从棉纤维中提取纯化棕色棉色素的方法.pdf

1、(10)授权公告号 CN 102618069 B (45)授权公告日 2013.08.07 CN 102618069 B *CN102618069B* (21)申请号 201210052254.9 (22)申请日 2012.03.01 C09B 61/00(2006.01) C09B 67/54(2006.01) (73)专利权人 安徽农业大学 地址 230036 安徽省合肥市长江西路 130 号 (72)发明人 林毅 卫珺 樊洪泓 詹少华 蔡永萍 郭宁 孙旭 李延春 (74)专利代理机构 安徽省合肥新安专利代理有 限责任公司 34101 代理人 何梅生 王伟 CN 102277009 A,2

2、011.12.14, CN 1912010 A,2007.02.14, CN 101914083 A,2010.12.15, CN 1031549 A,1989.03.08, KR 100264675 B1,2000.09.01, JP 2009007414 A,2009.01.15, JP 6173176 A,1994.06.21, US 4478856 A,1984.10.23, US 5221289 A,1993.06.22, 詹少华等 . 天然棕色棉色素提取、 纯化及其 UV 光谱研究 .激光生物学报 .2004, 第 13 卷 ( 第 5 期 ), 杨永林等 . 天然绿色棉纤维色素提

3、取及 薄层色谱分析 .石河子大学学报 （自然科学 版） .2009, 第 27 卷 ( 第 5 期 ), (54) 发明名称 从棉纤维中提取纯化棕色棉色素的方法 (57) 摘要 本发明涉及了一种从棉纤维中提取纯化棕 色棉色素的方法。该方法的步骤为 (1) 将干燥 的棉纤维剪碎洗净 ； (2) 用氢氧化钠溶液水浴浸 提 ； (3) 减压蒸馏过滤， 萃取过滤液得色素初步纯 化液 ； (4) 再次减压蒸馏过滤，“酸沉碱溶”得色 素液 ； (5) 向色素液中滴加盐酸至沉淀析出， 分液 去水相， 再滴加氢氧化钠至色素溶解， 分液保留水 相 (6) 向水相滴加盐酸至色素完全沉淀， 离心去 上清后减压烘干得

4、棕色素纯化物。本发明的意义 在于为棉纤维中棕色素的提取提供了一种快速有 效， 操作简单， 经济实用的方法， 为研究色素的化 学本质及其形成机理奠定了基础， 有助于色素的 结构分析和棕色棉育种。 (51)Int.Cl. (56)对比文件 审查员 张春祥 权利要求书 1 页 说明书 3 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利 权利要求书1页 说明书3页 (10)授权公告号 CN 102618069 B CN 102618069 B *CN102618069B* 1/1 页 2 1. 从棉纤维中提取纯化棕色棉色素的方法， 其特征在按如下步骤进行， A. 剥离成熟的棉纤维， 放置烘

5、箱中 80烘干至恒重 ； B. 称取 0.5g 步骤 A 棉纤维， 剪碎后用超纯水洗净， 用 0.05 mol/L-0.15 mol/L 盐酸浸 泡 1-2h， 蒸馏水冲洗至中性 ； C 向步骤B中加4-6倍体积浓度0.5%-1.5%的氢氧化钠溶液， 55-65水浴提取 ； 待 提取液颜色较深时收集提取液 ； 按上述步骤反复提取收集至溶液无色， 合并提取液， 用0.05 mol/L -0.15 mol/L 盐酸调节至中性 ； D. 将步骤 C 收集合并的提取液用旋转蒸发仪 55 -65减压蒸馏除去水分至出现颗 粒状结晶， 待冷却到室温后滤纸过滤， 得过滤液 ； E. 用三氯甲烷、 石油醚分别萃

6、取过滤液 2-4 次， 有机相和水相用磁力搅拌充分混合， 静置后， 取水相， 得到色素初步纯化液 ； F. 将上述纯化液再次 55 -65减压蒸发至刚出现结晶时停止蒸发， 冷却到室温后 滤纸过滤 ； G. 向步骤 F 滤液中逐步滴加 2 mol/L- 4 mol/L 盐酸至色素完全沉淀， 8000 r/min 离 心 10min 去上清 , 再逐步滴加 0.5%-1.5% 氢氧化钠至色素沉淀完全溶解， 8000 r/min 离心 10min 去沉淀， 如此 “酸沉碱溶” 2-4 次， 得色素液 ； H. 向色素溶液中逐步滴加 2 mol/L- 4 mol/L 盐酸至沉淀析出， 加入等体积的乙酸

7、乙 酯， 磁力充分搅拌， 分液漏斗去水相 ； 再逐步滴加 0.5%-1.5% 氢氧化钠至色素溶解于水相为 止 ； 并加入适量的超纯水， 使水相和有机相呈等体积， 磁力充分搅拌， 分液保留水相 ； I. 最后向水相逐步滴加 2 mol/L- 4 mol/L 盐酸至色素完全沉淀， 8000 r/min 离心 10min 去上清， 用超纯水洗出沉淀后 55 -65减压烘干得棕色素纯化物。 权 利 要 求 书 CN 102618069 B 2 1/3 页 3 从棉纤维中提取纯化棕色棉色素的方法 技术领域 0001 本发明涉及一种天然化合物提取纯化工艺领域， 具体地说是一种从棉纤维中提取 纯化棕色棉色素

8、的方法。 背景技术 0002 天然彩色棉是棉纤维中含有天然色素的特殊类型的棉花， 由于其天然色素避免纺 织过程中添加化学染料造成的环境污染和化学染料服装对人体的危害， 深受人们青睐。研 究彩色棉色素的化学本质， 进而测定其代谢途径， 是进一步提高彩色棉纤维品质的关键。 0003 王学德， 李悦有， 2002， 彩色棉纤维色素提取和测定方法的研究， 浙江大学学报， 28(6) ： 596-600 文献中曾提出以白色棉、 棕色棉和绿色棉的成熟纤维为材料， 用有机溶剂 ( 乙醇、 乙醚、 二甲苯 )， 酸性、 碱性溶液， 以及 HNO3/ 乙醇溶液， 分别对不同颜色纤维中的 色素进行提取。结果表明，

9、 3 种有机溶剂均不能对纤维色素进行提取 ； 用酸、 碱溶液和加 温处理均不能将纤维中的色素物质提取出来 ； 棕色和绿色纤维中的色素可用 HNO3 乙醇 (1 4) 提取， 提取液中的色素含量可在 412nm 波长下根据吸收值的大小进行估计， 但含苯 环的化合物例如含苯环的蛋白质和非色素酚类化合物都有可能对该方法形成干扰， 白色棉 相同的提取方法， 在 412nm 处也有一定的吸收， 在测定彩色棉色素含量时， 很难找到与彩色 棉遗传基础一致的白色棉作对照， 所以该方法在适用范围上有一定限制。 0004 探讨棕色棉纤维的色素提取、 纯化， 并对色素的化学性质作初步鉴定， 初步推断棕 色棉纤维色素

10、的化学结构， 为研究色素的化学本质奠定了基础， 为下一步研究色素的形成 机理提供理论依据， 进而有助于色素的结构分析和棕色棉育种。 发明内容 ： 0005 本发明要解决的技术问题是提供一种快速从棉纤维中提取纯化棕色棉色素的方 法。 0006 本发明方法包含以下步骤 ： 0007 1、 从棉纤维中提取纯化棕色棉色素的方法， 其特征在按如下步骤进行， 0008 A. 剥离成熟的棉纤维， 放置烘箱中 80烘干至恒重 ； 0009 B. 称取 0.5g 步骤 A 棉纤维， 剪碎后用超纯水洗净， 用 0.05mol/L-0.15mol/L 盐酸 浸泡 1-2h， 蒸馏水冲洗至中性 ； 0010 C.向步

11、骤B中加4-6倍体积浓度0.5-1.5的氢氧化钠溶液， 55-65水浴提 取 ； 待提取液颜色较深时收集提取液 ； 按上述步骤反复提取收集至溶液无色， 合并提取液， 用 0.05mol/L-0.15mol/L 盐酸调节至中性 ； 0011 D.将步骤C收集合并的提取液用旋转蒸发仪55-65减压蒸馏除去水分至出现 颗粒状结晶， 待冷却到室温后滤纸过滤， 得过滤液 ； 0012 E. 用三氯甲烷， 石油醚分别萃取过滤液 2-4 次， 有机相和水相用磁力搅拌充分混 合， 静置后， 取水相， 得到色素初步纯化液 ； 说 明 书 CN 102618069 B 3 2/3 页 4 0013 F. 将上述纯

12、化液再次 55 -65减压蒸发至刚出现结晶时停止蒸发， 冷却到室温 后滤纸过滤 ； 0014 G. 向步骤 F 滤液中逐步滴加 2mol/L-4mol/L 盐酸至色素完全沉淀， 8000r/min 离 心 10min 去上清， 再逐步滴加 0.5 -1.5氢氧化钠至色素沉淀完全溶解， 8000r/min 离心 10min 去沉淀， 如此 “酸沉碱溶” 2-4 次， 得色素液 ； 0015 H. 向色素溶液中逐步滴加 2mol/L-4mol/L 盐酸至沉淀析出， 加入等体积的乙酸乙 酯， 磁力充分搅拌， 分液漏斗去水相 ； 再逐步滴加 0.5 -1.5氢氧化钠至色素溶解为止 ； 并加入适量的超纯

13、水， 使水相和有机相呈等体积， 磁力充分搅拌， 分液保留水相 ； 0016 I. 最后向水相逐步滴加 2mol/L-4mol/L 盐酸至色素完全沉淀， 8000r/min 离心 10min 去上清， 用超纯水洗出沉淀后 55 -65减压烘干得棕色素纯化物。 0017 本发明有益效果体现在 ： 0018 目前棕色棉育种进展较慢， 关键是对色素的化学本质和形成机理不明。关于棕色 棉色素的遗传， 不同的学者结论不同， 其中之一的原因是没有对色素进行定量分析。本发 明通过对棕色棉纤维的色素提取、 纯化及其 UV 光谱分析， 为研究色素的化学本质奠定了基 础， 进而有助于色素的结构分析和棕色棉育种， 本

14、发明方法快速， 耗时短， 纯度较高， 不破坏 棕色素， 经济有效。 具体实施方式 ： 0019 下面结合具体实施方式对本发明做进一步详细的说明 ： 0020 如下实施例材料为深棕品种中棕彩选 1 号， 手扯剥离成熟的棉纤维， 放置烘箱中 80烘干至恒重， 备用。 0021 实施例 1 ： 0022 称取 0.5g 棕色棉纤维， 洗净、 剪碎后用超纯水洗净， 用 100ml 左右的 0.05mol/ L-0.15mol/L 盐酸浸泡 1-2h， 蒸馏水冲洗至中性 ； 在 55的条件下， 用 4-6 倍体积浓度 0.5的氢氧化钠浸提， 待提取瓶中颜色较深时， 过滤， 收集提取液， 按上述步骤反复提

15、取收 集至溶液无色， 合并提取液， 并将提取液用 0.05mol/L 的盐酸调节至中性， 再用旋转蒸发仪 55减压蒸发至小体积， 在旋转瓶中刚出现结晶时停止蒸发， 待色素提取液冷却到室温下 进行过滤， 色素提取液再转入分液漏斗中， 用三氯甲烷和石油醚分别萃取 2 次， 有机相和水 相用磁力搅拌充分混合， 再静置 1h 后， 取水相， 得到色素初步纯化液。将上述纯化液再次 55减压蒸发至小体积， 冷却到室温后过滤。向滤液中逐步滴加 2mol/L 盐酸至色素完全沉 淀， 8000r/min离心10min去上清。 再逐步加入0.5氢氧化钠溶解至色素完全溶液， 8000r/ min 离心 10min

16、去沉淀， 如此 “酸沉碱溶” 2 次。向色素溶液中滴加 2mol/L 盐酸至沉淀析出， 加入等体积的乙酸乙酯， 磁力充分搅拌， 分液漏斗去水相。向乙酸乙酯中滴加 0.5氢氧化 钠和适量的超纯水， 使水相和有机相呈等体积， 磁力充分搅拌， 分液保留水相。最后向水相 滴加 2mol/L 盐酸沉淀色素， 8000r/min 离心 10min 去上清， 用超纯水洗出沉淀后 55减压 烘干得纯化物 691.2g ； 对纯化物进行 UV 光谱检测， 测定仪器 TU1800SPC( 北京普析通用 仪器 )， 510nm， 单峰， 强吸收并且无杂峰就证明所得是棕色素纯化物。 0023 注 ： 当棕色素浓度较大

17、时， 棕色素水溶液 UV 光谱在波长 230nm、 316nm、 385nm 附近 表现出较强的吸收， 但此3个吸收峰随着浓度的变化不够稳定， 同时此3个吸收峰处于紫外 说 明 书 CN 102618069 B 4 3/3 页 5 区， 受杂质的影响较大， 如果选择此3个波长中的1个， 色素粗体液中蛋白质、 糖类等物质均 有一定的干扰， 且缓冲溶液对测定也有一定的影响。波长 510nm 处吸收峰虽不太强， 但是色 素的含量与线性关系良好， 精确性高， 同时色素粗提液中的杂质对测定物无干扰， 氨性缓冲 液对测定也没有影响， 所以色素的粗提液可以直接测定色素含量， 给测定带来很大的方便。 0024

18、 实施例 2 ： 0025 称取 0.5g 棕色棉纤维， 洗净、 剪碎后用超纯水洗净， 用 100ml 左右的 0.05mol/ L-0.15mol/L 盐酸浸泡 1-2h， 蒸馏水冲洗至中性 ； 在 60的条件下， 用 4-6 倍体积浓度 1 的氢氧化钠浸提， 待提取瓶中颜色较深时， 过滤， 收集提取液， 按上述步骤反复提取收集至 溶液无色， 合并提取液， 并将提取液用 0.1mol/L 的盐酸调节至中性， 再用旋转蒸发仪 60 减压蒸发至小体积， 在旋转瓶中刚出现结晶时停止蒸发， 待色素提取液冷却到室温下进行 过滤， 色素提取液再转入分液漏斗中， 用三氯甲烷和石油醚分别萃取 3 次， 有机

19、相和水相用 磁力搅拌充分混合， 再静置1h后， 取水相， 得到色素初步纯化液。 将上述纯化液再次60减 压蒸发至小体积， 冷却到室温后过滤。 向滤液中滴加3mol/L盐酸沉淀色素， 8000r/min离心 10min 去上清。再加入 1氢氧化钠溶解色素沉淀， 8000r/min 离心 10min 去沉淀， 如此 “酸 沉碱溶” 3 次。向色素溶液中滴加 3mol/L 盐酸至沉淀析出， 加入等体积的乙酸乙酯， 磁力充 分搅拌， 分液漏斗去水相。向乙酸乙酯中滴加 1氢氧化钠和适量的超纯水， 使水相和有机 相呈等体积， 磁力充分搅拌， 分液保留水相。最后向水相滴加 3mol/L 盐酸沉淀色素， 80

20、00r/ min 离心 10min 去上清， 用超纯水洗出沉淀后 60减压烘干得棕色素纯化物 703.6g。 0026 实施例 3 ： 0027 称取 0.5g 棕色棉纤维， 洗净、 剪碎后用超纯水洗净， 用 100ml 左右的 0.05mol/ L-0.15mol/L 盐酸浸泡 1-2h， 蒸馏水冲洗至中性 ； 在 65的条件下， 用 1.5的氢氧化钠浸 提， 待提取瓶中颜色较深时， 过滤， 收集提取液， 按上述步骤反复提取收集至溶液无色， 合并 提取液， 并将提取液用 0.15mol/L 的盐酸调节至中性， 再用旋转蒸发仪 65减压蒸发至小 体积， 在旋转瓶中刚出现结晶时停止蒸发， 待色素

21、提取液冷却到室温下进行过滤， 色素提取 液再转入分液漏斗中， 用三氯甲烷和石油醚分别萃取 4 次， 有机相和水相用磁力搅拌充分 混合， 再静置1h后， 取水相， 得到色素初步纯化液。 将上述纯化液再次65减压蒸发至小体 积， 冷却到室温后过滤。向滤液中滴加 4mol/L 盐酸沉淀色素， 8000r/min 离心 10min 去上 清。再加入 1.5氢氧化钠溶解色素沉淀， 8000r/min 离心 10min 去沉淀， 如此 “酸沉碱溶” 4 次。向色素溶液中滴加 4mol/L 盐酸至沉淀析出， 加入等体积的乙酸乙酯， 磁力充分搅拌， 分 液漏斗去水相。 向乙酸乙酯中滴加1.5氢氧化钠和适量的超纯水， 使水相和有机相呈等体 积， 磁力充分搅拌， 分液保留水相。最后向水相滴加 4mol/L 盐酸沉淀色素， 8000r/min 离心 10min 去上清， 用超纯水洗出沉淀后 65减压烘干得棕色素纯化物 687.1g。 说 明 书 CN 102618069 B 5