1 紅花黃、紅花紅色素提取分離的原理
紅花的加工實質(zhì)是利用紅花黃色素易溶于水、而紅花紅色素難溶于水的特性,進行分步提取。
2 紅花黃色素的制備
2. 1 制備方法
各種文獻報道的紅花黃色素制備的工藝流程基本接近,可以歸納為溶劑浸取、浸取液精制、減壓濃縮和后處理四主要步驟,后處理步驟則依據(jù)產(chǎn)品的質(zhì)量要求有所不同。
溶劑浸取工藝條件的研究較多,多數(shù)研究者采用兩次浸取工藝。實驗以蒸餾水為空白液,波長401 nm,測定浸取液的吸光度,從而確定出提取條件。溶劑浸取操作條件的對比見表1。
溶劑浸取工藝條件的確定必須綜合考慮后處理的影響,兼顧回收率、能耗和環(huán)境問題。
浸取液精制方法的研究相對較少。臧寶霞等采用層析用硅膠吸附浸取液中的紅花黃色素;彭永芳等選用穩(wěn)定性較好的AB - 8樹脂作為吸附劑, 80%乙醇作洗脫劑,產(chǎn)品雜質(zhì)少,紅花黃色素的回收率達到23. 2%;陳東海等提出采用離子膜脫除浸取液中的重金屬離子。
對于精制的浸取液,有以下幾種處理方法: ①減壓濃縮至溶液密度為1 250 kg/m3 ,加無水乙醇至溶液中醇濃度達到60%～90% ,離心分離出橙黃色沉淀,干燥后即得成品,濾液在60 ℃下減壓回收乙醇;也可以采用丙酮等其他沉淀劑。②李桂生等[ 9 ]對橙黃色沉淀加10 倍水稀釋后用DM - 130 樹脂吸附, 用95%乙醇洗脫,洗脫液減壓回收乙醇后經(jīng)干燥制得成品。③減壓濃縮至一定濃度,采用噴霧干燥法處理得成品。④精制溶劑浸取液進行滅菌處理,得到一定濃度的液體產(chǎn)品。
3 紅花紅色素的制備
與紅花黃色素相比,紅花紅色素在紅花中含量為0. 5%～1. 4% ,并且穩(wěn)定性很差。紅花紅色素在弱堿性條件下易溶于水,對提取紅花黃色素后的藥渣,采用低濃度碳酸鉀溶液提取紅花紅色素。加入乙酸調(diào)節(jié)提取液至中性,利用纖維素或者棉條吸附紅花紅色素。脫附操作將紅花紅色素移到碳酸鉀水溶液中,除上清液,并以高速離心分離機離心后,經(jīng)冷凍干燥,得到紅花紅色素干燥品。產(chǎn)品亦應放置在遮光密封容器,并保存于低溫條件下。
4 結(jié)論及建議
4. 1 提取工藝的優(yōu)化
紅花中有效紅花黃色素的回收率很低(大約在20%左右) ,造成資源的浪費,同時也給后續(xù)的紅花紅色素的提純造成困難。由表1可以看出,不同研究者得出的結(jié)果相差很大,說明該單元操作并不成
熟。筆者認為,在進一步的研究中,不僅應考慮紅花產(chǎn)地的影響,而且還需考慮紅花黃色素穩(wěn)定性的影響。我們認為,以水為溶劑,采用超聲波、微波輔助萃取技術(shù),可有效降低提取溫度,提高傳質(zhì)速率,縮短浸取時間,并提高有效成分的回收率。
眾多的研究都集中在工藝的實驗優(yōu)化方面,沒有從化學工程傳遞原理的角度進行深入的研究,缺少理論指導,正是制約該操作單元發(fā)展的因素之一。為此,建議加強基礎研究工作,測定相關(guān)的熱力學數(shù)據(jù),從傳遞原理出發(fā)建立浸取動力學模型,為工藝優(yōu)化提供基礎理論。
4. 2 采用納濾技術(shù)分離
由于浸取液濃度很低,脫水量很大,導致目前工藝的能耗很大,成本很高。應用現(xiàn)代膜分離技術(shù)代替蒸發(fā)濃縮步驟,在常溫下操作,既可以節(jié)約能量,又可以保證有效成分不變質(zhì)。根據(jù)我們初步的研究結(jié)果,可以先用超濾膜脫除大分子物質(zhì)后再用納濾濃縮脫水,這樣可以減少膜的污染。納濾濃縮的透過液中含有少量紅花黃色素,可以作為下次的提取液,既提高了資源的利用率,又為工業(yè)化整個流程奠定基礎。
4. 3 重金屬的脫除
國家標準中對鉛、砷、汞的含量有嚴格規(guī)定,所以在制備過程中必須考慮重金屬的脫除。采用荷電鑲嵌膜同時完成濃縮和脫除重金屬是比較經(jīng)濟的方法。
4. 4 蒸發(fā)濃縮液的后處理
蒸發(fā)濃縮液的后處理,以噴霧干燥制取固體產(chǎn)品比較合理,因為固體產(chǎn)品便于保存,并且在噴霧干燥中,高溫干燥介質(zhì)與蒸發(fā)濃縮接觸時間較短,設計合理可以保證產(chǎn)品不過熱。
4. 5 濾渣的再利用
利用生產(chǎn)紅花黃色素的濾渣,生產(chǎn)紅花紅色素無疑是發(fā)展的方向,這樣可以提高資源的利用率和過程的綠色程度。
我國擁有豐富的紅花資源,國內(nèi)紅花主產(chǎn)地希望開發(fā)附加值較高的產(chǎn)品,但是由于研究不夠深入,工藝不夠完善,導致紅花資源的利用程度很低。所以,加強紅花綜合利用的研究,采用超聲波、微波輔助萃取技術(shù),推廣和利用新型膜分離技術(shù),應用化學工程傳遞原理指導整個研究過程和工藝設計,提高紅花綜合利用水平,具有良好的經(jīng)濟效益和社會效益。
紅花的加工實質(zhì)是利用紅花黃色素易溶于水、而紅花紅色素難溶于水的特性,進行分步提取。
2 紅花黃色素的制備
2. 1 制備方法
各種文獻報道的紅花黃色素制備的工藝流程基本接近,可以歸納為溶劑浸取、浸取液精制、減壓濃縮和后處理四主要步驟,后處理步驟則依據(jù)產(chǎn)品的質(zhì)量要求有所不同。
溶劑浸取工藝條件的研究較多,多數(shù)研究者采用兩次浸取工藝。實驗以蒸餾水為空白液,波長401 nm,測定浸取液的吸光度,從而確定出提取條件。溶劑浸取操作條件的對比見表1。
溶劑浸取工藝條件的確定必須綜合考慮后處理的影響,兼顧回收率、能耗和環(huán)境問題。
浸取液精制方法的研究相對較少。臧寶霞等采用層析用硅膠吸附浸取液中的紅花黃色素;彭永芳等選用穩(wěn)定性較好的AB - 8樹脂作為吸附劑, 80%乙醇作洗脫劑,產(chǎn)品雜質(zhì)少,紅花黃色素的回收率達到23. 2%;陳東海等提出采用離子膜脫除浸取液中的重金屬離子。
對于精制的浸取液,有以下幾種處理方法: ①減壓濃縮至溶液密度為1 250 kg/m3 ,加無水乙醇至溶液中醇濃度達到60%～90% ,離心分離出橙黃色沉淀,干燥后即得成品,濾液在60 ℃下減壓回收乙醇;也可以采用丙酮等其他沉淀劑。②李桂生等[ 9 ]對橙黃色沉淀加10 倍水稀釋后用DM - 130 樹脂吸附, 用95%乙醇洗脫,洗脫液減壓回收乙醇后經(jīng)干燥制得成品。③減壓濃縮至一定濃度,采用噴霧干燥法處理得成品。④精制溶劑浸取液進行滅菌處理,得到一定濃度的液體產(chǎn)品。
3 紅花紅色素的制備
與紅花黃色素相比,紅花紅色素在紅花中含量為0. 5%～1. 4% ,并且穩(wěn)定性很差。紅花紅色素在弱堿性條件下易溶于水,對提取紅花黃色素后的藥渣,采用低濃度碳酸鉀溶液提取紅花紅色素。加入乙酸調(diào)節(jié)提取液至中性,利用纖維素或者棉條吸附紅花紅色素。脫附操作將紅花紅色素移到碳酸鉀水溶液中,除上清液,并以高速離心分離機離心后,經(jīng)冷凍干燥,得到紅花紅色素干燥品。產(chǎn)品亦應放置在遮光密封容器,并保存于低溫條件下。
4 結(jié)論及建議
4. 1 提取工藝的優(yōu)化
紅花中有效紅花黃色素的回收率很低(大約在20%左右) ,造成資源的浪費,同時也給后續(xù)的紅花紅色素的提純造成困難。由表1可以看出,不同研究者得出的結(jié)果相差很大,說明該單元操作并不成
熟。筆者認為,在進一步的研究中,不僅應考慮紅花產(chǎn)地的影響,而且還需考慮紅花黃色素穩(wěn)定性的影響。我們認為,以水為溶劑,采用超聲波、微波輔助萃取技術(shù),可有效降低提取溫度,提高傳質(zhì)速率,縮短浸取時間,并提高有效成分的回收率。
眾多的研究都集中在工藝的實驗優(yōu)化方面,沒有從化學工程傳遞原理的角度進行深入的研究,缺少理論指導,正是制約該操作單元發(fā)展的因素之一。為此,建議加強基礎研究工作,測定相關(guān)的熱力學數(shù)據(jù),從傳遞原理出發(fā)建立浸取動力學模型,為工藝優(yōu)化提供基礎理論。
4. 2 采用納濾技術(shù)分離
由于浸取液濃度很低,脫水量很大,導致目前工藝的能耗很大,成本很高。應用現(xiàn)代膜分離技術(shù)代替蒸發(fā)濃縮步驟,在常溫下操作,既可以節(jié)約能量,又可以保證有效成分不變質(zhì)。根據(jù)我們初步的研究結(jié)果,可以先用超濾膜脫除大分子物質(zhì)后再用納濾濃縮脫水,這樣可以減少膜的污染。納濾濃縮的透過液中含有少量紅花黃色素,可以作為下次的提取液,既提高了資源的利用率,又為工業(yè)化整個流程奠定基礎。
4. 3 重金屬的脫除
國家標準中對鉛、砷、汞的含量有嚴格規(guī)定,所以在制備過程中必須考慮重金屬的脫除。采用荷電鑲嵌膜同時完成濃縮和脫除重金屬是比較經(jīng)濟的方法。
4. 4 蒸發(fā)濃縮液的后處理
蒸發(fā)濃縮液的后處理,以噴霧干燥制取固體產(chǎn)品比較合理,因為固體產(chǎn)品便于保存,并且在噴霧干燥中,高溫干燥介質(zhì)與蒸發(fā)濃縮接觸時間較短,設計合理可以保證產(chǎn)品不過熱。
4. 5 濾渣的再利用
利用生產(chǎn)紅花黃色素的濾渣,生產(chǎn)紅花紅色素無疑是發(fā)展的方向,這樣可以提高資源的利用率和過程的綠色程度。
我國擁有豐富的紅花資源,國內(nèi)紅花主產(chǎn)地希望開發(fā)附加值較高的產(chǎn)品,但是由于研究不夠深入,工藝不夠完善,導致紅花資源的利用程度很低。所以,加強紅花綜合利用的研究,采用超聲波、微波輔助萃取技術(shù),推廣和利用新型膜分離技術(shù),應用化學工程傳遞原理指導整個研究過程和工藝設計,提高紅花綜合利用水平,具有良好的經(jīng)濟效益和社會效益。