一种基于亚临界水萃取技术提取甘草酸的方法
阅读说明：本技术 一种基于亚临界水萃取技术提取甘草酸的方法 (Method for extracting glycyrrhizic acid based on subcritical water extraction technology ) 是由 朱荣耀 华梦云 于 2021-08-24 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种基于亚临界水萃取技术提取甘草酸的方法,包括如下步骤：(1)甘草的预处理；(2)取预处理的甘草,加入纯水或含食品级酸碱调节剂的纯水；(3)升温,加压,达到水亚临界状态；(4)在水亚临界状态下进行萃取；(5)萃取结束后,冷却,收集萃取液,即得。本发明提取了一种以水为溶剂,不添加任何辅料、任何有机试剂,使甘草酸提取率稳定在90％以上的绿色高效萃取工艺,有效解决了传统提取时甘草酸的提取率低和提取时大量使用有机溶剂的两大问题。(The invention discloses a method for extracting glycyrrhizic acid based on a subcritical water extraction technology, which comprises the following steps: (1) pretreating liquorice; (2) adding pure water or pure water containing food-grade acid-base regulator into pretreated Glycyrrhrizae radix; (3) heating and pressurizing to reach a subcritical water state; (4) extracting under the subcritical state of water; (5) and after extraction is finished, cooling, and collecting extract liquor to obtain the product. The invention extracts a green high-efficiency extraction process which takes water as a solvent and does not add any auxiliary materials or any organic reagent, so that the extraction rate of glycyrrhizic acid is stabilized to be more than 90 percent, and effectively solves the two problems of low extraction rate of glycyrrhizic acid in the traditional extraction and large use of organic solvent in the extraction.)
技术领域
本发明属于甘草酸提取技术领域，更具体地，涉及一种基于亚临界水萃取技术提取甘草酸的方法。
背景技术
甘草酸(Glycyrrhizic acid)是从甘草根、茎中提取的一种有效活性成分，是非常珍贵的天然皂苷，具有抗氧化及促肾上腺皮质激素样活性。有文献研究，甘草酸及其系列产品，对肉瘤、癌细胞生长有抑制作用，对艾滋病的抑制率高达90％，有较强的增加人体免疫功能作用。而且它的甜度大约是蔗糖的50倍，是低热量甜味剂，是很好的食品添加剂和香料基料。因此甘草酸在医药、化工、食品等行业得到了广泛的应用。
甘草为常用大宗药材，药食兼用品种，但优质品产量不高。据文献介绍，野生品一般在春秋两季采挖，以秋冬季为主，但产量难以满足市场以及药用研究需求；家种有性繁殖的甘草一般生长3～4年后采收，育苗移栽一般生长2～3年后采收；甘草野生品质量弹性大，家种甘草品种巨大，规格杂乱，生产周期长。对于其中的甘草酸，传统提取方法有超声法、超临界萃取和醇提法等。专利CN201811404463.9报道了一种采用匀浆-超声法提取甘草酸的方法，将甘草阴干，粉碎，加入原料1～2倍的50～60％的乙醇，置于匀浆机中混合匀浆；匀浆后，加入原料3～5倍的50～60％的乙醇溶液，进行超声萃取90～120min，减压浓缩，得浓缩液；将所得浓缩液洗脱，浓缩、干燥获得甘草酸；专利CN00105599.2报道了一种超临界CO2从甘草(或粗甘草酸)中提取、精制甘草酸的方法，利用超临界CO2去除非极性油质杂质，控制萃取压力在25±2MPa，温度为55℃，超临界CO2加入95％的乙醇改性剂，提取甘草酸，得率为4％，精制甘草酸纯度98.2％；专利CN201410453575.9报道了一种从甘草中提取甘草酸的方法，其主要步骤包括将新鲜甘草风干粉碎后将甘草颗粒置于容器中，加入乙酸乙酯-二氯甲烷混合溶剂静置提取、过滤后加入乙醇水溶液作进行萃取，石油醚混合后静置提取后加入水，并调节pH后，加入活性炭脱色，酸沉，离心，收集沉淀物，干燥后得到甘草酸。上述传统提取方法需大量有机试剂或者步骤繁琐，最终获得较低提取率的甘草酸。
发明内容
发明目的：为解决上述技术问题，本发明提供了一种基于亚临界水萃取技术提取甘草酸的方法，该方法有效解决了传统提取时甘草酸的提取率低和提取时大量使用有机溶剂的两大问题。
技术方案：为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种基于亚临界水萃取技术提取甘草酸的方法，包括如下步骤：
(1)甘草的预处理；
(2)取预处理的甘草，加入纯水或含食品级酸碱调节剂的纯水；
(3)升温，加压，达到水亚临界状态；
(4)在水亚临界状态下进行萃取；
(5)萃取结束后，冷却，收集萃取液，即得。
优选的，步骤(1)中，所述甘草的预处理包括：将甘草筛除泥沙与其他杂物。
优选的，步骤(2)中，所述纯水和含食品级酸碱调节剂的纯水，最优选纯水。
优选的，步骤(2)中，所述食品级酸碱调节剂为食品级氢氧化钠、柠檬酸、乳酸、苹果酸等。
优选的，步骤(2)中，液料比为40:1～80:1(mL/g)，最优选53:1(mL/g)。
优选的，步骤(3)中，所述升温，温度达到105～170℃后，最优选105℃，保持温度；所述加压，到压力为0.2～3MPa时，最优选0.2Mpa，停止加压。
优选的，步骤(4)中，所述萃取的时间为20～50min，最优选30min。
作为最优选方案：
取预处理的甘草，加入纯水，液料比为53:1(mL/g)，加热达到105℃后停止加热，进行加压，当压力达到0.2Mpa后，停止加压，保温保压萃取30min，萃取结束后打开冷却水，将蒸汽冷凝，再进一步冷却，最终收集萃取液，即得。
亚临界水萃取法是一项成本低、活性成分提取率高、提取速度快，尤其绿色经济环保的萃取技术。其原理为：水在亚临界条件下(温度为100℃到374℃之间，压力低于22MPa)，它的介电常数发生了改变，使其具有与甲醇、乙醇等有机溶剂相似的萃取效力，可以利用此性质达到提取极性或非极性物质的目的。利用绿色高效提取技术可将甘草酸高效萃取，且保证甘草有效成分的品质与供应。目前，未见工艺中只使用亚临界水对甘草中的甘草酸完成提取的报道。
有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下优势：
(1)本发明基于亚临界水萃取技术，以水为萃取介质，不使用任何有机溶剂，利用优选方案工艺可使甘草酸提取率稳定在90％以上，提供了一种绿色高萃取率工艺。
(2)甘草酸是一种从甘草中提取的天然甜味剂，其比蔗糖甜100～200倍，同时，在现代它也被广泛应用于食品、药品、化妆品行业，其具有广阔的开发利用前景。
附图说明
图1为HPLC测得甘草酸铵标准曲线图；
图2为甘草酸铵标准品液相色谱图；
图3为实施例2中压力对甘草酸萃取效果的影响；
图4为实施例3中料液比对甘草酸萃取效果的影响；
图5为实施例4中温度对甘草酸萃取效果的影响；
图6为实施例5中亚临界水萃取物液相色谱图；
图7为实施例5中的萃取工艺重复萃取效果。
具体实施方式
本发明设定的完成工序为：
1、甘草的预处理：将购买所得甘草筛除泥沙与其他杂物。
2、甘草酸总含量检测：按照2020版《中国药典》方法，检测购买到的甘草中甘草酸总含量。
3、正交试验探究最优工艺：亚临界水萃取中，取预处理的甘草，加入萃取剂，液料比为40:1～80:1(mL/g)，加热，萃取温度为105～170℃，达到设定温度后停止加热，进行加压，萃取压力为0～3MPa，当压力达到萃取压力后，停止加压，保温保压萃取20～50min，萃取结束后打开冷却水，使蒸汽冷凝，再进一步冷却，最终收集萃取液。
4、甘草酸含量测试：水提取液利用冷冻干燥机除去水分后，利用HPLC进行含量测试，液相色谱条件：流动相：乙腈(A)-0.085％磷酸水(B)，梯度洗脱，检测波长254nm。
5、参考2020版《中国药典》对甘草的检测方法，以甘草酸铵标准品测得的标曲为基准(甘草酸重量＝甘草酸铵重量/1.0207)，拟合得吸光度与浓度关系式：A(峰面积)＝0.2474C(浓度)-0.3955，保留时间约31min，利用上式用于计算萃取出来的甘草酸的含量。甘草酸铵标准曲线图如图1所示，甘草酸铵标准品液相色谱图如图2所示。
实施例1
甘草酸总含量检测：按照2020版《中国药典》方法，取甘草粉末(过三号筛)0.2g，置于锥形瓶中，精密加入70％乙醇100mL，密塞，超声处理30min。滤液过0.45μm滤膜进液相测试，检测结果为所购买的甘草中甘草酸总含量。对比标准品液相色谱图，得在保留时间约为31min处出峰，计算得甘草中甘草酸总含量17.85mg/g。
实施例2
采用因素轮换法设计正交试验，探索压力对萃取效果的影响：取预处理的甘草30g，加入纯水1600mL，液料比为53:1(mL/g)，加热，达到105℃后停止加热，进行加压，分别加压至0.2、0.5、1.5、2.5、3Mpa，保温保压萃取30min，萃取结束后打开冷却水，使蒸汽冷凝，再进一步冷却，最终收集萃取液。取萃取液冻干3天，除去水分，加入70％乙醇溶解，分别过0.45μm滤膜进样测试。以萃取效果为评价指标，衡量压力的影响，如图3所示。
实施例3
采用因素轮换法设计正交试验，探索液料比对萃取效果的影响：加入纯水1600mL，萃取温度为105℃，压力为实施例1中最优压力，即加压至0.2Mpa，甘草投料量分别为20、26、30、35、40g，即液料比40:1～80:1(mL/g)，保温保压萃取30min，萃取结束后打开冷却水，使蒸汽冷凝，再进一步冷却，最终收集萃取液。取萃取液冻干3天，除去水分，加入70％乙醇溶解，分别过0.45μm滤膜进样测试。以萃取效果为评价指标，衡量液料比的影响，如图4所示。
实施例4
采用因素轮换法设计正交试验，探索温度对萃取效果的影响：加入纯水1600mL，液料比为实施例3中最优液料比53:1(mL/g)即甘草加入量30g，压力为实施例1中最优压力即加压至0.2Mpa，分别升温至105、110、130、150、170℃，保温保压萃取30min，萃取结束后打开冷却水，使蒸汽冷凝，再进一步冷却，最终收集萃取液。取萃取液冻干3天，除去水分，加入70％乙醇溶解，分别过0.45μm滤膜进样测试。以萃取效果为评价指标，衡量温度的影响，如图5所示。
实施例5
采用因素轮换法，经上述正交试验设计探索出最优萃取工艺：取预处理的甘草30g，加入纯水1600mL，即液料比为53:1(mL/g)，加热，达到105℃后停止加热，进行加压，加压至0.2Mpa，保温保压萃取30min，萃取结束后打开冷却水，使蒸汽冷凝，再进一步冷却，最终收集萃取液。取萃取液冻干3天，除去水分，加入70％乙醇溶解，过0.45μm滤膜进样测试。重复以上实验三次。
由图7可知，在该工艺条件下重复三次，甘草酸含量为16.12、16.57、17.64mg/g，且萃取率均在90％以上。
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