技术领域
本发明涉及一种关于植物提取物的提取工艺，尤其涉及牛蒡/大豆/大蒜提取物的优化 提取工艺，属于植物提取技术领域。
背景技术
近年来，植物提取物以其成分活性高、来自于天然、作用广泛、无残留、低成本等优 点，在医药、农业等方面得到广泛应用。研究发现，由于牛蒡、大豆、大蒜等提取物中的 糖类、皂苷等物质具有抑菌、抗氧化作用，因而在医药、动物饲料、植物源农药及肥料等 方面引起人们广泛的重视。
牛蒡(Arctium lappa L.)，别名东洋萝卜、白肌人参等，是一种药、食兼用的绿色无公 害植物。经过对牛蒡的化学成分进行研究发现，牛蒡不仅富含蛋白质、氨基酸、多种维生 素和矿物质，还含有丰富的次生代谢物质。牛蒡作为药材，在《本草纲目》、《现代中药学 大词典》、《中药大词典》等权威药典中均有记载。其药用作用大体概括为三个方面：第一、 抗菌作用。第二、含有抗肿瘤生长物质。其粗提取物可以抑制癌细胞增殖，使肿瘤细胞向 正常细胞接近。第三、清除自由基和活性氧，防衰老。近几年，人们借助于牛蒡在医药方 面的作用机理，将研究视角转移到了牛蒡在农业方面的应用。经研究发现，牛蒡中的牛蒡 寡糖、绿原酸等活性物质具有较强的杀菌作用，可以有效防治黄瓜枯萎病、小麦白粉病及 辣椒疫病等。
大豆(Giycine max(L)Merrill)是一年生豆科植物，其种子也称为大豆，起源于我国， 是重要的油料、食用和饲料作物。大豆中富含蛋白质、脂肪及糖类、矿物质、微量元素、 维生素等生理活性物质。具有提高食物营养价值、增加膳食优质蛋白摄入量等功能，并且 其生物活性成分还有独特的健康效应、抑菌作用。其中，大豆异黄酮、大豆低聚糖等具有 很强的抗真菌、抗细菌活性，是良好的植物源农药活性成分，大豆卵磷脂、大豆皂苷等成 分也已在食品、医疗保健、动物饲料等方面得到了广泛应用。
我国是大蒜(Allium satvum)的主要生产国，其产量占世界总产量的1/4。大蒜作为一 种特殊的蔬菜，不仅营养丰富，而且含有特殊的降脂、抗癌、抗动脉硬化等活性物质，药 用价值高，有“天然保健品”之称。《本草纲目》中记载，大蒜有“散肿痛、消毒气、健 脾胃、解癌疫”等功能。并且，大蒜还具有较强的杀菌、抗氧化作用，能有效的拮抗病原 菌、清除活性氧自由基、减少体内过氧化物、保护生物膜结构的完整。国外有研究表明， 大蒜提取液中的含硫活性成分，如阿霍烯、大蒜素、皂苷等，对人体、动物、植物等许多 病原菌有拮抗、抑制及杀菌作用。例如，阿霍烯对柑橘灰霉病、豌豆白粉病等就具有较好 的防治作用。总之，大蒜的营养价值和保健、杀菌、医疗功能已被越来越多的人认识和重 视，在食品、医疗、饲料及植物源绿色无公害农药生产等方面应用前景十分广阔。
目前关于牛蒡、大豆、大蒜提取物的研究主要着重于两方面：一方面，着重于某种主 成分的提取纯化，工艺复杂，提取成本高。例如，公告号为CN1157373C的中国专利文件公 开了从大蒜中提取蒜氨酸的方法，需要加入酶抑制剂将蒜瓣制成干样，然后在真空密封罐 内酶解2～5个月，从而得到蒜氨酸。公告号为CN1326827C的中国专利文件公开了从牛蒡叶 中提取绿原酸的生产工艺，将新鲜的牛蒡叶经洗净，氯仿脱脂、脱色后，用酸回流提取、 过滤、减压浓缩，再用乙酸乙酯萃取、减压浓缩，然后用AB～8树脂柱吸附、乙醇洗脱、将 洗脱液浓缩，再用AB～8树脂吸附、乙醇洗脱、洗脱液浓缩、重结晶而制得绿原酸纯品。公 告号为CN1128151C的中国专利文件公开了从大豆乳清水中提取大豆低聚糖的方法，对大豆 乳清水进行沉淀、过滤和杀菌等前处理，用超滤膜去除大豆乳清水中的乳清蛋白，用纳滤 膜脱盐和浓缩，从而得到大豆低聚糖。由此可见提取植物体中的主成分工艺复杂，势必提 高了提取成本。
另一方面，提取工艺中所涉及到的温度、固液比等参数设计的范围较广，从而影响提 取效率。公告号为CN1095468C的中国专利文件公开了从大豆豆粕中分离并精制大豆异黄酮 的方法中，萃取时的温度设定的范围为20～60℃，萃取时间2～5小时，工艺参数范围过大， 结果导致提取效率参差不齐。此外，提取工艺中使用的溶剂一般为有机溶剂，用量较大， 回收麻烦，并且如果回收不完全，会影响提取物的使用效果。例如，公告号为US5679806 的美国专利文件公开的分离和纯化大豆异黄酮的方法中，使用甲醇作为浸提剂和淋洗剂， 若回收甲醇不完全，不仅影响提取物的使用效果，而且对人体健康有害。因此这些提取工 艺在推广及应用方面具有一定的局限性。
针对上述存在的问题，本发明以牛蒡、大豆、大蒜为材料，对其粗提取物的提取工艺 进行优化研究。因为大量研究表明，粗提取物往往兼具多种活性，本身含有一些微量化合 物就是产品主成分的有效增效剂和协调剂，因而粗提取物的使用效果明显高于纯品，如牛 蒡粗提液在促进蔬菜种子发芽方面效果明显高于牛蒡寡糖纯品。此外，粗提物的提取、使 用成本相对较低，且更容易加工操作。因此，通过对各因素进行正交试验，确定了各项主 要的技术参数，为植物提取物的工业化生产及其以植物提取物为主成分研制叶面肥奠定了 理论基础。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种牛蒡、大豆或大蒜提取物的提取工艺。
本发明的技术方案如下：
本发明的牛蒡、大豆或大蒜提取物的提取工艺，步骤如下：
(1)将原料牛蒡、大豆或大蒜清洗，进行前处理。
(2)将步骤(1)处理得到的原料加水，置于恒温水浴震荡机上进行提取，共提取3次， 提取条件如下：料水固液比1：(5～20)重量比，提取时间0.5～1.5h，提取温度50～90℃。
(3)用抽滤机抽滤步骤(2)浸提后的溶液，保留滤液。
(4)步骤(3)的滤液用旋转蒸发仪浓缩体积至原体积的1/3～1/4。
(5)向步骤(4)的浓缩液中加入95％乙醇或无水乙醇，置于冰箱过夜，进行醇析。
(6)倒掉步骤(5)所得的上清液，剩余部分离心，得沉淀。
(7)步骤(6)所得的沉淀在真空冷冻干燥机上进行冷冻干燥，得牛蒡、大豆或大蒜提 取物。
上述步骤(1)中的所述原料前处理是将牛蒡切片、大豆粉碎或大蒜捣碎，便于下一 步的水浸提取。
优选的，上述步骤(4)中滤液浓缩条件为温度50～70℃、压力0.06～0.08Mpa。
优选的，上述步骤(5)中加入95％乙醇的量是浓缩液体积的3.5～4倍，加入无水乙 醇的量是浓缩液体积的2.5～3倍。
优选的，上述步骤(2)中对于牛蒡原料，提取的最佳条件为：料水固液比1：20(重 量比)，提取时间1h，提取温度70℃。
优选的，上述步骤(2)中对于大豆原料，提取的最优条件为：料水固液比1：10(重 量比)，提取时间1.5h，提取温度70℃。
优选的，上述步骤(2)中对于大蒜原料，提取的最佳条件为：料水固液比1：20(重 量比)，提取时间2h，提取温度90℃。
与现有技术相比本发明的优点在于：
1、本发明优化了牛蒡/大豆/大蒜提取物的提取工艺，选择料水固液比、提取温度、提 取时间3个因素，进行优化条件的初步选择。然后在每个步骤中均进行优化，意外发现本 发明对于牛蒡/大豆/大蒜的提取物的制备是一种简便、可靠的提取工艺。
2、本发明的方法中使用水作为提取剂，经济、安全。
3、本发明的方法中的最佳提取工艺条件结合起来，具有操作简单有效的特点，具有较 高的推广及应用价值。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步说明，但不限于此。
实施例1：将牛蒡根切成片，风干或烘干，粉碎，加水，置于恒温水浴震荡机上进行 提取，共提取3次，提取条件为：料水固液比1：20(重量比)，提取时间1h，提取温度 70℃。
提取完毕后进行抽滤，收集滤液。将滤液在60℃、0.08Mpa下浓缩，浓缩至原体积的 1/3。在浓缩后的溶液中加入3倍于浓缩液体积的无水乙醇，充分搅拌后置于冰箱内冷藏过 夜。倒掉上清液，剩余部分离心。将所得沉淀在真空冷冻干燥机上冷冻干燥，最终得到粉 末状牛蒡提取物。
实施例2：将大豆粉碎后，加水，置于恒温水浴震荡机上进行提取，共提取3次，提 取条件如下：料水固液比1：10(重量比)，提取时间1.5h，提取温度80℃。
提取完毕后进行抽滤，收集滤液。将滤液在60℃、0.08Mpa下浓缩，浓缩体积至原体 积的1/4。在浓缩后的溶液中加入4倍于浓缩液体积的95％乙醇，充分搅拌后冰箱内冷藏过 夜。倒掉上清液，剩余部分离心。将所得沉淀在真空冷冻干燥机上冷冻干燥，最终得到粉 末状大豆提取物。
实施例3：将大蒜鲜样捣碎后，加水，置于恒温水浴震荡机上进行提取，共提取3次， 提取条件如下：料水固液比1：20(重量比)，提取时间2h，提取温度90℃。
提取完毕后进行抽滤，收集滤液。将滤液在60℃、0.08Mpa下浓缩，浓缩体积至原体 积的1/4。在浓缩后的溶液中加入3.5倍于浓缩液体积的95％乙醇，充分搅拌后冰箱内冷藏 过夜。倒掉上清液，剩余部分离心。将所得沉淀在真空冷冻干燥机上冷冻干燥，最终得到 粉末状大蒜提取物。
实验例结果
1、对于牛蒡提取物来说，具体结果见表1。
表1 不同水平组合对牛蒡提取物产率的影响
处理料水固液比 (重量比) 提取时间 h 提取温度 ℃ 得率 ％ 11:51508.16G21:51.59010.26E31:527011.64D41:101909.96EF51:101.57013.68C61:102509.6F71:2017016.56A81:201.55014.16B91:2029011.52DT130.0634.6831.92T233.2438.131.74T342.2432.7641.88极差R12.185.3410.14
由表1可以看出，对于牛蒡来说，极差R值的大小顺序为：R料水固液比>R提取温度>R提取时间， 即影响牛蒡提取物提取率的试验因素的主次顺序为：料水固液比、提取温度、提取时间。 每个因素各水平对提取率的影响程度分别为：料水固液比T3>T2>T1，提取时间T2>T3> T1，提取温度T3>T1>T2，即对提取率影响程度最大的组合对应表1为7号处理。并且经 Duncan多重比较分析可以看出，7号处理的提取率与其它处理之间的差异均达到极显著的 水平。所以，对于牛蒡提取物的最优水平搭配为，料水固液比1∶20(重量比)，提取时间 1h，提取温度70℃。
2、对于大豆提取物来说，具体结果见表2。
表2 不同水平组合对大豆提取物产率的影响
处理料水固液比 (重量比) 提取时间 h 提取温度 ℃ 得率 ％ 11:515020.46E21:51.59024.42B31:527021.96D41:1019023.04C51:101.57027.48A61:1025019.32F71:2017016.56G81:201.5508.4H91:2029028.8A
T166.8460.0648.18T269.8460.376.26T353.7670.0866极差R16.0810.0228.08
表2结果表明，对于大豆来说，极差R值的大小顺序为：R提取温度>R料水固液比>R提取时间，即 影响大豆提取物提取率的试验因素的主次顺序为：提取温度、料水固液比、提取时间。每 个因素各水平对提取率的影响程度分别为：料水固液比T2>T1>T3，提取时间T3>T2>T1， 提取温度T2>T3>T1，即对提取率影响程度最大的组合对应表2为9号处理。所以，对于 大豆提取物的最优水平搭配为，料水固液比1：10(重量比)，提取时间2h，提取温度90℃。
从表2还可看出，最优搭配的提取率为28.8％。而料水固液比为1：10(重量比)、提 取时间1.5h、提取温度70℃搭配的提取率达到27.48％，并且经Duncan多重比较分析结果 也可以看出，处理5号的此种搭配与最优搭配之间差异不显著，提取率仅相差1.32，而两 者的提取时间相差0.5h，温度相差20℃，后一种提取工艺能耗明显更低。所以从经济方面 考虑，各因素的适合水平为料水固液比1：10(重量比)、提取时间1.5h、提取温度70℃。
3、对于大蒜提取物来说，具体结果见表3。
表3 不同水平组合对大蒜提取物产率的影响
处理料水固液比 (重量比) 提取时间 h 提取温度 ℃ 得率 ％ 11:51501.38H21:51.5907.02C31:52702.58FG41:101909B51:101.5703.48E61:102502.28G71:201705.04D81:201.5503.12EF91:2029022.8AT110.9815.426.78T214.7613.6438.82T330.927.6611.1极差R19.9214.0232.04
表3结果表明，对于大蒜来说，极差R值的大小顺序为：R提取温度>R料水固液比>R提取时间，即 影响大蒜提取物提取率的试验因素的主次顺序为：提取温度、料水固液比、提取时间。每 个因素各水平对提取率的影响程度分别为：料水固液比T3>T2>T1，提取时间T3>T1>T2， 提取温度T2>T3>T1，即对提取率影响程度最大的组合对应表3为9号处理。并且经多重 比较分析得出，此最优处理与其他处理间差异极显著。所以，对于大蒜提取物的最优水平 搭配为，料水固液比1：20(重量比)，提取时间2h，提取温度90℃。