超臨界流體萃取法從薯蕷屬植物中提取薯蕷皂素制造技術

超臨界流體萃取法從薯蕷屬植物中提取薯蕷皂素，是采用超臨界二氧化碳作溶劑，在萃取壓力１５－３５ＭＰａ、萃取溫度３５－８０℃；解析壓力５．５－１５ＭＰａ、解析溫度４０－７０℃；分離柱壓力１０－２０ＭＰａ、分離柱溫度５０－９０℃下通入二氧化碳，循環萃取２－４小時提取薯蕷皂素。此法具有提取收率高，可達５．９３％；純度高，達９４．９％以上；操作簡單、工藝安全、生產周期短等優點。（*該技術在2018年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于從天然植物中提取分離環戊烷并(a)-氫化菲骨架與雜環稠合的甾族化合物-薯蕷皂素的方法。薯蕷皂素(Diosgenin)又名薯蕷皂甙元，化學名稱為Δ，3-羥基，25R-螺甾烯。其結構式見附附圖說明圖1。它是本世紀三十年代中期，日本學者藤井勝也等人從山蓖蘚(Dioscorea tokoro Makino)中分離得到的。由于其結構和甾體激素類藥物相近似，因此是合成甾體激素類藥物的重要起始原料。已有的從薯蕷屬植物中提取薯蕷皂素的方法(1)Ind.Eng.Chem.1957，49186.Rothrok J.W首創的直接酸水解法生產薯蕷皂素的工藝，它是把原料浸泡粉，用酸加熱水解后用汽油提取，這種傳統方法收率較低，約2％左右。(2)中草藥通訊1977，417-20北京醫學院藥學系報道的一種預發酵(也稱自然發酵)提取薯蕷皂素的方法。它是先將薯蕷植物浸濕，讓其自然發酵數天至十多天后進行酸水解，再用有機溶劑如汽油、石油醚等提取，這種方法收率有所增加。用盾葉薯蕷，俗稱黃姜為原料，收率可達3.3％，但產品的質量差，生產周期長。(3)中草藥1985，16(7)15-17陜西省鳳翔縣衛東化工廠報道的用分離法提取薯蕷皂素。它是用薯蕷植物浸泡帶水磨碎分離后，液體用液化酶和糖化酶酶解分離，再酸水解，再用汽油提取薯蕷皂素，其收率有所提高。用穿山龍薯蕷為原料，收率可達3.61-4.17％，但其工藝繁瑣，生產周期長。(4)CN 1111250 A 1995年10月8日公開廈門同安皂素廠專利技術的水解后用乙醇作提取溶劑，經加熱回流，直接提取薯蕷皂素，其收率為3.08-3.28％，純度為94.8-97.9％，但需用大量的乙醇。以上幾種工藝均存在如下缺點(1)收率低；(2)生產周期長；(3)均需用大量的有機溶劑，生產存在易燃易爆的危險，同時帶來環境污染。本專利技術的目的是尋找一種生產成本低、收率高、安全可靠的可用于工業生產的提取薯蕷皂素的新工藝。超臨界流體萃取(SFE)技術是近十幾年來迅速發展起來的一種高新萃取分離技術，它是利用超臨界流體作溶劑進行萃取，其原理是在超臨界狀態的某些物質如CO2、O2、H2O、C2H4等處于一定壓力時，既近似于氣體，具有較低的粘度，又近似于液體，具有較高的密度，有良好的溶劑特性，可作為溶劑進行萃取，把天然物中的主要組份提取出來。同時，利用流體在臨界點附近有微小的壓力變化，就會引起溶解度的陡然變化，將混合組分分離。本專利技術就是應用這一原理，用一種理想的流體，選擇合適的工藝條件從薯蕷屬植物中提取薯蕷皂素。本專利技術是這樣實現的可用作超臨界流體的化合物質文獻報導有很多，如甲烷、乙烷、丙烷、二氧化碳、乙烯、丙烯、乙醚、丙酮、甲醇、水、甲苯、苯等。由于二氧化碳(CO2)有無毒、無臭、無味、無腐蝕性、不易燃燒、化學穩定性高、來源廣、價格低等優點，并具有良好的萃取選擇性，故本專利技術選用超臨界二氧化碳(CO2)作為提取溶劑從薯蕷屬植物中提取分離薯蕷皂素。下面結合附圖詳述本專利技術的提取工藝。附圖1，是薯蕷皂素的結構式。附圖2，是超臨界二氧化碳提取薯蕷皂素的工藝流程示意圖。圖中， 勾熱交換器， 表示閥門。本專利技術的工藝操作方法見附圖2。稱取薯蕷屬植物如黃姜(D.zingiberensis，又叫盾葉薯蕷)或穿山龍(D.nipponica，又叫穿山龍薯蕷)或黃山藥(D.panthaica)水解后(水解物簡稱干燥物)裝入萃取釜，打開CO2氣瓶通入貯罐中，打開冷機將冷箱進行冷卻，打開熱交換器分別對萃取釜、解析釜和分離柱進行加熱。當達到所預設的溫度時，打開進入萃取釜、解析釜和分離柱的閥門。打開高壓泵，對系統進行加壓，當萃取釜、解析釜和分離柱分別達到所預定的壓力時，關閉CO2氣瓶，同時打開回路上的閥門，并通過閥門和高壓泵的頻率控制，調節二氧化碳的流量，開始循環萃取，在恒定的流量下，開始循環萃取2-4小時后停機，關閉有關閥門。打開解析釜的出料閥門出料，得到的是薯蕷皂素粗品，用乙醇或丙酮精制，即可得純度為94.9-98.7％，熔點≥195℃，干燥失重＜0.5，符合產品質量標準的薯蕷皂素。薯蕷皂素能否用超臨界二氧化碳來提取并取得較滿意的收率，關鍵在于工藝條件的選擇。不同物質在超臨界二氧化碳流體中溶解度是不同的，且與系統的壓力和溫度及二氧化碳流量、提取時間有直接關系。一般來說，隨著萃取壓力的提高，粗品收率會提高，但過高的壓力，使萃取的選擇性相對降低，粗品中薯蕷皂素的含量減少，給粗品的精制帶來了難度，且增加壓力，設備成本會明顯上升。適于本專利技術提取薯蕷皂素的萃取壓力是15-35MPa、解析壓力是5.5-15MPa，分離柱壓力是10-20MPa，較佳的壓力條件是萃取壓力為25-32MPa，解析壓力為6-11MPa，分離柱壓力為14-18MPa。萃取溫度和解析溫度的選擇對薯蕷皂素的提取收率影響也很大，溫度的影響有雙重性，溫度提高，流體粘度下降，加快分子運動速度，有利于萃取；另一方面，溫度的增加，流體密度減小，溶質溶解度會下降，不利于萃取。而且，過高的溫度會帶來更多的能源消耗。本專利技術可在35-80℃的萃取溫度、40-70℃的解析溫度、50-90℃的分離柱溫度下循環萃取。較佳的溫度條件分別為萃取溫度50-60℃、解析溫度45-65℃、分離柱溫度為60-75℃。萃取時間和二氧化碳流量對薯蕷皂索提取收率的影響一般來講，循環萃取時間越長，收率越高，但到了一定的時間薯蕷皂素的萃取率接近恒定，再延長時間會增加雜質的含量，同時也延長了生產周期，增加生產成本。二氧化碳流量的增加，流體的停留時間減小，使流體不能達到萃取平衡，從而增加二氧化碳的用量，而另一方面是流量的增加，強化了傳質，有利于萃取速率的提高，結果是增大流量，相同時間內的萃取率是提高了，但單位質量流體的萃取率卻下降了。然而流量過大，能耗加大，但流量過低，萃取時間會增加，設備利用率下降。因此，本專利技術可用18-30Kg/h/Kg原料的二氧化碳流量，循環萃取2-4小時，最佳是用25-30Kg/h/Kg原料的流量下，循環萃取3小時。為了提高萃取收率和純度，可以在開始循環萃取的同時，打開夾帶劑貯罐，并開啟計量泵加少量的乙醇或丙酮。這些被稱為助溶劑或夾帶劑的有機溶劑加入系統與二氧化碳一起循環萃取。本專利技術從小試到中試經大量的實踐證明，用超臨界二氧化碳流體萃取法，以黃姜為原料，收率可達4.50-5.93％，比傳統汽油法的3.3％左右可提高36.36-79.70％；以黃山藥為原料收率可達2.33％-3.00％，比傳統汽油法收率的1.33％左右提高了75.19-125.56％；用穿山龍為原料，收率可達5.0％以上，比傳統汽油法的收率3.61-4.17％提高了38.50-19.90％，且提得的薯蕷皂素產品質量較好，mp≥195℃，熔距≤10℃，純度94.9％以上，干燥失重≤0.5。本生產工藝流程操作周期短，全流程共需5小時便可完成，且節約大量的有機溶劑，避免了易燃易爆的危險，減少三廢污染，工藝簡便，節約大量勞動力，本工藝完全可適用于工業生產。實施例1，見附圖2。稱取黃姜干粉15Kg，水解干燥后，投入萃取釜，料裝好后開始對萃取釜、解析釜、分離柱加熱，同時開啟二氧化碳入貯罐，開冷箱冷卻。當萃取釜、解析釜、分離柱及貯罐溫度分別達50℃、4本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種從薯蕷屬植物提取薯蕷皂素的方法，其特征是用超臨界二氧化碳作溶劑，在萃取壓力１５－３５ＭＰａ、萃取溫度３５－８０℃；解析壓力５．５－１５ＭＰａ、解析溫度４０－７０℃；分離柱壓力１０－２０ＭＰａ、分離柱溫度５０－９０℃下通入二氧化碳，流量為１８－３０Ｋｇ／ｈ／Ｋｇ原料，循環萃取２－４小時，萃取分離得到薯蕷皂素粗品，粗品用乙醇或丙酮精制得薯蕷皂素。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：葛發歡，史慶龍，輝國鈞，童新華，黃芳，李菁，譚曉華，林秀仙，
申請(專利權)人：廣州市醫藥工業研究所，
類型：發明
國別省市：81[中國|廣州]