所屬技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種從咖啡豆中提取高純度綠原酸和單寧的方法，屬于天然產(chǎn)物化學(xué)的技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

綠原酸，別名：氯原酸,咖啡鞣酸，(1s,3r,4r,5r)-3-[[3-(3,4-二羥基苯基)-1-氧代-2-丙烯基]氧]-1,4,5-三羥基環(huán)己烷甲酸；系統(tǒng)名：1，3，4，5-四羥基環(huán)己烷羧酸-(3，4-二羥基肉桂酸酯)；化學(xué)名：3-o-咖啡?？崴?3-o-caffeoylquinicacid)，植物來源：為忍冬科植物忍冬lonicerajaponicathumb.、紅腺忍冬lonicerahypoglaucamiq.、山銀花loniceraconfusadc.或毛花柱忍冬loniceradasytylarehd.的干燥花蕾或帶初開的花和杜仲葉中。綠原酸半水合物為白色或微黃色針狀結(jié)晶，在110℃時變?yōu)闊o水物，與稀鹽酸共熱產(chǎn)生咖啡酸，熔點208℃，比旋光度[α]d＝352°(c＝28)。綠原酸在25℃時水中溶解度約為4％，易溶于乙醇、丙酮、甲醇等極性溶劑，微溶于乙酸乙酯，難溶于三氯甲烷、乙醚、苯等親脂性有機(jī)溶劑。綠原酸是由咖啡酸與奎尼酸形成的酯，其分子結(jié)構(gòu)中有酯鍵、不飽和雙鍵及多元酚三個不穩(wěn)定部分。在從植物提取過程中，往往通過水解和分子內(nèi)酯基遷移而發(fā)生異構(gòu)化。由于綠原酸的特殊結(jié)構(gòu)，決定了其可以利用乙醇、丙酮、甲醇等極性溶劑從植物中提取出來，但是由于綠原酸本身的不穩(wěn)定性，提取時不能高溫、強(qiáng)光及長時間加熱。綠原酸的供試液放置于棕色瓶、冰箱(2℃)保存時最為穩(wěn)定。綠原酸被認(rèn)為是眾多藥材和中成藥抗菌解毒、消炎利膽的主要有效成分，通常被作為定性甚至定量的指標(biāo)。據(jù)報道，綠原酸的主要生物活性有(1)對透明質(zhì)酸酶及葡萄糖-6-磷酸酶的抑制作用；(2)對自由基的清除及抗脂質(zhì)過氧化作用；(3)抗誘變作用；(4)保肝利膽作用；(5)抗菌、抗病毒及解痙等作用。具有較廣泛抗菌作用，但在體內(nèi)能被蛋白質(zhì)滅活。與咖啡酸相似，口服或腹腔注射時，可提高大鼠的中樞興奮性?？稍黾哟笫蠹靶∈蟮男∧c蠕動和大鼠子宮的張力。有利膽作用，能增進(jìn)大鼠的膽汁分泌。對人有致敏作用，吸入含有本品的植物塵埃后，可發(fā)生氣喘、皮炎等，但食入后可經(jīng)小腸分泌物作用，變?yōu)闊o致敏性物質(zhì)。有止血、增高白血球及抗病毒作用。具有縮短血凝及出血時間的作用。

綠原酸在植物中廣泛存在，只在幾種植物中含量較多，如金銀花、如葵花籽、金銀花葉、咖啡豆、元寶楓葉、牛蒡葉、紅薯葉中，其含量在1％～8％干基左右，不同產(chǎn)地其含量也不一樣，所含綠原酸異構(gòu)體種類也不一樣，而且來自不同植物的綠原酸的藥理作用也不一樣。

咖啡營養(yǎng)成分：每100克咖啡豆中含水分2.2克、蛋白質(zhì)12.6克、脂肪16克、糖類46.7克、纖維素9克、灰分4.2克、鈣120毫克、磷170毫克、鐵42毫克、鈉3毫克、維生素b20.12克、煙酸3.5毫克、咖啡因1.3克、單寧8克。

咖啡豆之水分含量隨不同加工階段及產(chǎn)品，而有很大的差異，含殼的潮濕咖啡豆之水分含量約為50﹪，而干燥之生咖啡豆約為10﹪～13﹪。礦物質(zhì)在咖啡豆中的含量雖較少，約占生咖啡豆干物重的4﹪，但卻很重要。它含有多種不同的元素，其中以鉀的含量為最多，約占所有礦物質(zhì)量的40﹪，其次為鈣、鎂、磷、鈉及硫等。其它尚有許多含量在ppm層次的微量元素，如鋅、錳、銅、銣等33種以上。蔗糖是生咖啡豆中最主要的游離態(tài)糖類，其含量依品種、來源及成熟度而異。多糖類是生咖啡豆中很重要的組成分，約占干物量的40％～50﹪。以粗蛋白計，生咖啡豆含量約13﹪～16﹪，若扣除咖啡因及葫蘆巴堿等含氮化合物，真正蛋白質(zhì)的含量約為8.8﹪～9.7﹪。生咖啡豆中也含有多種酵紊，如脂肪分解酵素、蛋白質(zhì)分解酵素、醣類分解酵素、半乳糖水解酵素及過氧化酵素等。生咖啡豆約含有0.15﹪～0.25﹪的游離氨基酸。綠原酸至少有3種以上的異構(gòu)物存在，其功能主要在于咖啡植株生理調(diào)節(jié)。生咖啡豆的脂質(zhì)由存在于胚乳中之咖啡油及存在于咖啡豆外層的蠟質(zhì)所組成的，咖啡豆的平均含量為干物量的15﹪。還含有植物堿、葫蘆巴堿、煙堿酸。

咖啡豆中單寧的含量很高，達(dá)到8％左右。單寧是多酚中高度聚合的化合物，它們能與蛋白質(zhì)和消化酶形成難溶于水的復(fù)合物，影響食物的吸收消化?？煞譃樗鈫螌幒涂s和單寧，兩者常共存。后者也稱原花色素，在全谷、豆類中的單寧含量較多。

單寧又稱單寧酸、鞣質(zhì)，存在于多種樹木(如橡膠樹和漆樹))的樹皮和果實中，也是這些樹木受昆蟲侵襲而生成的蟲癭中的主要成分，含量可達(dá)50％～70％。單寧為黃色或棕黃色無定形松散粉末，在空氣中顏色逐漸變深，有強(qiáng)吸濕性；不溶于乙醚、苯、氯仿，易溶于水、乙醇、丙酮，水溶液有澀味。單寧不是單一化合物，化學(xué)成分比較復(fù)雜，大致可分為兩種，一種是縮合單寧，是黃烷醇衍生物，分子中黃烷醇的第2位通過c-c鍵與兒茶酚或苯三酚結(jié)合。一種是可水解的單寧，分子中具有酯鍵，是葡萄糖的沒食子酸酯，另一種是常用的單寧。單寧長期以來僅被我國人民用來鞣制生皮使其轉(zhuǎn)化為革。自20世紀(jì)50年代后，單寧能與蛋白質(zhì)、多糖、生物堿、微生物、酶、金屬離子反應(yīng)的活性以及它的抗氧化、捕捉自由基、抑菌、衍生化反應(yīng)的行為被揭示后，其應(yīng)用前景和范圍迅速擴(kuò)大。目前它在食品加工、果蔬加工、貯藏、醫(yī)藥和水處理等方面已取得重要突破，近年來它在啤酒生產(chǎn)中比五倍子單寧具有更好的安全性。

公開號為cn1813556a的中國專利介紹了一種高含量綠原酸類物質(zhì)的咖啡豆加工方法，將咖啡生豆焙煎處理制備焙煎咖啡豆的咖啡豆加工方法，使高溫高壓流體與咖啡生豆接觸實施焙煎處理。

公開號為cn101404891a的中國專利介紹了一種綠原酸類含有物的制造方法，將咖啡豆提取物(a)與水混合性有機(jī)溶劑(b)和水(c)的混合物，在使與(a)混合后的(b)/(c)的質(zhì)量比達(dá)到70/30～99.5/0.5的條件下相接觸后，回收固形部分?？梢酝ㄟ^簡便的方法得到異味·異嗅得到降低的綠原酸類含有物。

公開號為cn1425643的中國專利介紹了一種金銀花中綠原酸的提取純化方法：干金銀花粉碎，采用稀乙醇對金銀花進(jìn)行二次回流提取，濃縮提取物再用絮凝法初步除雜純化，最后采用大孔樹脂法或酸性乙酸乙酯萃取法純化精制。

公開號為cn1616403的中國專利介紹了從金銀花中提取制備綠原酸的工藝：金銀花加水或乙醇進(jìn)行回流提取，過濾，收集濾液并回收溶劑，加乙醇沉淀雜質(zhì)，過夜，過濾，減壓回收溶劑，加水適量，靜置過夜，過濾，濾液上大孔樹脂柱，用洗脫劑濃縮，收集含有綠原酸的組分，上聚酰胺柱，用洗脫劑洗脫，收集含有綠原酸的組分，濃縮，精制得到含量大于95％的綠原酸。

公開號為cn1199728的中國專利介紹了一種從金銀花中提取綠原酸的工藝：金銀花加酸性乙醇浸泡一定時間，加熱回流提取一定時間，藥渣再加酸性乙醇回流提取一定時間，合并藥液，減壓回收乙醇，濃縮、精制。

目前高品質(zhì)咖啡豆主要用于加工咖啡，其中還有一大部分如死豆等并沒有得到很好利用，將死豆直接使用會將咖啡帶有股青澀味，并且死豆含有更高的單寧物質(zhì)。若將這部分咖啡豆進(jìn)行充分利用，會大大提高種植收益。另外直接采用咖啡豆酸水進(jìn)行提取綠原酸，由于咖啡豆中含有大量脂類物質(zhì)，將會影響綠原酸的提取。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)之不足而提供一種工藝合理、操作簡單、工藝周期短、咖啡豆綜合利用程度高、快速提取綠原酸和單寧的生產(chǎn)工藝。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案包括：對咖啡豆進(jìn)行乙醚脫脂處理，采用水提，超濾，過大孔吸附樹脂，濃縮，乙酸乙酯萃取，反相柱層析，活性碳脫色，乙酸乙酯結(jié)晶和高純度乙醇重結(jié)晶，得到綠原酸和單寧純品。

因此，本發(fā)明提供一種從咖啡豆提取綠原酸和單寧的方法，具體步驟包括如下：

(1)粉碎已干燥好的咖啡豆原料至10目～20目，加入乙醚進(jìn)行冷浸提3～4小時，其中咖啡豆的重量kg與乙醚的體積l比為1:7～15；

(2)陶瓷膜過濾一次得咖啡豆殘渣和含乙醚溶液，將含乙醚溶液進(jìn)行在40～50℃下減壓濃縮，回收乙醚，并得到咖啡豆脂；

(3)向咖啡豆殘渣加入水，室溫浸提，時間為3～5h，其中咖啡豆殘渣的重量kg與水的體積l比為1:5～10；

(4)陶瓷膜過濾一次得濾液ⅰ，采用超濾機(jī)(截留分子量為500)進(jìn)行濃縮得濃縮液ⅰ和濾液ⅱ；

(5)將濃縮液ⅰ上ab-8大孔吸附樹脂，吸附30min后，用1bv上柱液的純化水洗脫，棄洗脫液，再用3bv上柱液的ph值為6、30％乙醇水溶液洗脫，收集乙醇洗脫液ⅰ，濃縮至原體積的1/10～1/25，得濃縮液ⅱ；

(6)將濾液ⅱ上ab-8大孔吸附樹脂，用3bv上柱液的ph值為2、40％乙醇洗脫(含有0.01mol/l鹽酸)，收集乙醇洗脫液ⅱ，濃縮至原體積的1/10～1/20，得濃縮液ⅲ；

(7)濃縮液ⅱ直接冷卻至1～4℃結(jié)晶8h，過濾得粗結(jié)晶，再經(jīng)重結(jié)晶后得咖啡單寧純品；

(8)對濃縮液ⅲ進(jìn)行6000rpm離心10～20min，得上清液，上清液用兩至三倍體積的乙酸乙酯對進(jìn)行萃取，收集上層含有乙酸乙酯的萃取液，在40～50℃下減壓濃縮，回收乙酸乙酯，并得到綠原酸純品。

所述過濾過程都是采用陶瓷膜過濾，膜孔孔徑大小為0.22μm。

所述濃縮過程都是采用減壓濃縮，溫度控制在40～55℃之間。

技術(shù)效果

1、采用乙酸乙酯在室溫條件下進(jìn)行重結(jié)晶，使綠原酸含量達(dá)到最高。

2、咖啡豆中綠原酸含量高，云南地區(qū)的咖啡豆綠原酸含量高達(dá)14％，且價格低。使用咖啡豆作為金銀花、杜仲葉等藥材的替代，既大大提高了咖啡豆等殘渣的利用效率，提高咖啡豆的附加值，又?jǐn)[脫了金銀花、杜仲葉等藥材的依賴，完全緩解了市場對金銀花、杜仲葉等藥材的大量需求，擴(kuò)展了綠原酸提取原料的藥用來源資源。

3、本發(fā)明采用乙醚脫脂與水提方法，既能使咖啡豆中蛋白質(zhì)變性失活，又能防止單寧水解。

4、采用脫脂處理能大大地降低其浸提液的黏度，提高了過濾速度，又能得到大量脂類物質(zhì)，降低了生產(chǎn)成本。

具體實施方式

下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，以下實施例旨在說明本發(fā)明而不是對本發(fā)明的進(jìn)一步限定。

實施例1

稱取100kg咖啡豆原料，進(jìn)行粉碎至10目～20目，加入800l乙醚進(jìn)行冷浸提3～4小時；陶瓷膜過濾一次得咖啡豆殘渣和含乙醚溶液，將含乙醚溶液進(jìn)行在40～50℃下減壓濃縮，回收乙醚，并得到咖啡豆脂15.4kg；將咖啡豆殘渣加入500l的水，室溫浸提，時間為4h，陶瓷膜過濾一次得濾液ⅰ，采用超濾機(jī)(截留分子量為500)進(jìn)行濃縮得20l濃縮液ⅰ和60l濾液ⅱ，將濃縮液ⅰ上ab-8大孔吸附樹脂，吸附30min后，用1bv上柱液的純化水洗脫，棄洗脫液，再用3bv上柱液的ph值為6、30％乙醇水溶液洗脫，收集220l乙醇洗脫液ⅰ，濃縮至20l，得濃縮液ⅱ。將濾液ⅱ上ab-8大孔吸附樹脂，用3bv上柱液的ph值為2、40％乙醇洗脫(含有0.01mol/l鹽酸)，收集240l乙醇洗脫液ⅱ，濃縮至20l得濃縮液ⅲ；濃縮液ⅱ直接冷卻至1～4℃結(jié)晶8h，過濾得粗結(jié)晶，再經(jīng)重結(jié)晶后得咖啡單寧純品7.56kg；對濃縮液ⅲ進(jìn)行6000rpm離心10～20min，得上清液，上清液用兩至三倍體積的乙酸乙酯對進(jìn)行萃取，收集上層含有乙酸乙酯的萃取液，在40～50℃下減壓濃縮，回收乙酸乙酯，并得到綠原酸純品5.78kg。經(jīng)hplc檢測綠原酸樣品的純度為98.93％；單寧樣品的純度為99.02％。

實施例2

稱取200kg咖啡豆原料，進(jìn)行粉碎至10目～20目，加入1500l乙醚進(jìn)行冷浸提3～4小時；陶瓷膜過濾一次得咖啡豆殘渣和含乙醚溶液，將含乙醚溶液進(jìn)行在40～50℃下減壓濃縮，回收乙醚，并得到咖啡豆脂30kg；向咖啡豆殘渣加入1200l的水，室溫浸提，時間為5h，陶瓷膜過濾一次得濾液ⅰ，采用超濾機(jī)(截留分子量為500)進(jìn)行濃縮得50l濃縮液ⅰ和150l濾液ⅱ，將濃縮液ⅰ上ab-8大孔吸附樹脂，吸附30min后，用1bv上柱液的純化水洗脫，棄洗脫液，再用3bv上柱液的ph值為6、30％乙醇水溶液洗脫，收集500l乙醇洗脫液ⅰ，濃縮至20l，得濃縮液ⅱ。

將濾液ⅱ上ab-8大孔吸附樹脂，用3bv上柱液的ph值為2、40％乙醇洗脫(含有0.01mol/l鹽酸)，收集乙醇洗脫液ⅱ500l，濃縮至原體積的1/20，得濃縮液ⅲ；濃縮液ⅱ直接冷卻至1～4℃結(jié)晶8h，過濾得粗結(jié)晶，再經(jīng)重結(jié)晶后得咖啡單寧純品15.48kg；對濃縮液ⅲ進(jìn)行6000rpm離心10～20min，得上清液，上清液用兩至三倍體積的乙酸乙酯對進(jìn)行萃取，收集上層含有乙酸乙酯的萃取液，在40～50℃下減壓濃縮，回收乙酸乙酯，并得到綠原酸純品11.88kg。經(jīng)hplc檢測綠原酸樣品的純度為99.03％；單寧樣品的純度為99.16％。

實施例3

稱取400kg咖啡豆原料，進(jìn)行粉碎至10目～20目，加入3000l乙醚進(jìn)行冷浸提3～4小時；陶瓷膜過濾一次得咖啡豆殘渣和含乙醚溶液，將含乙醚溶液進(jìn)行在40～50℃下減壓濃縮，回收乙醚，并得到咖啡豆脂60kg；向咖啡豆殘渣中加入2000l的水，室溫浸提，時間為4h，陶瓷膜過濾一次得濾液ⅰ，采用超濾機(jī)(截留分子量為500)進(jìn)行濃縮得75l濃縮液ⅰ和225l濾液ⅱ，將濃縮液ⅰ上ab-8大孔吸附樹脂，吸附30min后，用1bv上柱液的純化水洗脫，棄洗脫液，再用3bv上柱液的ph值為6、30％乙醇水溶液洗脫，收集800l乙醇洗脫液ⅰ，濃縮至32l，得濃縮液ⅱ。

將濾液ⅱ上ab-8大孔吸附樹脂，用3bv上柱液的ph值為2、40％乙醇洗脫(含有0.01mol/l鹽酸)，收集乙醇洗脫液ⅱ800l，濃縮至原體積的1/20，得40l濃縮液ⅲ；濃縮液ⅱ直接冷卻至1～4℃結(jié)晶8h，過濾得粗結(jié)晶，再經(jīng)重結(jié)晶后得咖啡單寧純品32.66kg；對濃縮液ⅲ進(jìn)行6000rpm離心10～20min，得上清液，上清液用兩至三倍體積的乙酸乙酯對進(jìn)行萃取，收集上層含有乙酸乙酯的萃取液，在40～50℃下減壓濃縮，回收乙酸乙酯，并得到綠原酸純品24.45kg。經(jīng)hplc檢測綠原酸樣品的純度為99.15％；單寧樣品的純度為99.35％。