一种提取苹果根皮中的根皮苷和根皮素的方法及其应用与流程

1.本发明属于植物活性成分的提取技术领域，更具体地，涉及一种提取苹果根皮中的根皮苷和根皮素的方法及其应用。


背景技术：

2.根皮苷属于多酚类物质，为多酚物质中植物黄酮类中的二氢查尔酮苷；根皮苷主要存在于苹果树的根皮、茎、嫩叶以及苹果果实中，具有多种生物活性，如调节血压、血糖，保护心脏、清除体内自由基及美白等，并且还具有低毒的特点。
3.根皮素为二氢查尔酮类化合物，是存在于苹果、梨等水果及多种蔬菜中的天然活性物质，根皮素一直用作皮肤天然美白剂，它能抑制酪氨酸酶活性、黑色素活性，美白皮肤，对各种皮肤色斑有淡化作用。据最新研究发现其还具有抗炎，免疫抑制，心血管保护等作用，具有潜在的很大市场需求。
4.目前，国内外研究的根皮苷和根皮素的制备方法一般为有机溶剂提取法、微波辅助提取法和热水提取法等。
5.其中：有机溶剂提取法中多使用乙醇，此法可以较高程度的减少材料中水溶性杂质的浸出，减少后期分离、纯化成本，但此法消耗乙醇较多、耗时较长，若升高温度处理，则容易导致溶出杂质较多，溶剂萃取法虽然在提取过程中仅仅使用了乙醇、乙酸乙酯等相对来说比较安全的溶剂，但选择性差、提取物纯度低，需要多次提取才可达到效果；在微波辅助提取法中，利用不同的物质吸收微波能力不同，使得溶液中的部分组分被选择性加热，导致要提取的目标产物可以从基质中被溶解出来，溶解在溶解度不强的溶剂中，但目前微波设备和技术尚有待提高，且根皮苷热稳定性欠佳，难于应用；热水提取法成本低廉、设备简单、安全无毒，但根皮苷在水中的溶解度较低，提取杂质较多，收率低，对后续纯化步骤造成困难。
6.根皮苷的独特功能性价值决定了其将在食品及医药领域中发挥重要作用，因此，寻找安全、高效及环境友好的根皮苷提取技术对于根皮苷在医药、食品产业中的广泛应用的是非常有必要的。
7.现有技术中，只有用苹果或其提取物制备单一高纯度根皮苷的方法，或单一根皮素的方法，没有同时得到两种高纯度成分的制备方法，这样，在制备一种成分的同时，就造成了另一种成分的浪费和损失，在工业化大生产时造成了很大的资源浪费。


技术实现要素：

8.鉴于此，本发明提供了一种提取苹果根皮中的根皮苷和根皮素的方法及其应用。
9.为实现上述目的，本发明的技术方案如下：
10.一种提取苹果根皮中的根皮苷和根皮素的方法，包括：
11.将苹果根皮用乙醇解析后随即加入沸水提取，将得到的提取液冷却后加入絮凝剂，反应后固液分离，分别从滤液和滤渣中提取获得根皮苷和根皮素。
12.在上述技术方案中，所述提取苹果根皮中的根皮苷和根皮素的方法还包括，在用乙醇解析前，将苹果根皮干燥至含水率低于15wt％。
13.进一步地，在上述技术方案中，所述干燥为真空冷冻干燥。
14.优选地，在上述技术方案中，所述干燥为将苹果根皮干燥至含水率为5
‑
12wt％。
15.再进一步地，在上述技术方案中，在解析的过程中，所述乙醇的浓度为30
‑
60wt％，料液比为1∶5
‑
8，解析温度为0
‑
40℃，解析时间为10
‑
20min。
16.再进一步地，在上述技术方案中，在所述提取的过程中，料液比为1∶15
‑
20，提取温度为82
‑
100℃，提取时间为1
‑
2h。
17.又进一步地，在上述技术方案中，所述絮凝剂为聚丙烯酰胺，其加入量为苹果根皮的质量的0.5
‑
2％。
18.又进一步地，在上述技术方案中，所述固液分离为在2000
‑
5000rpm下离心5
‑
15min。
19.还进一步地，在上述技术方案中，所述提取根皮素的过程包括：
20.将所述滤渣干燥后用有机溶剂溶解，随后经纯化树脂纯化后浓缩干燥，冷却结晶后再用乙醇水溶液重结晶，即得根皮素。
21.在本发明的优选实施方式中，所述有机溶剂为70
‑
80wt％的乙醇水溶液。
22.在本发明的优选实施方式中，所述纯化树脂的有效成分为凹凸棒土、水滑石、膨润土、珍珠岩中的一种或几种。
23.在本发明的优选实施方式中，在所述重结晶的过程中，所述乙醇水溶液的浓度为15
‑
30wt％。
24.还进一步地，在上述技术方案中，所述提取根皮苷的过程包括：
25.将所述滤液经树脂吸附层析，并用水和浓度低于40wt％的醇类水溶液洗脱杂质，随后用浓度高于50wt％的醇类水溶液解析得到根皮苷解析液；将根皮苷解析液浓缩后倒入蒸馏釜内加热回收残留醇类，得到根皮苷浓缩液；将根皮苷浓缩液加入活性炭脱色后趁热过滤，随后在0
‑
4℃下放置结晶析出，干燥即得根皮苷。
26.在本发明的一个具体实施方式中，所述提取苹果根皮中的根皮苷和根皮素的方法还包括，在滤液经树脂吸附层析前，将所述滤液经孔径为100
‑
800nm的陶瓷膜过滤。
27.在本发明的优选实施方式中，所述吸附层析的树脂为ab
‑
8、hpd
‑
400、ads
‑
7和d
‑
101中的一种或多种。
28.在本发明的优选实施方式中，所述洗脱杂质具体为，用ph 3
‑
5、流量1
‑
2bv的水和10
‑
40wt％、流量1
‑
3bv的乙醇水溶液冲洗洗脱。
29.在本发明的优选实施方式中，所述解析的过程中，所述醇类水溶液为50
‑
80wt％的乙醇水溶液。
30.在本发明的优选实施方式中，所述浓缩为经聚醚砜复合纳滤膜常压过滤，所述蒸馏釜内的加热温度为70
‑
80℃，所述根皮苷浓缩液的浓度为25
‑
35wt％。
31.在本发明的优选实施方式中，所述活性炭的加入量为根皮苷浓缩液的质量的0.01
‑
0.03倍，所述脱色的温度和时间分别为60
‑
70℃和30
‑
60min。
32.本发明另一方面还提供了上述方法在提取苹果根皮中的根皮苷和根皮素中的应用。
33.本发明与现有技术相比，具有以下优点：
34.(1)本发明所提供的提取苹果根皮中的根皮苷和根皮素的方法，选用资源丰富、根皮苷含量高的苹果根皮作为原材料，采用内部沸腾法，先通过少量解吸溶剂渗透到物料内部，再加入大量的热溶剂使解吸剂沸腾汽化，产生内部对流，强化有效成分的扩散；
35.(2)本发明所提供的提取苹果根皮中的根皮苷和根皮素的方法，采用真空冷冻干燥的方法，当水蒸汽直接升华出来后，剩留在冻结时的冰架中，形成类似海绵状疏松多孔架构，许多热敏性的物质不会发生变性或失活，物质中的一些挥发性成分损失很小，冻干过程中，微生物的生长和酶的作用无法进行，因此能保持原来的性状；
36.(3)本发明所提供的提取苹果根皮中的根皮苷和根皮素的方法，将真空冷冻干燥与内部沸腾法结合，先形成类似海绵状的疏松多孔架构，再经过乙醇的充分渗透，通过大量热溶剂，使有效成分充分扩散，显著提高了提取率；
37.(4)本发明所提供的提取苹果根皮中的根皮苷和根皮素的方法，通过将低含量根皮素溶解于乙醇水溶液中，利用低浓度的乙醇水溶液溶解水溶性强、极性大的杂质并去除，并用高浓度的乙醇水溶液洗脱除去层析柱中极性小的化合物，并浓缩去除杂质后可回收乙醇，利用乙醇水溶液溶解根皮素，从而提取高纯度的根皮素，且提取到的根皮素去除了含杂色的杂质。
附图说明
38.图1为本发明实施例中提取苹果根皮中的根皮苷和根皮素的方法的工艺流程图；
39.图2为本发明实施例1中所提取得到的根皮苷的hplc图；
40.图3为本发明实施例1中所提取得到的根皮素的hplc图；
41.图4为本发明实施例2中所提取得到的根皮苷的hplc图；
42.图5为本发明实施例2中所提取得到的根皮素的hplc图；
43.图6为本发明实施例3中所提取得到的根皮苷的hplc图；
44.图7为本发明实施例3中所提取得到的根皮素的hplc图。
具体实施方式
45.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。
46.应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
47.实施例中，如无特别说明，所用手段均为本领域常规的手段。
48.本文中所用的术语“包含”、“包括”或其任何其它变形，意在覆盖非排它性的包括。例如，包含所列要素的组合物、步骤、方法、制品或装置不必仅限于那些要素，而是可以包括未明确列出的其它要素或此种组合物、步骤、方法、制品或装置所固有的要素。
49.此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
50.本发明实施例中所用的苹果根皮为市售产品。
51.实施例1
52.本发明实施例提供了一种提取苹果根皮中的根皮苷和根皮素的方法，具体包括以
下步骤：
53.(1)干燥提取：将1kg苹果根皮经真空冷冻干燥处理，干燥至含水量≤15％，冷冻干燥，将苹果根皮用30％乙醇，料液比1∶5进行解吸，时间为10min，后迅速加入1∶15沸水提取，提取温度82
‑
100℃，提取时间为1h；
54.(2)纯化：上述的提取液液降温、加0.5％絮凝剂(聚丙烯酰胺)、离心，得到澄清的离心液用陶瓷膜(600nm)过滤。
55.(3)分离根皮素：将离心沉淀干燥，用乙醇溶解，经过纯化树脂后浓缩干燥，再用20％的乙醇冷却结晶，重结晶得根皮素。
56.(4)吸附解吸：所述的过滤液经树脂吸附，用1bv的水和30％乙醇洗脱杂质，再用2bv的50％乙醇解析，流速为2bv/h，得到根皮苷解析液。
57.(5)浓缩：所述的根皮苷解析液经过纳滤浓缩，得根皮苷浓缩液。
58.(6)蒸馏：将根皮苷浓缩液倒入蒸馏釜内升温，回收纳滤后残留的乙醇，得到固含量为25％的根皮苷浓缩液。
59.(7)脱色：加入1％的活性炭，脱色时间为30min，脱色温度为60℃。
60.(8)结晶：脱色液0℃～4℃放置析出结晶，干燥得根皮苷成品。
61.实施例2
62.本发明实施例提供了一种提取苹果根皮中的根皮苷和根皮素的方法，具体包括以下步骤：
63.(1)干燥提取：将1kg苹果根皮经真空冷冻干燥处理，干燥至含水量≤15％，冷冻干燥，将苹果根皮用30％乙醇，料液比1∶5进行解吸，时间为10min，后迅速加入1∶15沸水提取，提取温度82～100℃，提取时间为1h。
64.(2)纯化：上述的提取液液降温、加0.5％絮凝剂(聚丙烯酰胺)、离心，得到澄清的离心液用陶瓷膜(600nm)过滤。
65.(3)分离根皮素：将离心沉淀干燥，用乙醇溶解，经过纯化树脂后浓缩干燥，再用20％的乙醇冷却结晶，重结晶得根皮素。
66.(4)吸附解吸：所述的过滤液经树脂吸附，用1bv的水和30％乙醇洗脱杂质，再用2bv的50％乙醇解析，流速为2bv/h，得到根皮苷解析液。
67.(5)浓缩：所述的根皮苷解析液经过纳滤浓缩，得根皮苷浓缩液。
68.(6)蒸馏：将根皮苷浓缩液倒入蒸馏釜内升温，回收纳滤后残留的乙醇，得到固含量为25％的根皮苷浓缩液。
69.(7)脱色：加入3％的活性炭，脱色时间为30min，脱色温度为70℃。
70.(8)结晶：脱色液0℃～4℃放置析出结晶，干燥得根皮苷成品。
71.实施例3
72.本发明实施例提供了一种提取苹果根皮中的根皮苷和根皮素的方法，具体包括以下步骤：
73.(1)干燥提取：将2kg苹果根皮经真空冷冻干燥处理，干燥至含水量≤15％，冷冻干燥，将苹果根皮用30％乙醇，料液比1∶8进行解吸，时间为20min，后迅速加入1∶20沸水提取，提取温度82～100℃，提取时间为1h。
74.(2)纯化：上述的提取液液降温、加0.5％絮凝剂(聚丙烯酰胺)、离心，得到澄清的
离心液用陶瓷膜(600nm)过滤。
75.(3)分离根皮素：将离心沉淀干燥，用乙醇溶解，经过纯化树脂后浓缩干燥，再用20％的乙醇冷却结晶，重结晶得根皮素。
76.(4)吸附解吸：所述的过滤液经树脂吸附，用1bv的水和30％乙醇洗脱杂质，再用2bv的60％乙醇解析，流速为2bv/h，得到根皮苷解析液。
77.(5)浓缩：所述的根皮苷解析液经过纳滤浓缩，得根皮苷浓缩液。
78.(6)蒸馏：将根皮苷浓缩液倒入蒸馏釜内升温，回收纳滤后残留的乙醇，得到固含量为35％的根皮苷浓缩液。
79.(7)脱色：加入2％的活性炭，脱色时间为30min，脱色温度为60℃。
80.(8)结晶：脱色液0℃～4℃放置析出结晶，干燥得根皮苷成品。
81.实施例4
82.本发明实施例提供了一种提取苹果根皮中的根皮苷和根皮素的方法，具体包括以下步骤：
83.(1)干燥提取：将2kg苹果根皮经真空冷冻干燥处理，干燥至含水量≤15％，冷冻干燥，将苹果根皮用40％乙醇，料液比1∶8进行解吸，时间为20min，后迅速加入1∶20沸水提取，提取温度82～100℃，提取时间为2h。
84.(2)纯化：上述的提取液液降温、加0.5％絮凝剂(聚丙烯酰胺)、离心，得到澄清的离心液用陶瓷膜(600nm)过滤。
85.(3)分离根皮素：将离心沉淀干燥，用乙醇溶解，经过纯化树脂后浓缩干燥，再用20％的乙醇冷却结晶，重结晶得根皮素。
86.(4)吸附解吸：所述的过滤液经树脂吸附，用1bv的水和30％乙醇洗脱杂质，再用2bv的60％乙醇解析，流速为2bv/h，得到根皮苷解析液。
87.(5)浓缩：所述的根皮苷解析液经过纳滤浓缩，得根皮苷浓缩液。
88.(6)蒸馏：将根皮苷浓缩液倒入蒸馏釜内升温，回收纳滤后残留的乙醇，得到固含量为35％的根皮苷浓缩液。
89.(7)脱色：加入1％的活性炭，脱色时间为40min，脱色温度为60℃。
90.(8)结晶：脱色液0℃～4℃放置析出结晶，干燥得根皮苷成品。
91.对比例1
92.本发明对比例提供了一种提取苹果根皮中的根皮苷和根皮素的方法，其步骤和工艺参数与实施例1类似，区别仅在于，步骤(1)的干燥提取过程中，在用沸水提取前，并未加入30％乙醇进行解吸，其后续步骤和参数均与实施例1一致。
93.对比例2
94.本发明对比例提供了一种提取苹果根皮中的根皮苷和根皮素的方法，其步骤和工艺参数与实施例1类似，区别仅在于，步骤(1)的提取过程采用传统的微波辅助提取法，即按料液比1∶5的比例加入30％乙醇，在500w的微波辅助下提取1h，其后续步骤和参数均与实施例1一致。
95.采用高效液相色谱(hplc)法检测所制得的根皮苷和根皮素的纯度，色谱柱为phe
‑
nomenex gemini c18柱(250mm
×
4.6mm，5μm)，检测波长为280nm，流动相为乙腈
‑
水(0.1％的磷酸)，梯度洗脱(洗脱条件如下表1所示)，流速为1.0ml/min。
96.表1流动相梯度洗脱表(％)
[0097][0098]
图2
‑
3分别为本发明实施例1中所提取得到的根皮苷和根皮素的hplc图；图4
‑
5分别为本发明实施例2中所提取得到的根皮苷和根皮素的hplc图；图6
‑
7分别为本发明实施例3中所提取得到的根皮苷和根皮素的hplc图。
[0099]
同时，称量所提取的到的产品，统计计算实施例1
‑
4和对比例1
‑
2的根皮素和根皮苷的纯度和提取率，结果如下表2所示。
[0100]
表2产品纯度和提取率统计结果
[0101][0102]
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。
[0103]
应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。