一种提取白藜芦醇的新工艺开发

一种提取白藜芦醇的新工艺开发

白橙醇也被称为三酚，具有3、4、5-三羟基-1、2-二苯乙烯（3、4'，5-）等多种植物。它存在于12种植物中，如葡萄、虎杖、花、桑椹和其他72种植物中。这种复合物为c14h12o3。这是一种无色的针状结晶，很难溶于水中。它溶于乙醚、乙醇、乙醇和乙酸乙酯、丙酮。白藜芦醇主要有抗肿瘤、抗炎、抗菌、抗氧化、抗自由基、保护肝脏、保护心血管和抗心肌缺血等功能。其中,最令人瞩目和最有发展前景的是抗肿瘤作用,因此,它在医药、食品工业上的应用越来越广,市场价值极高。近年来,欧美各国已将白藜芦醇开发成产品上市,国内生产厂家大约有l0余家,大部分产品用于出口。目前,在欧美已批准上市的白藜芦醇高端制剂产品(包括药品及保健品)已近千余种,该品全球使用者约2亿人,并且平均每年以5000万人的速度增长。据估计,白藜芦醇制剂的销售未来8年内将达到5～8亿美元,市场缺口较大,将形成非常巨大的产业。白藜芦醇生产目前主要以虎杖为原料。由于虎杖资源有限,开发其他原料的提取工艺具有重大意义。葡萄穗轴是葡萄酒厂酿酒后的废渣,国内一般只简单地丢弃成为固体垃圾或进行焚烧处理,造成资源浪费,污染环境。对葡萄穗轴废渣加以合理利用,提取其中的有用物质,不但可以解决葡萄酒厂的后顾之忧,而且还可以创造经济价值。因此,从葡萄穗轴废渣中提取白藜芦醇具有重要意义。本实验探索了从葡萄穗轴废渣中提取白藜芦醇的工艺条件,期望开发出一条生产白藜芦醇的绿色工艺路线。1实验部分1.1仪器、检测方法葡萄穗轴废渣为天津葡萄酒厂酿酒废弃物;白藜芦醇标准品为美国Sigma公司产品;乙醇为医药级,天津市科锐思精细化工有限公司;甲醇、丙酮、乙酸乙酯、氯仿为AR,天津大学科威公司。756MC型紫外可见分光光度计,上海精密科学分析仪器厂;ZF-2型四用紫外分析仪,上海顾村电光仪器厂;RE52CS旋转蒸发器,上海亚荣生化仪器厂。1.2标准品比移值对照分析实验用薄层色谱法进行定性分析和分离白藜芦醇,薄层板为2.5cm×10cmGF254硅胶板,展开剂为V(氯仿)∶V(乙酸乙酯)∶V(甲酸)=5.0∶4.0∶0.4,和标准品的比移值进行对照分析。定量分析采用紫外分光光度法,白藜芦醇在紫外光区306nm处有最大吸收,实验中提取浓缩液经薄层层析分离提纯后,用756MC型紫外可见分光光度计在306nm处测其吸光度值,由标准曲线计算出白藜芦醇质量浓度。1.3标准曲线及方法精密称取白藜芦醇标准品,置于容量瓶中,用甲醇溶解并稀释到刻度定容。分别配制不同浓度的标准溶液,用756MC型紫外可见分光光度计在306nm处测其吸光度值。测得标准曲线为:y=0.1464x+0.0788(R2=0.9914)。其中y为吸光度值,x为白藜芦醇的质量浓度,线性范围为1.25～10.00μg/mL。称取一定量干燥粉碎好的葡萄穗轴废渣粉,加入适量的提取剂,在一定温度下进行搅拌,加热提取一定时间,提取液用旋转蒸发器蒸发掉乙醇,浓缩,取一定量的浓缩液用薄层层析法分离纯化后,收集白藜芦醇斑点后用一定量的甲醇溶解,用紫外分光光度计测其吸光度值,由标准曲线计算得出白藜芦醇质量浓度,进而得出其提取率。2结果与分析2.1单因素实验2.1.1提取率对原料提取率的影响根据白藜芦醇的溶解性,考察了甲醇、乙醇、丙酮、乙酸乙酯4种有机溶剂对提取率的影响,如表1所示。可见,不同溶剂所得的提取率不同,甲醇的提取效果最好,白藜芦醇的提取率达到0.14%,乙醇次之。由于甲醇和乙醇的极性较强,更有利于原料中具有较大极性的白藜芦醇的溶出,采用丙酮和乙酸乙酯为提取剂,白藜芦醇的提取率较低,可能与它们的极性较弱有关,另外极性较强的溶剂能使原料的组织纤维溶胀,提高提取率。但甲醇毒性较大,综合考虑,选择安全、无毒且易回收的乙醇为提取剂。2.1.2乙醇体积分数对白垩系甲基酚类化合物溶解度的影响在其他条件不变的情况下,以不同体积分数的乙醇水溶液对葡萄穗轴废渣进行提取,结果见表2。乙醇体积分数为50%～60%时,提取率最高,达到0.21%。随着乙醇体积分数的增加,极性不断减小,白藜芦醇虽具有极性基团酚羟基,但二苯乙烯骨架又是非极性基团,所以在高体积分数的乙醇溶液中溶解度较高。但用体积分数高于70%的乙醇提取,提取率反而下降,可能是由于植物组织在高体积分数的乙醇水溶液中不易溶胀,影响了溶剂的扩散作用,导致提取率降低。从薄层分析结果看,体积分数为60%的乙醇水溶液提取时,杂质点也较少,提取效果较好。2.1.3不同提取时间对白垩系白革醇提取率的影响提取时间对提取率的影响见图1。在0.5～4.0h,提取率随提取时间的增加而迅速增加,再延长时间,变化不大,延长到5.0h时,提取率稍有下降,可能是由于提取时间太长,白藜芦醇易氧化所致。因此,4.0～4.5h是较佳的提取时间。2.1.4进行提取以体积分数60%的乙醇溶液为提取剂,在40～80℃进行提取,结果见图2。温度越高,提取率越大,但考虑高温下白藜芦醇的酚羟基容易氧化,乙醇挥发而引起的损耗也较大,综合考虑确定70℃为较优提取温度。2.1.5乙醇用量对白陇芦醇提取率的影响溶剂用量大,可增加固液两相间白藜芦醇的浓度梯度,有利于提取率的增加,但乙醇用量过大将增加溶剂回收成本。随着乙醇用量增加,白藜芦醇的提取率增加,但m(葡萄穗轴)∶m(乙醇)=1∶31后,增加乙醇量,白藜芦醇提取率增加不明显。综合考虑,物料比以m(葡萄穗轴)∶m(乙醇)=1∶17为宜。2.2提取温度对白垩芦醇提取率的影响从单因素实验结果看,提取剂乙醇体积分数、物料比、提取时间、提取温度对提取率有一定影响,在单因素实验基础上,设计了四因素三水平正交实验方案,见表3;结果见表4。从极差Rj的大小知,提取温度对白藜芦醇提取率影响最显著,其次为乙醇体积分数,提取时间和物料比的影响最小。因为本实验指标越高越好,由max(K¯¯¯1j,K¯¯¯2j,K¯¯¯3j)max(Κ¯1j,Κ¯2j,Κ¯3j)相应的各因子的水平,得到最优提取条件为:乙醇体积分数为50%,物料比m(葡萄穗轴)∶m(乙醇)=1∶13,提取时间为4h,考虑到白藜芦醇的稳定性,提取温度选为70℃。为了验证正交实验最优化条件,取葡萄穗轴废渣15.00g,加入体积分数为50%乙醇溶液225mL,70℃加热提取4h,白藜芦醇提取率达0.34%,是实验范围内最高值。3提取温度及物料比对提取率的影响本研究探索出用安全无毒的乙醇作提取剂,从葡萄穗轴废渣中提取白藜芦醇的一条绿色环保工艺。通过单因素