全 文 ：第 23卷第 1期
2 00 6年 1月
精 细 化 工
FINECHEMICALS
Vol.23, No.1
Jan.2 0 0 6
中药现代化技术
元宝枫水提取液的絮凝研究＊
刘祥义 1, 2 ,徐晓军1
(1.昆明理工大学 环境科学与工程学院,云南 昆明 650093;2.西南林学院基础部 ,云南 昆明 650224)
摘要:研究了阳离子淀粉絮凝剂对元宝枫水提取液的絮凝作用;比较了不同工艺对产品的影响。 结果表明:采用
阳离子淀粉絮凝剂 ,澄清时间由醇沉法的 48h缩短为 6 h;在阳离子淀粉质量浓度为 150 mg/L、絮凝温度为 60
℃、提取液 pH为 6.0时 ,澄清液透光率 、总黄酮质量分数分别达 90.6%、23.2%。
关键词:阳离子淀粉;元宝枫;黄酮;水提液;絮凝
中图分类号:S789.2 文献标识码:A 文章编号:1003-5214(2006)01-0047-03
StudyofFlocculationofWaterExtractsofAcertruncatum
LIUXiang-yi1, 2 , XUXiao-jun1
(1.ColegeofEnvironmentScienceandTechnology, KunmingUniversityofScienceandTechnology, Kunming650093,
Yunnan, China;2.BasisDepartment, SouthwestForestryColege, Kunming650224, Yunnan, China)
Abstract:ThecationicstarchflocculationtechnologyofwaterextractsofAcertruncatumwasstudied
andcomparedwithothertechnologies.Experimentalresultsshowedthattheclarificationtimewas
shortenedto6husingcationicstarchasflocculantwhileitwas48hinethanolsubsidingmethod.When
thecationicstarchwas150 mg/L, temperaturewas60 ℃ andpH was6.0, theclearsolution
transparencyandcontentofflavonoidswere90.6% and23.2% respectively.
Keywords:cationicstarch;AcertruncatumBunge;flavonoids;waterextracts;flocculation
Foundationitem:LeaderofteachandscientificresearchstakeoutlayofeducationoficeofYunnan
province(No.041605)
元宝枫(AcertruncatumBunge),又名元宝槭 、元
宝树 ,是槭属落叶乔木 。富含多种次生代谢产物及
生物活性物质 ,具有药用 、油料 、鞣料 、化工 、绿化 、观
赏 、水土保持等多种效益 。云南省曾把元宝枫种植
及开发列为省科技厅 “十五”攻关项目及省林业厅
“十五”发展项目 。现已种植元宝枫3 333多公顷 ,计
划种植 20 000公顷 。元宝枫叶中总黄酮质量分数达
4.6%(是银杏叶中总黄酮量的 2.8倍)。黄酮类化
合物对治疗冠状动脉硬化 ,脑血管疾病 ,心绞痛以及
降低胆固醇 ,降低血压 ,抑制某些细菌及真菌具有很
好的作用[ 1] ,开发利用价值较高。
元宝枫叶[ 2]水提取液含有多糖 、蛋白质 、萜类 、
鞣质 、色素及其他一些化合物 ,颜色较深;工业生产
中 ,常采用水提醇沉除杂 ,再通过其他分离方法制备
黄酮产品 ,乙醇耗量大 ,产品成本高 、操作复杂 、乙醇
回收麻烦 。与水提醇沉法相比 ,絮凝技术在中药提
纯过程中的很多方面占有优势 ,如生产成本低 、除杂
效果好 、中药有效成分的回收率高 、操作工艺简单以
及生产周期短等[ 3 ～ 5] 。现代中药生产已部分用到壳
聚糖 、ZTC1+1澄清剂 、101果汁澄清剂等[ 6] 。本实
验利用阳离子淀粉为絮凝剂 ,研究了阳离子淀粉对
元宝枫叶水提取液的絮凝性能 ,与醇沉法相比 ,缩短
了生产周期 ,提高了产品质量 。
1 实验
1.1 试剂和仪器
试剂:阳离子淀粉:自制(以淀粉 、丙烯酰胺 、二
甲基二烯丙基氯化铵为原料 ,利用氧化还原引发及
＊ 收稿日期:2005-07-12;定用日期:2005-08-29
基金项目:云南省教育厅教学科研带头人经费资助(编号:041605)
作者简介:刘祥义(1964-),男 ,广东梅县人 ,副教授 ,博士研究生 ,师从徐晓军教授 ,主要从事有机化学及天然高分子应用改性方面的
研究工作 ,电话:0871-3863375, 13577068220,传真:0871-6051619, E-mail:liuxy11@126.com。
DOI :10.13550/j.jxhg.2006.01.012
反相悬浮聚合制备 ,纯化后 ,黏均相对分子质量 290
万)[ 7] ;芦丁标准品 ,上海生化试剂厂;元宝枫叶:采
自云南省晋宁基地;乙醇 、亚硝酸钠 、氢氧化钠 、硝酸
铝 、甲醇等试剂均为 AR。
仪器:Lambds-2S型紫外 /可见光谱仪 ,美国
PE公司;RE-52型旋转蒸发仪 ,上海安亭电子仪器
厂;GS12-2型电子恒速搅拌器 ,上海医疗专机厂。
1.2 3种处理工艺比较
粉碎的元宝枫荫干叶 200 g加入 1 600 mL蒸馏
水 ,加热提取 2 h后 ,过滤;再加入 1 200 mL蒸馏水
提取 2h,过滤;合并提取液 ,浓缩至 600mL,均分为
3份;分别采用静置法 、醇沉法 、絮凝澄清法 3种除
杂技术 ,普通定性滤纸过滤 ,滤渣经洗净 、干燥 ,称量
备用 ,洗液与滤液合并 ,旋转蒸发仪蒸馏浓缩 ,浸膏
60 ℃真空干燥 ,得干浸膏 。各除杂工艺路线如下:
工艺Ⅰ (水提静置法):浓缩液静置 24h,过滤 ,
滤液浓缩干燥 ,得干浸膏Ⅰ 。
工艺Ⅱ(水提醇沉法):浓缩液加乙醇使醇质量
分数达 70%,静置 48 h,过滤 ,滤液减压回收乙醇 ,
水溶液再浓缩干燥 ,得干浸膏Ⅱ 。
工艺Ⅲ(水提絮凝法):浓缩液加入一定量的已
知浓度的阳离子淀粉水溶液 ,以 150 r/min搅拌 3
min;然后降低转速至 50 r/min,搅拌 15min;静置 6
h,沉淀已完全结束。过滤 ,滤液浓缩干燥 ,得干浸膏
Ⅲ 。
工艺Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ澄清效果以液面之下 3.0 cm处液体
的透明度为指标 ,用分光光度计在波长 620nm处测
定其透光率(光程 1.0cm),并用蒸馏水作对照 。
1.3 总黄酮分析方法
以芦丁为标准品 ,利用亚硝酸钠 -硝酸铝显色 ,
波长 510 nm测定[ 8]干浸膏中总黄酮质量分数 。
2 结果与讨论
2.1 线性范围与回归方程
在标准品芦丁质量浓度为 10 ～ 90 mg/L内测定
吸光度 ,用最小二乘法进行线性回归 ,得芦丁溶液质
量浓度 ρ与吸光度 A的回归方程式:A=-0.0029+
0.4751ρ, r=0.9998。
2.2 不同处理工艺对黄酮回收率及质量分数的影响
不同处理工艺对黄酮回收率及质量分数的影响
见表 1。絮凝法与醇沉法同样能使药液澄清 ,并且能
有效地保留药液中的有效成分 ,但絮凝法周期短 ,所
得产品纯度高。在实验中可观察到 ,絮凝法沉淀颗粒
大 ,呈絮状 ,易过滤 ,而醇沉法沉淀呈泥沙状 ,过滤稍
难。絮凝技术能在较大程度地保留有效成分的基础
上 ,通过电中和 、吸附架桥及网捕和卷扫 ,将体系中的
悬浮物质和胶体粒子去除 ,使体系的澄明度得以提
高。本法在一定程度上能够替代传统的醇沉法 ,而且
使用的阳离子淀粉无毒 、操作简单 、使用方便。
表 1 不同处理工艺对总黄酮回收率及含量的影响
Table1 Effectofrecoveryrateandcontentoftotalflavonoidsin
diferentextractiontechnologies
工艺 澄清剂 过滤 澄清液 周期/h 透光率/% 黄酮回收率 /% 总黄酮质量分数 /%
Ⅰ 无 难 浑浊 24 74.1 97.7 16.6
Ⅱ 酒精 易 澄明 48 88.3 82.4 21.7
Ⅲ 阳离子淀粉 易 澄明 6 90.6 89.8 23.2
2.3 絮凝剂用量对产品的影响
在温度 60 ℃, pH=6.0时 ,改变絮凝剂用量对
产品的影响 ,见表 2。
表 2 絮凝剂用量对产品的影响
Table2 Effectofpolymerdosageontheproduct
ρ(絮凝剂)/(mg/L)过滤 澄清液 透光率 /%总黄酮质量分数 /%
30 难 浑浊 79.6 19.3
60 难 微浑 84.3 20.8
90 易 澄明 87.5 21.6
120 易 澄明 89.8 22.7
150 易 澄明 90.6 23.2
180 易 澄明 88.4 22.1
210 难 浑浊 81.8 20.1
由表 2可见 , 随絮凝剂用量的增加 ,澄清液透
光率增大 ,总黄酮质量分数提高 ,在絮凝剂质量浓度
150 mg/L时达最大值 ,但随絮凝剂用量的进一步增
加 ,上层液透光率降低 ,产品总黄酮质量分数减小。
阳离子淀粉作为絮凝剂 ,当加入量较少时 ,絮凝剂不
足以和蛋白质 、鞣酸等杂质分子发生较强的吸附架
桥和电中和作用 ,不能将胶体颗粒充分絮凝;随着絮
凝剂加入量的增加 ,吸附架桥和电中和作用增强 ,絮
凝效果逐渐达到最佳值;但当加入量过高 ,提取液中
的微粒易被絮凝剂包围 ,失去其在颗粒间发挥的架
桥作用 ,胶体表面发生二次吸附 ,微粒处于再稳定状
态 ,澄清液透光率降低 ,产品总黄酮质量分数降低 。
2.4 絮凝 pH对产品的影响
在温度 60℃,絮凝剂质量浓度 150mg/L时 ,改
变絮凝溶液 pH对产品的影响 ,见表 3。随着提取液
pH的增加 ,透光率 、总黄酮质量分数增加 ,在 pH=
6.0达最大值后又逐渐下降。原因是提取液的 pH
能改变药剂分子在水中的伸展形态 ,进而影响药剂
对提取液的絮凝效果。而阳离子淀粉是由淀粉半刚
性分子链与丙烯酰胺 、二甲基二烯丙基氯化铵改性
而成的 ,其分子链呈刚柔相济状态 ,由于刚性分子链
结构的支撑作用 , 阳离子淀粉在水中伸展形态受
pH影响较小 , 同时聚二甲基二烯丙基氯化铵支链
是季铵盐 ,在水溶液中几乎完全电离 ,因而正电荷密
·48· 精 细 化 工 FINECHEMICALS 第 23卷
度高 ,故能捕捉带负电荷的悬浮粒子 ,使阳离子淀粉
絮凝剂具有电中和和吸附交联双重作用 ,提取液澄
清效果好。但当 pH再增大时提取液变浑浊 ,是由
于在碱性条件下 ,提取液自身的稳定性下降 ,包括黄
酮在内的许多组分不能稳定存在于溶液中 ,导致黄
酮产品质量分数下降 。故阳离子淀粉在中性偏酸环
境絮凝效果较好 。
表 3 pH对产品的影响
Table3 EfectofpHontheproduct
pH 过滤 澄清液 透光率 /% 总黄酮质量分数 /%
4.0 难 微浑 83.1 20.4
5.0 易 澄明 88.9 22.4
6.0 易 澄明 90.6 23.2
7.0 易 澄明 89.4 22.6
8.0 难 微浑 84.4 21.0
2.5 絮凝温度对产品的影响
在絮凝剂质量浓度 150 mg/L,絮凝溶液 pH为
6.0时 ,改变絮凝温度对产品的影响见表 4。
表 4 絮凝温度对产品的影响
Table4 Effectoftemperatureontheproduct
絮凝温度 /℃ 过滤 澄清液 透光率 /% 总黄酮质量分数 /%
30 易 澄明 88.5 22.4
40 易 澄明 89.4 22.8
50 易 澄明 90.1 23.1
60 易 澄明 90.6 23.2
70 易 澄明 89.1 22.6
80 难 微浑 84.8 21.1
由表 4可见 ,随着温度的增加 ,透光率 、总黄酮
质量分数增加 ,透光率 、黄酮产品质量分数在 60 ℃
达最大 ,其后有所下降 。实验证明阳离子淀粉对温
度的适应性较好 ,可作为高温絮凝剂使用。此特性
对于元宝枫提取液高温絮凝具有重要的现实意义 。
3 结论
(1)在元宝枫提取液的絮凝处理中 ,絮凝法与
醇沉法同样能使提取液澄清 ,但采用絮凝法 ,黄酮回
收率达 89.8%、提取液澄清时间缩短为 6h。
(2)在阳离子淀粉质量浓度 150 mg/L、絮凝温
度 60 ℃、提取液 pH为 6.0时 , 澄清液透光率达
90.6%,总黄酮质量分数达 23.2%。
注:本文作者曾主持云南省科技厅 “十 、五”攻关
项目 “槭树资源培育及药用原料加工技术研究与开
发”(编号:2000A4 -01)的中试研究 ,已通过鉴定。
项目中 ,曾采用阳离子淀粉絮凝剂对提取液进行絮凝
处理 ,过滤后 ,再采用大孔树脂吸附分离 ,洗脱 、浓缩 、
干燥 ,可得到总黄酮质量分数 28%以上的产品。
参考文献:
[ 1] 王浴生 ,邓文龙 ,薛春生.中药药理与应用 [ M].北京:人民卫
生出版社 , 1983.252-257.
[ 2] 刘祥义 ,付 惠.云南元宝枫叶营养评价 [ J].天然产物开发与
研究 , 2003, 15(3):222-223, 226.
[ 3] 彭智聪 ,张少文 ,刘德焱 ,等.壳聚糖用于清热解毒口服澄清工
艺的探讨 [ J] .中成药 , 2000, 22(4):299-301.
[ 4] 王建锋 ,李 慧 ,张兴旺.壳聚糖絮凝法处理刺五加提取液的
研究 [ J] .中成药 , 2001, 23(10):707-710.
[ 5] 朱兴年.壳聚糖在中药提取液中的应用研究 [ J] .时珍国医国
药 , 2002, 13(9):557-559.
[ 6] 张忠国 ,康 勇 ,冯 颖 , 等.絮凝技术在中药提纯中的应用
[ J] .化学工业与工程 , 2003, 20(6):377-386.
[ 7] 刘祥义 ,徐晓军.反相悬浮聚合疏水缔合阳离子淀粉 [ J] .弹性
体 , 2005, 15(5):13-16.
[ 8] 刘祥义 ,付 惠 ,张 晴 ,等.元宝枫黄酮提取方法研究 [ J] .云
南化工 , 2004, 31(3):19-21.
(上接第 34页)
[ 2] GalhaupC, HaltrichD.Enhanceformationoflaccaseactivityby
thewhite-rotfungusTrametespubescensinthepresenceofcopper
[J].ApplMicrobiolBiotechnol, 2001, 56(1-2):225-232.
[ 3] 王佳玲 ,余惠生 ,付时雨 ,等.白腐真菌漆酶的研究进展 [ J] .微
生物学通报 , 1998, 25(4):233-236.
[ 4] 钞亚鹏 ,钱世均.真菌漆酶及其应用 [ J].生物工程进展 , 2001,
21(5):23-27.
[ 5] ShiyaKajita, ShinsukeSugawara.Overproductionofrecombinant
laccaseusingahomologousexpressionsystemincoriolusversicolor
[J].AppliedMicrobiologyandBiotechnology, 2004, 66(2):194
-199.
[ 6] ChistionMougin, ClaudeJolivalt, PierreBriozo, etal.Fungal
laccases:from structure-activity studies to environmental
applications[ J] .EnvironmentalChemistryLeters, 2003, 1(2):
145-148.
[ 7] BrendaValderama, PatriciaOliver, ArturoMedrano-soto, etal.
Evolutionaryandstructuraldiversityoffungallaccases[ J].
AntonieVanLeeuwenhoek, 2003, 84(4):289-299.
[ 8] GomezJose, PazosMarta, CoutoSusana.Chestnutshelandbarley
branaspotentialsubstratesforlaccaseproductionbycoriolopsis
rigidaundersolid-state conditions[ J] .JournalofFood
Engineering, 2005, 68(3):315-319.
[ 9] DhawanShikha, LalRup, HanspalManjit.Efectofantibioticson
growthandlaccaseproductionfromcyathusbuleriandpycnoporus
cinnabarinus[J] .BioresourceTechnology, 2005, 96(12):1415-
1418.
[ 10] 尹艳丽 ,张晓昱.不同摇瓶条件对侧耳菌生长及漆酶分泌的
影响 [ J] .生物技术 , 2004, 14(5):72-76.
[ 11] 吴 坤 ,朱显峰 ,张世敏 , 等.杂色云芝产漆酶的发酵条件研
究 [ J] .菌物系统 , 2001, 20(2):207-213.
·49·第 1期 刘祥义 ,等:元宝枫水提取液的絮凝研究