一种离子液体[bmim]pf6协同酶提取姜黄素的方法
技术领域
[0001]
本发明涉及植物提取技术领域，特别涉及一种离子液体[bmim]pf6协同酶提取姜黄素的方法。


背景技术：

[0002]
姜黄素是姜黄素类化合物中含量最高的一种多酚类化合物。姜黄素具有抗癌、抗菌、抗氧化、抗肿瘤、免疫调节以及降血脂等诸多功能，且因其具有促进健康的作用而被广泛使用。临床实验表明：高剂量的姜黄素给药、无毒且无副作用，因而被世界卫生组织、联合国粮农组织以及美国食品药品管理局批准为天然食品添加剂。
[0003]
具体的，对于姜黄素的提取，目前从姜黄根茎中分离姜黄素类化合物的方法包括乙醇回流法、酸碱提取法、水杨酸钠法以及活性炭吸附法等。1、对乙醇回流法而言，工业生产中一般采用80％浓度的乙醇水溶液对姜黄素进行回流提取，此方法溶剂消耗多、耗时，在经济型与环保方面不可取；2、对酸碱提取法而言，酸碱提取法相对来说成本较低，但是姜黄素在碱性条件下非常不稳定，分解速度随着提取溶剂ph的升高而急剧上升，因此酸碱法中姜黄素的提取效率较低；3、对活性炭吸附法而言，活性炭吸附法提取姜黄素时，活性炭对姜黄素具有很强的吸附力，呈现较低的提取率和回收率。近年来，针对传统提取方法提取率低、耗时以及高成本等缺点，发展了不少高效、节能、环保的新技术。例如超临界co2萃取法、超声辅助提取法以及微波辅助提取法。然而这些提取方法设备价格昂贵，操作费用大，工业应用成本高。
[0004]
进一步的，除了上述指出的一些新型提取方法，酶辅助提取法也是提取植物活性成分常用的方法。具体的，植物细胞壁是由纤维素和果胶等成分组成的，酶提取法是利用适当的酶来破坏植物细胞壁，使得活性成分被提取出来的方法。然而，酶提取法也存在工艺周期长以及产品纯度不高等问题，如现有专利(公开号为：cn105061168a)公开了一种酶法预处理辅助提取姜黄素的工艺，加入纤维素酶、淀粉酶及木瓜蛋白酶组成的复合酶进行酶解，此工艺酶解时间需2～4h。
[0005]
基于此，采用离子液体辅助提取分离植物次生物质的方法逐步被应用。离子液体与传统有机溶剂相比：离子液体具有蒸汽压低、黏度范围宽、导电性好、溶解能力强及热稳定性高等优点。离子液体能够有效稳定酶-底物的过渡态，降低反应活化能，使酶表现出较高的催化活性。离子液体在环境友好型和回收利用方面具有无可替代的优势和潜力，非常适用于对安全性要求较高的医药和食品行业。现有专利(公开号为：cn111892491a)提出了一种姜黄素的高效提取方法，该发明针对姜黄素的性质，研究并得到了适用于离子液体提取姜黄素方法，但该发明提取时间共计22h，且提取步骤繁琐。有文献报道了用离子液体-乙醇浸提姜黄中姜黄素的工艺，此工艺取时间显著缩短，但姜黄素提取率仅比乙醇提取提高了0.316％。目前用离子液体提取姜黄素的应用较少，酶法和离子液体法也多为单独使用，并未得到有效结合，工艺方法尚未成熟。


技术实现要素：

[0006]
基于此，本发明的目的是为了解决现有技术中，缺少同时利用离子液体以及生物酶对姜黄素进行有效提取的方法，导致姜黄素的提取率较低的问题。
[0007]
本发明提出一种离子液体[bmim]pf6协同酶提取姜黄素的方法，其中，所述方法包括如下步骤：
[0008]
步骤1，对待提取鲜姜黄进行预处理：
[0009]
将鲜姜黄进行切片以得到厚度2～3mm的薄片，置于干燥箱中控制在60℃～100℃的温度下干燥后进行粉碎，并过80目筛以得到姜黄粉；
[0010]
步骤2，酶解：
[0011]
定量称取步骤1中所得到的姜黄粉，按照降解酶与姜黄粉的重量比为5％～25％的比例添加降解酶，再加入ph值为3.0～6.0的缓冲溶液进行混匀；然后再加入离子液体进行混匀，放入恒温振荡水浴锅中充分酶解70～110min，其中所述离子液体为1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐；
[0012]
步骤3，姜黄素的提取：
[0013]
向恒温振荡水浴锅中继续加入无水乙醇，控制在2500r/min涡旋速度进行提取5min后得到姜黄素。
[0014]
本发明提出的一种离子液体[bmim]pf6协同酶提取姜黄素的方法，利用酶破坏姜黄的细胞壁，通过离子液体提高酶的活性，降低反应活化能，可缩短酶解时间，减少有机溶剂的使用量，因此提高了姜黄素的提取率。
[0015]
所述一种离子液体[bmim]pf6协同酶提取姜黄素的方法，其中，所述干燥箱包括风热烘箱、真空干燥箱或微波干燥箱中的至少一种。
[0016]
所述一种离子液体[bmim]pf6协同酶提取姜黄素的方法，其中，所述降解酶包括纤维素酶、半纤维素酶、果胶酶、a-淀粉酶或木聚糖酶中的至少一种。
[0017]
所述一种离子液体[bmim]pf6协同酶提取姜黄素的方法，其中，所述离子液体的用量为进行酶解时所加入的缓冲溶液的体积的15％～25％。
[0018]
所述一种离子液体[bmim]pf6协同酶提取姜黄素的方法，其中，在进行酶解时，对应的料液比为1∶20，对应的酶解温度范围为50～65℃。
[0019]
所述一种离子液体[bmim]pf6协同酶提取姜黄素的方法，其中，在所述步骤3之后，所述方法还包括：
[0020]
对提取到的姜黄素进行液相色谱测定，进行测定时设定的参数包括：流动相：纯乙腈-0.5％乙酸水，对应的体积比为50：50；洗脱方式为等度洗脱；检测波长设置为425nm；柱温控制在30℃；流速控制为1.0ml/min；进样量设定为10μl。
[0021]
所述一种离子液体[bmim]pf6协同酶提取姜黄素的方法，其中，所述方法包括如下步骤：
[0022]
步骤1，对待提取鲜姜黄进行预处理：
[0023]
将鲜姜黄进行切片以得到厚度2～3mm的薄片，置于干燥箱中控制在60℃～100℃的温度下干燥后进行粉碎，并过80目筛以得到姜黄粉；
[0024]
步骤2，酶解：
[0025]
称取0.1g姜黄粉，加入0.015～0.025g的纤维素酶，再加入1.5～1.7ml ph为4.8的
缓冲溶液进行混匀；然后再加入0.3～0.5ml离子液体进行混匀，放入50～65℃恒温振荡水浴锅中充分酶解90min，其中离子液体为1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐；
[0026]
步骤3，姜黄素的提取：
[0027]
向恒温振荡水浴锅中继续加入2ml无水乙醇，控制在2500r/min涡旋速度进行提取5min后得到姜黄素。
[0028]
所述一种离子液体[bmim]pf6协同酶提取姜黄素的方法，其中，所述方法包括如下步骤：
[0029]
步骤1，对待提取鲜姜黄进行预处理：
[0030]
将鲜姜黄进行切片以得到厚度2～3mm的薄片，置于干燥箱中控制在60℃～100℃的温度下干燥后进行粉碎，并过80目筛以得到姜黄粉；
[0031]
步骤2，酶解：
[0032]
称取0.1g姜黄粉，加入0.015g的纤维素酶，再加入1.5ml ph为4.8的缓冲溶液进行混匀；然后再加入0.3ml离子液体进行混匀，放入50℃恒温振荡水浴锅中充分酶解90min，其中离子液体为1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐；
[0033]
步骤3，姜黄素的提取：
[0034]
向恒温振荡水浴锅中继续加入2ml无水乙醇，控制在2500r/min涡旋速度进行提取5min后得到姜黄素。
[0035]
所述一种离子液体[bmim]pf6协同酶提取姜黄素的方法，其中，所述方法包括如下步骤：
[0036]
步骤1，对待提取鲜姜黄进行预处理：
[0037]
将鲜姜黄进行切片以得到厚度2～3mm的薄片，置于干燥箱中控制在60℃～100℃的温度下干燥后进行粉碎，并过80目筛以得到姜黄粉；
[0038]
步骤2，酶解：
[0039]
称取0.1g姜黄粉，加入0.020g的纤维素酶，再加入1.5ml ph为4.8的缓冲溶液进行混匀；然后再加入0.4ml离子液体进行混匀，放入50℃恒温振荡水浴锅中充分酶解90min，其中离子液体为1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐；
[0040]
步骤3，姜黄素的提取：
[0041]
向恒温振荡水浴锅中继续加入2ml无水乙醇，控制在2500r/min涡旋速度进行提取5min后得到姜黄素。
[0042]
所述一种离子液体[bmim]pf6协同酶提取姜黄素的方法，其中，所述方法包括如下步骤：
[0043]
步骤1，对待提取鲜姜黄进行预处理：
[0044]
将鲜姜黄进行切片以得到厚度2～3mm的薄片，置于干燥箱中控制在60℃～100℃的温度下干燥后进行粉碎，并过80目筛以得到姜黄粉；
[0045]
步骤2，酶解：
[0046]
称取0.1g姜黄粉，加入0.025g的纤维素酶，再加入1.5ml ph为4.8的缓冲溶液进行混匀；然后再加入0.5ml离子液体进行混匀，放入50℃恒温振荡水浴锅中充分酶解90min，其中离子液体为1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐；
[0047]
步骤3，姜黄素的提取：
[0048]
向恒温振荡水浴锅中继续加入2ml无水乙醇，控制在2500r/min涡旋速度进行提取5min后得到姜黄素。
[0049]
本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，或者，部分特征和优点可以从说明书推知或毫无疑义地确定，或者通过实施本发明的上述技术即可得知。
[0050]
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
[0051]
图1为对照组提取姜黄素所得的高效液相色谱图；
[0052]
图2为实施例1提取姜黄素所得的高效液相色谱；
[0053]
图3为实施例2提取姜黄素所得的高效液相色谱图；
[0054]
图4为实施例3提取姜黄素所得的高效液相色谱图；
[0055]
图5为实施例4提取姜黄素所得的高效液相色谱图；
[0056]
图6为实施例5提取姜黄素所得的高效液相色谱图；
[0057]
图7为实施例6提取姜黄素所得的高效液相色谱图；
[0058]
图8为实施例7提取姜黄素所得的高效液相色谱图。
具体实施方式
[0059]
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的首选实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。
[0060]
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
[0061]
本发明提出一种离子液体[bmim]pf6协同酶提取姜黄素的方法，其中，所述方法包括如下步骤：
[0062]
步骤1，对待提取鲜姜黄进行预处理：
[0063]
将鲜姜黄进行切片以得到厚度2～3mm的薄片，置于干燥箱中控制在60℃～100℃的温度下干燥后进行粉碎，并过80目筛以得到姜黄粉。
[0064]
在本步骤中，上述的干燥箱包括风热烘箱、真空干燥箱或微波干燥箱中的至少一种。
[0065]
步骤2，酶解：
[0066]
定量称取步骤1中所得到的姜黄粉，按照降解酶与姜黄粉的重量比为5％～25％的比例添加降解酶，再加入ph值为3.0～6.0的缓冲溶液进行混匀；然后再加入离子液体进行混匀，放入恒温振荡水浴锅中充分酶解70～110min，其中所述离子液体为1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐。
[0067]
在本步骤中，上述的降解酶包括纤维素酶、半纤维素酶、果胶酶、a-淀粉酶或木聚糖酶中的至少一种。所加入的离子液体的用量为进行酶解时所加入的缓冲溶液的体积的
15％～25％。
[0068]
与此同时，在进行酶解时，对应的料液比为1∶20，对应的酶解温度范围为50～65℃。
[0069]
步骤3，姜黄素的提取：
[0070]
向恒温振荡水浴锅中继续加入无水乙醇，控制在2500r/min涡旋速度进行提取5min后得到姜黄素。
[0071]
在此还需要补充说明的是，在步骤3之后，还需要对提取到的姜黄素进行液相色谱测定，进行测定时设定的参数包括：流动相：纯乙腈-0.5％乙酸水，对应的体积比为50∶50；洗脱方式为等度洗脱；检测波长设置为425nm；柱温控制在30℃；流速控制为1.0ml/min；进样量设定为10μl。
[0072]
本发明提出的一种离子液体[bmim]pf6协同酶提取姜黄素的方法，利用酶破坏姜黄的细胞壁，通过离子液体提高酶的活性，降低反应活化能，可缩短酶解时间，减少有机溶剂的使用量，因此提高了姜黄素的提取率。
[0073]
具体的，在本发明中，按照如下步骤执行：
[0074]
步骤1，对待提取鲜姜黄进行预处理：
[0075]
将鲜姜黄进行切片以得到厚度2～3mm的薄片，置于干燥箱中控制在60℃～100℃的温度下干燥后进行粉碎，并过80目筛以得到姜黄粉；
[0076]
步骤2，酶解：
[0077]
称取0.1g姜黄粉，加入0.015～0.025g的纤维素酶，再加入1.5～1.7ml ph为4.8的缓冲溶液进行混匀；然后再加入0.3～0.5ml离子液体进行混匀，放入50～65℃恒温振荡水浴锅中充分酶解90min，其中离子液体为1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐；
[0078]
步骤3，姜黄素的提取：
[0079]
向恒温振荡水浴锅中继续加入2ml无水乙醇，控制在2500r/min涡旋速度进行提取5min后得到姜黄素。
[0080]
下面以一个对照组以及多个实施例，对本发明所提出的离子液体[bmim]pf6协同酶提取姜黄素的方法对应的姜黄素提取效果进行对比研究。
[0081]
对照组：
[0082]
步骤1，对待提取姜黄进行预处理：
[0083]
将鲜姜黄切片至厚度2～3mm的薄片，置于干燥箱中60～100℃干燥后粉碎，过80目筛；
[0084]
步骤2，酶解：
[0085]
称取0.1g姜黄粉，加入2ml ph值为4.8的缓冲溶液，混匀，50℃恒温振荡水浴锅中充分振荡90min；
[0086]
步骤3，姜黄素的提取：
[0087]
加入2ml无水乙醇，2500r/min涡旋提取5min，用高效液相色谱仪测定(流动相：纯乙腈-0.5％乙酸水，对应的体积比为50∶50；洗脱：等度洗脱；检测波长：425nm；柱温：30℃；流速：1.0ml/min；进样量：10μl)。
[0088]
下面以几个具体的实施例对本发明的技术方案进行具体阐述。
[0089]
实施例1：
[0090]
本发明第一实施例提出一种离子液体[bmim]pf6协同酶提取姜黄素的方法，包括如下步骤：
[0091]
步骤1，对待提取鲜姜黄进行预处理：
[0092]
将鲜姜黄进行切片以得到厚度2～3mm的薄片，置于干燥箱中控制在60℃～100℃的温度下干燥后进行粉碎，并过80目筛以得到姜黄粉；
[0093]
步骤2，酶解：
[0094]
称取0.1g姜黄粉，加入1.5ml ph为4.8的缓冲溶液进行混匀；然后再加入0.4ml离子液体进行混匀，放入50℃恒温振荡水浴锅中充分酶解90min，其中离子液体为1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐；
[0095]
步骤3，姜黄素的提取：
[0096]
向恒温振荡水浴锅中继续加入2ml无水乙醇，控制在2500r/min涡旋速度进行提取5min后得到姜黄素。
[0097]
实施例2
[0098]
本发明第二实施例提出一种离子液体[bmim]pf6协同酶提取姜黄素的方法，包括如下步骤：
[0099]
步骤1，对待提取鲜姜黄进行预处理：
[0100]
将鲜姜黄进行切片以得到厚度2～3mm的薄片，置于干燥箱中控制在60℃～100℃的温度下干燥后进行粉碎，并过80目筛以得到姜黄粉；
[0101]
步骤2，酶解：
[0102]
称取0.1g姜黄粉，加入0.020g的纤维素酶，再加入1.5ml ph为4.8的缓冲溶液进行混匀；放入50℃恒温振荡水浴锅中充分酶解90min，其中离子液体为1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐；
[0103]
步骤3，姜黄素的提取：
[0104]
向恒温振荡水浴锅中继续加入2ml无水乙醇，控制在2500r/min涡旋速度进行提取5min后得到姜黄素。
[0105]
实施例3
[0106]
本发明第三实施例提出一种离子液体[bmim]pf6协同酶提取姜黄素的方法，包括如下步骤：
[0107]
步骤1，对待提取鲜姜黄进行预处理：
[0108]
将鲜姜黄进行切片以得到厚度2～3mm的薄片，置于干燥箱中控制在60℃～100℃的温度下干燥后进行粉碎，并过80目筛以得到姜黄粉；
[0109]
步骤2，酶解：
[0110]
称取0.1g姜黄粉，加入0.015g的纤维素酶，再加入1.5ml ph为4.8的缓冲溶液进行混匀；然后再加入0.3ml离子液体进行混匀，放入50℃恒温振荡水浴锅中充分酶解90min，其中离子液体为1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐；
[0111]
步骤3，姜黄素的提取：
[0112]
向恒温振荡水浴锅中继续加入2ml无水乙醇，控制在2500r/min涡旋速度进行提取5min后得到姜黄素。
[0113]
实施例4
[0114]
本发明第四实施例提出一种离子液体[bmim]pf6协同酶提取姜黄素的方法，包括如下步骤：
[0115]
步骤1，对待提取鲜姜黄进行预处理：
[0116]
将鲜姜黄进行切片以得到厚度2～3mm的薄片，置于干燥箱中控制在60℃～100℃的温度下干燥后进行粉碎，并过80目筛以得到姜黄粉；
[0117]
步骤2，酶解：
[0118]
称取0.1g姜黄粉，加入0.020g的纤维素酶，再加入1.5ml ph为4.8的缓冲溶液进行混匀；然后再加入0.4ml离子液体进行混匀，放入50℃恒温振荡水浴锅中充分酶解90min，其中离子液体为1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐；
[0119]
步骤3，姜黄素的提取：
[0120]
向恒温振荡水浴锅中继续加入2ml无水乙醇，控制在2500r/min涡旋速度进行提取5min后得到姜黄素。
[0121]
实施例5
[0122]
本发明第五实施例提出一种离子液体[bmim]pf6协同酶提取姜黄素的方法，包括如下步骤：
[0123]
步骤1，对待提取鲜姜黄进行预处理：
[0124]
将鲜姜黄进行切片以得到厚度2～3mm的薄片，置于干燥箱中控制在60℃～100℃的温度下干燥后进行粉碎，并过80目筛以得到姜黄粉；
[0125]
步骤2，酶解：
[0126]
称取0.1g姜黄粉，加入0.025g的纤维素酶，再加入1.5ml ph为4.8的缓冲溶液进行混匀；然后再加入0.5ml离子液体进行混匀，放入50℃恒温振荡水浴锅中充分酶解90min，其中离子液体为1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐；
[0127]
步骤3，姜黄素的提取：
[0128]
向恒温振荡水浴锅中继续加入2ml无水乙醇，控制在2500r/min涡旋速度进行提取5min后得到姜黄素。
[0129]
实施例6
[0130]
本发明第六实施例提出一种离子液体[bmim]pf6协同酶提取姜黄素的方法，包括如下步骤：
[0131]
步骤1，对待提取鲜姜黄进行预处理：
[0132]
将鲜姜黄进行切片以得到厚度2～3mm的薄片，置于干燥箱中控制在60℃～100℃的温度下干燥后进行粉碎，并过80目筛以得到姜黄粉；
[0133]
步骤2，酶解：
[0134]
称取0.1g姜黄粉，加入0.025g的纤维素酶，再加入1.5ml ph为4.8的缓冲溶液进行混匀；然后再加入0.4ml离子液体进行混匀，放入65℃恒温振荡水浴锅中充分酶解90min，其中离子液体为1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐；
[0135]
步骤3，姜黄素的提取：
[0136]
向恒温振荡水浴锅中继续加入2ml无水乙醇，控制在2500r/min涡旋速度进行提取5min后得到姜黄素。
[0137]
实施例7
[0138]
本发明第七实施例提出一种离子液体[bmim]pf6协同酶提取姜黄素的方法，包括如下步骤：
[0139]
步骤1，对待提取鲜姜黄进行预处理：
[0140]
将鲜姜黄进行切片以得到厚度2～3mm的薄片，置于干燥箱中控制在60℃～100℃的温度下干燥后进行粉碎，并过80目筛以得到姜黄粉；
[0141]
步骤2，酶解：
[0142]
称取0.1g姜黄粉，加入0.025g的纤维素酶，再加入1.5ml ph为4.8的缓冲溶液进行混匀；然后再加入0.4ml离子液体进行混匀，放入60℃恒温振荡水浴锅中充分酶解90min，其中离子液体为1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐；
[0143]
步骤3，姜黄素的提取：
[0144]
向恒温振荡水浴锅中继续加入2ml无水乙醇，控制在2500r/min涡旋速度进行提取5min后得到姜黄素。
[0145]
表1实施例提取的姜黄素含量
[0146][0147]
请参阅图1至图8，所提取的成分中，所出现的峰值从左至右依次为双去甲基姜黄素、去甲基姜黄素以及姜黄素。结合表1，从上述对照组、实施例1至实施例7中可以看出：当离子液体添加量为0.4ml，纤维素酶添加量为0.025g，酶解温度为50℃时，对应的最高提取率为6.89％，优于现有技术中的传统提取率4.437，因此实现了良好的提取效果。
[0148]
最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。