植物催化制备活性小分子人参膏及其制备方法和使用方法与流程

本发明涉及人参深加工及天然催化剂领域，尤其是一种植物催化制备活性小分子人参膏的方法。

背景技术：

人参是中国传统名贵中草药，以其突出药用价值在我国起到重要价值，被称为“百草之王”。人参既是种名又是属名，人参属植物属于五加科，包括十余个种，常用的有人参(中国人参、高丽参)、西洋参(美国参)、三七参(田七参)。皂苷类成分是其标志性活性成分，人参中含量4～10％，见表一所示。

人参皂苷是人参中的主要功效性成分。其中，人参本身含量较高的是分子量较大的原人参皂苷，占人参总皂苷含量的95％以上，平均分子量898～992da，见表二所示。这些含量高的大分子皂苷本身活性低、难吸收，是中药有效成分的“前体药物”，口服后需要在体内进一步代谢成低糖基的小分子皂苷才能发挥药效。并且，人参皂苷分子量越小活性越强。但是，人参直接口服在体内转化个体差异化较大、转化效率低，原人参皂苷平均吸收率仅为5％，即95％不能被人体利用，并容易引起部分人流鼻血、上火等副作用。而直接口服小分子人参皂苷，则活性高、易吸收、不上火。因此，改变人参中的难吸收、低活性的大分子成分，转化为高活性、易吸收、不上火的小分子成分，是人参等中草药行业的技术现代化和国际化、产品创新、产业升级的核心科技。

目前常用的水解方法有物理法、化学法和酶解法。物理法如热解法可以对糖苷键不稳定的糖苷键进行水解，例如传统的红参加工使一小部分人参皂苷在加工过程中发生了转化，但是这种转化率极低，仅为2％左右(如：发明专利、《高活性红参的制作方法》公开号：cn1846720a)。

化学法包括酸解、碱解以及金属离子水解法。化学水解法反应条件苛刻，对设备具有相当严重的腐蚀性，对生态环境污染也比较大，有时还会需要高压条件，对设备要求高；化学法制备小分子皂苷，也需要预先提纯总皂苷或单体皂苷，费用高昂(如：发明专利《一种阴离子催化水解苷类化合物的方法》、公开号：cn108586412a)这些因素都在一定程度上限制了工业上的广泛应用。

酶解法以其高效性、专一性等特点受到越来越多的重视。但是目前工业化生产的糖苷酶，例如淀粉酶、糖化酶、纤维素酶等是水解糖类化合物的普通糖苷键，对苷类化合物的β构型的糖苷键水解效率并不高。另外，部分实验室制备的特异酶，虽然可以高效水解皂苷，但是需要制备人参皂苷单体或人参皂苷分离物，才可以转化(如：发明专利，《微生物酶转化人参茎叶皂苷制备人参稀有皂苷的方法》公开号：cn104894204a)。但是，分离人参皂苷的成本极高。更为重要的是，大孔吸附树脂、硅胶等分离方法以及氯仿、甲醇等洗脱剂，因为其毒性而不允许在食品中使用。所以，难以产业化应用，仅能在实验室研究使用。

膏方是中医药经典传承方剂之一，被认为是是滋补强身、治疗慢性疾病、养生保健的最佳剂型。膏方融入传统医学精髓理念，其通过反复煎煮提取浓缩，最大限度地萃取药材中的有效成分，让药效成分精微化，滋补调治效果显著。同时，其药效浓度高、易吸收、口服方便、体量小便于携带也符合现代人的生活方式，在愈加重视养生保健的现今社会，膏方养生已成为一个弘扬传统中医文化的新途径。

以膏滋为载体的人参膏，国内外专家研发较多，但是多集中在口感及得率；对于功效成分群的组分、含量、分子量的研究涉及很少。特别是，从植物中萃取天然催化剂，不需要预先分离人参皂苷、直接转化制备固形物48brix以上，人参皂苷分子量分布于604～785da的粘稠膏滋形态的人参膏，未见报道。例如：

中国发明专利《一种食品人参膏及其制备方法》(吉林人参研究院，公开号：cn110584037a)公开了一种人参膏的制法：将人参、山药、山楂、大枣、蜂蜜相混合，制成一种风味独特、方便快捷的食；中国发明专利《人参膏及其制备工艺》(长春中医药大学，公开号cn110051782a)公开了一种人参膏及其制备工艺：将人参、黄精、桑葚、枸杞子、蜂蜜进行提取制备人参膏。该类方法仅考虑了产品风味及提取得率，未考虑有效成分群的“组分、含量、加工过程中的动态变化”，更没有注明产品中“皂苷分子量”。

中国发明专利《一种黑人参蜜膏及其制备方法》(吉林修福源生物科技有限责任公司，公开号：cn108157880a)和中国发明专利《一种鲜人参膏的制备方法及应用》(辽宁熙峰药业集团有限公司，公开号：cn109316517a)公开的方法，虽然含有小分子稀有人参皂苷，但含量极其微少、仅为万分之几。归根结底，是没有发现植物催化剂的存在，不能很好的激活催化活性。

技术实现要素：

针对现有技术不足，本发明公开了一种活性小分子人参膏的方法。特别是围绕“利用从植物中提取的天然催化剂、不需要预先提取及分离人参皂苷、直接催化制备固形物48brix以上，人参皂苷分子量分布于604～785da的粘稠膏滋形态的、可即食服用的、活性小分子人参膏的方法”。催化机理如图2所示。

按以下步骤进行：

s1:人参预处理：人参清洗后，在95～150℃、压力为0.60～4.0kgf/cm²条件下处理10～90min，使人参的植株组织松散但不破裂，然后干燥至含水量低于10％。

s2：提取：人参中加入3～8倍体积的食用乙醇-水溶液，乙醇含量为0～95％；回流提取，提取温度为80～98℃，提取时间为30min～12h；提取1～3次，合并提取液。

s3：浓缩：提取液中加入植物催化剂，催化剂添加量为初始人参的0.01～85倍重量，充分混合后减压浓缩至38brix以上。

s4：催化反应a：减压激活催化剂a，在45～65℃、-0.001～-0.1mp下，催化时间为3～12h。利用植物催化液中的a类人参皂苷催化剂，催化分解分子量为1109.29的rb1,分子量为1079.27的rb2、rb3、rc以及分子量为963.17的rd的20-o-上的糖基，或将20-c上的羟基脱水转化成20-21烯或20-22烯皂苷，生成分子量为785.02的r-rg3和s-rg3以及分子量为767.01的rk1和rg5；催化分解分子量为947.14的re的20碳的20-o-糖基，或将20-c上的羟基脱水转化成20-21烯或20-22烯皂苷，生成分子量为785.01的r-rg2和s-rg2以及分子量为767.01的rg4和rg6；催化分解分子量为801.01的rg1的20碳的20-o-糖基，生成分子量为638.87的s-rh1和r-rh1以及分子量为620.87的rh4和rk3。

s5：催化反应b：常压状态下激活催化剂b，在55～87℃下、催化8～24h，使s4中的分解产物进一步水解。利用植物催化液中的b类人参皂苷催化剂，催化分解r-rg3、s-rg3、rk1和rg5的3-o-糖基，生成分子量为622.87的s-rh2和r-rh2和分子量为604.88的rk2和rh3；催化分解r-rg2、s-rg2、rg4、rg6的6-o-糖基，生成分子量为638.87的s-rh1和r-rh1以及分子量为620.87的rh4和rk3。

s6：制膏：调整固形物含量至48brix以上，即得到活性小分子人参膏。可以直接包装成产品，也可以加入其他辅料制成产品。

使用的植物催化剂从植物中萃取得到，包括以下步骤：

s1：催化性能活化：把拥有催化活性的植株组织在120～240℃下、活化0.5～30min，活化催化性能；并使植株组织熟化、破而不碎，催化剂裸露而便于提取。

s2：提取植物催化剂a：加入植株4～8倍体积的水，在65～85℃下，提取2～8h；

s3：提取植物催化剂b：加入植株2～4倍体积的水，在85～98℃下，提取2～8h；

s4：净制：合并提取的催化液，并浓缩至38～45brix,在16000rpm～24000rpm下离心处理，收集离心液，即得植物催化剂。

所述的人参为人参属植物，具体包括人参、三七参、西洋参、竹节参、珠子参；提取催化剂的植物，至少包括麦冬、枸杞、甘草、苦瓜、大枣、黄精中的一种；催化过程可以加入适量的酸、碱或盐，调节溶液ph；制备的人参膏，可以直接使用，也可以添加到功能食品、保健品、化妆品、药品中。

附图说明

图1：工艺流程图

图2：植物催化机理图

图3：天然人参hplc检测图

图4：小分子人参膏hplc检测图

图5：小分子西洋参膏hplc检测图

图6：小分子人参膏hplc检测图

具体实施方式

实施例1

500kg人参，清洗后在110℃、压力为1.5kgf/cm²条件下处理35min，使人参的植株组织松散但不破裂，然后干燥至含水量低于10％；干燥后的人参中加入8倍体积的15％食用乙醇-水溶液，回流提取，提取温度为84℃，提取时间为4h；提取3次，合并提取液，待用。

250kg枸杞、120kg麦冬在150℃下、炒制3min，活化催化性能，并使植株组织熟化、破而不碎；加入2.2t的水，在85℃下提取2h，收集清液；再加入1.1t的水，在95℃下提取3h，收集清液。合并两次提取到的催化液，并浓缩至40brix，在24000rpm下离心处理15min，收集离心液，即得植物催化剂。

合并人参提取液和植物催化剂，充分混合后浓缩至55brix；先减压激活催化剂a，在65℃、-0.05mpa下，催化5h；再在常压状态下激活催化剂b，在75℃下、催化12h；调整固形物含量至65brix，即得到活性小分子人参膏。

试验例1：天然人参的成分分析

此试验为对照试验，使用《韩国健康机能食品公典(2004)》中载明的水饱和正丁醇提取方法提取和测定人参中的总皂苷含量。并采用高效液相色谱法对皂苷群进行定性、定量分析。方法如下具体如下：

分别取干燥的人参、西洋参、三七参，粉碎成100目的粉末。再分别精密称取样品各5g，分别置于250ml圆底烧瓶中，各加50ml水饱和正丁醇，在70～80℃水浴回流提取1h，冷却后过滤，收集滤液，对残留物进行以上操作重复2次，滤纸用10ml水饱和正丁醇洗涤，分别合并滤液。滤液移到250ml分液漏斗中加50ml蒸馏水充分振荡，待明显分层。已分层的水饱和正丁醇放入已恒重的蒸馏烧瓶中，在水浴中减压回收正丁醇。残留物中加50ml乙醚，在36℃水浴中回流30分钟脱脂，除掉乙醚。上述蒸馏烧瓶移至干燥箱(105℃)中恒重为止，干燥30min，把蒸馏烧瓶移至干燥器中放置30min后分别称量，增重既是总皂苷的重量。实验结果如表一所示。

高效液相色谱法对皂苷群进行定性、定量分析：色谱仪，waterse2696高效液相色谱分析仪，waters2998光电二极管阵列(pda)检测器及empower3色谱工作站；色谱柱：xbridgec18柱(5μm，)；流动相：乙腈(a)-水(b)。进样量：10μl；柱温：35℃；体积比流速：1.0ml/min；检测波长：203nm。

精确称取皂苷样品，溶于1ml的色谱甲醇中，浓度为4mg/ml；检测程序为：乙腈(a)-水(b)：0-5min，20％a-40％a等度；5-10min，40％a-60％a线性梯度，10-70min，60％a-100％a线性梯度。

天然人参的检测图谱如图1所示，不同人参属植物的天然人参的皂苷分子量及百分含量如表二所示。

可知，天然人参的分子量居于883.45～991.69。

实验例2：小分子人参膏检测

精密称取实施例1所获得的小分子人参膏7g试样，置于250m圆底烧瓶中、加20毫升蒸馏水混合，加50ml石油醚振荡脱脂20min，移去石油醚层，重复2次；残留物加50ml水饱和正丁醇，在70-80℃水浴回流提取1h，冷却后过滤，收集滤液，对残留物进行以上操作重复2次，滤纸用10ml水饱和正丁醇洗涤，合并滤液。滤液移到250ml分液漏斗中加20ml蒸馏水充分振荡，待明显分层。已分层的水饱和正丁醇放入蒸馏烧瓶中，在水浴中减压回收正丁醇。上述蒸馏烧瓶移至干燥箱(105℃)中，干燥30min，收集烧瓶中的固体粉末，即位总皂苷。

采用实验例1中的方法对皂苷群进行定性、定量分析。检测图谱结果如图4所示。可知：84.38％摩尔比例的皂苷为分子量分布于604～785da的小分子皂苷。

实施例2

取300kg西洋参，清洗干净后在120℃、1.3kgf/cm²的压力条件下处理30min，使西洋参的植株组织松散但不破裂，然后对其干燥，至含水量低于10％；在干燥后的西洋参中加入8倍体积的10％食用乙醇-水溶液，回流提取，提取温度为90℃，提取时间为5h；提取3次，合并提取液，待用。

称取50kg枸杞、30kg黄精、20kg甘草在130℃下、炒制15min，活化催化性能，并使植株组织熟化、破而不碎；加入500kg的水，在75℃下提取3h，收集清液；再加入300kg的水，在96℃下提取4h，收集清液。合并两次提取到的催化液，并浓缩至45brix，在24000rpm下离心处理15min，收集离心液，即得植物催化剂。

合并人参提取液和植物催化剂，充分混合后浓缩至58brix；先减压激活催化剂a，在60℃、-0.06mpa下，催化10h；再在常压状态下激活催化剂b，在70℃下、催化20h；浓缩使固形物含量至70brix，即得到活性小分子西洋参膏。结果见图5。87.9％摩尔比例的皂苷分子量分布于604～785da。

实施例3

取300kg人参，清洗干净后，在130℃、1.5kgf/cm²的压力条件下处理40min，达到组织松散的效果，干燥。加入200l水，在98℃提取8h，过滤后重复提取2次，合并三次提取液，备用。

取80kg苦瓜，100kg大枣，110℃蒸制30min活化，然后加1t水，在70℃提取3h，得到植物催化剂a，然后再加入800kg水，于98℃提取4h，得到植物催化剂b，合并两次的提取液，浓缩汁40brix，在20000rpm下离心除去杂质，得植物催化剂。与人参提取物混合，先浓缩至50brix，然后在65℃，-0.06mpa下激活催化剂a，催化反应10h；再在80℃、常压状态下激活催化剂b，催化反应12h；浓缩使固形物含量至68brix，即得到活性小分子人参膏。结果见图6。80.04％摩尔比例的皂苷分子量分布于604～785da。

表一：人参中皂苷的含量

表二：天然人参的皂苷分子量及百分含量

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

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