工业化提取蒜氨酸衍生物及制备蒜氨酸的方法技术

本发明专利技术公开了一种工业化提取蒜氨酸衍生物及制备蒜氨酸的方法，旨在解决现有技术中蒜氨酸提取效率低，且无法工业化生产的技术问题。本发明专利技术提供一种工业化提取蒜氨酸衍生物的方法和一种工业化制备蒜氨酸的方法。本发明专利技术将特定成熟期的大蒜加入酶破坏液后冷冻降温，惰性气体保护条件下粉碎，酸性条件下灭酶并用絮凝剂将灭活的酶和其他大蒜组分沉淀，提取液经化学反应将蒜氨酸转化成易分离的衍生化，提取率高。本发明专利技术简单操作，成本低，生产过程可控，整个处理过程将温度控制在低温和常温范围内，实现最大限度的避免蒜氨酸分解，提高收率，且易应用于吨位级的工业化生产，环保污染小，能实现蒜氨酸的工业化提取分离。

Industrial extraction of allicin derivatives and its preparation

【技术实现步骤摘要】
工业化提取蒜氨酸衍生物及制备蒜氨酸的方法
本专利技术涉及工业化合物提取
，具体涉及一种工业化提取蒜氨酸衍生物及制备蒜氨酸的方法。
技术介绍
蒜氨酸是一种独特的含硫天然氨基酸，蒜氨酸占大蒜干重的0.6%～2%。现代医学认为，蒜氨酸具有抗肿瘤，协同降血压，清除体内自由基，保护肝脏等多种药理功效，被医学界称为“二十一世纪在天然食药领域中的最伟大神奇发现之一”。1951年，诺贝尔化学奖得主斯特鲁和泽伊贝克两人发现了能产生蒜素的蒜氨酸和蒜氨酸酶。新鲜大蒜中天然存在的是无臭的蒜氨酸和分解蒜氨酸的蒜氨酸酶，这两种物质之间通过细胞膜隔开，并分别稳定的存在，当蒜体遭到损坏以后，细胞膜破裂，液泡中存在的蒜氨酸酶和细胞质中存在的蒜氨酸结合，就会发生化学反应，蒜氨酸被蒜氨酸酶分解，然后生成拥有特殊气味的大蒜素。有学者认为蒜氨酸酶分解蒜氨酸的作用机理为：蒜氨酸酶辅助剂磷酸吡哆醛作用在底物上之后，与蒜酶形成一个结合物，在连接键上包含底物（S）和一个金属离子（M+）的静电相互作用，然后酶上面的一个碱性基团B从底物上脱去一个质子即氢离子，由此引发了底物的崩溃，释放出一个次磺酸、氨和丙酮酸根，产生大蒜素。张学俊等持不同观点，提出非亚砜结构的醚型蒜氨酸，指出大蒜体内是处在一种还原环境下，蒜氨酸与酶原本缔合在一起，当切开或破碎接触空气时，蒜氨酸的硫原子先被氧化为亚砜，电子云重新分布导致硫碳键断裂形成大蒜素。所以，如何降低蒜氨酸酶的活性，如何灭酶，如何减少蒜氨酸酶与蒜氨酸的接触成为解决工业规模化提取蒜氨酸的主要研究方向。有学者尝试采用高温或微波让酶失活；然而，在工业化的灭酶过程中，吨位级别的新鲜大蒜进行处理时，固体升温不能保证快速、均匀，蒜堆变成了“夹生饭”，使得蒜堆中间的新鲜大蒜的蒜氨酸尽数被破坏。此外，微波也无法穿透蒜堆，X射线也仅仅能杀死胚芽，无法保证蒜氨酸酶失活，在蒜氨酸提取过程中毫无意义。此外，从提取的蒜氨酸粗品中提纯蒜氨酸时，鉴于蒜氨酸水溶性好，不易分离，多采用高温蒸水或冷冻干燥；然而，高温蒸水易破坏蒜氨酸分子中已被氧化和高温分解的官能团，而冷冻成本太高，对设备和操作人员的要求也较高，不利于工业化应用。因此，低成本的蒜氨酸高效工业化生产成为业内亟待解决的技术难题。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种工业化提取蒜氨酸衍生物及制备蒜氨酸的方法。以解决现有技术中蒜氨酸提取效率低，且无法实现低成本的工业化生产的技术问题。为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：提供一种工业化提取蒜氨酸衍生物的方法，包括以下步骤：（1）取大蒜原料，在-20℃～0℃下加入蒜氨酸酶破坏液浸泡，以浸没所述大蒜原料为准，当所述大蒜原料与所述蒜氨酸酶破坏液彻底结冻后，在惰性气体保护下粉碎，得粉碎液冰渣；（2）将所述粉碎液冰渣加入提取液中，在-5℃～5℃、惰性气体保护下搅拌4～10h，得灭酶混合物；避开了蒜氨酸酶活性最优的条件，最大限度的避免蒜氨酸在提取过程中被酶解；所述提取液与大蒜原料的质量比为0.8～1.5：1；所述提取液由质量比为1～3：5～20：100的絮凝剂、酸和水组成；（3）将灭酶混合物离心，去滤渣，得离心液；（4）将所得离心液经脂溶性有机溶剂洗涤，分离溶剂，除去脂溶性副产物，得洗涤液；（5）调节所得洗涤液的pH值至9～12，加入蒜氨酸衍生化试剂，得蒜氨酸衍生物；所述蒜氨酸衍生化试剂与所述洗涤液的质量体积比为0.01～3kg：100L；蒜氨酸易溶于水，将其衍生化，使其衍生物游离于水，可高效提取蒜氨酸；（6）在所得蒜氨酸衍生混合物中加入脂溶性有机溶剂萃取处理，所述脂溶性有机溶剂与所述蒜氨酸衍生混合物的体积比为20～90：100；选择低沸点的萃取剂提起蒜氨酸衍生物，避开了高温蒸水对蒜氨酸官能团的破坏或高成本的冷冻干燥；再在真空、30℃～60℃条件下脱溶剂，即得蒜氨酸衍生物。优选的，在所述步骤（1）中，所述大蒜原料为蒜薹、蒜苗、抽薹初期大蒜、抽薹中期大蒜、采收期大蒜、农业化储藏期大蒜、射线灭活大蒜、冷库储藏期大蒜、发芽期大蒜中的至少一种；蒜氨酸分子结构中含有不稳定的官能团亚砜和双键，易被氧化，且怕高温，避开高温，采取惰性气体保护。所述惰性气体为氮气、氩气、氖气中的至少一种。所述蒜氨酸酶破坏液为质量百分数3%～10%的氢氧化钠、3%～10%的氢氧化钙、3%～10%的氢氧化钾、3%～10%的碳酸钾、25%～45%的醋酸、25%～45%的盐酸、25%～45%的氢溴酸、25%～45%的酸、25%～45%的磷酸中的任意一种。优选的，在所述步骤（2）中，所述絮凝剂为硫酸铝、氯化铝、硫酸铁、氯化铁中的任意一种；所述酸为醋酸、盐酸、氢溴酸、硫酸、磷酸中的至少一种。优选的，在所述步骤（4）或（6）中，所述脂溶性有机溶剂为乙酸乙酯、甲苯、乙酸异丙酯、二氯甲烷中的至少一种。优选的，在所述步骤（5）中，所述蒜氨酸衍生化试剂为Boc酸酐、乙酰氯、乙酸酐、氯化苄中的至少一种。提供一种工业化制备蒜氨酸的方法：将所提取的蒜氨酸衍生物经液相分离后，再经与提取过程中所用衍生化试剂相匹配的化学处理脱保护，即得蒜氨酸。优选的，所述化学处理为乙酸乙酯卤化氢溶液脱保护、三氟乙酸脱保护、甲磺酸脱保护、高压加氢脱保护中的任意一种。与现有技术相比，本专利技术的主要有益技术效果在于：1.本专利技术将特定成熟期的大蒜原料加入酶破坏液后冷冻降温，惰性气体保护条件下粉碎，酸性条件下灭酶并用絮凝剂将灭活的酶和其它大蒜组分沉淀，提取液经化学反应将蒜氨酸转化成易分离的衍生化，提取率高。2.本专利技术操作简单，成本低，生产过程可控，整个处理过程将温度控制在低温和常温范围内，实现最大限度的避免蒜氨酸分解，提高收率，且易应用于吨位级的工业化生产，环保污染小，能实现蒜氨酸的高效工业化生产。3.本专利技术的产品蒜氨酸衍生物可在8℃左右下长期保存，且性质稳定，与天然蒜氨酸需要-20℃低温储藏相比，对仓储设施要求低，可大幅节约工业储运成本。4.本专利技术为蒜氨酸的药学研究和商业化规模生产奠定坚实的物质基础。具体实施方式下面结合实施例来说明本专利技术的具体实施方式，但以下实施例只是用来详细说明本专利技术，并不以任何方式限制本专利技术的范围。在以下实施例中所涉及的仪器设备如无特别说明，均为常规仪器设备；所涉及的试剂如无特别说明，均为市售常规试剂；所涉及的试验方法，如无特别说明，均为常规方法。实施例1：一种工业化提取蒜氨酸衍生物的方法（1）取100kg农业化储藏大蒜脱皮，放入100kg浓度为5%的氢氧化钠溶液（酶破坏液能彻底浸没大蒜），-20℃下浸泡过夜；待破坏液和大蒜彻底冻结后，将混合物在氩气的保护下粉碎，备用；（2）配制提取液：加入水85kg，絮凝剂聚合氯化铁1kg，硫酸15kg，0℃，通氩气保护；（3）将粉碎过后的大蒜冰渣投入到反应釜中，-5℃条件下搅拌10h，充分灭酶；（4）絮凝剂将失活本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种工业化提取蒜氨酸衍生物的方法，其特征在于，包括以下步骤：/n（1）取大蒜原料，在-20℃～0℃下加入蒜氨酸酶破坏液浸泡，加入量以浸没所述大蒜原料为准，当所述大蒜原料与所述蒜氨酸酶破坏液彻底结冻后，在惰性气体保护下粉碎，得粉碎液冰渣；/n（2）将所述粉碎液冰渣加入提取液中，在-5℃～5℃、惰性气体保护下搅拌4～10h，得灭酶混合物；/n所述提取液与大蒜原料的质量比为0.8～1.5:1；/n所述提取液由质量比为1～3:5～20:100的絮凝剂、酸和水组成；/n（3）将灭酶混合物在-5℃～5℃条件下离心，去滤渣，得离心液；/n（4）将所得离心液经脂溶性有机溶剂洗涤，分离所述有机溶剂，得洗涤液；/n（5）调节所得洗涤液的pH值至9～12，加入蒜氨酸衍生化试剂，得蒜氨酸衍生物；所述蒜氨酸衍生化试剂与所述洗涤液的质量体积比为0.01～3kg：100L；/n（6）在所得蒜氨酸衍生混合物中加入脂溶性有机溶剂萃取处理，所述脂溶性有机溶剂与所述蒜氨酸衍生混合物的体积比为20～90：100；再在真空、30℃～60℃条件下脱溶剂，即得蒜氨酸衍生物。/n

【技术特征摘要】
1.一种工业化提取蒜氨酸衍生物的方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）取大蒜原料，在-20℃～0℃下加入蒜氨酸酶破坏液浸泡，加入量以浸没所述大蒜原料为准，当所述大蒜原料与所述蒜氨酸酶破坏液彻底结冻后，在惰性气体保护下粉碎，得粉碎液冰渣；
（2）将所述粉碎液冰渣加入提取液中，在-5℃～5℃、惰性气体保护下搅拌4～10h，得灭酶混合物；
所述提取液与大蒜原料的质量比为0.8～1.5:1；
所述提取液由质量比为1～3:5～20:100的絮凝剂、酸和水组成；
（3）将灭酶混合物在-5℃～5℃条件下离心，去滤渣，得离心液；
（4）将所得离心液经脂溶性有机溶剂洗涤，分离所述有机溶剂，得洗涤液；
（5）调节所得洗涤液的pH值至9～12，加入蒜氨酸衍生化试剂，得蒜氨酸衍生物；所述蒜氨酸衍生化试剂与所述洗涤液的质量体积比为0.01～3kg：100L；
（6）在所得蒜氨酸衍生混合物中加入脂溶性有机溶剂萃取处理，所述脂溶性有机溶剂与所述蒜氨酸衍生混合物的体积比为20～90：100；再在真空、30℃～60℃条件下脱溶剂，即得蒜氨酸衍生物。


2.根据权利要求1所述的工业化提取蒜氨酸衍生物的方法，其特征在于，在所述步骤（1）中，所述大蒜原料为蒜薹、蒜苗、抽薹初期大蒜、抽薹中期大蒜、采收期大蒜、农业化储藏期大蒜、射线灭活大蒜、冷库储藏期大蒜、发芽期大蒜中的至少一种。


3.根据权利要求1所述的工业化提取蒜氨酸衍生物的方法，其特征在于，在所述步骤（1）中，所述惰性气体为氮气、氩气、氖气中的至少一种。

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【专利技术属性】
技术研发人员：张俊杰，裴东东，杨浩强，陶金涛，刘娟，
申请(专利权)人：郑州依米花手性药物研究有限公司，
类型：发明
国别省市：河南;41