用微波从植物中提取有效活性成份的方法 【技术领域】
本发明涉及植物有效活性成份提取技术，具体地说是一种用微波从植物中提取有效活性成份的方法。
背景技术
随着天然产物的开发，各种植物资源得到了世界各国的广泛重视和利用。许多结构独特，具有各种各样生理活性有效成份不断地被发现，并已广泛地应用于食品、医药、化妆品等行业(阴健，郭力弓，中药现代研究与临床应用，P2561993学苑出版社)。例如从红豆杉中提取的紫杉醇(taxo)有效成份是治疗妇科某些癌症的新药(Wani M.C.et al.，plant antitum or agents V1.The isolation andstructure of taxol a novel antileukemic and antitum or agents from brevifolia，J AmChem Soc.，1971.93(9)：2375；姚渭溪，中草药，1995，26(3)：157-159)，又如从银杏叶中提取的银杏黄酮、萜和内酯等有效活性化合物，可治疗心脑血管系统疾病、防止老年性认识功能衰退和老年痴呆，随着人口老龄化，具有实用意义(史清文等，天然产物研究与开发，Vol.7.No.1.1995.；相胜远等，食品科学，Vol.19 No.2 1998)。要使植物资源中有效成份发挥其最好的社会效益和经济效益，提高提取率和降低成本是一个不容忽视的重要因素。
目前，国内外从植物中提取出有效活性成份大多数采用高温回流溶剂提取法或低温冷泡法(蔡仲德，中国中药杂志，1989，14(10)：52；王成章，郁青等，天然产物研究与开发，10(2)66(1998)；潘成刚等，中成药1998(8)：6)。浸取工艺流程通常是：植物叶、根或果→清洗去杂→切碎→浸提→分离→提取浓缩液。提取溶剂主要有水、乙醇水溶液、丙酮水溶液等有机溶剂，但由于丙酮和甲醇等有机溶剂有毒，一般采用水或乙醇水溶液。
从文献报导可以看出，提取植物中的有效成份大部分用乙醇水溶液作溶剂，加热到60～70℃进行回流，提取次数视原料而定，每次至少3小时，因此需时间长，能耗高(几倍到十几倍的70％的乙醇溶液或更高浓度)，效率低，由于提取过程中使用大量溶剂乙醇，生产不安全，污染环境严重。为了降低成本，需回收乙醇，这样步骤增多，操作复杂，还需增加设备和物耗，投资相应提高。至于用水浸提法，有关文献报导不多，一般来说水浸提时间长，提取率低。例如Makino(Makino，Takao，Nakatate et al，Jpn Kokai Tokkyo Koho，JP 03,275,629(1991))研究水浸提银杏叶(并用树脂精制)，产品中黄酮含量＞15％。肖顺昌(肖顺昌等，中国医药工业杂志，21(8)340(1990))等报导用沸水提取银杏叶，并用树脂精制工艺，获38％。刘重芳(刘重芳等，中成药(7)7(1992)；刘重芳，中成药17(6)40(1995))等探讨了银杏叶总黄酮水煎法浸提，浸出率为34.91％(未精制)。为了提高效益，降低成本，在国内外市场上有竞争力，改进和发展从植物中提取有效活性成份的提取工艺是当务之急。
近年来，微波技术在工业上已受到人们的普遍重视(Jacob，etal.“ReviewThermal and non-thermal interaction of microwave radiation with materials”.J.Materials Science 30(1995)5321-5327)。八十年代后期，国际上又开始探索把微波技术应用于化学、生化反应等领域(张忆华等，吉林大学自然科学学报，1992.No.3；王忠义等，有机化学，1997.17.271-2739)，并取得了积极效果。同时，人们也在不断开发微波应用的新领域。如干法有机反应、合成短寿命放射性药剂、蛋白质水解反应(卢汝梅等，天然产物研究与开发，Vol.(10)No.2，1998)等等，微波技术应用的发展非常迅速(刘福安等，化学研究与应用，1994.6(3)：88)。目前还没有提出用微波技术进行提取植物中有效成份的方法，以获得植物中有效成份的高溶出率和高提取率。
【发明内容】
本发明的目的是提供一种提取时间短、提取率高、成本低的用微波从植物中提取有效活性成份的方法。
为了实现上述目地，本发明的技术方案是：
1.取植物，清洗去杂，须清洗掉植物中杂物和泥沙，清洗时间不宜过长，以免有效成份流失，清洗后要尽量沥干或烘干，温度为50～60℃范围内，以免植物叶、根、果变质；
2.切碎，一般以切成宽0.3～0.9cm的细丝为宜，过粗过细均不宜浸提和过滤；
3.加水浸润，按1∶1～40固液比.。加水浸润后，微波处理，选择微波功率为200W～800W，时间为1min～60min；
4.固液分离，采用高速离心机进行固液分离，使留在残渣中的溶剂尽量减少，提高收率；
所述步骤3中微波处理时间为5～60min；在所述步骤3后，于30～80℃下在加设容器中进行水回流提取1～5小时；
所述步骤3中微波处理时间为1～15min；在所述步骤3后再加入乙醇溶剂，使其乙醇的浓度为10～90％，然后于30～80℃下，在容器中进行乙醇水溶液回流提取1～5小时。
本发明工作原理如下：
植物中有效成份大部分含于细胞质的质体(如叶绿体、线粒体、微体、高尔基体、淀粉粒等)中，细胞膜结构有阻碍有效成份进出细胞的作用，不利于有效成份的提取，从而影响提取有效成份的得率，一般粉碎和靠溶剂渗透浸提不能完全破裂这些膜结构，因此传统提取过程时间周期长，溶剂用量大，因而有效成份溶出率低，提取率不高，产品得率低。本发明把微波应用于天然植物提取工艺上，使植物细胞膜状况发生了变化，在微波影响下，细胞膜受到偶极矩的扰动，导致溶剂的介电常数和极化度增加，增加了溶剂分子与被溶解分子的作用力，促使细胞膜快速破裂，有效成份能快速被水或溶剂提取出来。
本发明具有如下优点：
本发明属应用微波技术促进提取分离天然植物有效成份的新工艺，用微波处理促进植物细胞膜破裂从而获得植物中有效成份，具有高溶出率和高提取率，快速，省时，省溶剂，安全，无环境污染。与目前的溶剂加热回流的提取工艺从原有的6～9小时缩短为1～2小时，提取率由＜70％提高到80％以上，溶剂乙醇量可减少2/3或不用乙醇，乙醇回收的负载减少，环境污染减轻，生产安全性提高，生产成本大大降低。另，与目前有发展前途的水提取法工艺相比，以从银杏树叶中提取银杏黄酮为例，达到相同提取率39％，提取时间由9或更多小时降低为15分钟，生产成本大大降低，生产率提高了几十倍。
【具体实施方式】
下面结合实施例对本发明作进一步详细说明。
实施例1
仅以微波水提取银杏黄酮：
(1)取银杏叶，用水清洗，去掉杂物和泥沙后烘干，叶中水分为9.6％；(2)轧刀机将上述银杏叶切碎为0.5cm细丝；(3)称取干燥的银杏叶4份，3份20克，1份10克，分别用其重量8倍、30倍、30倍、40倍的水浸润，分别置于微波功率为200W、300W或400W的微波炉中提取，提取时间分别为30、30、60、60分钟；(4)用离心机分离出叶子和提取液，使留在残渣中的溶剂尽量减少，提高收率；用高压液相色谱测定其银杏总黄酮含量，计算出微波的提取率。测定银杏黄酮类化合物的仪器为岛津LC-10A。本发明用水作溶剂提取，与传统工艺文献资料报导的水煮沸工艺比较，具体数据如下：
表1微波水提取结果与相关例比较编号 原料叶 微波萃取 乙醇水提取 黄酮 浸出率 (％) 备 注 水分 黄酮用量 含量 含量 (g) (％) (％) 固液 时间 比 (min)固液比 时间(hr) 1 2 3 4 5 20.00 9.60 0.843 20.00 9.60 0.843 20.00 9.60 0.843 20.00 9.60 0.843 10.00 9.60 0.843 1∶8 30 1∶30 30 1∶30 60 1∶40 60 1∶8 9 39.0 38.4 62.3 63.3 73.7 文献煮沸 微波200W 微波300W 微波300W 微波400W
由表1中的1、2组数据可以看出微波处理30分钟就相当于水煮法回流9小时的提取率，说明微波处理提高了生产效率；另一组数据3、4可以看出，当水浸润叶子的量较大时，微波处理30分钟，水提取率高达63％，与用乙醇高温回流8～9小时相同；从数据4、5可以看出提取率随水含量增大而提高。本实施例说明用微波水提取完全可以代替现有技术的乙醇溶剂高温回流，可实现无溶剂的水提取法，产品无溶剂污染，安全性提高了，使生产成本大大减低，生产率提高，无环境污染。
实施例2
以微波、乙醇水溶液从银杏叶中提取银杏黄酮：
(1)取银杏叶用水清洗掉杂物和泥沙，后于空气中晾干，叶中水分为45.75％；
(2)用一般轧刀机将上述银杏叶切碎成0.9cm的细丝备用；
(3)取晾干的银杏叶300克，分成3份，每份用叶子重量1.6倍(按1∶1～40固液比)水浸润，其中2份分别置于微波炉中进行微波处理15分钟、5分钟，微波功率采用300W；第3份不用微波处理；
然后将上述3份溶液分别按叶子重量的5倍加入乙醇水溶液进行溶剂提取(乙醇溶液浓度60％)，温度50℃，时间1小时；其中第3份经3次提取，依次为3小时、1小时、1小时，共5小时；
(4)提取结束之后用高速离心机进行固液分离，分离出叶子和提取溶液，使留在残渣中的溶剂尽量减少，提高收率。
然后，采用高压液相色谱或其它仪器进行有效成份的测试(测试过程中应注意有效成份分解，以免测验不准确)，在浓缩液中，主要是槲皮素苷、异槲皮素苷、山萘素-3-鼠李糖素、樨草素苷等总黄酮为化合物，然后测定总黄酮提取率：第一份黄酮提取率为86.7％，第二份黄酮提取率为77.1％，第三份黄酮提取率为64.1％；提取数据如表2所示：
表2银杏树叶微波处理、乙醇水溶液提取数据编号 原料叶 微波萃取 乙醇提取黄酮浸出 率(％) 备 注 用量 (g) 水分 含量 (％) 黄酮 含量 (％)水量(ml)时间(min) 萃取 液量 (ml)时间(hr) 1 2 3 100.00 100.00 99.99 45.75 45.75 45.75 0.502 0.502 0.502 160 160 15 5 0 440 440 660 1 1 5 86.7 77.1 64.1 微波300W 微波300W 乙醇为60％ (W/V％)，55 ℃，3/l/lhr提 取3次
从此实例可以看出用同样溶剂含量与用量的萃取液浸提，比照例(No.3)无微波处理5个小时，萃取率仅64.1％，而用微波处理15分钟后(No.1)，提取率提高至86.7％。另外从微波处理时间来看，15分钟黄酮提取率比5分钟高。
实施例3
实施例1不同之处在于：
所述步骤(3)中微波处理时间为60min；在所述步骤(3)后加设于60℃下，在容器中进行水回流提取1小时。其结果如表3所示。
表3银杏树叶微波处理、水溶液提取数据
银杏叶 水 微波浸提 水浴浸提 黄酮浸出率编号
用 黄酮 功 时 时 温(％)
量 含量 量 率 间 间 度
(g) (％) (ml) (w) (min) (hr) (℃)1 10.0 0.843 300 4.0 60 24.32 20.0 0.908 160 300 5 27.23 10.0 0.843 300 400 60 1.0 60 69.74 10.0 0.843 200 400 60 1.0 60 60.5
从本实施例编号3中可以看出，当加水浸润，水量足够时(固液比1∶30)，经微波处理60分钟后再经60℃下水回流提取1小时，黄酮提取率克达69.7％，同时可以看出，黄酮提取可完全用水来提取，生产成本可大大降低。
本发明方法适用于植物其他部位或其他种类植物的有效活性成份的提取。