一种单味低温真空干燥提取粉及其提取方法
阅读说明：本技术 一种单味低温真空干燥提取粉及其提取方法 (Single-flavor low-temperature vacuum drying extraction powder and extraction method thereof ) 是由 周景春 吴金昱 于 2021-01-22 设计创作，主要内容包括：本发明公开一种单味低温真空干燥提取粉及其提取方法,属于林产化工技术领域。本发明提供的提取方法包括通过酶法提取人参属药材中的成分,并结合使用截留分子量为250～300kDa的超滤膜过滤和使用截留分子量为100Da的超滤膜浓缩,以及冷冻干燥步骤,不涉及使用有机溶剂,也不涉及高温处理步骤,可以有效保护得到的单味低温真空干燥提取粉中的活性成分,并可以提高其安全性和主要活性成分的含量。(The invention discloses single-flavor low-temperature vacuum drying extraction powder and an extraction method thereof, and belongs to the technical field of forest chemical industry. The extraction method provided by the invention comprises the steps of extracting the components in the ginseng medicinal materials by an enzyme method, filtering by using an ultrafiltration membrane with the molecular weight cutoff of 250-300 kDa, concentrating by using an ultrafiltration membrane with the molecular weight cutoff of 100Da, and freeze-drying, does not involve the use of an organic solvent or a high-temperature treatment step, can effectively protect the active components in the obtained single-flavor low-temperature vacuum drying extraction powder, and can improve the safety and the content of main active components.)
技术领域
本发明属于林产化工技术领域，具体涉及一种单味低温真空干燥提取粉及其提取方法，尤其涉及一种以人参属药材提取物为主要活性成分的单味低温真空干燥提取粉及其提取方法。
背景技术
单味提取粉(颗粒)是以单一中药材为主要原料，经现代制药技术提取、浓缩、分离、干燥等而制成的中药产品，其有效成分、性味、归经、主治、功效和传统中药煎煮药液等基本一致，其既能保证中医传统的君、臣、佐、使和辩证施治、灵活加减的特点，优于中成药；又免去了病人传统煎煮的麻烦，同时还可灵活地单味冲服，卫生有效；并且具有携带保存方便、易于调制和适合工业化生产等许多优点；因此在中医药发展中备受关注。
人参属药材为五加科多年生草本植物，包括人参、三七、西洋参等传统名贵中药，均已有上千年的药用基础。人参属药材中含有皂苷(分子量为1000Da左右)、多糖(包括单糖、低聚糖和多糖，这些多糖由人参淀粉和人参果胶两部分组成，药理活性部分主要是人参果胶，人参多糖的分子量约为10kDa～150kDa)、挥发油、蛋白质/多肽(分子量约为5kDa～80kDa)、氨基酸等多种成分，其中皂苷是最主要的活性成分。目前临床研究结果已经证明人参属药材具有改善生物体内微循环、保护心功能、提高组织抗缺氧能力、抗癌、抗肿瘤、抗氧化、抗衰老、抗辐射、抗疲劳等多种生物活性，因此以人参属药材提取物为主要成分的单味中药提取粉剂对于其单独使用或者与其他药物联合使用都具有重要的意义。
目前，人参属药材提取物的获得方法主要有以下几种：煎煮法、温浸法、水提醇沉法、微波提取法、超声波提取法等。一方面这些方法存在提取效率低、活性成分(皂苷、人参多糖等)含量不高等问题；另一方面煎煮法所需温度较高，有可能破坏人参提取物中的活性成分；再一方面多数方法采用有机溶剂(例如乙醇)或结合使用大孔树脂，有机溶剂对后续单味提取粉的安全性可能产生影响，并且树脂解析困难，再生过程繁琐，成本较高。
发明内容
针对现有技术中存在的问题的一个或多个，本发明一个方面提供一种单味低温真空干燥提取粉的提取方法，其包括以下步骤：
1)制备提取液：将纤维素酶溶于pH值为4.0～5.0的磷酸盐缓冲溶液中，获得提取液；
2)提取：用步骤1)制备的提取液浸提人参属药材中的成分，粗滤，获得人参属药材粗提液；
3)过滤：选用截留分子量为250～300kDa的超滤膜切向流过滤步骤2)获得的人参属药材粗提液，收集透过液，获得人参属药材提取物滤液；
4)浓缩：选用截留分子量为100Da的滤膜浓缩所述人参属药材提取物滤液，获得人参属药材提取物浓缩液；
5)冷冻干燥步骤4)获得的人参属药材提取物浓缩液，获得单味低温真空干燥提取粉。
上述方法中，在步骤5)之前还向所述人参属药材提取物浓缩液中加入占所述人参属药材重量的0.5％～2％的抗氧化剂、1％～3％的乳化剂、3％～5％的崩解剂，获得共混物；冷冻干燥该共混物，获得单味低温真空干燥提取粉。
上述方法中，所述抗氧化剂选自抗坏血酸及其钠盐中的一种或多种；所述乳化剂选自聚山梨酯-80、没酸山梨坦、普流罗尼克F-68、卵磷酯、豆磷脂中的一种或多种；所述崩解剂选自羧甲基淀粉钠、淀粉乙醇酸钠、预胶化淀粉、改良淀粉、羟丙基淀粉、玉米淀粉中的一种或多种。
上述方法中，步骤1)中所述纤维素酶的分子量大于300kDa，活力≥1万U/g；所述纤维素酶在所述提取液中的质量体积浓度为0.01～0.05g/100ml。
上述方法中，步骤2)中所述人参属药材为选自人参、三七和西洋参的任一种。
上述方法中，步骤2)具体包括以下操作：
21)对人参属药材进行灭菌处理，烘干后粉碎至100～150目，得到人参属药材粉末；
22)用提取液在40℃～50℃条件下浸提人参属药材粉末中的成分，浸提时间为2～3小时；其中所述人参属药材粉末与所述提取液的质量体积比为5～10g/100ml；
23)使用200～300目筛粗滤，获得所述人参属药材粗提液。
上述方法中，步骤3)具体包括以下操作：
31)通过超滤膜包系统对所述人参属药材粗提液进行切向流过滤，其中所述超滤膜包系统的进口压力≤0.1MPa，跨膜压差≤0.1MPa；并同时使用pH值为7.0～7.2的磷酸盐缓冲溶液进行洗滤，流速为3～5L/min；
32)至透过液体积为所述人参属药材粗提液体积的5～10倍时结束洗滤，收集全部透过液，获得人参属药材提取物滤液。
上述方法中，步骤4)具体为通过截留分子量为100Da的滤膜将所述人参属药材提取物滤液浓缩10～50倍。
上述方法中，步骤5)中所述冷冻干燥具体包括以下操作：
51)在1小时内将放置所述人参属药材提取物浓缩液的冷冻室降温至-20℃，预冻1小时；
52)放热结束后，在1小时内降温至-30℃，再在1小时内降温至-40℃，控制冷冻室压力在10帕以下维持1小时进行冻结；
53)将冷冻室温度升温至-4℃，真空维持在10帕以下，保温6～8小时进行前期升华；
54)调节真空度至50帕，-4℃保温8～10小时进行后期升华；
55)升华结束后调整温度至25～30℃，真空度至25帕进行解析至完全干燥。
上述的提取方法获得的单味低温真空干燥提取粉也属于本发明的内容。
基于以上技术方案提供的单味低温真空干燥提取粉的提取方法包括酶法提取人参属药材中的成分；利用截留分子量为250～300kDa的超滤膜过滤提取获得的人参属药材粗提液和利用截留分子量为100Da的超滤膜浓缩获得人参属药材提取物浓缩液，以及采用冷冻干燥方法干燥获得单味低温真空干燥提取粉。其中在酶法提取人参属药材成分中使用纤维素酶，可以有效破坏细胞壁，使更多的细胞内含物游离出来进入提取液，显著提高人参属药材成分的提取率，且避免了使用有机溶剂；另一方面，人参属药材中不含有可以被纤维素酶降解的成分，因此不会影响最终提取粉产物的实际功效和性味。使用不同截留分子量的超滤膜进行过滤和浓缩，可以在过滤过程中除去提取液中的分子量较大的纤维素酶分子，同时富集人参属药材中的主要成分；在浓缩过程中又可以去除提取液中的无机盐(例如磷酸盐)等小分子物质，保留绝大部分的来源于人参属药材的皂苷、多糖、蛋白质/多肽、氨基酸等成分，这一步骤可以避免使用再生困难繁琐的大孔树脂等；另一方面在过滤过程中使用切向流过流且同时利用磷酸盐溶液进行洗率，可以有效避免提取液中皂苷由于具有表面活性剂的特性而容易聚集成囊泡或胶束而阻碍皂苷等通过超滤膜的现象，进而显著提高透过液中主要成分(例如皂苷和多糖)的含量和提取率，进而提高制备得到的提取粉中的有效活性成分的含量。本发明提供的方法在提取、过滤、浓缩、干燥等步骤中均不涉及高温操作，因此可以有效保护人参属药材中的活性成分。本发明经过冷冻干燥后获得的单味低温真空干燥提取粉最大程度的保留了人参属药材提取物中的主要成分，且能够长时间稳定保存，并且还可以向其中加入药学上可接受的辅料，例如抗氧化剂、乳化剂和崩解剂，可以进一步改善提取粉的外观、稳定性和溶解特性。获得的提取粉外观为蓬松粉状，易复溶且复溶后澄明，提供了一款人参属药材的单味中药粉剂产品。
具体实施方式
下面结合具体实施例，对本发明进一步阐述。应理解的是，具体实施例仅用于进一步说明本发明，而不是用于限制本发明的内容。
实施例中描述到的各种材料或试剂的取得途径仅是提供一种实验获取的途径以达到具体公开的目的，不应成为对本发明材料或试剂来源的限制。事实上，所用到的材料或试剂的来源是广泛的，任何不违反法律和道德伦理能够获取的材料或试剂都可以按照实施例中的提示替换使用。
实施例1：
1)制备提取液：将纤维素酶(购自国药集团化学试剂有限公司，活力≥1万U/g，分子量大于300kDa(道尔顿))添加至无菌磷酸盐缓冲溶液(取0.2mol/L磷酸二氢钠溶液用氢氧化钠溶液调节pH值至5.0)中，使纤维素酶的质量体积含量为0.02g/100ml，制备获得提取液；
2)提取：将人参主根(三年生)切片进行湿热灭菌(121℃，40分钟)处理，烘干后粉碎至过100目筛，得到人参主根粉末；将500g人参主根粉末加至10L由步骤1)制备的提取液中，在45℃条件下浸提3小时，用200目筛进行粗滤，获得人参主根粗提液；这一步骤使用含有纤维素酶的提取液可以尽可能多的使人参主根中的细胞成分溶出至提取液中，并通过200目筛网粗滤去除大部分颗粒较大的杂质；
3)过滤：在无菌条件下，使用超滤膜包系统(截留分子量为300kDa)对步骤2)提取获得的人参主根粗提液进行切向流过滤，其中超滤膜包系统的进口压力为0.1MPa，跨膜压差为0.08MPa；并同时使用pH值为7.2的磷酸盐缓冲溶液进行洗滤，流速为4L/min；至超滤膜包系统透过液体积为人参主根粗提液体积的10倍时结束洗滤，收集全部透过液，获得人参主根提取物滤液；这一过滤步骤可以完全去除提取液中分子量大于300kDa的纤维素酶和其他杂质，并富集人参主根中的主要成分；
4)浓缩：在无菌条件下，选用截留分子量为100Da的超滤膜将人参主根提取物滤液浓缩50倍，得到人参主根提取物浓缩液；这一浓缩步骤可以有效去除人参主根提取物滤液中的磷酸根等无机离子，并对其进行浓缩，提高随后的冷冻干燥步骤的效率；选用截留分子量为100Da的超滤膜可能会导致人参主根提取物滤液中分子量低于100Da的成分(例如甘氨酸)透过，但是滤液中甘氨酸含量极低，浓缩液中仍能基本上保留人参主根提取物中的全部成分；
5)在无菌条件下，冷冻干燥步骤4)获得的人参主根提取物浓缩液，得到单味低温真空干燥提取粉，其中冷冻干燥的具体操作为：
51)在1小时内将放置人参主根提取物浓缩液的冷冻室降温至-20℃，预冻1小时；
52)放热结束后，在1小时内降温至-30℃，再在1小时内降温至-40℃，控制冷冻室压力在10帕以下维持1小时进行冻结；
53)将冷冻室温度升温至-4℃，真空维持在10帕以下，保温8小时进行前期升华；
54)调节真空度至50帕，-4℃保温10小时进行后期升华；
55)升华结束后调整温度至25～30℃，真空度至25帕进行解析至完全干燥。
利用苯酚-硫酸比色法(检测波长490nm)测定单味低温真空干燥提取粉中多糖的含量，利用香草醛-硫酸比色法(检测波长544nm)测定单味低温真空干燥提取粉中总皂苷的含量。
经测定，该实施例共获得126.4g单味低温真空干燥提取粉(人参)，为白色(微黄)蓬松状粉末，含水量1.1％，易复溶且复溶后澄明，其中总皂苷的含量为9.1g，提取率约为45％；总多糖的含量为104.6g，提取率约为50％。
实施例2：
该实施例操作同实施例1，不同之处仅在于，该实施例2在冷冻干燥步骤之前，还向人参主根提取物浓缩液中加入5g抗坏血酸、10g聚山梨酯-80和20g羧甲基淀粉钠，混匀后获得共混物；按照实施例1的冷冻干燥方法冷冻干燥该共混物获得单味低温真空干燥提取粉。
经测定，该实施例共获得163.8g单味低温真空干燥提取粉，为白色蓬松状粉末，含水量0.9％，易复溶且复溶后澄明，其中总皂苷的含量为8.5g，总多糖的含量为106.9g。
实施例3：
1)制备提取液：将纤维素酶(购自国药集团化学试剂有限公司，活力≥1万U/g，分子量大于300kDa(道尔顿))添加至pH值为4.5的无菌磷酸盐缓冲溶液中，使纤维素酶的质量体积含量为0.05g/100ml，制备获得提取液；
2)提取：将三七主根(三年生)切片进行湿热灭菌(121℃，40分钟)处理，烘干后粉碎至过100目筛，得到三七主根粉末；将500g三七主根粉末加至5L由步骤1)制备的提取液中，在45℃条件下浸提3小时，用300目筛进行粗滤，获得三七主根粗提液；
3)过滤：在无菌条件下，使用超滤膜包系统(截留分子量为300kDa)对步骤2)提取获得的三七主根粗提液进行切向流过滤，其中超滤膜包系统的进口压力为0.1MPa，跨膜压差为0.08MPa；并同时使用pH值为7.2的磷酸盐缓冲溶液进行洗滤，流速为3L/min；至超滤膜包系统透过液体积为三七主根粗提液体积的5倍时结束洗滤，收集全部透过液，获得三七主根提取物滤液；
4)浓缩：在无菌条件下，选用截留分子量为100Da的超滤膜将三七主根提取物滤液浓缩10倍，得到三七主根提取物浓缩液；
5)在无菌条件下，按照实施例1的冷冻干燥步骤对获得的三七主根提取物浓缩液进行冷冻干燥，得到单味低温真空干燥提取粉。
经测定，该实施例共获得107.5g单味低温真空干燥提取粉(三七)，为白色(微黄)蓬松状粉末，含水量1.3％，易复溶且复溶后澄明，其中总皂苷的含量为28.3g，总多糖的含量为65.2g。
实施例4：
1)制备提取液：将纤维素酶(购自国药集团化学试剂有限公司，活力≥1万U/g，分子量大于300kDa(道尔顿))添加至pH值为5.0的无菌磷酸盐缓冲溶液中，使纤维素酶的质量体积含量为0.02g/100ml，制备获得提取液；
2)提取：将西洋参主根(三年生)切片进行湿热灭菌(121℃，40分钟)处理，烘干后粉碎至过100目筛，得到西洋参主根粉末；将500g西洋参主根粉末加至8L由步骤1)制备的提取液中，在45℃条件下浸提3小时，用200目筛进行粗滤，获得西洋参主根粗提液；
3)过滤：在无菌条件下，使用超滤膜包系统(截留分子量为300kDa)对步骤2)提取获得的西洋参主根粗提液进行切向流过滤，其中超滤膜包系统的进口压力为0.1MPa，跨膜压差为0.08MPa；并同时使用pH值为7.2的磷酸盐缓冲溶液进行洗滤，流速为3L/min；至超滤膜包系统透过液体积为西洋参主根粗提液体积的5倍时结束洗滤，收集全部透过液，获得西洋参主根提取物滤液；
4)浓缩：在无菌条件下，选用截留分子量为100Da的超滤膜将西洋参主根提取物滤液浓缩20倍，得到西洋参主根提取物浓缩液；
5)在无菌条件下，按照实施例1的冷冻干燥步骤对获得的西洋参主根提取物浓缩液进行冷冻干燥，得到单味低温真空干燥提取粉。
经测定，该实施例共获得164.4g单味低温真空干燥提取粉(西洋参)，为白色(微黄)蓬松状粉末，含水量1.1％，易复溶且复溶后澄明，其中总皂苷的含量为14.3g，总多糖的含量为142.1g。
比较例1：
该比较例1采用与实施例1相同的方法，不同之处仅在于该比较例1在使用超滤膜包系统进行切向流过滤时不使用pH值为7.2的磷酸盐缓冲溶液洗滤；切向流过滤结束后，选用截留分子量为100Da的超滤膜将滤液浓缩5倍，得到人参主根提取物浓缩液；随后经冷冻干燥获得单味低温真空干燥提取粉。
经测定，该比较例1共获得87.5g单味低温真空干燥提取粉，为白色(微黄)蓬松状粉末，含水量1.3％，易复溶且复溶后澄明，其中总皂苷的含量为3.4g，提取率约为17％；总多糖的含量为79.1g，提取率约为38％。
比较例2：
(1)将人参主根(三年生)切片进行湿热灭菌(121℃，40分钟)处理，烘干后粉碎至过100目筛，得到人参主根粉末；按1:10(g/ml)的比例将500g人参主根粉末加入无菌去离子水中浸泡过夜，加热至100℃提取2小时，提取3次，合并上清液，获得人参主根提取液；
(2)浓缩步骤(1)得到的人参主根提取液至相对密度为1.1左右，冷却后用乙醇浓度为75％沉淀，收集上清液，减压去除乙醇，真空干燥箱内干燥，即得人参主根粗提物；
(3)将人参主根粗提物放入40℃真空干燥箱内热转化72小时，将热转化后的人参主根粗提物用去离子水复溶后，加入预处理的D101型大孔树脂，水洗脱后，采用10％浓度乙醇洗脱至无色，收集洗脱液，减压去除乙醇，真空干燥箱内干燥，获得人参主根提取物粉末。
经测定，该比较例2共获得74.5g人参主根提取物粉末，为白色(微黄)粉末，有结块，含水量2.2％，易复溶且复溶后澄明，其中总皂苷的含量为5.2g，提取率约为26％；总多糖的含量为58.5g，提取率约为30％。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。