CN103319561B - 一种从甘蔗皮中提取植物甾醇和蔗蜡的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种从甘蔗皮中提取植物甾醇和蔗蜡的方法，包括：取甘蔗皮，干燥，粉碎制得粉末；将所述粉末置于乙醇中浸提一段时间，过滤，收集滤液和滤渣；从所述滤液中提取得到植物甾醇，从所述滤渣中利用正己烷回流提取得到蔗蜡。本发明以甘蔗皮为原料，原料来源广，无毒副作用，能够同时获得植物甾醇和蔗蜡，且生产工艺简单，通过分步法先提取蔗脂并精制植物甾醇，后提取蔗蜡，有效减少溶剂消耗。另外，本发明的方法提取的植物甾醇和甘蔗蜡得率高，得率较高可分别达到2.17‰～2.88‰和5.16％～6.28％。
Description
技术领域
本发明涉及生物技术领域，尤其涉及一种从甘蔗皮中提取植物甾醇和蔗蜡的方法。
背景技术
植物甾醇是自然界中的一类甾族化合物，属于饱和（或不饱和）的仲醇。植物甾醇是稳定植物细胞膜的必需成分，与胆固醇在动物体内的作用相类似，其广泛分布于植物油、种子、坚果、蔬菜和水果中。植物甾醇具有许多生理功能，其中最引人注目的是降胆固醇功效。此外，植物甾醇在抑制肿瘤、防治心脏病、抗癌、调节免疫功能等方面也都有重要作用，被科学界誉为“生命的钥匙”。
目前，植物甾醇的主要是从大豆油、菜子油等脱臭馏出物中提取。美国专利US5117015报道，使用特殊溶剂体系从脱臭馏出物中得到浓缩的豆甾醇产品，总甾醇含量从10％～15％（其中豆甾醇占17％～19％）提高到85％～96％（其中豆甾醇占20％～25％）。
现阶段，从甘蔗制糖厂的滤泥中提取植物甾醇的工艺在国内外均有相关文章报道，但直接从甘蔗皮中提取利用鲜有报道。
甘蔗蜡是甘蔗表皮上的蜡质，甘蔗蜡含有以长链（C20-C30）高级脂肪醇为主的生理活性物质。蔗蜡被证明是获取二十八碳醇最理想的原料之一，李晓光等在公开号为CN1297873A中国专利中曾描述了一种从甘蔗蜡制取高纯度二十八碳醇的方法。粗蔗蜡是真蜡和脂肪性类脂质的混合物，必须把软的脂肪性物质除去才能得到与其它植物蜡类似的精制蔗蜡。文献报道提取蔗蜡的方法多为用苯、甲苯、石油醚、汽油、三氯乙烯、二氯乙烯、四氯化碳、汽油与乙醇混合溶液等有机溶剂从滤泥中提取粗蔗蜡，后用有机溶剂（丙酮、异丙醇）精制除去脂肪性物质，精制蔗蜡。1992年何伟平等人，利用石油醚-乙醇溶液提取粗蔗蜡，后用有机溶剂（丙酮、异丙醇）两次精制除去脂肪性物质，精制蔗蜡最高达5.8％。2011年陈赶林等人，用混合溶剂热回流提取法和超声波辅助提取法，以70％乙醇含量的乙醇-汽油混合溶剂提取，纯化蔗蜡产率可达4.6％。但存在以下缺陷：（1）用于精制的溶剂如丙酮等，挥发强，不利于安全生产；（2）部分试剂如异丙醇成本高昂、回收不利，不适合大规模生产。
此外，基于原料中所含物质的种类不同，以及提取工艺的限制，目前，植物甾醇和蔗蜡的制备均是分别通过单独的生产工艺进行提取，提取成本昂贵。
发明内容
本发明提供了一种从甘蔗皮中提取植物甾醇和蔗蜡的方法，以甘蔗皮为原料，能够同时获得植物甾醇和蔗蜡，生产工艺简单，安全性高且得率高。
一种从甘蔗皮中提取植物甾醇和蔗蜡的方法，包括：
（1）取甘蔗皮，干燥，粉碎制得粉末；
（2）将所述粉末置于乙醇中浸提一段时间，过滤，收集滤液和滤渣；
（3）从所述滤液中提取得到植物甾醇，从所述滤渣中利用正己烷回流提取得到蔗蜡。
蔗脂溶于低温乙醇，而蔗蜡不溶，因此通过乙醇浸提，蔗脂存在于滤液中，而蔗蜡存在于滤渣中，实现了蔗脂和蔗蜡的分离。再分别针对滤液和滤渣进行植物甾醇和蔗蜡的提取。乙醇为浸提试剂，可采用95％的乙醇或无水乙醇，本发明中若无特殊说明，均指无水乙醇。
乙醇浸提时，液料比为8～4∶1，优选为6～5∶1，更优选为5∶1。随着液料比的增大，细胞内外蔗脂的浓度差越大，传质推动力大，有利于蔗脂的浸出，但料液比过大不仅造成试剂的浪费，还增加后续滤液蒸干的复杂性。
本领域人员可以理解，浸提液料比通常指浸提试剂和物料的体积质量比（ml∶g）。
适宜的浸提时间和温度有利于蔗脂和蔗蜡实现有效的分离，且保证蔗脂充分析出，提高植物甾醇和蔗蜡的得率。优选的，浸提温度为30～35℃，浸提时间为4～8小时。浸提温度过高，则蔗蜡容易析出而影响蔗蜡、蔗脂的分离，浸提温度过低，则分子运动缓慢，影响蔗脂析出速率；而浸提时间过短，可能导致有部分蔗脂未浸出，浸提时间过长，则会增加杂质的浸出量，最终影响植物甾醇和蔗蜡的纯度、得率。
所述植物甾醇的提取方法为：取所述的滤液，蒸干，加入碱进行皂化反应，反应完全后加入萃取剂进行萃取，取油相，蒸干获得植物甾醇。
步骤（1）中，所述滤液在蒸干时的温度为40～50℃。
皂化时，碱优选为氢氧化钾的水溶液或氢氧化钾的乙醇溶液，浓度为2～4mol/L，氢氧化钾的用量为蔗脂重量的2～10％。
所述皂化的温度为80～90℃，时间为2～4小时，优选的，皂化的时间为2小时。
为提高植物甾醇的得率，萃取前，向反应液中加入金属盐沉淀剂进行沉淀，所述的金属盐沉淀剂为一价或多价金属盐，优选氯化钾。根据相似相溶原理，氯化钾能够提高水相的离子浓度使极性提高，植物甾醇更倾向于从水相中析出进入石油醚层中，且氯化钾可以迅速溶于上述反应液。
石油醚萃取时，石油醚每次用量为原甘蔗皮质量的1～2倍，萃取次数通常为2～3次。
正己烷能够将蔗蜡从滤渣中提取出来，回流提取时，液料比6～8∶1，优选为7～8∶1。
回流提取的温度和时间影响蔗蜡的提取效率和纯度，所述回流提取的温度为70～80℃，时间为2～3h。
本发明所述的蔗蜡为熔点在76～82℃之间，为不含蔗脂的硬蔗蜡。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
（1）本发明以甘蔗皮为原料，原料来源广，无毒副作用，能够同时获得植物甾醇和蔗蜡。
（2）本发明的生产工艺简单，通过分步法先提取蔗脂并精制植物甾醇，后提取蔗蜡，有效减少溶剂消耗。
（3）本发明的方法提取的植物甾醇和蔗蜡得率高，植物甾醇的得率可达到2.17‰-2.88‰，可以进一步精制开发β-谷甾醇，豆甾醇等高纯度甾醇单体；蔗蜡采用正己烷回流提取，得率可达到5.16％-6.28％。另外，本发明制备的甘蔗蜡外观具有常规植物蜡特点，为不含蔗脂的硬蔗蜡，可进一步精制开发二十八烷醇。
（4）本发明提取过程中所用溶剂乙醇和正己烷、石油醚种类单一易得，安全性高。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步阐释。
实施例1
（1）将甘蔗皮在30℃烘干粉碎后，称取该粉末5g用25mL酒精在30℃浸提8小时，抽滤；
（2）所得滤液在40℃蒸干后获得蔗脂，将所得蔗脂用5mL2mol/L氢氧化钾的乙醇溶液在80℃水解皂化2小时；
（3）水解后往皂化液加1g氯化钾，并每次用10mL石油醚萃取不皂化物3次，将该溶液蒸干得植物甾醇；
（4）将（1）所得滤渣用35mL正己烷溶剂（液料比为7∶1）在70℃回流提取3小时，将提取液在70℃蒸干得甘蔗蜡。
通过验证实验，所制得蔗脂称重得257mg，得率为5.14％。
经Liebermann-Burchard比色法测定样品总甾醇含量为8.98％，皂化后得植物甾醇14.42mg，植物甾醇的得率为2.88‰；甘蔗蜡258mg，得率为5.16％。
Liebermann-Burchard比色法测定样品总甾醇含量的方法为：步骤（2）获得的蔗脂，置于10mL棕色量瓶中，加乙酸酐稀释至刻度，加浓硫酸1滴，旋涡振荡1min后，静置13min，然后在650nm波长处检测其吸光度值，并根据标准曲线计算其浓度。
实施例2
（1）将甘蔗皮在30℃烘干粉碎后，称取该粉末5g用25mL酒精在30℃浸提4小时，抽滤；
（2）所得滤液在40℃蒸干后将所得蔗脂用5mL4mol/L氢氧化钾乙醇溶液在90℃水解皂化2小时；
（3）水解后往皂化液加1g氯化钾，并用每次10mL石油醚萃取不皂化物2次，将该萃取溶液合并蒸干得植物甾醇；
（4）将（1）所得滤渣用40mL正己烷溶剂（液料比为8∶1）在80℃回流提取2小时，将提取液在70℃蒸干得甘蔗蜡。
通过验证实验，所制得蔗脂202mg得率为4.05％，Liebermann-Burchard比色法测定样品总甾醇含量为8.53％，皂化后得植物甾醇12.40mg，植物甾醇的得率为2.48‰；提取得到甘蔗蜡314mg，得率为6.28％。
实施例3
（1）将甘蔗皮在30℃烘干粉碎后，称取该粉末20g用100mL酒精在35℃浸提4小时，抽滤；
（2）所得滤液在40℃蒸干后获得蔗脂，将所得蔗脂用5mL4mol/L氢氧化钾乙醇溶液在80℃水解皂化2小时；
（3）水解后往皂化液加4g氯化钾，并用每次20mL石油醚萃取不皂化物3次，将该萃取溶液合并蒸干得植物甾醇；
（4）将（1）中所得滤渣用140mL正己烷（液料比为7∶1）在75℃回流提取2.14小时，将提取液在70℃蒸干得甘蔗蜡。
通过验证实验，所制得蔗脂774mg得率为3.87％，Liebermann-Burchard比色法测定样品总甾醇8.65％，皂化后得植物甾醇43.42mg，植物甾醇的得率为2.17‰；提取得到甘蔗蜡1.123g，得率为5.62％。
Claims (1)
1.一种从甘蔗皮中提取植物甾醇和蔗蜡的方法，包括：
(1)取甘蔗皮，干燥，粉碎制得粉末；
(2)将所述粉末置于乙醇中30～35℃浸提4～8小时，浸提液料比为5：1，过滤，收集滤液和滤渣；
(3)从所述滤液中提取得到植物甾醇，从所述滤渣中利用正己烷回流提取得到蔗蜡；
所述植物甾醇的提取方法为：取所述的滤液，蒸干，加入浓度为2～4mol/L的氢氧化钾，在80～90℃下皂化2～4小时，反应完全后加入石油醚进行萃取，取油相，蒸干获得植物甾醇；
步骤(3)中，萃取前，向反应液中加入金属盐沉淀剂氯化钾；回流提取时，料液比6～8：1；回流提取的温度为70～80℃，时间为2～3h。
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