(fā)明所選擇的Yb3+在溶液中對單寧物質(zhì)的選擇性優(yōu)于其他金屬離子，有人利用該原理和方法來定量測定植物單寧含量和作為單寧標準物的研究和文獻報道(Reed J.D.；Horvath P.J.；Allen M.S.；Van Soest P.J.JOURNAL OF THE SCIENCE OF FOOD AND AGRICULTURE，1985，36255-261；Giner-Chavez B.I.；Van Soest P.J.；Robertson J.B.；Lascano C.；Reed J.D.；Pell A.N.JOURNAL OFAGRICULTURAL AND FOOD CHEMISTRY，1997，74359-368.)。但前人未能回收昂貴的Yb3+循環(huán)利用，未能獲得純的植物單寧產(chǎn)品。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有的上述方法中存在的問題，提供一種工藝流程簡單、生產(chǎn)周期短、試劑成本低、得率與純度高、金屬離子殘留低的植物單寧的提取方法。
為達到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是1)將含單寧植物材料經(jīng)丙酮溶液提取，過濾得濾液；2)在濾液中加入Yb3+，使得其中的單寧物質(zhì)與Yb3+形成絮狀沉淀，通過離心或過濾收集沉淀，并至少5次洗滌沉淀物，將沉淀分散到水中形成懸濁液；3)向懸濁液中加入草酸溶液至pH值小于1.96，經(jīng)反應(yīng)交換出沉淀中的Yb3+，使得單寧物質(zhì)重新溶出，過濾或離心除去草酸鐿沉淀，并得到含草酸的單寧溶液；4)向含草酸的單寧溶液中加入氫氧化鈣溶液，去除單寧溶液中的草酸，過濾或離心除去草酸鈣沉淀，得到單寧溶液，干燥后得到高純度的植物單寧產(chǎn)品；5)草酸鐿經(jīng)灼燒氧化成三氧化二鐿，將其溶解于鹽酸溶液中而重新得到氯化鐿溶液以循環(huán)利用Yb3+，將提取溶劑和洗滌溶劑通過加熱回收其中的丙酮。
在步驟1)中，按質(zhì)量比含單寧植物材料∶丙酮溶液＝1∶(5～20)，丙酮溶液中丙酮與水的比例最好為7∶3，含單寧植物材料可以是新鮮或干燥的。
在步驟2)中，待沉淀的單寧物質(zhì)與Yb3+的質(zhì)量比為1∶(1.0～5.0)，最好為1∶(1.5～3.6)。Yb3+由三氧化二鐿溶解于1～5mol/L，最好3mol/L的鹽酸而獲得，或者直接由鐿的醋酸鹽、氯化物或硫酸鹽溶解于水獲得。
在步驟2)中，對收集的沉淀物進行洗滌，洗滌溶劑和洗滌要求為7∶3的丙酮/水溶液洗滌至少3次，純丙酮液洗滌至少2次。
在步驟3)中，向懸濁液中加入草酸溶液的反應(yīng)時間為45～90min；使得單寧物質(zhì)重新溶出，過濾或離心除去草酸鐿沉淀的酸堿條件為pH值大于7.0，最好pH值為7.0～7.3，調(diào)節(jié)pH值的物質(zhì)可以為氨水、三乙醇胺或氫氧化鈣溶液等，充分沉淀的時間為30～60min，并得到含草酸的單寧溶液。
在步驟4)中，所述的向含草酸的單寧溶液中加入氫氧化鈣溶液，去除單寧溶液中的草酸，過濾或離心除去草酸鈣沉淀，溶液的pH為3.5～5.0。若pH值大于5.0，可通過加入草酸溶液回調(diào)。
在步驟5)中，草酸鐿的灼燒溫度為1000℃。所述的鹽酸溶液的濃度為1～5mol/L，最好為3mol/L。
所述的單寧樣品干燥可采用冷凍干燥或噴霧干燥。
與現(xiàn)有的植物單寧的提取工藝相比，本發(fā)明的突出優(yōu)點在于1.本發(fā)明利用無毒或低毒的稀有金屬離子Yb3+作為提取出的植物單寧的沉淀試劑，且在產(chǎn)品中殘留量低，樣品中Yb3+的殘留量不超過0.0025％。
2.本發(fā)明工藝流程簡單，生產(chǎn)周期短，制備的單寧產(chǎn)品純度高其純度相當于采用文獻報道中公認的葡聚糖凝膠LH-20純化法得到的單寧純化物，且產(chǎn)率高，該工藝實用于批量植物單寧的工業(yè)制備。
3.本發(fā)明所采用的有機溶劑單一，便于該溶劑的回收。
4.本發(fā)明通過回收絕大部分的Yb3+和有機溶劑，Yb3+的回收率平均為93.5％，節(jié)約了成本和減少了環(huán)境壓力。
5.本發(fā)明生產(chǎn)單寧的廢棄物中沒有大量有毒物質(zhì)，且便于后續(xù)開發(fā)利用。
具體實施例方式
以下實施方案對本發(fā)明作進一步的說明實施例1新鮮或干燥的植物原料在7∶3的丙酮/水溶液中研磨并提取30min，過濾并洗滌殘渣得濾液，向濾液中直接加入定量的Yb3+，通過氨水等弱堿性溶液調(diào)節(jié)體系酸堿度使得其中的單寧物質(zhì)在pH7.0～7.3和低于25℃的溫度條件下與Yb3+形成絮狀沉淀，30～120min后通過離心或過濾收集沉淀，并用7∶3的丙酮溶液洗滌沉淀三次，用純丙酮洗滌沉淀兩次。將沉淀分散到水中形成懸濁液，向懸濁液中加入草酸溶液至pH值低于1.96，充分反應(yīng)60～120min以交換出沉淀中的Yb3+，使得單寧物質(zhì)重新溶出，過濾或離心除去草酸鐿沉淀，并得到單寧溶液，向溶液中加入氫氧化鈣反應(yīng)掉過量的草酸，60～120min后過濾或離心除去草酸鈣沉淀，得到單寧溶液，將溶液冷凍干燥或噴霧干燥得到高純度的植物單寧產(chǎn)品，草酸鐿經(jīng)1000℃的高溫灼燒氧化成三氧化二鐿，將其溶解于3mol/L的鹽酸溶液中而重新得到氯化鐿溶液以循環(huán)利用Yb3+，提取溶劑和洗滌溶劑中的丙酮通過加熱回收以循環(huán)利用。
實施例2取干燥的木麻黃樹皮10g，加入100mL 7∶3的丙酮/水溶液，研磨后常溫浸提30min，過濾并洗滌殘渣得濾液250mL，加入含0.8g Yb3+的醋酸鐿溶液，用氨水調(diào)節(jié)反應(yīng)體系的pH值到7.19，4℃下反應(yīng)45min后離心收集沉淀，用7∶3的丙酮溶液洗滌沉淀三次，用純丙酮洗滌沉淀兩次。將沉淀分散于60mL去離子水中，向懸濁液中滴加0.5mol/L的草酸溶液至體系pH值達到1.89，常溫下反應(yīng)1h后過濾得草酸鐿沉淀和含有草酸的單寧溶液。向單寧溶液中加入飽和的氫氧化鈣溶液至體系pH值達到4.0，反應(yīng)1h后過濾得單寧溶液，減壓蒸發(fā)掉單寧溶液中殘留的少量丙酮并冷凍干燥單寧溶液，得1.473g褐色單寧粉末。草酸鐿經(jīng)1000℃的高溫灼燒氧化成三氧化二鐿，將其溶解于2mol/L的鹽酸溶液中而重新得到氯化鐿溶液以循環(huán)利用Yb3+，提取溶劑和洗滌溶劑中的丙酮通過加熱回收以循環(huán)利用。
實施例3取新鮮的臺灣相思樹樹皮20g，加入150mL 7∶3的丙酮/水溶液，研磨后常溫浸提30min，過濾并洗滌殘渣得濾液300mL，加入含1.0g Yb3+的三氯化鐿溶液，用氨水調(diào)節(jié)反應(yīng)體系的pH值到7.23，4℃下反應(yīng)60min后離心收集沉淀，用7∶3的丙酮溶液洗滌沉淀三次，用純丙酮洗滌沉淀兩次。將沉淀分散于80mL去離子水中，向懸濁液中滴加0.5mol/L的草酸溶液至體系pH值達到1.90，常溫下反應(yīng)1h后過濾得草酸鐿沉淀和含有少量草酸的單寧溶液。向單寧溶液中加入飽和的氫氧化鈣溶液至體系pH值達到4.1，反應(yīng)1h后過濾得單寧溶液，減壓蒸發(fā)掉單寧溶液中殘留的少量丙酮并冷凍干燥單寧溶液，得2.899g紅褐色單寧粉末。與采用葡聚糖凝膠LH-20純化得到的秋茄胚軸單寧標準物相比，40μg/mL的單寧甲醇溶液在280nm下測定，前者(本發(fā)明提取的單寧樣品)的吸光度是后者的99.4％；40μg樣品用正丁醇—鹽酸法的試劑顯色后在550nm下測定，前者的吸光度是后者的88.3％；40μg樣品用Folin-C法的試劑顯色后在750nm下測定，前者的吸光度是后者的98.5％；40μg樣品用普魯士蘭法的試劑顯色后在700nm下測定，前者的吸光度是后者的110.6％。草酸鐿經(jīng)1000℃的高溫灼燒氧化成三氧化二鐿，將其溶解于3mol/L的鹽酸溶液中而重新得到氯化鐿溶液以循環(huán)利用Yb3+，提取溶劑和洗滌溶劑中的丙酮通過加熱回收以循環(huán)利用。
實施例4取紅樹植物秋茄的胚軸50g，加入250mL 7∶3的丙酮/水溶液，研磨后常溫浸提30min，過濾并洗滌殘渣得濾液500mL，加入含1.125g Yb3+的三氯化鐿溶液，用氨水調(diào)節(jié)反應(yīng)體系的pH值到7.20，常溫下反應(yīng)45min后離心收集沉淀，用7∶3的丙酮溶液洗滌沉淀三次，用純丙酮洗滌沉淀兩次。將沉淀分散于100mL去離子水中，向懸濁液中滴加0.5mol/L的草酸溶液至體系pH值達到1.96，常溫下反應(yīng)1h后過濾得草酸鐿沉淀和含有少量草酸的單寧溶液。向單寧溶液中加入飽和的氫氧化鈣溶液至體系pH值達到4.0，反應(yīng)1h后過濾得單寧溶液，減壓蒸發(fā)掉單寧溶液中殘留的少量丙酮并冷凍干燥單寧溶液，得3.282g米黃色單寧粉末。與采用葡聚糖凝膠LH-20純化得到的秋茄胚軸單寧標準物相比，80μg/mL的單寧甲醇溶液在280nm下測定，前者(本發(fā)明提取的單寧樣品)的吸光度是后者的99.8％；80μg樣品用正丁醇—鹽酸法的試劑顯色后在550nm下測定，前者的吸光度是后者的112.9％；40μg樣品用Folin-C法的試劑顯色后在750nm下測定，前者的吸光度是后者的87.8％；40μg樣品用普魯士蘭法的試劑顯色后在700nm下測定，前者的吸光度是后者的90.9％。草酸鐿經(jīng)1000℃的高溫灼燒氧化成三氧化二鐿，將其溶解于3mol/L的鹽酸溶液中而重新得到氯化鐿溶液以循環(huán)利用Yb3+，提取溶劑和洗滌溶劑中的丙酮通過加熱回收以循環(huán)利用。3次Yb3+的平均回收率為93.5％，樣品中Yb3+的殘留量為0.0024％。
實施例5取紅樹植物秋茄樹皮15g，加入200mL經(jīng)回收的7∶3丙酮/水溶液，研磨后常溫浸提30min，過濾并洗滌殘渣得濾液400mL，加入回收的Yb3+1.125g，用氨水調(diào)節(jié)反應(yīng)體系的pH值到7.20，常溫下反應(yīng)45min后離心收集沉淀，用經(jīng)回收的7∶3丙酮溶液洗滌沉淀3次，用純丙酮洗滌沉淀兩次。將沉淀分散于100mL去離子水中，向懸濁液中滴加0.5mol/L的草酸溶液至體系pH值達到1.95，常溫下反應(yīng)1h后過濾得草酸鐿沉淀和含有少量草酸的單寧溶液。向單寧溶液中加入飽和的氫氧化鈣溶液至體系pH值達到4.0，反應(yīng)1h后過濾得單寧溶液，減壓蒸發(fā)掉單寧溶液中殘留的少量丙酮并冷凍干燥單寧溶液，得1.656g紅褐色單寧粉末，樣品中Yb3+的殘留量為0.0016％。與采用葡聚糖凝膠LH-20純化得到的秋茄樹皮單寧標準物相比，80μg/mL的單寧甲醇溶液在280nm下測定，前者(本發(fā)明提取的單寧樣品)的吸光度是后者的97.1％；80μg樣品用正丁醇—鹽酸法的試劑顯色后在550nm下測定，前者的吸光度是后者的98.7％；40μg樣品用Folin-C法的試劑顯色后在750nm下測定，前者的吸光度是后者的105.2％；40μg樣品用普魯士蘭法的試劑顯色后在700nm下測定，前者的吸光度是后者的109.7％。
權(quán)利要求
1.植物單寧的提取方法，其特征在于其步驟為1)將含單寧植物材料經(jīng)丙酮溶液提取，過濾得濾液；2)在濾液中加入Yb3+，使得其中的單寧物質(zhì)與Yb3+形成絮狀沉淀，通過離心或過濾收集沉淀，并至少5次洗滌沉淀物，將沉淀分散到水中形成懸濁液；3)向懸濁液中加入草酸溶液至pH值小于1.96，經(jīng)反應(yīng)交換出沉淀中的Yb3+，使得單寧物質(zhì)重新溶出，過濾或離心除去草酸鐿沉淀，并得到含草酸的單寧溶液；4)向含草酸的單寧溶液中加入氫氧化鈣溶液，去除單寧溶液中的草酸，過濾或離心除去草酸鈣沉淀，得到單寧溶液，干燥后得到高純度的植物單寧產(chǎn)品。
2.如權(quán)利要求1所述的植物單寧的提取方法，其特征在于在步驟1)中，按質(zhì)量比含單寧植物材料∶丙酮溶液＝1∶5～20，丙酮溶液中丙酮與水的比例為7∶3。
3.如權(quán)利要求1所述的植物單寧的提取方法，其特征在于在步驟2)中，待沉淀的單寧物質(zhì)與Yb3+的質(zhì)量比為1∶1.0～5.0。
4.如權(quán)利要求1所述的植物單寧的提取方法，其特征在于在步驟2)中，Yb3+由三氧化二鐿溶解于1～5mol/L的鹽酸而獲得，或直接由鐿的醋酸鹽、氯化物或硫酸鹽溶解于水獲得。
5.如權(quán)利要求1所述的植物單寧的提取方法，其特征在于在步驟2)中，對收集的沉淀物進行洗滌，洗滌溶劑和洗滌要求為7∶3的丙酮/水溶液洗滌至少3次，純丙酮液洗滌至少2次。
6.如權(quán)利要求1所述的植物單寧的提取方法，其特征在于在步驟3)中，向懸濁液中加入草酸溶液的反應(yīng)時間為45～90min，過濾或離心除去草酸鐿沉淀的酸堿條件為pH值大于7.0，調(diào)節(jié)pH值的物質(zhì)為氨水、三乙醇胺或氫氧化鈣溶液，充分沉淀的時間為30～60min。
7.如權(quán)利要求1所述的植物單寧的提取方法，其特征在于在步驟3)中，過濾或離心除去草酸鐿沉淀的酸堿條件為pH值為7.0～7.3。
8.如權(quán)利要求7所述的植物單寧的提取方法，其特征在于所述的草酸鐿經(jīng)灼燒氧化成三氧化二鐿，將其溶解于鹽酸溶液中而重新得到氯化鐿溶液以循環(huán)利用Yb3+，將提取溶劑和洗滌溶劑通過加熱回收其中的丙酮。
9.如權(quán)利要求1所述的植物單寧的提取方法，其特征在于在步驟4)中，所述的向含草酸的單寧溶液中加入氫氧化鈣溶液，去除單寧溶液中的草酸，過濾或離心除去草酸鈣沉淀，溶液的pH為3.5～5.0。
10.如權(quán)利要求8所述的植物單寧的提取方法，其特征在于草酸鐿的灼燒溫度為1000℃，所述的鹽酸溶液的濃度為1～5mol/L。
全文摘要
植物單寧的提取方法，涉及植物單寧，尤其是涉及一種高純植物單寧的提取方法。提供一種工藝流程簡單、生產(chǎn)周期短、試劑成本低、得率與純度高、金屬離子殘留低的植物單寧的提取方法。將含單寧植物材料經(jīng)丙酮溶液提取，過濾得濾液；在濾液中加入Yb
文檔編號C07C37/68GK1872863SQ20061003605
公開日2006年12月6日 申請日期2006年6月23日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月23日
發(fā)明者林鵬, 向平, 林益明, 楊志偉, 何緣, 李敏 申請人:廈門大學