一种异硫氰酸酯类化合物的制备方法技术

一种异硫氰酸酯类化合物的制备方法属于生物化工技术领域。本发明专利技术公开了一种以十字花科蔬菜为原料制备异硫氰酸酯类化合物的方法。一种异硫氰酸酯类化合物的制备方法，包括以下步骤：1.?将十字花科蔬菜的种子、种子芽苗、花、茎、叶、根充分粉碎或匀浆后，在pH值为6-8的条件下进行水解；2.?加入特定的终止剂终止异硫氰酸酯类化合物的降解反应;?3.?利用树脂吸附，乙醇与水的混合溶液洗脱异硫氰酸酯类化合物，减压蒸馏得到异硫氰酸酯类化合物浓缩液；4.?利用乙酸乙酯萃取，减压蒸馏得到异硫氰酸酯类化合物产品。本方法优化了现有异硫氰酸酯类化合物的制备方法，提高了水解转化效率及总体制备产率，大大降低了工业化生产成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于生物化工
，涉及十字花科蔬菜中天然产物有效成分的制备工艺。具体为一种以萝卜籽(中药名称莱菔子)、萝卜籽芽苗、西兰花球茎、西兰花籽芽苗和西兰花籽为原料制备异硫氰酸酯类化合物的工艺方法。
技术介绍
据世界卫生组织统计，全球每年因癌症死亡的人数已经达到上千万；近几年来，我国癌症患者的数目也在大幅度的增加，癌症已经成为人类不容忽视的一种疾病。研究表明十字花科蔬菜具有很好的抗癌、防癌效果，长期大量食用十字花科蔬菜的人群的癌症发病率明显低于不食用或小量食用的人群，原因在于这些十字花科蔬菜中富含硫代葡萄糖苷(硫苷)。其能被十字花科蔬菜自身细胞内的黑芥子硫苷酸酶催化水解，并在特定PH范围内进行分子内重排，最终形成了具有良好抗癌、防癌作用效果的异硫氰酸酯类化合物。 异硫氰酸酯类化合物广泛存在于人们日常食用十字花科蔬菜中，例如萝卜、西兰花、甘蓝、芥菜和辣根等十字花科蔬菜。西兰花中富含的莱菔硫烷(Sulforaphane，也称萝卜硫素，分子式为C6H11NOS2)和萝卜中富含的莱菔素(Sulforaphene，也称莱菔子素，分子式为C6H9NOS2)就是异硫氰酸酯类物质，且都是不具有任何细胞毒性的。据研究报道，莱菔硫烷的抗癌作用机理是诱导PhaseII解毒酶的产生，促使癌细胞发生快速凋亡，从而达到抗癌、防癌效果。不仅具有抗癌、防癌作用效果，莱菔硫烷还具有很好的抗氧化及抑制并杀死幽门螺杆菌的生物活性。莱菔素作为莱菔硫烷的结构类似物，它们在化学结构上只有一个双键的差别。化学结构式如下 I)Il Oo Sul foraphaneSul foraphene据相关研究报道，莱菔素也具有与莱菔硫烷相似的药理活性，如抗癌、防癌、促进癌细胞凋亡、抗氧化、抑制并杀死幽门螺杆菌等生物活性，甚至还有莱菔硫烷所不具有的抗突变生物活性。目前，关于莱菔硫烷的制备工艺方法已有研究报道，例如为“一种莱菔硫烷的制备方法(CN1982294)”，“一种萝卜硫素的提取方法(CN101544995) ”，“一种提取萝卜硫素的方法(CN101143842)”，“一种从西兰花芽苗菜中提取多功能莱菔硫烷的方法(CN101514174) ”和“一种从花椰菜叶片中提取萝卜硫素的方法(CN102102113) ”均涉及到莱菔硫烷(也称萝卜硫素)的制备工艺方法。但这些工艺方法都是在PH值为5-8的条件下，将莱菔硫烷前体4-甲基亚硫酰基丁基硫代葡萄糖苷利用黑芥子硫苷酸酶水解并分子内重排生成莱菔硫烷的，而处在水解反应体系中的莱菔硫烷却不是很稳定，在生成莱菔硫烷的同时，莱菔硫烷自身也在不停的快速降解，这样就降低了莱菔硫烷的水解转化产率。同时这些工艺中，通过有机溶剂萃取，直接从水解液中萃取得到莱菔硫烷粗产品，这样浪费了大量的有机溶剂和能源(用于回收有机溶剂)，也大大提高了莱菔硫烷的生产成本，因此，这些工艺方法只限于实验规模制备少量莱菔硫烷产品，大规模的工业化生产难以实现。近几年来，国内外对于莱菔硫烷进行了比较深入的研究，但是关于莱菔硫烷结构类似物莱菔素的研究才刚刚起步，相关研究也只是报道了莱菔素具有某种生物活性，对于莱菔素的制备工艺及水解转化条件的控制还没有建立一个完善的体系。
技术实现思路
本专利技术专利的目的是提供一种从十字花科蔬菜的种子、种子芽苗、花、茎、叶、根中制备异硫氰酸酯类化合物的工艺方法，以克服现有工艺技术的诸多缺点，提高异硫氰酸酯类化合物的水解转化产率，减少异硫氰酸酯类化合物的流失，简化工艺步骤，提高异硫氰酸酯类化合物的总体工艺产率，降低异硫氰酸酯类化合物制备成本，实现异硫氰酸酯类化合物的大规模工业化生产。原料经过的粉碎或匀浆后，利用十字花科蔬菜自身的黑芥子硫苷酸酶在pH值为 6-8的缓冲溶液中水解，并加入特定的终止剂终止异硫氰酸酯类化合物在水解反应体系中的降解反应，采用树脂吸附，去离子水和乙醇体积百分含量为10% -25%的乙醇的水溶液洗脱除杂，乙醇体积百分含量为60% -90%的乙醇的水溶液洗脱异硫氰酸酯类化合物，采用乙酸乙酯萃取异硫氰酸酯类化合物浓缩液得到异硫氰酸酯类化合物产品，从而高效率的提高了异硫氰酸酯类化合物的水解转化产率，产品纯度和总体工艺产率，大大降低了生产成本，实现了异硫氰酸酯类化合物的工业化生产。本专利技术的原料为十字花科蔬菜，包括，但不仅限于，萝卜、甘蓝、西兰花、芥菜、辣根，本方法使用于以十字花科蔬菜的种子、种子芽苗、花、茎、叶、根等组织作为原料。对于本方法优选的十字花科蔬菜是萝卜和西兰花，最优选的原料是萝卜籽、萝卜籽芽苗、西兰花籽、西兰花籽芽苗和西兰花球茎。，其特征在于包括如下具体步骤和工艺条件(I)以十字花科蔬菜的种子、种子芽苗、花、茎、叶、根为原料，粉碎或匀浆后，加入质量为5-20倍的pH值为6-8的缓冲溶液，在5°C _50°C条件下进行搅拌水解反应。(2)水解10-300分钟后，加入异硫氰酸酯类化合物降解反应终止剂，终止水解反 应生成的异硫氰酸酯类化合物的降解反应。(3)将上一步水解反应得到水解混合物，通过离心或过滤操作进行固液分离，收集澄清的水解液。(4)将上一步所得到的水解液，用树脂进行吸附处理，采用去离子水和乙醇体积百分含量为10% -25%的乙醇的水溶液洗脱除杂，乙醇体积百分含量为60-90%的乙醇的水溶液洗脱异硫氰酸酯类化合物，收集洗脱液，减压蒸馏回收乙醇，得到异硫氰酸酯类化合物浓缩液。(5)将上一步得到的异硫氰酸酯类化合物浓缩液，利用浓缩液体积1-3倍的乙酸乙酯萃取3-5次，收集异硫氰酸酯类化合物萃取液，减压蒸馏回收乙酸乙酯，得到干燥的异硫氰1 Ife酷类化合物广品。上述异硫氰酸酯类化合物的制备工艺方法中，步骤(I)所采用的十字花科蔬菜为脱脂或未脱脂的萝卜籽或西兰花籽，萝卜籽芽苗、西兰花籽芽苗和西兰花球茎；所采用的缓冲溶液为磷酸盐、柠檬酸盐或醋酸盐缓冲溶液。上述异硫氰酸酯类化合物的制备工艺方法中，步骤(2)所采用的异硫氰酸酯类化合物降解反应终止剂为盐酸、硝酸、甲酸、乙酸、硫酸、磷酸或三氯乙酸，优选为盐酸。当利用萝卜籽或萝卜籽芽苗水解生成莱菔素时，盐酸在水解反应10-120分钟后加入，优选时间为20-40分钟；盐酸加入量以水解反应体系的pH值变为1-4时为基准，优选水解反应体系pH值变为2-3时的盐酸加入量。当利用西兰花籽、西兰花芽苗或西兰花球茎水解生成莱菔硫烷时，盐酸在水解反应60-300分钟后加入，优选时间为120-180分钟；盐酸加入量以水解反应体系的PH值变为1-4时为基准，优选水解反应体系pH值变为2-3时的盐酸加入量。上述异硫氰酸酯类化合物的制备工艺方法中，步骤(4)和(5)所采用的减压蒸馏的真空度低于0. 09Mpa，温度为30-50°C，优选为35_45°C。专利技术效果本专利技术将十字花科蔬菜的种子、种子芽苗、花、茎、叶、根粉碎或匀浆后，利用蔬菜组织细胞特有的黑芥子硫苷酸酶在PH值为6-8的条件下水解，水解反应完成后，加入特定的终止剂终止异硫氰酸酯类化合物降解反应的进行，采用树脂吸附，去离子水和低浓度乙醇的水溶液洗脱除杂，高浓度乙醇的水溶液洗脱异硫氰酸酯类化合物，采用乙酸乙酯萃取异硫氰酸酯类化合物浓缩液得到异硫氰酸酯类化合物产品。本专利技术工艺方法采用的原料易得，适用范围广，通过加入异硫氰酸酯类本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：袁其朋，况鹏群，梁浩，周沫，宋丹，伊锐，
申请(专利权)人：北京化工大学，
类型：发明
国别省市：