论文部分内容阅读
本论文针对栀子中标志性有效成分京尼平苷的精制与深加工工艺进行研发。以栀子黄色素提取过程中获得的京尼平苷粗品（44%）为原料,获得符合产业化要求的低成本京尼平苷精制工艺及符合市场需求的高纯度京尼平苷（>95%）。同时,以京尼平苷重结晶母液为原料,通过生物催化与化学反应耦合,设计并开发出高效低毒生物交联剂京尼平、高品质栀子蓝色素与栀子红色素的相关工艺,实现京尼平苷的深加工及综合利用。本论文将通过以下三个部分对相关内容进行介绍:第一章,论述了栀子的有效成分,京尼平苷的药理作用与常见的分离纯化方法,本论文的立题背景与意义。第二章,研究发现京尼平苷粗品组成如下:酸性多糖占总成分的55.16%,三萜为13.2%,总酚为1.6%,几乎不含有黄酮类化合物。其水溶液呈酸性,pH为4.57。结合市场对京尼平苷的纯度要求以及相关制备工艺的成本效益分析,将采用钙盐沉淀萃取法实现高纯度京尼平苷的制备。通过优化,获得的最佳制备工艺为:将京尼平苷粗品配置成10%的溶液,使用Ca3（PO4）2粉末作为沉淀剂,用量为10%,搅拌10 min,用等体积水饱和正丁醇萃取三次,合并萃取液,活性炭与碱性氧化铝脱色,浓缩后获得纯度为84.7%,收率为83.1%的京尼平苷。随后以甲醇-乙酸乙酯作为重结晶溶剂,对京尼平苷进行重结晶,获得纯度大于95%的京尼平苷,总产率为54.1%。之后在合作企业浙江遂昌利民药业进行了进一步优化和20批次的中试生产,京尼平苷平均精制收率51.8%,其纯度可达96.3%,满足企业的的要求。在此基础上,于合作企业进一步展开放大研究,每批处理京尼平苷浓缩液100 L,进行多批试生产后,精制收率平均为52.5%,纯度96.2%,满足市场需求,具有较好的的经济价值。第三章,以京尼平苷结晶母液为原料,通过生物酶解,实现了京尼平的制备、京尼平与氨基酸缩合制备栀子蓝色素与栀子红色素,并实现了高品质栀子红色素的产业化工艺研发。首先,研发了生物酶解法制备京尼平的工艺,以京尼平苷结晶母液为原料,使用纤维素酶80 W为催化剂,用量10%,采用两相溶剂法,在pH 4.8缓冲液中,48℃加热2 h,乙酸乙酯萃取,可以获得纯度94.1%,产率78.5%的蓝色京尼平,进一步在80℃乙醇重结晶,可以获得纯度大于98%白色针状结晶,总收率为75.4%。随后,以获得的高纯度京尼平为原料,通过与伯氨化合物缩合制备高品质栀子蓝色素。综合原料成本以及产品质量,采用谷氨酸钠作为缩合剂,谷氨酸钠与京尼平摩尔比2:1的条件下,60℃水溶液中反应7 h,氧气保护,可以得到高品质的栀子蓝色素。产品颜色鲜艳、色价可以达到101,Mn=4103,Mw=19220。最后对京尼平苷制备栀子红色素工艺和精制方法进行研究。将京尼平苷通过水解反应制备为京尼平苷酸,以β-葡萄糖苷酶为催化剂,谷氨酸为缩合氨基酸,在pH 4.8水溶液中,48℃氧气保护缩合25 h,获得栀子红色素溶液的色价为13,后经过大孔树脂HPD-100A吸附纯化,采用pH11氨水溶液洗脱,得到色价91的栀子红色素,Mn=14536,Mw=20956。此外,在栀子色素的制备过程中发现,京尼平或京尼平酸与对氨基苯甲酸缩合后呈现绿色,醇溶性很好可以作为潜在的天然绿色素进行开发,其最大吸收波长在640650 nm,Mn=1806,Mw=6103。本文就栀子中最为丰富的成分京尼平苷进行工艺优化与产品综合开发,研发出一条符合企业生产需求的京尼平苷精制工艺路线,获得高纯度的京尼平苷。随后以结晶母液为原料,研究高附加值且应用前景广阔的生物交联剂京尼平、栀子蓝色素、栀子红色素的制备工艺,实现栀子黄色素提取过程中副产物京尼平苷的综合利用,降低栀子黄色素制备的总成本,提高栀子提取加工产业的利润并降低废弃物排放,利于环境保护与企业增产增收。