[发明专利]一种植物有效成分的提取工艺及其应用

说明书

技术领域

本发明属于植物提取技术领域，具体涉及一种高效提取植物有效成分的工艺及其应用。

背景技术

天然产物，尤其是提取自植物的天然有效成分，已成为当前药品、保健品和食品的主要活性成分。与化学方法人工合成的化合物相比，天然产物具有安全性高、代谢稳定等优势，但是植物天然产物的提取获得则存在不同程度的缺陷。目前，对植物有效成分的提取依然主要采用的是植物细胞破壁提取的方式，主要分为机械破壁、物理破壁和生物化学破壁三种。

机械破壁主要以研磨法为主，借助外力达到破壁使有效成分逸出的目的，其优点是获得产物的活性不会受到破坏，但也存在着研磨、洗涤转移过程损失大、操作复杂、工作量大，提取过程步骤复杂，样品需逐个研磨和转移导致不适应大量样品处理，操作人员与挥发性强的丙酮溶液近距离、长时间接触不利于操作人员的健康等诸多的缺点。

物理破壁中以超声波破碎技术在实验室规模应用较普遍，具有处理少量样品时操作简便，液量损失少的优势；但是超声波破碎过程中产生的化学自由基团能使某些敏感性活性物质变性失活导致产物活性受到损失；而且超声波产生的空化作用是细胞破坏的直接原因，同时会产生活性氧，所以要加一些巯基保护剂；而且大多数的化学方法会易造成产物抑制作用，这也是导致胞内物质释放率低的一个重要因素。因此，很多天然产物的提取不适用于此方式。

生物化学破壁法以溶酶法提取为主要方式，主要用于蛋白质的提取，酶法提取具有选择性高的优势，但是受限于溶酶价格高，限制了大规模的利用；同时若回收溶酶，则又增加百分离纯化溶酶的操作；更重要的是，酶溶法通用性较差，不同目标产物的提取需选择不同的酶，有一定局限性，不适宜大量的蛋白质提取，也给进一步纯化带来困难。

反复冻融法则是在此基础上发展起来的一种新的植物提取破壁技术，具有操作简单、副产物较少、成本较低的优势。反复冻融法简言之即是利用植物细胞约70-90％的成分是由水组成这一特点，利用由水-冰-水状态变化过程中密度导致的体积变化，达到植物细胞破壁的效果。

众所周知，植物细胞是植物生命活动的结构与功能的基本单位，由原生质体和细胞壁两部分组成。原生质体包括细胞核，细胞质等部位，是植物细胞合成有效成分的部位。细胞壁主要负责维持细胞形态，控制细胞生长，增加了细胞的机械强度等作用。而植物细胞属于渗透系统，因此细胞内液，细胞外液及细胞内的不同细胞器的水具有不同的晶体渗透压和胶体渗透压，最明显的表现为结冰温度的不同。当温度缓慢下降时，细胞间隙中细胞壁附近的水分结成冰，即所谓胞间结冰，结冰形成的冰晶使细胞间隙体积涨大，对细胞质发生机械压迫作用，即为“冻”的步骤。随着温度回升，冰晶体迅速融化，细胞壁趋向恢复原状，即为“融”的步骤，但是此时极易因为细胞质来不及吸水膨胀，而有可能导致细胞膜被撕破。而当温度再次迅速下降进行“冻”的操作时，除了在细胞间隙结冰以外，细胞内的水分也会结冰，一般是先在细胞质结冰，然后在液泡内结冰。而在这冻-融-冻的反复过程中，在胞内结冰和融冰过程中的细胞间结冰都会对细胞膜造成巨大的损伤，同时会造成有效产物提取纯度及提取率的下降，并进而导致其有效活性的损失。因此，虽然反复冻融法在植物有效成分提取中具有一定的优势，但依然有其弊端。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于现有技术中反复冻融法在植物有效成分提取中存在的提取效率及提取产物纯度较低的问题，进而提供一种可有效提高植物天然产物的提取效率及纯度的提取工艺。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种植物有效成分的提取工艺，包括如下步骤：

(1)低温粉碎处理：于低温条件下对植物原料进行低温粉碎处理；

(2)低温水饱和处理：在低温条件下，对粉碎后的植物原料加水进行饱和浸泡；

(3)快速冷冻处理：采用超低温制冷技术对水饱和处理后的植物原料进行快速冷冻处理，使细胞内的水完全结冰；

(4)融冰处理：控制反应条件至使水的密度为最大状态下的压力及温度，对冷冻处理后的植物原料进行快速融冰，至细胞内冰晶体完全消失；

(5)重复上述步骤(2)-(4)循环进行，直至细胞结晶融化，有效物质溶出；

(6)冷冻干燥处理：在提取过程中实时检测每个循环溶出物的提取物特质，保留或弃掉任一或多个循环提取物，取含目标溶出物的提取液进行冷冻干燥处理，即得。

所述步骤(4)中，控制常压下于4℃下进行融冰处理，所述融冰处理步骤时间为不少于1分钟。

所述步骤(5)中，所述循环次数为1-100次。