一種硫代葡萄糖苷提取分離方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及生物化工領域中一種有效物質的提取分離，具體為一種以十字花科植 物種子為原料制備硫代葡萄糖苷的提取分離方法。
【背景技術】
[0002] 十字花科的植物是目前廣泛認為具有抗癌功能的一類植物。這主要是因為十字花 科的植物含有大量的硫代葡萄糖苷(glucosinolates，簡稱GLS)，硫代葡萄糖苷是植物的一 種含硫次級代謝產物，目前在植物中已發現了 120多種硫代葡萄糖苷。硫代葡萄糖苷是水溶 性、無揮發性、熱穩定性的離子型化合物。若植物細胞發生破損，硫代葡萄苷糖水解酶，即芥 子硫苷酸酶(myrosinase，thioglucoside glucohydrolase;EC3? 2? 3? 1)被釋放出來，并水 解硫代葡萄糖苷，生成硫酸氫鹽、葡萄糖和一系列葡萄糖苷配基，這些配基在經過分子內的 重排形成異硫氰酸酯、硫氰酸酯、腈和少量的環硫腈。目前，有很多研究已經表明異硫氰酸 酯有良好的抗癌效果和抗氧化作用，亦有研究表明硫代葡萄糖苷在體內可代謝生成異硫氰 酸酯，繼而發揮其抗癌、抗氧化及抗菌作用。近年來，國內外研究較多的硫代葡萄糖苷包括 西蘭花種子中的葡糖萊菔硫燒（glucophanin，簡稱GRA)、蘿卜種子中的蘿卜硫苷 (glucophenin，簡稱GRE)等。硫代葡萄糖苷基本結構如下：
[0004]目前硫代葡萄糖苷的提取方法主要為熱提法，使用的溶劑包括乙醇、甲醇、水和醇 水混合溶液等，考察了溫度、料液比、時間等因素對提取效率的影響;硫代葡萄糖苷的分離 純化方法主要為萃取法、酸性氧化鋁法及離子交換樹脂法等。經驗證，使用含醇溶劑進行提 取，硫代葡萄糖苷提取率較低且成本較高;使用酸性氧化鋁或離子交換樹脂進行純化，引入 大量鹽分，除鹽過程復雜且回收率較低。申請號為201210166482.9的中國發明專利申請公 開了一種從青花菜莖葉廢棄物中提取硫代葡萄糖苷的方法，該方法將原料經75 °C水浴滅酶 后，多次使用75%甲醇水溶液提取硫代葡萄糖苷，繼而采用陰離子交換對硫苷進行純化，滅 酶不徹底，實驗復雜，成本較高。申請號為2015104107303.X的中國發明專利申請公開了一 種莖硫芥硫代葡萄糖苷的提取的方法，該方法將原料經烘干滅酶、研磨及乙醚脫脂后，借助 超聲破碎使用甲醇水溶液對硫代葡萄糖苷進行提取，進而使用乙酸乙酯除雜及陰離子交換 樹脂純化，純化方法極為復雜，能耗較高，提取率僅為65%-75%，且使用甲醇、乙醚、乙酸乙 酯等有毒試劑。
【發明內容】
[0005] 本發明的目的在于建立高效、環保、工藝簡單的硫代葡萄糖苷提取純化工藝方法。 以十字花科植物種子為原料，通過粉碎的方法實現細胞破碎，從而提高硫代葡萄糖苷的溶 出度;采用沸水提取的方法提取硫代葡萄糖苷，沸水提取既可使內源黑芥子酶失活亦可進 一步促進細胞破碎，提取率較醇水提取更加；以10 %乙醇水溶液為洗脫液，以水提液為吸附 原液，使用活性炭吸附洗脫法純化硫代葡萄糖苷，提高硫代葡萄糖苷產品純度至2.5-3.0 倍，整個工藝流程所得硫代葡萄糖苷回收率可達85 %以上。
[0006] 本發明所建立的硫代葡萄糖苷提取分離工藝方法，提取效率高、純化效果好，工藝 簡單、綠色環保，適用于食品級和保健品級的硫代葡萄糖苷的生產加工，具有良好的推廣前 景。
[0007] 本發明的具體方法和步驟如下：
[0008] 一種使用活性炭純化硫代葡萄糖苷的方法，以十字花科植物種子為原料，依次包 括如下步驟：
[0009] A.對原料進行粉碎
[0010] 使用粉碎機對原料進行粉碎，收集種子粉末；
[0011] B.硫代葡萄糖苷的提取
[0012] 量取去離子水加熱，待去離子水沸騰后，按照固液比1: 10的比例，加入（1)中粉碎 后的原料，沸水提取lOrnin，使用濾布抽濾得到水提液;重復提取一次，收集硫代葡萄糖苷水 提液；
[0013] C.硫代葡萄糖苷的純化
[0014] 按照活性炭:硫代葡萄糖苷質量比為1000:60-80確定活性炭用量，將水提液加入 活性炭中，于25°C條件下攪拌吸附30min，過濾得到吸附有硫代葡萄糖苷的活性炭濾餅;按 照吸附有硫代葡萄糖苷的活性炭濾餅：10%乙醇水溶液固液比為1:20，加入10 %乙醇水溶 液，使用氨水調節、經pH計測定洗脫液pH=10,于25°C條件下攪拌洗脫30min，過濾得到活性 炭和洗脫液，繼續使用10 %乙醇水溶液對活性炭進行二次洗脫，收集兩次洗脫液;10 %乙醇 水溶液為體積百分比濃度為1 〇 %的乙醇水溶液；
[0015] 將所得洗脫液旋干，加水溶解，重復上述吸附洗脫實驗;最終所得洗脫液經減壓蒸 餾、冷凍干燥。
[0016] 進一步，所用活性炭為糖用活性炭。
[0017] 1.步驟(A)中采用的原料為十字花科植物種子，如西蘭花、蘿卜、甘藍、花椰菜等植 物的種子。
[0018] 2.步驟(B)中活性炭加入量需參考活性炭的飽和吸附量，如本發明所用活性炭對 蘿卜硫苷的飽和吸附量為61mg/g，則蘿卜硫苷水提液需濃縮到3. Omg/ml左右。
[0019] 3.步驟(C)中所用的活性炭為木質200目糖用活性炭。
[0020] 4.步驟(C)中洗脫液pH值的調節和測定分別使用氨水溶液和pH計。
[0021 ] 5.步驟(C)中固液分離設備為活性炭過濾機。
【具體實施方式】
[0022]下面結合具體實施例對本發明做進一步的描述，但這些實施例的目的并不在于限 制本發明的保護范圍。以下實施例子中所采用的活性炭BET比表面積1700-1900m2/g，活性 炭脫色率：180-240mg/g，但不局限于此。
[0023] 實施例1
[0024]原料預處理:將200gGRA含量(質量百分比含量，以下同）為4.01 %的某西蘭花種子 進行粉碎，得到200g西蘭花種子粉末。
[0025]硫代葡萄糖苷提取:取2.3L去離子水加熱，待煮沸后，向其中加入上述西蘭花種子 粉末，沸水提取l〇min，濾布過濾得到GRA水提液。重復提取一次，收集GRA水提液，GRA提取率 為 98.61 %。
[0026]硫代葡萄糖苷純化:將上述GRA水提液濃縮至2.3L，加到115g活性炭中，于25 °C條 件下攪拌吸附30min。使用活性炭過濾機進行固液分離，得到吸附有GRA的活性炭，加入2.3L 10 %乙醇水溶液，調節pH為10.0，于25 °C下洗脫30min，重復洗脫一次，收集GRA洗脫液。將上 述GRA洗脫液旋干，加入2.3L去離子水，作為活性炭吸附原液，按照上述吸附洗脫方法進行 活性炭二次純化。將最終得到的GRA洗脫液旋干后進行冷凍干燥，得到GRA產品12.91g，產品 GRA純度為49.81 % (原液GRA純度為17.14%，純化后GRA純度提高到2.91倍），回收率為 81.30%〇 [0027] 實施例2
[0028] 原料預處理:將lOOgGRA含量為6.72 %的某西蘭花種子進行粉碎，得到200g西蘭花 種子粉末。
[0029] 硫代葡萄糖苷提取:取1.9L去離子水加熱，待煮沸后，向其中加入上述西蘭花種子 粉末，沸水提取l〇min，濾布過濾得到GRA水提液。重復提取一次，收集GRA水提液，GRA提取率 為98.56%。
[0030] 硫代葡萄糖苷純化:將上述GRA水提液濃縮至1.9L，加到95g活性炭中，于25°C條件 下攪拌吸附30min。使用活性炭過濾機進行固液分離，得到吸附有GRA的活性炭，加入1.9L 10 %乙醇水溶液，調節pH為10.0，于25 °C下洗脫30min，重復洗脫一次，收集GRA洗脫液。將上 述GRA洗脫液旋干，加入1.9L去離子水，作為活性炭吸附原液，按照上述吸附洗脫方法進行 活性炭二次純化。將最終得到的GRA洗脫液旋干后進行冷凍干燥，得到GRA產7.63g，產品GRA 純度為69.55 % (原液GRA純度為27.80 %，純化后GRA純度提高到2.50倍），回收率為 80.09%〇
[0031] 實施例3
[0032] 原料預處理:將200gGRA含量為3.47 %的某西蘭花種子進行粉碎，得到200g西蘭花 種子粉末。
[0033]硫代葡萄糖苷提取:取2.0L去離子水加熱，待煮沸后，向其中加入上述西蘭花種子 粉末，沸水提取l〇min，濾布過濾得到GRA水提液。重復提取一次，收集GRA水提液，GRA提取率 為96.98%。
[0034]硫代葡萄糖苷純化:將上述GRA水提液濃縮至2.0L，加到100g活性炭中，于25 °C條 件下攪拌吸附30min。使用活性炭過濾機進行固液分離，得到吸附有GRA的活性炭，加入2.0L 10 %乙醇水溶液，調節pH為10.0，于25 °C下洗脫30min，重復洗脫一次，收集GRA洗脫液。將上 述GRA洗脫液旋干，加入2.0L去離子水，作為活性炭吸附原液，按照上述吸附洗脫方法進行 活性炭二次純化。將最終得到的GRA洗脫液旋干后進行冷凍干燥，得到GRA產品12.70g，產品 GRA純度為45.49 % (原液GRA純度為15.74 %，純化后GRA純度提高到2.89倍），回收率為 83.11%〇 [0035] 實施例4
[0036] 原料預處理:將lOOgGRE含量為7.29%的某蘿卜種子進行粉碎，得到200g西蘭花種 子粉末。
[0037]硫代葡萄糖苷提取:取2.4L去離子水加熱，待煮沸后，向其中加入上述西蘭花種子 粉末，沸水提取l〇min，濾布過濾得到GRE水提液。重復提取一次，收集GRE水提液，GRE提取 率為98.04%。
[0038]硫代葡萄糖苷純化:將上述GRE水提液濃縮至2.4L，加到120g活性炭中，于25 °C條 件下攪拌吸附30min。使用活性炭過濾機進行固液分離，得到吸附有GRE的活性炭，加入2.4L 10 %乙醇水溶液，調節pH為10.0，于25 °C下洗脫30min，重復洗脫一次，收集GRE洗脫液。將上 述GRE洗脫液旋干，加入2.4L去離子水，作為活性炭吸附原液，按照上述吸附洗脫方法進行 活性炭二次純化。將最終得到的GRE洗脫液旋干后進行冷凍干燥，得到GRA產品7.29g，產品 GRE純度為79.77 % (原液GRA純度為31.04 %，純化后GRE純度提高到2.57倍），回收率為 81.32%〇 [0039] 實施例5
[0040] 原料預處理:將lOOgGRE含量為6.13%的某蘿卜種子進行粉碎，得到200g西蘭花種 子粉末。
[0041]硫代葡萄糖苷提取:取2.. 0L去離子水加熱，待煮沸后，向其中加入上述西蘭花種 子粉末，沸水提取l〇min，濾布過濾得到GRE水提液。重復提取一次，收集GRE水提液，GRE提取 率為97.68%。
[0042]硫代葡萄糖苷純化:將上述GRE水提液濃縮至2.0L，加到100g活性炭中，于25 °C條 件下攪拌吸附30min。使用活性炭過濾機進行固液分離，得到吸附有GRE的活性炭，加入2.0L 10 %乙醇水溶液，調節pH為10.0，于25 °C下洗脫30min，重復洗脫一次，收集GRE洗脫液。將上 述GRE洗脫液旋干，加入2.0L去離子水，作為活性炭吸附原液，按照上述吸附洗脫方法進行 活性炭二次純化。將最終得到的GRE洗脫液旋干后進行冷凍干燥，得到GRE產品7.79g，產品 GRA純度為62.49 % (原液GRA純度為23.23 %，純化后GRA純度提高到2.69倍），回收率為 81.32%〇
【主權項】
1. 一種使用活性炭純化硫代葡萄糖苷的方法，以十字花科植物種子為原料，依次包括 如下步驟： A. 對原料進行粉碎 使用粉碎機對原料進行粉碎，收集種子粉末； B. 硫代葡萄糖苷的提取 量取去離子水加熱，待去離子水沸騰后，按照固液比1:10的比例，加入（1)中粉碎后的 原料，沸水提取l〇min，使用濾布抽濾得到水提液；重復提取一次，收集硫代葡萄糖苷水提 液； C. 硫代葡萄糖苷的純化 按照活性炭:硫代葡萄糖苷質量比為1000:60-80確定活性炭用量，將水提液加入活性 炭中，于25°C條件下攪拌吸附30min，過濾得到吸附有硫代葡萄糖苷的活性炭濾餅;按照吸 附有硫代葡萄糖苷的活性炭濾餅：10 %乙醇水溶液固液比為1:20，加入10%乙醇水溶液，使 用氨水調節、經pH計測定洗脫液pH=10,于25°C條件下攪拌洗脫30min，過濾得到活性炭和 洗脫液，繼續使用10 %乙醇水溶液對活性炭進行二次洗脫，收集兩次洗脫液；10 %乙醇水溶 液為體積百分比濃度為1 〇 %的乙醇水溶液； 將所得洗脫液旋干，加水溶解，重復上述吸附洗脫實驗；最終所得洗脫液經減壓蒸餾、 冷凍干燥。2. 根據權利要求1所述的方法，其特征是：步驟A中采用的原料為西蘭花、蘿卜、芝麻菜、 甘藍或花椰菜種子。3. 根據權利要求1所述的方法，其特征是:所用活性炭為糖用活性炭。
【專利摘要】一種硫代葡萄糖苷提取分離方法，涉及生物化工領域中一種有效物質的提取分離，具體為一種以十字花科植物種子為原料制備硫代葡萄糖苷的提取分離方法。本方法對十字花科植物種子進行粉碎，提高細胞破碎的程度，幫助硫代葡萄糖苷充分溶出。采用沸水提取法提取硫代葡萄糖苷，提取率可達96.0％以上。采用活性炭吸附洗脫法對硫代葡萄糖苷進行純化，所得硫代葡萄糖苷產品純度較水提液可提高2.5?3.0倍。本方法與傳統的硫代葡萄糖苷提取分離方法相比，硫代葡萄糖苷提取效率高、純化效果好，工藝簡單、綠色環保，適用于食品級和保健品級的硫代葡萄糖苷的生產加工，適合大規模工業生產，具有良好的推廣前景。
【IPC分類】C07H15/14, C07H1/08
【公開號】CN105713053
【申請號】CN201610180408
【發明人】袁其朋, 劉玉婷, 程立, 王澳克, 趙妍
【申請人】北京化工大學