纳米橙皮素、其制备方法及所用双匀浆空化射流系统与流程

1.本发明属于保健品制备技术领域，尤其涉及一种纳米橙皮素、其制备方法及所用双匀浆空化射流系统。


背景技术：

2.橙皮素(hesperetin)是芸香科柑橘属植物果实中的主要活性成分，橙皮素是橙皮苷(hesperidin)的糖基配体，由于其结构中含有酮羰基、醚基、甲氧基以及多个酚羟基，使其具有较为广泛的药用价值，而且橙皮素不会在任何器官中积累，使用安全、无明显副作用。早期对橙皮素的药理作用研究主要集中在抗菌、抗炎、抗氧化、抗病毒、抗变态反应、调血脂、增强免疫及抗癌等方面。近年来，有文献报道橙皮素及其衍生物还具有抗阿尔茨海默病，抗帕金森病，抗高血糖，抗蛇毒血凝酶，抗肺、肾、肝纤维化及对一些新的肿瘤的抑制作用等。
3.目前，橙皮素的提取方法有加热回流法、超声波辅助萃取法、微波辅助萃取法、超临界co2萃取法、加压流体萃取法、亚临界流体萃取法、固相萃取法等，但上述方法均存在不同程度的缺陷，例如，提取物成分复杂、设备要求高、制备工艺繁琐、难以实现工厂化生产等，同时，天然橙皮素以及利用现有的提取工艺得到的橙皮素还具有颗粒大水溶性差、口感不佳等特点，可见，现有技术既无法解决操作步骤复杂、难以实现工业化生产，也无法解决橙皮素水溶性差的问题。
4.因此，如何研发出一种制备工艺简单、生产安全性高、口感好且易吸收的橙皮素的制备方法是本领域亟待解决的一项技术难题。


技术实现要素：

5.本发明针对现有技术存在的设备要求高、制备工艺繁琐且所得橙皮素水溶性差、口感不佳等的技术问题，提出一种具有工艺简单、生产安全性高、口感好且易吸收的橙皮素的制备方法及用于制备橙皮素的双匀浆空化射流系统。
6.为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：
7.纳米橙皮素的制备方法，包括以下步骤：
8.橙皮素溶液制备：一定温度条件下，将橙皮素原药溶解于有机溶剂中经匀浆过滤处理后，得橙皮素溶液；
9.反溶剂溶液制备：一定温度条件下，将表面活性剂和阻聚剂溶解于有机溶剂中经离心过滤处理后，得反溶剂溶液；
10.纳米橙皮素混悬液制备：将所述橙皮素溶液和反溶剂溶液同时添加至双匀浆空化射流系统中进行高压射流处理后，经螺旋喷嘴喷射至样品槽中，再经双匀浆处理后析出结晶，得纳米橙皮素混悬液；
11.纳米橙皮素制备：所述纳米橙皮素混悬液依次经洗脱、过滤以及干燥处理后，得纳米橙皮素。
12.作为优选，所述橙皮素溶液制备步骤和反溶剂溶液制备步骤中，温度条件为-15℃～15℃。
13.作为优选，所述橙皮素溶液制备步骤中，橙皮素原药的纯度为80％，橙皮素溶液浓度为1mg/ml～80mg/ml，匀浆过滤处理中匀浆所用转速为8000～12000r/min，匀浆时间为3-8min。
14.作为优选，所述橙皮素溶液制备步骤中，所用有机溶剂选自乙醇、二甲基亚砜或二氯甲烷中的任意一种或几种的组合。
15.作为优选，所述反溶剂溶液制备步骤中，离心所用转速为为8000～12000r/min，离心时间为3-8min，离心过滤处理所用过滤目数为80-100目，反溶剂溶液的浓度为1mg/ml～80mg/ml。
16.作为优选，所述反溶剂溶液制备步骤中，表面活性剂为聚丙烯酰胺，阻聚剂选自甘露醇、环糊精、淀粉钠中的任意一种或几种的组合，有机溶剂选自二氯甲烷、丙酮、乙酸乙酯或二氧六环中的任意一种或几种的组合。
17.作为优选，所述纳米橙皮素混悬液制备步骤中，橙皮素溶液和反溶剂溶液的体积比为(1:1)～(1:10)，高压射流处理所用的压力为1-80mpa，螺旋喷嘴的喷孔直径为300-700μm，样品槽内盛放有-15℃～15℃的冷凝液。
18.作为优选，所述纳米橙皮素制备步骤中，洗脱处理为采用去离子水对纳米橙皮素混悬液进行两次洗脱，过滤处理的过滤孔径为0.1-1.5μm，干燥处理包括预冷冻和真空冷冻干燥；
19.所述预冷冻是指在-60～-80℃条件下预冷冻4～6h，真空冷冻干燥是指在-30～-50℃条件下真空冷冻干燥40～50h。
20.本发明还提供了一种纳米橙皮素，利用上述任一优选技术方案所述的纳米橙皮素的制备方法制备得到，所述纳米橙皮素粒径为100-500nm。
21.本发明又提供了一种用于制备纳米橙皮素的双匀浆空化射流系统，包括依次设置的：
22.支架，其为倒l型支架，
23.双匀浆装置，安装于所述支架上，包括第一电机、与所述第一电机输出端连接的第一搅拌轴、第二电机以及与所述第二电机输出端连接的第二搅拌轴，
24.样品槽，设置于所述双匀浆装置下方，所述第一搅拌轴和第二搅拌轴均延伸至样品槽内部，
25.冷却槽，套设于所述样品槽外部，并在所述样品槽和冷却槽之间的空间内盛放冷凝液，及
26.负压泵，共设置两个，均设置于所述样品槽右侧，其进口端经第一输送管路连接盛有橙皮素溶液或反溶剂溶液的容器，出口端连接第二输送管路；
27.其中，其中，所述第一搅拌轴上叶片的旋转方向与第二搅拌轴上叶片的旋转方向相反，所述第二输送管路的出口端设置于样品槽上方，且其上安装有螺旋喷嘴。
28.与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于：
29.1、本发明提出的纳米橙皮素的制备方法，橙皮素溶液和反溶剂溶液同时通过高压喷射，能够发生激烈碰撞，进而形成微小的纳米级液滴，再经过双匀浆处理形成强烈空化现
象，使得橙皮素的粒径达到最小化；
30.2、本发明提出的纳米橙皮素的制备方法，在制备过程中，双匀浆空化射流系统中的双匀浆装置有效的解决了传统匀浆粒子碰撞不充分的问题，双匀浆装置在工作时，第一搅拌轴上叶片的旋转方向和第二搅拌轴上叶片的旋转方向相反(即顺时针和逆时针同步进行)，导致溶液体系内出现较强的空化效应，溶剂和反溶剂体系在双向的离心力作用下被充分空化和搅拌，使得内部小分子发生激烈碰撞，从而制备得到粒径理想的纳米橙皮素产品；
31.3、本发明提出的纳米橙皮素的制备方法操作简单、无需使用价格高昂的设备、所得产品橙皮素水溶性强、口感好；
32.4、本发明提出的用于制备纳米橙皮素的双匀浆空化射流系统结构设计简单、操作简便、便于拆装和维护。
附图说明
33.图1为本发明实施例所提供的双匀浆空化射流系统的结构示意图；
34.图2为本发明实施例所提供的螺旋喷嘴的结构示意图；
35.图3为本发明实施例所提供的橙皮素原药、对比例1和实施例1所得纳米橙皮素的扫描电镜图；
36.图4为本发明实施例所提供的橙皮素原粉、乙醇溶液和dmso制备所得纳米橙皮素样品的红外光谱图；
37.图5为本发明实施例所提供的橙皮素原粉、乙醇溶液和dmso制备所得纳米橙皮素样品的dsc分析对比图。
38.以上各图中：
39.1、支架；2、双匀浆装置；3、样品槽；4、冷却槽；5、负压泵；6、第一输送管路；7、第二输送管路；8、螺旋喷嘴；
40.21、第一电机；22、第一搅拌轴；23、第二电机；24、第二搅拌轴。
具体实施方式
41.下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
42.本发明实施例提供了一种纳米橙皮素的制备方法，包括以下步骤：
43.s1、橙皮素溶液制备：一定温度条件下，将橙皮素原药溶解于有机溶剂中经匀浆过滤处理后，得橙皮素溶液；
44.s2、反溶剂溶液制备：一定温度条件下，将表面活性剂和阻聚剂溶解于有机溶剂中经离心过滤处理后，得反溶剂溶液；
45.在上述s2步骤中制备反溶剂溶液的原因在于：基于noyes-whitney方程原理，在反溶剂体系下通过橙皮素结晶重组构造纳米级粉体，当粒径降低至纳米级时，比表面积的显著增大，赋予了生物质较好的水溶性。
46.s3、纳米橙皮素混悬液制备：将所述橙皮素溶液和反溶剂溶液同时添加至双匀浆
空化射流系统中进行高压射流处理后，经螺旋喷嘴喷射至样品槽中，再经双匀浆处理后析出结晶，得纳米橙皮素混悬液；
47.s4、纳米橙皮素制备：所述纳米橙皮素混悬液依次经洗脱、过滤以及干燥处理后，得纳米橙皮素。
48.在上述技术方案中，本发明提出了一种纳米橙皮素的制备方法，该方法通过将橙皮素溶液和反溶剂溶液同时进行高压喷射，能够发生激烈碰撞，进而形成微小的纳米级液滴，再经过双匀浆处理形成强烈空化现象，使得橙皮素的粒径达到最小化。
49.进一步地，在制备过程中，双匀浆空化射流系统中的双匀浆装置有效的解决了传统匀浆粒子碰撞不充分的问题，双匀浆装置在工作时，第一搅拌轴和第二搅拌轴的运动方向相反(即顺时针和逆时针同步进行)，导致溶液体系内出现较强的空化效应，溶剂和反溶剂体系在双向的离心力作用下被充分空化和搅拌，使得内部小分子发生激烈碰撞，从而制备得到粒径理想的纳米橙皮素产品。
50.在一优选实施例中，所述橙皮素溶液制备步骤和反溶剂溶液制备步骤中，温度条件为-15℃～15℃。
51.在上述实施例中，温度条件具体可选取-15℃、-10℃、-5℃、0℃、5℃、10℃、15℃或根据实际需求选取上述限定范围的任一数值均落在本发明的保护范围之内。
52.在一优选实施例中，所述橙皮素溶液制备步骤中，橙皮素原药的纯度为80％，橙皮素溶液浓度为1mg/ml～80mg/ml，匀浆过滤处理中匀浆所用转速为8000～12000r/min，匀浆时间为3-8min。
53.在上述实施例中，橙皮素溶液的浓度具体可选取1mg/ml、5mg/ml、10mg/ml、15mg/ml、20mg/ml、25mg/ml、30mg/ml、35mg/ml、40mg/ml、45mg/ml、50mg/ml、55mg/ml、60mg/ml、65mg/ml、70mg/ml、75mg/ml、80mg/ml或根据实际需求选取上述限定范围的任一数值均落在本发明的保护范围之内。
54.在一优选实施例中，所述橙皮素溶液制备步骤中，所用有机溶剂选自乙醇、二甲基亚砜或二氯甲烷中的任意一种或几种的组合。
55.在一优选实施例中，所述反溶剂溶液制备步骤中，离心所用转速为为8000～12000r/min，离心时间为3-8min，离心过滤处理所用过滤目数为80-100目，反溶剂溶液的浓度为1mg/ml～80mg/ml。
56.在上述实施例中，反溶剂溶液的浓度具体可选取1mg/ml、5mg/ml、10mg/ml、15mg/ml、20mg/ml、25mg/ml、30mg/ml、35mg/ml、40mg/ml、45mg/ml、50mg/ml、55mg/ml、60mg/ml、65mg/ml、70mg/ml、75mg/ml、80mg/ml或根据实际需求选取上述限定范围的任一数值均落在本发明的保护范围之内。
57.在一优选实施例中，所述反溶剂溶液制备步骤中，表面活性剂为聚丙烯酰胺，阻聚剂选自甘露醇、环糊精、淀粉钠中的任意一种或几种的组合，有机溶剂选自二氯甲烷、丙酮、乙酸乙酯或二氧六环中的任意一种或几种的组合。
58.在一优选实施例中，所述纳米橙皮素混悬液制备步骤中，橙皮素溶液和反溶剂溶液的体积比为(1:1)～(1:10)，高压射流处理所用的压力为1-80mpa，螺旋喷嘴的喷孔直径为300-700μm，样品槽内盛放有-15℃～15℃的冷凝液。
59.在上述优选实施例中，橙皮素溶液和反溶剂溶液的体积比可选取1:1、1:2、1:3、1:
4、1:5、1:6、1:7、1:8、1:9、1:10或根据实际需求选取上述限定范围的任一数值均落在本发明的保护范围之内，所用冷凝液可选用冷凝水，冷凝液的温度具体可选取-15℃、-10℃、-5℃、0℃、5℃、10℃、15℃或根据实际需求选取上述限定范围的任一数值均落在本发明的保护范围之内。
60.在一优选实施例中，所述纳米橙皮素制备步骤中，洗脱处理为采用去离子水对纳米橙皮素混悬液进行两次洗脱，过滤处理的过滤孔径为0.1-1.5μm，干燥处理包括预冷冻和真空冷冻干燥；
61.所述预冷冻是指在-60～-80℃条件下预冷冻4～6h，真空冷冻干燥是指在-30～-50℃条件下真空冷冻干燥40～50h。
62.本发明实施例还提供了一种纳米橙皮素，利用上述任一优选实施例所述的纳米橙皮素的制备方法制备得到，所述纳米橙皮素粒径为100-500nm。
63.本发明又提供了一种用于制备纳米橙皮素的双匀浆空化射流系统，包括依次设置的：
64.支架1，其为倒l型支架，
65.双匀浆装置2，安装于所述支架1上，包括第一电机21、与所述第一电机21输出端连接的第一搅拌轴22、第二电机23以及与所述第二电机23输出端连接的第二搅拌轴24，
66.样品槽3，设置于所述双匀浆装置2下方，所述第一搅拌轴22和第二搅拌轴24均延伸至样品槽3内部，
67.冷却槽4，套设于所述样品槽3外部，并在所述样品槽3和冷却槽4之间的空间内盛放冷凝液，及
68.负压泵5，共设置两个，均设置于所述样品槽3右侧，其进口端经第一输送管路6连接盛有橙皮素溶液或反溶剂溶液的容器，出口端连接第二输送管路7；
69.其中，所述第一搅拌轴22上叶片的旋转方向与第二搅拌轴24上叶片的旋转方向相反，所述第二输送管路7的出口端设置于样品槽3上方，且其上安装有螺旋喷嘴8。
70.为了更清楚详细地介绍本发明实施例所提供的纳米橙皮素的制备方法及所用双匀浆空化射流系统，下面将结合具体实施例进行描述。
71.实施例1
72.本实施例提供了一种纳米橙皮素的制备方法，包括以下步骤：
73.(1)橙皮素溶液制备：在-15℃条件下，将纯度为80％的橙皮素原药溶解于乙醇中，于8000r/min转速条件下匀浆处理8min后过滤，得浓度为1mg/ml的橙皮素溶液；
74.(2)反溶剂溶液制备：在-15℃条件下，将聚丙烯酰胺和甘露醇溶解于丙酮中，于8000r/min转速条件下离心8min后过滤，得浓度为1mg/ml的反溶剂溶液；
75.(3)纳米橙皮素混悬液制备：将步骤(1)制得的橙皮素溶液和步骤(2)制得的反溶剂溶液同时添加至双匀浆空化射流系统中，于1mpa条件下进行高压射流处理后，经螺旋喷嘴(孔径为300μm)喷射至样品槽中，再经双匀浆处理后析出结晶，得纳米橙皮素混悬液；
76.(4)纳米橙皮素制备：纳米橙皮素混悬液依次采用去离子水进行两次洗脱、过滤以及干燥处理后，得纳米橙皮素，其中，干燥处理包括预冷冻和真空冷冻干燥，预冷冻是在-60℃条件下预冷冻6h，真空冷冻干燥是指在-30℃条件下真空冷冻干燥50h。
77.实施例2
78.本实施例提供了一种纳米橙皮素的制备方法，包括以下步骤：
79.(1)橙皮素溶液制备：在10℃条件下，将纯度为80％的橙皮素原药溶解于乙醇中，于10000r/min转速条件下匀浆处理5min后过滤，得浓度为40mg/ml的橙皮素溶液；
80.(2)反溶剂溶液制备：在10℃条件下，将聚丙烯酰胺和甘露醇溶解于丙酮中，于10000r/min转速条件下离心5min后过滤，得浓度为40mg/ml的反溶剂溶液；
81.(3)纳米橙皮素混悬液制备：将步骤(1)制得的橙皮素溶液和步骤(2)制得的反溶剂溶液同时添加至双匀浆空化射流系统中，于40mpa条件下进行高压射流处理后，经螺旋喷嘴(孔径为350μm)喷射至样品槽中，再经双匀浆处理后析出结晶，得纳米橙皮素混悬液；
82.(4)纳米橙皮素制备：纳米橙皮素混悬液依次采用去离子水进行两次洗脱、过滤以及干燥处理后，得纳米橙皮素，其中，干燥处理包括预冷冻和真空冷冻干燥，预冷冻是在-70℃条件下预冻5h，真空冷冻干燥是指在-40℃条件下真空冷冻干燥45h。
83.实施例3
84.本实施例提供了一种纳米橙皮素的制备方法，包括以下步骤：
85.(1)橙皮素溶液制备：在15℃条件下，将纯度为80％的橙皮素原药溶解于乙醇中，于12000r/min转速条件下匀浆处理3min后过滤，得浓度为80mg/ml的橙皮素溶液；
86.(2)反溶剂溶液制备：在15℃条件下，将聚丙烯酰胺和甘露醇溶解于丙酮中，于12000r/min转速条件下离心3min后过滤，得浓度为80mg/ml的反溶剂溶液；
87.(3)纳米橙皮素混悬液制备：将步骤(1)制得的橙皮素溶液和步骤(2)制得的反溶剂溶液同时添加至双匀浆空化射流系统中，于80mpa条件下进行高压射流处理后，经螺旋喷嘴(孔径为300μm)喷射至样品槽中，再经双匀浆处理后析出结晶，得纳米橙皮素混悬液；
88.(4)纳米橙皮素制备：纳米橙皮素混悬液依次采用去离子水进行两次洗脱、过滤以及干燥处理后，得纳米橙皮素，其中，干燥处理包括预冷冻和真空冷冻干燥，预冷冻是在-80℃条件下预冷冻4h，真空冷冻干燥是指在-50℃条件下真空冷冻干燥40h。
89.实施例4
90.本实施例提供了一种使用双匀浆空化射流系统进行纳米橙皮素制备的方法，具体为：
91.制备得到的橙皮素溶液和反溶剂溶液分别经两条第一输送管路6连接两个负压泵5的的进口端进入负压泵5，橙皮素溶液和反溶剂溶液同时通过高压喷射，经第二输送管路7的螺旋喷嘴8喷射进入样品槽3内，通过双匀浆装置2对其进行双匀浆处理后析出结晶，得纳米橙皮素混悬液，纳米橙皮素混悬液依次采用去离子水进行两次洗脱、过滤以及干燥处理后，得纳米橙皮素。
92.对比例1
93.本对比例提供了一种橙皮素的制备方法，具体为：
94.其制备方法同实施例1，区别在于：纳米橙皮素混悬液制备步骤中，将步骤(1)制得的橙皮素溶液和步骤(2)制得的反溶剂溶液同时添加至单匀浆空化射流系统中，于1mpa条件下进行高压射流处理后，经螺旋喷嘴(孔径为300μm)喷射至样品槽中，再经单匀浆处理后析出结晶，得纳米橙皮素混悬液。
95.制备纳米橙皮素的单因素筛选实验
96.本发明为了优化得到纳米橙皮素的最佳制备工艺，选取橙皮素溶液浓度、螺旋喷
嘴喷孔直径、双匀浆装置中叶片转速、橙皮素溶液与反溶剂溶液的体积比、射流速度5个指标作为单因素(见表1)，进行因素交互作用对纳米橙皮素粒径的影响与筛选试验，具体如下：
97.表1纳米橙皮素制备方法的单因素条件
[0098][0099]
表2五个因素的交互作用对纳米橙皮素粒径的影响试验
[0100][0101][0102]
性能测试
[0103]
本发明分别对橙皮素原药、实施例1以及对比例1制备得到的纳米橙皮素进行了扫
描电镜分析，对橙皮素原药、本发明所制备得到的纳米橙皮素进行红外光谱分析和差热分析，具体为：
[0104]
(1)扫描电镜分析
[0105]
本发明分别对橙皮素原药、实施例1以及对比例1制备得到的纳米橙皮素进行了扫描电镜分析(结果如图3所示)，从图3-a可以看出，未经任何加工的橙皮素原药的颗粒粒径较大、表面结构粗糙，直接利用橙皮素原药制备相关产品存在水溶性差、口感不佳的问题，利用单匀浆处理工艺制备得到的橙皮素粒径(图3-b)大于双匀浆处理后的纳米橙皮素(图3-c)，由此可见，本发明提供的制备方法制备得到的纳米橙皮素粒径更小、结构均一、水溶性强。
[0106]
(2)红外光谱分析
[0107]
本发明分别采用单匀浆法和双匀浆法进行反溶剂制备得到纳米橙皮素样品(制备方法同实施例1)，并对橙皮素原药以及两种方法所得纳米橙皮素样品进行红外光谱分析，结果表明(红外光谱图如图4所示)，制备前后的橙皮素粉体反应在ftir曲线的出峰时间一致，因此，可以判断粉体制备前后没有发生任何性质的改变。
[0108]
(3)差热分析
[0109]
本发明分别采用单匀浆法和双匀浆法进行反溶剂制备得到纳米橙皮素样品(制备方法同实施例1)，并对橙皮素原药以及两种方法所得纳米橙皮素样品进行差热分析，结果表明(如图5所示)，制备前后的橙皮素粉体反应在热力学检测过程中，升温的时间保持一致，在230℃左右有一个小的峰，可能是在这个温度是橙皮素粉体的熔点，制备前后的样品熔点保持一致，因此，进一步表明粉体制备前后没有发生任何性质的改变。