一种利用天然低共熔溶剂双水相体系提取回收胡椒碱的方法

本发明涉及天然产物的提取回收，具体涉及一种利用天然低共熔溶剂双水相体系提取回收胡椒碱的方法。

背景技术：

1、胡椒（piper nigrum l.）为胡椒科胡椒属多年生木质藤本植物，生长于热带、亚热带等地区。我国胡椒种植面积37万多亩，年总产量4万多吨，位列全球第5，主要分布在海南、广东、云南及福建等地区，其中海南是我国最大的胡椒生产区，产量约占全国的92%。胡椒碱是胡椒中主要活性成分，具有抗癌、抗炎、抗惊、抗氧化、抗抑郁、调节免疫等多种作用，这为胡椒的高值化利用提供了一条有效途径。但胡椒碱在许多有机溶剂中溶解度低，热稳定性差，阻碍了胡椒碱的大规模提取。

2、目前，有关胡椒碱的制备一般分为提取和纯化两个过程，引用以下专利文献：

3、[1]专利《一种胡椒碱的提取方法》公开号：cn1458153；

4、[2]专利《一种低污染提取高纯胡椒碱的方法》公开号：cn104311530；

5、[3]专利《一种胡椒碱的提取方法及应用》公开号：cn103483309；

6、[4]专利《一种胡椒碱的生产方法》公开号：cn101985440；

7、[5]专利《胡椒碱制备方法》公开号：cn1294127；

8、[6]专利《一种胡椒碱的提取方法》公开号：cn1458153；

9、[7]专利《一种高纯度胡椒碱的制备方法》公开号：cn113372322。

10、以上1~2专利中提取方法主要有机溶剂浸提法、超声波辅助法、超临界流体萃取法、酸水提取法和微波减压蒸馏等方法，其超临界流体萃取和微波减压蒸馏两种方法存在设备投资大、生产工艺复杂及经济效益差，酸水提取法和超声波辅助法提取存在效率较低、产量低及污染较大。

11、专利文献3~6的纯化方法主要有大孔树脂吸附法和重结晶法，其大孔树脂吸附法生产成本高、洗脱效果较差及收率低，重结晶法存在产品纯度差、生产造价高、品质不可控及重结晶条件不好控制等，最后所得的胡椒碱产量低、纯度低。

12、专利文献7的制备方法涉及多种有机溶剂，包括使用低沸点易燃溶剂石油醚作为有机溶剂进行洗脱，且溶剂用量较大，该专利中，每次按20ml体积收集洗脱液并合并含有胡椒碱的洗脱溶液，减压浓缩过程收集的粗胡椒碱晶体中存在有机溶剂残留。

13、天然低共熔溶剂（natural deep eutectic solvent，nades）属于des（deepeutectic solvent）的一个子类，被认为是细胞中除了水和脂质外存在的第三种液相，由糖、氯化胆碱、甜菜碱、氨基酸、胺等天然初级代谢物混合而成，在生物体内可作为水的替代介质，对不同极性的天然活性化合物具有良好的溶解能力，被视为化学应用和工艺中传统有机溶剂的替代品。近年来，nades已经成为生物活性物质提取的首选绿色溶剂，受到了越来越多的关注。

14、天然低共熔溶剂双水相体系（natural deep eutectic solvent-aqueousbiphasic system，nades-abs）是一种结合了天然低共熔溶剂和水相两相系统的环保分离工艺。其有效利用nades的可设计性、极性可控、增容性等特性，在生物分子提取和分离领域获得广阔的发展前景。nades-abs主要优点表现为：（1）提供了一种安全、无毒、生物兼容性优良的环境，相比传统的有机溶剂萃取体系，它们的操作条件更为温和；（2）可以迅速地将目标物分离出来，并将其分配到不同的相中；（3）根据目标物的特性，可以定向设计相应的体系，使得特定的目标物能够被有效地聚集在两个相之一，以达到最佳的聚集效果；（4）具有高回收率，并且容易大规模工业应用。

15、因此，nades-abs具备实现胡椒碱分离和浓缩的潜力，可为精准分离和纯化胡椒碱这一前沿科学问题提供独特的解决方案。

技术实现思路

1、为了克服上述现有胡椒碱提取技术的缺点与不足，本发明提供一种利用nades双水相体系提取分离胡椒中胡椒碱的方法。

2、为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种利用天然低共熔溶剂双水相体系提取回收胡椒碱的方法，包括以下步骤：

4、a.浸提：

5、a1将氢键供体、氢键受体混合均匀并加热，直到混合物形成澄清透明的液体，得到天然低共熔溶剂；

6、a2将胡椒果粉碎过筛得到胡椒粉末，加入步骤a1中的天然低共熔溶剂中获得混合液，将混合液加热至50℃后持续恒温加热40min，浸提超声处理，将浸提超声后的溶液离心过滤处理，并收集滤液，除去滤渣得到澄清的胡椒粉浸提液；

7、b.液液萃取：

8、将步骤a2所述的胡椒粉浸提液加入萃取溶剂中，常温振荡后超声处理，静置分相，得到上相和下相；所述萃取溶剂由异丙醇和水组成，胡椒粉浸提液、异丙醇、水的质量比例为3:3:4；所述上相为含胡椒碱的异丙醇相，下相为含胡椒粉浸提液混合物的天然低共熔溶剂相，将上相减压蒸馏，除去残留的异丙醇，即得高纯度胡椒碱；

9、其中，所述步骤a1中，天然低共熔溶剂中氢键受体为氯化胆碱，氢键供体为尿素、柠檬酸、苹果酸、乙二醇、山梨醇中的一种，氢键受体和氢键供体的摩尔比为1:4~3:1；

10、所述步骤a2中，胡椒粉末与天然低共熔溶剂液固比为30 ml/g；

11、所述步骤b中，在下相中加入抗溶剂，析出胡椒粉浸提液中剩余的生物活性物质，再通过减压蒸馏下相溶液，回收天然低共熔溶剂。

12、进一步地，步骤a1中，所述加热的温度为60~90℃，加热时间为35~60min。

13、进一步地，步骤a2中，所述胡椒果粉碎过筛得到胡椒粉末的操作为：胡椒果在常温下超粉碎60~120s，胡椒粉碎物过40~60目筛得到胡椒粉末。

14、进一步地，步骤a2中，所述过滤操作为，将所述浸提液先经过≤100μm滤膜过滤后，再经≤1.0μm滤膜过滤。

15、进一步地，步骤b中，所述静置温度20~25℃，静置时间为1~2h。

16、进一步地，步骤b中，所述减压蒸馏的温度为50~70℃。

17、进一步地，步骤b中，所述抗溶剂为去离子水。

18、本发明的有益效果：

19、本发明利用简单旋蒸从胡椒粉中富集高效回收高纯度胡椒碱，不仅具有萃取量大、操作简单、制备条件温和、选择高、绿色高效的优势，还克服了传统萃取分离方法存在的操作复杂、设备要求高、胡椒碱回收困难、选择性低、萃取溶剂高毒高挥发性的问题。

20、（1）本发明利用天然低共熔溶剂双水相体系从胡椒中分离及回收胡椒碱，萃取时间短，仅需1~2h就能完成对胡椒碱的选择性分离，胡椒碱富集在双水相体系的异丙醇相，在一个特定的实施例中，胡椒碱的最高萃取量为5.14g/100g，分配系数为27.88，胡椒碱的纯度为98.35%，体系回收率为97.49%。分离回收效果好，胡椒碱纯度高。

21、（2）本发明很好地克服了传统胡椒碱提取体系的缺点，整个过程不需要用到高毒性、高挥发性、难生物降解的有机溶剂。提取步骤简单易行，容易扩大，且提取环境温和，符合绿色环保的原则。

22、（3）本发明从胡椒中萃取胡椒碱分有两步，第一步浸提，第二步双水相萃取。第一步有效利用天然低共熔溶剂对生物活性分子高溶的特性，将胡椒碱从胡椒粉中提取出来；第二步根据胡椒碱的特性，定向定制天然低共熔溶剂/异丙醇双水相体系，将胡椒碱从天然低共熔溶剂相中转移到醇相中，以便回收。

23、（4）本发明选择性高，可从胡椒粉中精准提取胡椒碱，克服了传统提取手段选择性低的难题。

24、（5）本发明采用的是天然低共熔溶剂、异丙醇与水构成的双水相体系，有效解决了生物活性物质与天然低共熔溶剂分离困难的难题。

25、（6）本发明的可操作性强，萃取条件温和，且体系上相和下相的含水量高，避免了萃取前后胡椒碱的变性失活，且异丙醇的分子量小、粘度低、分相速度快，大大降低了能源消耗。