大孔树脂提纯金银花中绿原酸的研究可行性报告

1、大孔树脂提纯金银花中绿原酸的研究可行性报告一、选题的必要性1、工程所处技术领域产业政策本工程符合国家产业开展政策和我省的中药现代及农业发 展规划,所支持产业符合江西省委、省政府在山上再创一个江西 的开展思路.金银花栽培可以充分利用我省丘陵地区荒坡开展特 色经济,提升农民收入.工程所处技术领域为天然产物提取与分 离,天然产物提取与别离是国家重点支持和研究开发工程,也是 农业调整产业结构,实现经济作物(中药材)高效益的技术支撑. 对推进中药材一体化进程,延长中药产业链,改造传统产业及生产工艺,开展农业优势,将发挥重要作用.同时,市场上应用的 金银花注射液也是疗效确切应用广泛的中草药注射液,但是该产

2、品一直存在着颜色较深,注射时疼痛,有时还有溶血反响等I可题. 其原因是金银花提取物中色素等杂质较多,绿原酸纯度较低.再者,绿原酸应用到化装品中,对纯度要求更高.本工程研究就是 要提纯金银花中的绿原酸,提升金银花中绿原酸得率,实现更好经济效益和社会效益.工程实施目的也是围绕着高纯度绿原酸提 纯工艺开展研究工作,高纯绿原酸的开发大大提升绿原酸产品的 用药平安和拓展其应用领域.因此,本工程所处技术领域的产业 属于国家重点扶持产业.2、 工程所处技术领域技术开展现状/金银花又称双花、银花,它是忍冬科植物忍冬Lonicerajaponica Thunb 红腺忍冬 Lonicera hypoglauca

3、Miq. / 山银花 Lonicera confusea Dc.毛花柱忍冬 Lonicarea dasystyla Rehd. 的枯燥花雷,是我省地道的中药材品种之一.其主要有效成分为绿原酸、异绿原酸.它们是奎宁酸( Quinic acid )和咖啡酸(Coffeic aid )的酯,绿原酸分子量为 354.3,溶点208C,易溶 于水、醇、丙酮等溶剂.绿原酸药用历史悠久,具有抗菌、抗病 毒、保肝利胆之成效.金银花中提取绿原酸研究报道比拟多,主 要方法有水石灰乳法、石硫法、水提醇混法、乙酸乙酯提取法、稀酸提取、单相水提取法等.这些方法单一使用,绿原酸总收率 仅此2 %纯度在4 0 %以下,般在

4、2 0 3 0 %之间. 近几 年来,新技术应用了纤维素酶、果胶酶,提取率得到很大提升, 特别在预处理金银花中采用超声波技术, 加上膜别离技术和超滤 技术应用,使用绿原酸总收率稳定3 %左右,纯度到达4 0 %以上,绿原酸质量分数3 5 - 5 0 %之间.但是,这些方法都没有 完全解决绿原酸广品的杂质I可题,如色素、单宁、多糖等.为此,我们提出用大孔树脂进行提纯绿原酸, 满足国内外市场对高纯度 (> 9 0 %)绿原酸需求./ 国内,众多学者和单位均在开展金银花中提取绿原酸新工艺 的研究,例如,中国农业大学、中国药科大学、中南大学、广西 大学等,研究重点是如何解决绿原酸纯度与绿原酸质量

5、分数的关 系.通常情况,绿原酸纯度提升,会降低绿原酸质量分数,而绿 原酸的质量分数降低,可以相应提升绿原酸的纯度.国外,日本 对绿原酸研究报道比拟多, 绿原酸纯度在9 5 %以上, 且在绿原 酸应用方面有很深的研究,例如绿原酸在促进体内脂肪分解的产 品就在美国申请了专利.其它国家针对金银花中提取绿原酸的研 究报道比拟少,但类似植物提取有机酸比拟多.本研究是在总结前人的工作和本课题组小试研究的根底上, 采用正交设计进行优化工艺参数,着力在双酶水解、酿溶剂选择 上进行创新,提升金银花中绿原酸的提取率, 使绿原酸的总得率 3 %以上.再者,目前金银花中提取的绿原酸纯度在2 0-4 0%之间,而随着用

6、药平安,以及绿原酸应用范围的不断扩大, 如在化装品中应用,市场对高纯度的绿原酸需求量越来越大.因此,本研究在实现高提取率的同时, 采用膜别离技术别离多糖类/ 化合物,再用大孔树脂(例如D 10 1)在一定pH值条件下,对绿原酸不具有吸附水平, 而对绿原酸粗品中的色素, 单宁等有 很强吸附功能特性,创新性应用大孔树脂提纯绿原酸,/使绿原酸 纯度到达9 5 %以上.主要技术原理：根据金银花的水、酿提取物的特性,提取 物中含有大量的果胶、蛋白质等大分子物质.采用酶解原理降低 果胶含量,同时配合加热工序使蛋白质等变性,再进行粗滤. 根据绿原酸的化学特性,拟采用水酿混合提取法. 膜别离技术 别离多糖类化

7、合物,再根据大孔树脂吸附原理, 调节母液pH值, 以及吸附过程中的动态因子吸附及解吸速度和静态因子温 度、母液及溶济浓度,优化工艺参数.各阶段实验均根据正 交设计原理进行,优化出最正确工艺参数.综上所述,本研究充分吸收现有科研成果根底上,采用超波对粉碎的金银花干花蕾进行预处理,参加适量的纤维素酶、 果胶酶进行水提,粗滤后再加溶剂醇、乙酸乙酯类进行复提,回 收溶剂后调整值,即为金银花提取母液.采用膜别离和超滤 技术相结台,除去多糖、变性蛋白、果胶等杂质,再使大孔树脂 吸附色素等非极性或弱极性杂质,到达纯化绿原酸的目的. 本项目组经过近一年的研究, 小试成果中绿原酸纯度90%, 到达 了国内领先水

8、平.'3、工程技术先进性,对相关领域技术进步的推动作用工程预期到达的技术先进性目标为国内领先水平. 提供小试 根底上的扩大试验化的工艺参数, 可指导中试生产性试验,为高 纯度95%绿原酸产业提供技术支撑.本工程实施对推进中药材一体化进程, 延长中药产业链,改 造传统产业及生产工艺,开展农业优势,将发挥重要作用.同时, 工程实施目的是围绕着高纯度绿原酸提纯工艺开展研究工作,高纯绿原酸的开发大大提升绿原酸产品的用药平安和拓展其应用 领域.再者,本工程的实施为以花果茎叶为原料提取别离有机酸 例如林次果中提取别离果酸 提供非常有参考价值技术路线和 工艺参数.4、工程目前进展情况到目前为止,工程

9、组已经进行了大量前期研究工作,就绿原酸纯度化也进了小试研究,小试产品绿原酸纯度到达90%以/ 上.初步筛选了各工序中的技术参数,确定了工艺路线见后述 内容./二、技术方案论述1、工程技术关键点或创新点论述,工程完成时到达的技术 水平主要技术关键：A、金银花提取工艺中提取方法的选择及组.B、酶解工艺中酶促反响条件的选择.C、膜材料选择及截留分子量的定性、定量.D、大孔树脂选择及静态因子和动态因子优化.E、不同工序阶段正交设计因素选择及技术组合.主要创新点：A、不同工序阶段采用正交设计原理进行优化工艺参数.B、采用双酶组合水解工艺, 保证了金银花提取物中绿原酸 的总得率大于3 %,提取率不低于9

10、5%.C、选择超滤膜别离技术,根据分子量的差异能有效除去多 糖类化合物和糅质类物质,为生产高纯度法9 5 %绿原酸提 供了保证./ D、采用大孔树脂吸附原理,有效别离非极性弱极性色 素类化合物,保证实现高纯度绿原酸的目的.工程完成时到达的技术水平：A、 工程完成时到达的技术水平为国内领先水平. 提供小试 根底上的扩大试验优化的工艺参数, 可指导中试生产性试验,为 高纯度95%绿原酸产业提供技术支撑.B、金银花中绿原酸总得率A 3 % , 提取率到达9 5 %以上.C、提供1 0 0 0 g纯度为9 5 %的绿原酸产品.D、各种技术资料齐全,并制定金银花中提取绿原酸生产标 准,以及提取过程中跟踪

11、检测绿原酸的分析方法.2、工程技术方案论述生产技术研究： A、金银花预处理：粉碎金银花干品,采用超声波技术进行 预处理.B、金银花中绿原酸酶法提取新工艺的研究：将经超声波技术处理的金银花,在溶剂乙醇、乙酸乙酯等回流前,用纤维 素酶上海丽珠东风生物生产和果胶酶德国E .Merck 公司生产进行分别或联合处理,探索酶用量、处理时间、处理 温度及酶的联合后对金银花提取绿原酸得率的影响.C、超滤膜截留多糖类化合物纯化绿原酸的研究：拟 采 用2 0 0 0.膜和平共7 0 0 0 0膜别离金银花提取物中的多糖类化合物和糅质类.D、大孔树脂提纯绿原酸的研究：/以寸含绿原酸纯度较高的金 银花母液,采用大孔树

12、脂再提线,目的除去色素类水溶性杂质.目前选定的大孔树脂为D 1 0 1型天津农药总厂生产.研究过程中将采用正交设计原理, 对大孔树脂吸附过程中的静态因子pH值、温度、母液浓度和动态因子吸附速度等因影因素进行研究,优化工艺参数.F、金银花提取绿原酸过程中绿原酸跟踪检验方法研究.工艺流程：金银花干蕾粉碎超声波预处理水提溶剂回流溶剂萃取粗滤双酶水解残渣多糖化合物色类化合物冷冻枯燥或喷雾枯燥真空浓缩主要技术参数：A、超声波预处理：采用 KQ-600B型超声波清洗处理30min.B水提：金银花干蕾预处理品与水的比例为1 ： 6,采用边稿/式动态提取方法,提取次数 3-4次,提取周期耗时4-5小时./G双

13、酶水解：本工程实施前期工作证实,双酶联合水解不影 响绿原酸的得率.因此,酶解工艺中不需要分开进行单酸水解, 即节约时间,又节能了能源.双酶水解温度40-50 C, pH值6.5-7.0 ,酶解时间、酶制剂组合比例及用量,以及母液浓度等 工艺参数需采用正交设计方法进一步优化.D溶剂萃取：初步拟用70/酿溶液和30-40%乙酸乙酯溶液 进行萃取,经粗滤除去沉淀物蛋白质类化合物 .溶剂萃取充 分利用溶剂回流工艺.萃取温度和时间需进一步研究.E、膜别离技术：采用20000膜和70000膜进别离处理,目的 去除多糖类化合物.前期工作说明,20000膜除多糖效果好,70000 膜除糅质效果好.F、大孔树脂

14、吸附处理：通过前序工艺,绿原酸纯度可到达80-85%,要到达高纯度 3 95%绿原酸产品,大孔树脂吸附除 杂色素类化合物处理十分必要.我们在前期实验工作中采用 D101大孔树脂,对色素类化合物有很强吸附水平.实验证实, 大孔树脂可以提纯绿原酸,绿原酸纯度到达95%Z上.但是,影响大孔树脂吸附除杂效果的因素很多,也是本工程拟解决的重点内容.因此,本工程组将采用正交设计原理,对影响大孔树脂提 纯绿原酸的静态因子温度、pH值、母液浓度、吸附柱直径与柱 高等和动态因子吸附速度等技术参数进行实验研究.3、工程技术质虽指标'A、绿原酸含量 95%B金银花中提绿原酸总得率A 3%G提取率到达95%Z

15、上D质量指标工程国际标准本工程标准含量20-90%> 95%枯燥失重w 5%w 3.5%辅料无无铅< 5.0mg/kg< 5.0mg/kg碑< 2.0mg/kgw 2.0mg/kg/重金属总量< 20mg/kg< 20mg/kg/细菌总数w 1000 个/gw 300 个 /kg /酵母菌和霉萌w 100 个/kgw 30 个/g大肠杆菌阴性阴性7沙门氏菌阴性阴性/、/、/、< 0.1mg/kg/< 0.1mg/kgDDT< 0.1mg/kg< 0.1mg/kg4、分阶段描述工程执行过程中各阶段目标时间安排/主要内容、目标2006年7

16、月-2006年9月/资料查阅,前期实验、工程申报2006 年 10 月-2006 / 年 12月/进步兀善资料,优选绿原酸分析 法2007年1月-2007年7月对常用方法进行筛选、组合,创新新的提取方法2007年8月-2007年12月优化双酶水解工艺、膜别离技术、 以及大孔树脂吸附除杂实验2021年1月-2021年4月根据技术路线要求,对接技术、组 台工艺、到达科学合理、操作简便. 提纯1000 g 95%纯度绿原酸产品.2021年5月-2021年6月工程总结,提请鉴定或验收,并制 定中试产业化方案.5、工程经费预算情况工程投资与资金筹措单位：万元序号项目金额1投资总30固定资产投资12流动资

17、金18/2资金筹措30/自筹资金/ 6其中：已完成投资4新增投资/2申请科技三项经费/24借贷款/0工程拟购设备清单序号设备名称/规格型号单 位数量单价万元金 额 万 元1班产50 g , 95俊原酸提纯装置套16.06.02设备安装及局部设备自加工费2.0 2.0申请科技三项经费使用预算表序号名称单位数量金额万元使用时间1开发费12.02007年全年工程开发人员费1.72007年全年1原材料动力费62007年全年检测费0.82007年全年调研费1.22021年7月查新费0.32007年3月技术咨询费0.52007年4月转让、合作费1.52设备费8申请三项经费资助设备:班产50g95%录原酸装

18、置套18/2007年10月开始使用3试制费,3.5人员费0.52021年1月原材料动力费1.52021年1月检测费'、1.52021年3月4鉴定验收费0.52007年8月三 工程实施支撑条件1、工程实验、检测条件工程申请单位南昌市科学器材公司充分利用人才优势和技术储 备优势,依托江西省科学院专业研究人员负责工程的组织申报,技术研究开发,提供全部实验2、工程申请单位人才资源情况工程申请单位南昌市科学器材公司成立于1985,隶属于南昌市科 技局,主要从事合作投资开发高新技术产品,实行产学研一条龙.现 有技术员工5 0人,其中高级开发人员2人,中级开发人员1 0人. 工程组成员近年来主要从事

19、农副产品资源深加工和食品化学、高分子材料、有机合成、稀土冶金与别离及应用等领域产品研究开发.工程负责人之一李雄辉同志主持完成近十项省级重点工程,、与本 工程相关面果有：“高桁子黄色提取精制新工艺,“大孔树脂对天然 色素吸附效应研究、“大豆多肽提取工艺的研究、“大豆皂贰提取工 艺的研究等,有完本钱工程的技术水平和技术储藏.四、工程预期经济效益1、预期市场需求我国拥有世界最丰富的天然药物资源,而金银花为我国名贵中药 材,已有2000多年的入药历史,神农本草经?将其列为上品,本草 纲目?中记裁：“金银花对一切肿毒,能败毒托里,散气活血,其功 能独胜.面金银花适应性广,生命力强,喜温暖湿润、阳光充足的

20、 气候,耐干旱瘠薄,在微酸性土壤中能很好地生长,我省有种植金银 花的传统习惯.绿原酸是金银花中抗菌消炎的主要成分, 广泛应用到 像银黄口服液、双黄莲口服液、脉洛宁注射液、清开灵注射液、双黄 莲注射液、复方大青叶注射液中.国内金银花提取物含绿原酸 20-40%,价格160600元/ kg生产企业众多,产品市场也很好.但 由于价格偏低,生产企业效益不够理想.因此,绿原酸提纯技术研究 开发已成为热点和难点.绿原酸随着纯度提升,市场价格迅速上升. 例如：90俊原酸市场报价为每克勤克100元,95%t原酸市场报价每 克41或,而99俊原酸市场报价每克861元.随着用药平安越来越重视和绿原酸在不同领域应用

21、不断扩大,高纯度绿原酸无法满足市场需求.由于市场需求和高纯度绿原酸高附值 高价格的驱动,各绿原酸生产企业迫切需要解决高纯度绿原酸提 取别离技术.因此,无论从高纯度绿原酸产品市场,还是高纯度绿原 酸提取别离的技术市场,其市场前景均非常良好.国外,日本高纯度绿原酸需求量大,高纯度绿原酸提取别离技术 较成熟,高纯度绿原酸应用研究工作开展比拟多, 且有日本公司在美 国注册高纯度绿原酸在降脂方面专利. 为此,更进一步说明了高纯度 绿原酸应用前景好.2、预期盈利水平金银花是国务院确立的38种名贵中药材之一,金银花需求量逐年 上升.金银花栽培已成为我省进贤、临川、樟树等地方特色产业的主 要中药材品种,栽培面

22、积已超过5万亩,金银花每公斤收购价格为30 元/种植区农发从种植金银花中年收入增加达 800-2000元.因此, 开展金银花产业,是一项利国、利民的好产业.再者,为加速金银花 产业的开展,提升金银花产业的市场竞争力,金银花系列产品开发迫 切需要,尤其高附加值的金银花提取物绿原酸的开发.本工程旨 在为金银花产业开展提供动力和技术支撑,开发出具有国际水准的高 纯度绿原酸含量 95%.而从绿原酸目前市场价格来分析,绿原酸 的纯度对绿原酸产品价格有着极大的影响.90咖上绿原酸产品,纯度每提升一个百分点,价格要翻一翻.因此,本工程的实施有着非常 好的经济效益.从下表格中所列的销售收入可以进一步了解高纯度

23、绿 原酸所带来经济效益.以加工1吨金银花干蕾为例,金银花中绿原 酸含量3 %计品名提取率%产量kg价 格销售收入万 元金银花提取产品30%录原酸9090400元 /kg3.690%录原酸产品、8528 . 3100 元 /kg28.3/95%录原酸产品8025 . 3460元 /kg96.4/99%录原酸产品7523 . 7861 元 /kg204.1本工程实施过程中,生产试验产品1000g,绿原酸含量为95,实 现产值41万元,预期盈利10万元.3、预期产业化前景/我省从事金银花提取物生产企业有江西苍源有限药业、 江西天顺生物、南昌汇仁集团等企业.目前,金银花提取产 物中绿原酸含量在20-4

24、0%之间,企业非常需要解决高纯度绿原酸的提 取别离工艺,以便进一步提升经济效益和企业生存与竞争水平,同时 也需要提升金银花提取别离绿原酸产品附加值.再者,高纯度绿原酸产品应用范围比金银花提取物绿原酸含量 比低更加广泛,日本公司已经应用减肥产品中,化装品产品中,并 在美国申请了专利,这为加快我国高纯度绿原酸产品研究开发工作注 入动力.所以,本工程不管是在推广应用前景,还是产业化需求,都 有十分重要意义.4、工程实施风险分析本工程以中国传统中药材金银花为原料,金银花非常适应我省土 壤和气候条件.近几年来,我省进贤、临川、樟树等地区有规模栽培, 人工栽培5万多亩,利用金银花提取高纯度绿原酸,资源优明

25、显.项 目承当单位与本工程有关的技术储藏多,且多个工程进行了产业化, 如桁子黄色素提取与别离.工程负责人之一从事二十多年的天然产品 提取与别离工作,工程组人才结构合理,相关仪器设备条件具备,项 目完成风险小,技术优势突出.再者,本工程使用技术均有坚实理论 根底,且经过近一年前期研究工作,形成较系统小试成果.工程创新 点突出,制定实施方案科学合理,关键技术解决方法切实可行.因此, 我们认为,本工程前期工作扎实,工程组科技力量雄厚,且思路正确, 方法得力,帮工程技术风险小.高纯度绿原酸市场需量大,市场应用 领域广泛,前景非常好.因此,无论从原料供给,还是市场前景和技术支撑,本工程实施 风险很小.五、工程预计社会效益、环境效益1、对社会开展的作用近几年来,我省在“山下建优质良仓,山上建绿色银行开展思/ 路引导下,南昌市进贤县、抚州市临川区进行大面积栽培金银花,并 组建江西天顺生物科技进贤、江西苍源药业抚 州等企业,实现金银花栽培、加工一体化的现代企业.在金银花加 工过程,企业迫切要求解决生产中技术难题绿原酸的纯度问题.开发高附加值的金银花天然原料药产品,/有利促进金银花产业化 的开展,加快农业结构调整,提升农村经济综合实力,增加农民收入. 实现金银花种植的规模化、标准化和市场化.金银花种植还有利改善 生态环境,使农业生产进