阅读说明：本技术 一种低溶剂残留的姜黄素制备方法 (Preparation method of curcumin with low solvent residue ) 是由 齐立军 彭静维 高伟 褚延伟 黄利勇 于 2019-11-12 设计创作，主要内容包括：一种低溶剂残留的姜黄素的制备方法,包括以下工艺步骤：使用溶剂对姜黄原料进行提取,将所述的提取液进行一定程度的浓缩,保温搅拌一次结晶,分离结晶得普通姜黄素,取结晶后母液脱除溶剂残留,利用低溶残母液进行二次结晶生产低溶剂残留的姜黄素。该方法在不添加结晶剂的情况下,通过对结晶程序及参数的控制获得了低溶残的姜黄素成品,节省了溶剂原料,简化了工序。(A preparation method of curcumin with low solvent residue comprises the following process steps: extracting Curcuma rhizome raw material with solvent, concentrating the extractive solution to a certain extent, stirring under heat preservation for primary crystallization, separating and crystallizing to obtain common curcumin, removing solvent residue from crystallized mother liquor, and performing secondary crystallization with low-solvent residue mother liquor to obtain curcumin with low solvent residue. The method obtains curcumin finished product with low dissolution residue by controlling crystallization procedure and parameters without adding crystallization agent, saves solvent raw materials and simplifies working procedures.)

一种低溶剂残留的姜黄素制备方法

技术领域

本发明属于天然提取物的制备领域，涉及一种适用于工业生产的、高效获得低溶剂残留的姜黄素的制备方法。

背景技术

姜黄素类化合物是从姜黄、莪术、郁金等姜科姜黄属(Curcuma,Zingiberaceae)植物中提取的天然黄色酚类化合物,姜黄根茎中姜黄素类化合物含量相对较高。姜黄素目前广泛应用于医药、食品、饲料及染色等行业。姜黄素是一种天然的食品色素，可以对蛋白质进行染色，而且染色效果较强；姜黄素的防腐蚀能力较强，不会产生副作用，在国内外食品制作的过程中，姜黄素常被作为天然食品添加剂。

我国目前姜黄素提取工艺主要是利用溶剂提取，提取溶剂包括乙酸乙酯、丙酮、乙醇、正丁醇、水杨酸钠、甲醇-水、异丙醇等具有极性的有机溶剂。而溶剂提取的方法或导致最终的提取姜黄素溶剂残留过高而无法投入食品、医药等对原料安全性较高的生产加工领域。

我国对于食品级姜黄素的要求为：姜黄素总含量≥90％，有机溶剂残留(正己烷、异丙醇和乙酸乙酯)≤50.0ppm，总砷含量(以As计)≤3.0ppm，铅(Pb)≤2.0ppm。现有技术中存在许多姜黄素的提取、分离纯化的方法，其中也涉及低溶残姜黄素制备技术，如，CN107805193A公开了一种低溶残姜黄素晶体的生产方法，通过添加乳化剂和精制剂等试剂以获得低溶残姜黄素，但是该工艺使用大量有机溶剂和表面活性剂，试剂的加入不仅提高的生产成本而且增加了引入新的杂质的风险。CN106866397A公开了一种低成本高效的姜黄素提取方法，将干姜黄用乙醇浸提、浸提液浓缩后用石油醚萃取，再浓缩，用氢氧化钠溶解后乙酸乙酯萃取获得初提物，初提物用乙醇溶解，而后用特制工具进行吸附分离，得到高纯度姜黄素，该方法提取步骤多，使用多种试剂，并需要特殊分离工具，不具有普遍适应性。CN101831199A公开了一种提取速度快的姜黄素提取方法，将姜黄磨成粉后通蒸汽进行造粒，造粒后所得姜黄颗粒用浸提法提取，该方法虽然较为快速，但是提取物的纯度不高，更没有解决提取产物中溶剂残留问题。有文献(陈凌通，冷却结晶分离纯化姜黄素，浙江化工，2019，50(5):25-27)考察了冷却速度、搅拌方式、是否添加晶种对姜黄素结晶收率、晶体纯度的影响，该文献虽然公开了通过冷却、搅拌、加晶种获得较高纯度的姜黄素晶体，但是所述结晶过程仍需要使用有机溶剂作为结晶剂，增加了生产成本和步骤，并且未给对如何解决溶剂残留问题进行探讨。

为了克服现有技术的不足，本申请开发出一种新型、高效、低成本的低溶残姜黄素制备方法，在不添加结晶剂的情况下，通过对结晶程序及参数的控制获得了低溶残的姜黄素成品。

发明内容

本发明提供了一种低溶剂残留的姜黄素制备方法。将姜黄原料烘干、粉碎过筛后，利用极性溶剂对姜黄原料进行浸提，将所述的提取液进行一定程度的浓缩，一次结晶后取母液脱溶残，利用母液内加入的晶种促进二次结晶，以获得低溶剂残留的姜黄素晶体，再进行离心过滤，用一定浓度的乙醇溶液对滤饼进行洗涤，以获得低溶残姜黄素成品。

在一些实施方案中，本申请的低溶残姜黄浸提液，在固形物含量达到40％～70％时，进行一次结晶，分离获得该结晶，一次结晶所获得姜黄素虽然溶剂残留量稍高，但可作为用作对溶剂残留要求较低的姜黄素添加剂进行生产销售；而后续将姜黄素母液脱溶残后获得低溶残姜黄素母液，对该母液进行二次结晶的姜黄素其不需要再脱溶残便可达到溶残≤10ppm的水平，可直接添加到食品中进行应用。

本发明提供的低溶残姜黄素制备的方法具体包括以下步骤：

(1)制备姜黄提取液：将姜黄原料粉碎过筛，使用溶剂对姜黄粉进行浸提，完成浸提后过滤，得到姜黄浸提液；

(2)提取液浓缩：将步骤(1)得到的姜黄浸提液浓缩至固形物含量在40％～70％之间；

(3)一次结晶：将步骤(2)的姜黄浓缩液，温度控制在20～60℃，并低速搅拌，待不再结晶后过滤；

(4)母液脱溶残：将步骤(3)获得的滤液(即母液)在50～80℃下抽真空脱溶残至10ppm以下；

(5)二次结晶：在步骤(4)的低溶残母液中加入低溶残的姜黄素晶体作为晶种，于40～60℃下结晶。

(6)洗涤烘干：将步骤(5)获得的带姜黄素晶体的溶液过滤，并用60％～95％的乙醇溶液对滤饼洗涤，真空干燥制得低溶残姜黄素。

关于步骤(1)的浸提溶剂，可以选择任何对姜黄素有溶解力的溶剂，该提取溶剂可以为乙酸乙酯、丙酮、甲醇、乙醇和异丙醇等有机溶剂中的一种或几种的组合；优选乙酸乙酯、丙酮和乙醇溶液。

关于步骤(2)提取液浓缩步骤，该浓缩步骤可以采用本领域任意一种浓缩方法，浓缩程度通过以固形物含量为指标进行控制，步骤(2)的姜黄提取液浓缩后固形物含量控制在40％～70％之间；优选42.5％～67.5％；进一步优选固形物含量在45％～65％之间。该步骤固形物含量，会影响第一次结晶的结晶产生量以及后续脱除溶剂是溶剂的除去效果。

关于步骤(3)的结晶步骤，该步骤的结晶通过降低温度实现，降温后需要维持在一定温度内等待晶体生长。该结晶过程保温温度优选在20～60℃之间；进一步优选温度在25～55℃。该步骤温度的选择会影响本步骤的结晶效果以及后续第二次结晶的结晶产量。该步骤可以进行搅拌或不进行搅拌。

关于步骤(4)的脱除残留溶剂的步骤，该步骤在减压及加热条件下，使溶剂脱除，该步骤需要控制压力及温度条件，在保证溶剂脱除效果的前提下，可选择任意适宜的温度和压力；优选将步骤(3)所获得的姜黄母液进行50～80℃的保温并控制真空度在-0.04～-0.09MPa之间进行溶残脱除，获取低溶剂残留的姜黄素母液；进一步优选的温度为55～75℃，真空度为-0.04～-0.08MPa之间。

关于步骤(5)的二次结晶步骤，该步骤通过加入晶种及降温进行结晶，晶种的选择可以为任意的高品质姜黄素晶核，优选低溶残的姜黄素晶核，该二次结晶步骤可进行搅拌或不搅拌。该二次结晶的温度优选40～60℃。二次结晶的各项参数选择，能够保证终产品的结晶效果，进而获得高品质的姜黄素晶体。

本发明技术方案的进一步包括步骤(6)，该步骤可选择任意的方法对前一步骤获得的姜黄素晶体进行洗涤及干燥，优选60％～95％乙醇溶液对步骤(5)结晶形成的晶体进行洗涤，洗涤后优选采用真空干燥以减少姜黄素在烘干过程中的损失；洗涤溶剂进一步优选乙醇浓度65％～85％。

本发明优选的技术方案包括如下步骤：

(1)制备姜黄提取液：将姜黄原料进行粉碎过筛，使用有机溶剂对上述姜黄粉进行保温浸提，完成浸提后进行过滤，得到姜黄浸提液，有机溶剂选自乙酸乙酯、丙酮、甲醇、乙醇和异丙醇中的一种或几种的组合；

(2)浸提液浓缩：将步骤(1)得到的姜黄浸提液进行浓缩，至固形物含量为45％～65％；

(3)一次结晶：将步骤(2)获得的浓缩浸提液降温至25～55℃并保温，低速搅拌，待不再结晶后过滤；

(4)母液脱溶残：将步骤(3)获得的滤液(即母液)在温度55～75℃，真空度-0.04～-0.09MPa条件下，抽真空脱除残留溶剂至10ppm以下；

(5)二次结晶：向步骤(4)获得的低溶残母液中加入低溶残的姜黄素晶核作为晶种，于40～60℃搅拌结晶；

(6)洗涤烘干：将步骤(5)获得的带姜黄素晶体的溶液进行过滤，并用60％～95％的乙醇溶液对滤饼进行洗涤，真空干燥制得低溶残姜黄素。

本发明的有益效果

通过对浸提液的固形物含量和两次结晶的温度的控制，即可获得低溶剂残留的姜黄素，无需其他进行针对残留溶剂的脱除步骤，不仅减少过程中溶剂的使用量和种类，同时也避免脱除溶残的繁琐工序，降低了生产成本、提高了生产效率和安全性。

具体实施方式

下面通过具体的实施方案叙述本发明方法。另外，实施方案应理解为说明性的，而非限制本发明的范围，本发明的实质和范围仅由权利要求书所限定。

以下实施例中母液及姜黄素成品的溶剂残留均按照《GB 1886.76-2015食品安全国家标准食品添加剂姜黄素》中所描述的的液相色谱法对溶剂残留进行检测，其原理为将试样放入密封的平衡瓶中，在一定的温度下，使残留溶剂气化达到平衡时，取上层气体注入气相色谱仪中测定，与标准曲线比较定量。

溶剂残留标准按《GB 1886.76-2015食品安全国家标准食品添加剂姜黄素》中所规定的50mg/kg作为定量限，根据实验室条件确定10ppm为检出限。

低溶残姜黄素回收率＝低溶残姜黄素重量/(总姜黄素重量)*100％

实施例1

(1)制备姜黄提取液：取姜黄原料300g粉碎，用1.8L乙酸乙酯浸提，浸提后过滤，获得姜黄素浸提液；

(2)提取液浓缩：取步骤(1)的浸提液旋蒸浓缩至固形物含量在45％；

(3)一次结晶：将步骤(2)的姜黄浓缩液于25℃水浴保温，并搅拌结晶，待不再析出晶体后过滤，所得滤饼作为中间产物独立加工销售；

(4)母液脱溶残：取步骤(3)中过滤获得的母液在60℃，-0.05±0.01MPa下脱除残留溶剂；

(5)二次结晶：向步骤(4)所获得的低溶残母液中添加0.01g溶残＜10ppm的姜黄素晶核，降温至55℃并保温，60r/min转速搅拌，至晶体不再析出；

(6)洗涤烘干：将步骤(5)获得的含晶体母液过滤，获得低溶残的姜黄素晶体滤饼，用70％的乙醇溶液对滤饼洗涤，置于真空干燥箱中干燥。

通过以上步骤最终制得普通姜黄素3.48g，低溶残姜黄素6.77g。其中低溶残姜黄素回收率为66.04％且溶残＜10ppm。

实施例2

(1)制备姜黄提取液：取姜黄原料0.5kg粉碎，用3L丙酮的混合溶液浸提，浸提后抽滤，获得姜黄素浸提液；

(2)提取液浓缩：取步骤(1)的浸提液旋蒸浓缩至固形物含量在60％；

(3)一次结晶：将步骤(2)的姜黄浓缩液于20℃水浴保温，并搅拌结晶，待不再析出晶体后过滤，所得滤饼作为中间产物独立加工销售；

(4)母液脱溶残：取步骤(3)中过滤获得的母液在50℃，-0.06±0.01MPa下脱除残留溶剂；

(5)二次结晶：向步骤(4)所获得的低溶残母液中添加0.19g溶残＜10ppm的姜黄素作为晶核，降温至40℃并保温，30r/min转速搅拌，至晶体不再析出；

(6)洗涤烘干：将步骤(5)获得的含晶体母液过滤，获得低溶残的姜黄素晶体滤饼，用75％的乙醇溶液对滤饼洗涤，置于真空干燥箱中干燥。

通过以上步骤最终制得普通姜黄素7.89g，低溶残姜黄素10.95g。其中低溶残姜黄素回收率为58.12％，且溶残＜10ppm。

实施例3

(1)制备姜黄提取液：取姜黄原料2kg粉碎，用12L乙醇的混合溶液浸提，浸提后抽滤，获得姜黄素浸提液；

(2)提取液浓缩：取步骤(1)的浸提液旋蒸浓缩至固形物含量在50％；

(3)一次结晶：将步骤(2)的姜黄浓缩液于50℃水浴保温，并搅拌结晶，待不再析出晶体后过滤，所得滤饼作为中间产物独立加工销售；

(4)母液脱溶残：取步骤(3)中过滤获得的母液在50℃，-0.05±0.01MPa下脱除残留溶剂；

(5)二次结晶：向步骤(4)所获得的低溶残母液母液中添加0.92g溶残＜10ppm的姜黄素作为晶核，降温至60℃并保温，30r/min转速搅拌，至晶体不再析出。

(6)洗涤烘干：将步骤(5)获得的含晶体母液过滤，获得低溶残的姜黄素晶体滤饼，用70％的乙醇溶液对滤饼洗涤，置于真空干燥箱中干燥。

通过以上步骤最终制得普通姜黄素23.11g，低溶残姜黄素50.24g。其中低溶残姜黄素回收率为68.50％且溶残＜10ppm。

实施例4

(1)制备姜黄提取液：取姜黄原料2.5kg粉碎，用15L乙酸乙酯浸提，浸提后抽滤，获得姜黄素浸提液。

(2)提取液浓缩：取步骤(1)的浸提液旋蒸浓缩至固形物含量在40％。

(3)一次结晶：将步骤(2)的姜黄浓缩液于40℃保温，并搅拌结晶，待不再析出晶体后过滤，所得滤饼作为中间产物独立加工销售。

(4)母液脱溶残：取步骤(3)中过滤获得的母液在70℃，-0.07±0.01MPa下脱除残留溶剂。

(5)二次结晶：向步骤(4)所获得的低溶残母液中添加0.64g溶残＜10ppm的姜黄素作为晶核，降温至45℃并保温，45r/min转速搅拌，至晶体不再析出。

(6)洗涤烘干：将步骤(5)获得的含晶体母液过滤，获得低溶残的姜黄素晶体滤饼，用70％的乙醇溶液对滤饼进行洗涤，置于真空干燥箱中干燥。

通过以上步骤最终制得普通姜黄素23.65g，低溶残姜黄素62.71g。其中低溶残姜黄素回收率为72.61％且溶残＜10ppm。

实施例5

(1)制备姜黄提取液：取姜黄原料3kg粉碎，用6L异丙醇的混合溶液浸提，浸提后抽滤，获得姜黄素浸提液。

(2)提取液浓缩：取步骤(1)的浸提液旋蒸浓缩至固形物含量在65％。

(3)一次结晶：将步骤(2)的姜黄浓缩液于60℃水浴保温，并搅拌结晶，待不再析出晶体后过滤，所得滤饼作为中间产物独立加工销售。

(4)母液脱溶残：取步骤(3)过滤获得的母液在70℃，-0.08±0.01MPa下脱除残留溶剂。

(5)二次结晶：向步骤(4)的低溶残母液中添加1.07g溶残＜10ppm的姜黄素作为晶核，降温至50℃并保温，45r/min转速搅拌，至晶体不再析出。

(6)洗涤烘干：将步骤(5)获得的含晶体母液过滤，获得低溶残的姜黄素晶体滤饼，用70％的乙醇溶液对滤饼洗涤，置于真空干燥箱中干燥。

通过以上步骤最终制得普通姜黄素32.75g，低溶残姜黄素75.72g。其中低溶残姜黄素回收率为69.81％且溶残＜10ppm。

对比实验：

比较本申请实施例与对比例制备的产品在得率及溶残量等指标方法的差异。

对比例的条件参数设置见下表：

表1对比例的参数设置表

测定结果见下表：

表2不同方法的姜黄素产量及溶剂残留量统计表

可见，本申请所采用的姜黄浸出液固形物在40％～70％范围，一次结晶温度控制在20～60℃范围可显著提高低溶残姜黄素的收率。并且，当浸出液固形物含量低于40％时，会对步骤(4)的脱除溶剂过程产生巨大影响，导致母液中形成大量晶核，进一步导致最后获得的姜黄素溶剂残留量比较高，若母液脱溶残后再过滤，则导致最终姜黄素晶体收率降低；而当浸出液固形物含量高于70％时，留存在姜黄浸提液中的姜黄素含量较低，同样会导致最终姜黄素晶体收率降低；在第一次结晶步骤中，如果结晶温度低于20℃，除增加了降温处理的成本，还会导致过多晶体的析出，影响后续二次结晶的晶体产量，造成资源的浪费；如果结晶温度高于60℃，晶体析出少，后续母液在脱溶残的过程中，母液中形成大量晶核，在加入晶种前提前结晶，使最终姜黄素得率明显下降。步骤(5)的结晶温度低于40℃不会影响结晶效果，但是在相同的时间内降低至40℃以下的温度并保持低温需要增加制冷手段才能实现，这样会增加能源成本，因此只需进行自然降温至40-60℃保温即可。

因此，本申请所要求保护的多项参数范围是综合考虑各种因素后获得的最佳参数范围，能够获得高得率的低溶残姜黄素产品，在工业生产中具有突出的优势。

本发明不限于本文所述的具体实施方案的范围。实际上，除了本文所述的之外，对于本领域技术人员来说将从前面的描述中显而易见的所有改进都属于本申请的保护范围。

本文引用的所有专利，申请，出版物，测试方法，文献和其他材料均通过引用结合到本文中。