一种烟碱连续萃取纯化方法与流程

1.本发明属于分析化学领域，具体涉及从茄科(solanaceae)植物中对烟碱的连续化萃取纯化的工艺方法。


背景技术：

2.烟碱[即尼古丁或1-甲基-2-(3-吡啶基)吡咯烷]在植物中主要以有机酸盐(如苹果酸盐、柠檬酸盐等)的形式存在。烟草全株含尼古丁，以叶含量最多，约占全株总量的64％；其余根占总量的13％、茎18％、花5％。干烟叶的基本成分为：纤维素11％左右，半纤维素20％左右，果胶12％左右，蛋白质5～15％，烟碱1.5～3.0％，有机酸12～16％。其中苹果酸、柠檬酸、草酸共10％，脂肪2～7％，多元酚单宁质0.5～2.6％，灰分10％。
[0003]
目前，天然烟碱的提取主要采用溶剂萃取法，其特点在于操作工艺简单便捷、萃取剂便宜易得、萃取效率高等。但有机溶剂的对环境和员工具有不利影响，尤其因使用有机溶剂而伴随的静电蓄积风险。
[0004]
为解决上述问题提出本发明。


技术实现要素：

[0005]
本发明的目的是采用过程强化和绿色化的萃取体系，对目标物质烟碱提取中涉及的萃取工艺操作进行优化，通过采用双水相体系和密闭离心萃取机，显著提升萃取操作工序的生产能力并实质性减少有机溶剂的无组织排放，减少对环境和员工的不利影响，尤其降低因使用有机溶剂而伴随的静电蓄积风险。
[0006]
本发明所述的萃取模式采用双水相体系。双水相体系中其中一项为有机溶剂，另一项为饱和水溶性盐。
[0007]
本发明的技术方案如下：
[0008]
一种烟碱连续萃取纯化方法，包括以下步骤：
[0009]
(1)取烟碱的浸泡提取溶液，调节ph值；然后加入有机萃取剂和水溶性盐，搅拌得到混合液；
[0010]
(2)将步骤(1)的混合液加入到进入离心萃取机中，离心萃取分别收集水相和有机相；
[0011]
(3)将烟碱所在相进行浓缩，得到目标产物烟碱。
[0012]
优选地，所述有机萃取剂选自丙酮、甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇的一种或它们的混合物；所述水溶性盐选自硫酸盐、磷酸盐、柠檬酸盐、苹果酸盐、聚乙二醇中的一种或它们的混合物。
[0013]
优选地，混合液加入到进入离心萃取机中之前，可以使用静态混合器进行强化混合。
[0014]
优选地，离心萃取机为多个且进行串联。
[0015]
本发明的有益效果：
[0016]
1、离心萃取机利用离心力加速液滴的沉降分层，所以允许加剧搅拌使液滴细碎，从而强化萃取操作，其构造与工作原理见图1。离心萃取机为现有技术成熟设备。离心萃取机特别适用于烟碱连续萃取纯化；多个离心萃取机进行串联效果更好，如图2所示。图3为离心萃取机的外观示意图。
[0017]
2、双水相体系通常是由两种水溶性高分子化合物或一种高分子化合物与一种盐类、或一种有机小分子与一种盐在水中所形成的互不相溶的两相体系。由于被分离物在两相中分配不同，便可实现分离。与传统的油-水溶剂萃取体系相比，双水相萃取具有分离步骤少、操作条件温和、减小使用有毒易燃的有机溶剂、能够提供温和的水环境、生产现场的静电积蓄风险较小等优点。
[0018]
3、本发明由于采用的双水相系统的表面张力较小，相间混合所需能量很低，通过机械搅拌很容易分散成微小液滴，相间比表面积极大，达到相平衡所需时间很短，因此传质速度快，萃取纯化速度快效率高。
附图说明
[0019]
图1为离心萃取机结构示意图。
[0020]
图2为三个离心萃取机串联的示意图。
[0021]
图3为离心萃取机外观示意图。
具体实施方式
[0022]
通过以下具体实施例进一步地了解本发明，但它们并不是对本发明的限定。
[0023]
对比例：采用传统的酸、碱-有机溶剂多次离心萃取。
[0024]
取经粉碎的烟叶500克，加入约7500ml水，搅拌均匀，于40℃下浸泡3-4小时。过滤，除去残渣，滤液用饱和石灰水中和至ph＝10，静止，过滤除去残渣，作为粗提液。
[0025]
粗提液与等体积的乙酸乙酯分别送入离心萃取机的两个进料管口，进行离心萃取操作，离心转速2000-3000rpm。
[0026]
从离心萃取机轻相物料出口收集乙酸乙酯提取液，用少量水洗，然后用1wt％硫酸溶液反萃至水相ph》3为止，同时回收乙酸乙酯。硫酸吸收液用24wt％naoh中和至ph＝9-10。
[0027]
然后再用乙酸乙酯仿上做离心萃取，吸收液与乙酸乙酯体积比(1∶2)-(1∶
[0028]
2.5)。乙酸乙酯层用少量水洗，然后蒸馏，回收乙酸乙酯。残液在减压下蒸馏，得淡黄色油状物，重9.4克，收率2％，纯度大于99％(用波长259nm处的紫外光谱测定)，萃取率90％，回收率83％。
[0029]
实施例1：采用双水相体系萃取纯化烟碱。
[0030]
取经粉碎的烟叶500克，加入约5000ml的90v/v％乙醇，搅拌均匀，于40℃下浸泡3-4小时。过滤，除去残渣，滤液用24wt％naoh调节至ph＝9-10，静止，过滤除去残渣，蒸干至无乙醇味，作为粗提液，此时体积约800ml。
[0031]
配置50v/v％乙醇溶液5000毫升，向其加入硫酸铵500克，搅拌，静置，可观察出现双相，上层为乙醇水溶液相，下层为硫酸铵水溶液相。
[0032]
将800ml粗提液加入到已经制备的双水相中，充分搅拌，然后静置分层。取上层乙醇溶液，减压浓缩除去乙醇，然后再用乙酸乙酯仿上做离心萃取，水相与乙酸乙酯体积比(1
∶2)-(1∶2.5)。乙酸乙酯层用少量水洗，然后蒸馏，回收乙酸乙酯。残液在减压下蒸馏，得淡黄色油状物重8.7克，纯度大于99％(用波长259nm处的紫外光谱测定)，收率1.9％，纯度大于99％(用波长259nm处的紫外光谱测定)，萃取率83％，回收率77％。
[0033]
实施例2：采用双水相体系经离心萃取纯化烟碱。
[0034]
取经粉碎的烟叶500克，加入约5000ml的90v/v％乙醇，搅拌均匀，于40℃下浸泡3-4小时。过滤，除去残渣，滤液用24wt％的naoh调节至ph＝9-10，静止，过滤除去残渣，作为粗提液
[0035]
5000ml粗提液与3000ml的15wt％硫酸铵水溶液分别送入离心萃取机的两个进料管口，进行离心萃取操作，离心转速2000-3000rpm。
[0036]
从离心萃取机轻相物料出口收集乙醇溶液，减压浓缩除去乙醇，然后再用乙酸乙酯仿上做离心萃取，水相与乙酸乙酯体积比(1∶2)-(1∶2.5)。乙酸乙酯层用少量水洗，然后蒸馏，回收乙酸乙酯。残液在减压下蒸馏，得淡黄色油状物重7.8克，纯度大于99％(用波长259nm处的紫外光谱测定)，收率1.7％，纯度大于99％(用波长259nm处的紫外光谱测定)，萃取率75％，回收率69％。
[0037]
对比例是采用传统的酸、碱-有机溶剂多次离心萃取，收率、萃取率、回收率等较实施例为高。但是，对比例的操作工序、用时和酸、碱、乙酸乙酯用量均明显高于实施例。综合考虑操作安全、成本等，引入双水相萃取以显著降低乙酸乙酯、硫酸用量，在技术、安全、经济上是有利的。
[0038]
实施例的产品纯度与对比例相当，表明双水相体系因其水相较强的极性，有助于将烟叶中极性较强的果胶、蛋白质、半纤维素等大分子物质进行溶解分离。
[0039]
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本领域的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。