大孔树脂提纯金银花中绿原酸可行性研究报告.docx

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大孔树脂提纯金银花中绿原酸可行性研究报告

大孔树脂提纯金银花中绿原酸

可行性研究报告

一、选题的必要性

1、项目所处技术领域产业政策

本项目符合国家产业发展政策和我省的中药现代及农业发展规划，所支持产业符合江西省委、省政府在山上再创一个江西的发展思路。

金银花栽培可以充分利用我省丘陵地区荒坡发展特色经济，提高农民收入。

项目所处技术领域为天然产物提取与分离，天然产物提取与分离是国家重点支持和研究开发项目，也是农业调整产业结构，实现经济作物（中药材）高效益的技术支撑。

对推进中药材一体化进程，延长中药产业链，改造传统产业及生产工艺，发展农业优势，将发挥重要作用。

同时，市场上应用的金银花注射液也是疗效确切应用广泛的中草药注射液，但是该产品一直存在着颜色较深，注射时疼痛，有时还有溶血反应等问题。

其原因是金银花提取物中色素等杂质较多，绿原酸纯度较低。

再者，绿原酸应用到化妆品中，对纯度要求更高。

本项目研究就是要提纯金银花中的绿原酸，提高金银花中绿原酸得率，实现更好经济效益和社会效益。

项目实施目的也是围绕着高纯度绿原酸提纯工艺开展研究工作，高纯绿原酸的开发大大提高绿原酸产品的用药安全和拓展其应用领域.因此,本项目所处技术领域的产业属于国家重点扶持产业.

2、项目所处技术领域技术发展现状

金银花又称双花、银花，它是忍冬科植物忍冬LonicerajaponicaThunb.红腺忍冬LonicerahypoglaucaMiq.山银花LoniceraconfuseaDc.毛花柱忍冬LonicareadasystylaRehd.的干燥花雷，是我省地道的中药材品种之一。

其主要有效成分为绿原酸、异绿原酸。

它们是奎宁酸（Quinicacid）和咖啡酸（Coffeicaid）的酯，绿原酸分子量为354.3，溶点208C,易溶于水、醇、丙酮等溶剂。

绿原酸药用历史悠久，具有抗菌、抗病毒、保肝利胆之功效。

金银花中提取绿原酸研究报道比较多，主要方法有水石灰乳法、石硫法、水提醇混法、乙酸乙酯提取法、稀酸提取、单相水提取法等。

这些方法单一使用，绿原酸总收率仅此－２％纯度在４０％以下，一般在２０－３０％之间。

近几年来，新技术应用了纤维素酶、果胶酶，提取率得到很大提高，特别在预处理金银花中采用超声波技术，加上膜分离技术和超滤技术应用，使用绿原酸总收率稳定３％左右，纯度达到４０％以上，绿原酸质量分数３５－５０％之间。

但是，这些方法都没有完全解决绿原酸产品的杂质问题，如色素、单宁、多糖等。

为此，我们提出用大孔树脂进行提纯绿原酸，满足国内外市场对高纯度（＞９０％）绿原酸需求。

国内，众多学者和单位均在开展金银花中提取绿原酸新工艺的研究，例如，中国农业大学、中国药科大学、中南大学、广西大学等，研究重点是如何解决绿原酸纯度与绿原酸质量分数的关系。

通常情况，绿原酸纯度提高，会降低绿原酸质量分数，而绿原酸的质量分数降低，可以相应提高绿原酸的纯度。

国外，日本对绿原酸研究报道比较多，绿原酸纯度在９５％以上，且在绿原酸应用方面有很深的研究，例如绿原酸在促进体内脂肪分解的产品就在美国申请了专利。

其它国家针对金银花中提取绿原酸的研究报道比较少，但类似植物提取有机酸比较多。

本研究是在总结前人的工作和本课题组小试研究的基础上，采用正交设计进行优化工艺参数，着力在双酶水解、醇溶剂选择上进行创新，提高金银花中绿原酸的提取率，使绿原酸的总得率３％以上。

再者，目前金银花中提取的绿原酸纯度在２０－４０％之间，而随着用药安全，以及绿原酸应用范围的不断扩大，如在化妆品中应用，市场对高纯度的绿原酸需求量越来越大。

因此，本研究在实现高提取率的同时，采用膜分离技术分离多糖类化合物，再用大孔树脂（例如Ｄ１０１）在一定ＰＨ值条件下，对绿原酸不具有吸附能力，而对绿原酸粗品中的色素，单宁等有很强吸附功能特性，创新性应用大孔树脂提纯绿原酸，使绿原酸纯度达到９５％以上。

主要技术原理：

①根据金银花的水、醇提取物的特性，提取物中含有大量的果胶、蛋白质等大分子物质。

采用酶解原理降低果胶含量，同时配合加热工序使蛋白质等变性，再进行粗滤。

②根据绿原酸的化学特性，拟采用水醇混合提取法。

③膜分离技术分离多糖类化合物，再根据大孔树脂吸附原理，调节母液ＰＨ值，以及吸附过程中的动态因子（吸附及解吸速度）和静态因子（温度、母液及溶济浓度），优化工艺参数。

④各阶段实验均根据正交设计原理进行，优化出最佳工艺参数。

综上所述，本研究充分吸收现有科研成果基础上，采用超波对粉碎的金银花干花蕾进行预处理，加入适量的纤维素酶、果胶酶进行水提，粗滤后再加溶剂（醇、乙酸乙酯类）进行复提，回收溶剂后调整ＰＨ值，即为金银花提取母液。

采用膜分离和超滤技术相结合，除去多糖、变性蛋白、果胶等杂质，再使大孔树脂吸附色素等非极性或弱极性杂质，达到纯化绿原酸的目的。

本项目组经过近一年的研究，小试成果中绿原酸纯度＞９０％，达到了国内领先水平。

３、项目技术先进性，对相关领域技术进步的推动作用

项目预期达到的技术先进性目标为国内领先水平。

提供小试基础上的扩大试验化的工艺参数，可指导中试生产性试验，为高纯度（＞９５％）绿原酸产业提供技术支撑。

本项目实施对推进中药材一体化进程，延长中药产业链，改造传统产业及生产工艺，发展农业优势，将发挥重要作用。

同时，项目实施目的是围绕着高纯度绿原酸提纯工艺开展研究工作，高纯绿原酸的开发大大提高绿原酸产品的用药安全和拓展其应用领域。

再者，本项目的实施为以花果茎叶为原料提取分离有机酸（例如林次果中提取分离果酸）提供非常有参考价值技术路线和工艺参数。

４、项目目前进展情况

到目前为止，项目组已经进行了大量前期研究工作，就绿原酸纯度化也进了小试研究，小试产品绿原酸纯度达到＞９０％以上。

初步筛选了各工序中的技术参数，确定了工艺路线（见后述内容）。

二、技术方案论述

１、项目技术关键点或创新点论述，项目完成时达到的技术水平

主要技术关键：

Ａ、金银花提取工艺中提取方法的选择及组。

Ｂ、酶解工艺中酶促反应条件的选择。

Ｃ、膜材料选择及截留分子量的定性、定量。

Ｄ、大孔树脂选择及静态因子和动态因子优化。

Ｅ、不同工序阶段正交设计因素选择及技术组合。

主要创新点：

Ａ、不同工序阶段采用正交设计原理进行优化工艺参数。

Ｂ、采用双酶组合水解工艺，保证了金银花提取物中绿原酸的总得率大于３％，提取率不低于９５％。

Ｃ、选择超滤膜分离技术，根据分子量的差异能有效除去多糖类化合物和鞣质类物质，为生产高纯度（≥９５％）绿原酸提供了保证。

Ｄ、采用大孔树脂吸附原理，有效分离非极性（弱极性）色素类化合物，确保实现高纯度绿原酸的目的。

项目完成时达到的技术水平：

Ａ、项目完成时达到的技术水平为国内领先水平。

提供小试基础上的扩大试验优化的工艺参数，可指导中试生产性试验，为高纯度（＞９５％）绿原酸产业提供技术支撑。

Ｂ、金银花中绿原酸总得率≥３％，提取率达到９５％以上。

Ｃ、提供１０００g纯度为９５％的绿原酸产品。

Ｄ、各种技术资料齐全，并制定金银花中提取绿原酸生产标准，以及提取过程中跟踪检测绿原酸的分析方法。

２、项目技术方案论述

生产技术研究：

Ａ、金银花预处理：

粉碎金银花干品，采用超声波技术进行预处理。

Ｂ、金银花中绿原酸酶法提取新工艺的研究：

将经超声波技术处理的金银花，在溶剂（乙醇、乙酸乙酯等）回流前，用纤维素酶（上海丽珠东风生物有限公司生产）和果胶酶（德国Ｅ.Merck公司生产）进行分别或联合处理，探索酶用量、处理时间、处理温度及酶的联合后对金银花提取绿原酸得率的影响。

Ｃ、超滤膜截留多糖类化合物纯化绿原酸的研究：

拟　采　用２００００膜和平共７００００膜分离金银花提取物中的多糖类化合物和鞣质类。

Ｄ、大孔树脂提纯绿原酸的研究：

对含绿原酸纯度较高的金银花母液，采用大孔树脂再提线，目的除去色素类水溶性杂质。

目前选定的大孔树脂为Ｄ１０１型（天津农药总厂生产）。

研究过程中将采用正交设计原理，对大孔树脂吸附过程中的静态因子（ＰＨ值、温度、母液浓度）和动态因子（吸附速度）等因影因素进行研究，优化工艺参数。

Ｆ、金银花提取绿原酸过程中绿原酸跟踪检验方法研究。

工艺流程：

金银花干蕾

粉碎

超声波预处理

水提

溶剂回流

溶剂萃取

粗滤

双酶水解

残渣

超滤

20000——70000膜分离

大孔树脂吸附除杂

多糖化合物色类化合物

成品

冷冻干燥（或喷雾干燥）

真空浓缩

主要技术参数:

A、超声波预处理：

采用KQ-600B型超声波清洗处理30min。

B、水提：

金银花干蕾预处理品与水的比例为1∶6，采用边疆式动态提取方法，提取次数3-4次，提取周期耗时4-5小时。

C、双酶水解：

本项目实施前期工作证明，双酶联合水解不影响绿原酸的得率。

因此，酶解工艺中不需要分开进行单酸水解，即节约时间，又节能了能源。

双酶水解温度40-50℃，PH值6.5-7.0，酶解时间、酶制剂组合比例及用量，以及母液浓度等工艺参数需采用正交设计方法进一步优化。

D、溶剂萃取：

初步拟用70%乙醇溶液和30-40%乙酸乙酯溶液进行萃取，经粗滤除去沉淀物（蛋白质类化合物）。

溶剂萃取充分利用溶剂回流工艺。

萃取温度和时间需进一步研究。

E、膜分离技术：

采用20000膜和70000膜进分离处理，目的去除多糖类化合物。

前期工作说明，20000膜除多糖效果好，70000膜除鞣质效果好。

F、大孔树脂吸附处理：

通过前序工艺，绿原酸纯度可达到80-85%，要达到高纯度（≥95％）绿原酸产品，大孔树脂吸附除杂（色素类化合物）处理十分必要。

我们在前期实验工作中采用D101大孔树脂，对色素类化合物有很强吸附能力。

实验证明，大孔树脂可以提纯绿原酸，绿原酸纯度达到95%以上。

但是，影响大孔树脂吸附除杂效果的因素很多，也是本项目拟解决的重点内容。

因此，本项目组将采用正交设计原理，对影响大孔树脂提纯绿原酸的静态因子（温度、PH值、母液浓度、吸附柱直径与柱高等）和动态因子（吸附速度等）技术参数进行实验研究。

3、项目技术质量指标

A、绿原酸含量≥95％

B、金银花中提绿原酸总得率≥3％

C、提取率达到95%以上

D、质量指标

项目

国际标准

本项目标准

含量

20-90%

≥95％

干燥失重

≤5%

≤3.5%

辅料

无

无

铅

≤5.0mg/kg

≤5.0mg/kg

砷

≤2.0mg/kg

≤2.0mg/kg

重金属总量

≤20mg/kg

≤20mg/kg

细菌总数

≤1000个/g

≤300个/kg

酵母菌和霉菌

≤100个/kg

≤30个/g

大肠杆菌

阴性

阴性

沙门氏菌

阴性

阴性

六六六

≤0.1mg/kg

≤0.1mg/kg

DDT

≤0.1mg/kg

≤0.1mg/kg

4、分阶段描述项目执行过程中各阶段目标

时间安排

主要内容、目标

2006年7月-2006年9月

资料查阅，前期实验、项目申报

2006年10月-2006年12月

进一步完善资料，优选绿原酸分析法

2007年1月-2007年7月

对常用方法进行筛选、组合，创新新的提取方法

2007年8月-2007年12月

优化双酶水解工艺、膜分离技术、以及大孔树脂吸附除杂实验

2008年1月-2008年4月

按照技术路线要求，对接技术、组合工艺、达到科学合理、操作简便。

提纯1000g95%纯度绿原酸产品。

2008年5月-2008年6月

项目总结，提请鉴定或验收，并制定中试（产业化）方案。

5、项目经费预算情况

项目投资与资金筹措单位：

万元

序号

项目

金额

1

投资总

30

固定资产投资

12

流动资金

18

2

资金筹措

30

自筹资金

6

其中：

已完成投资

4

新增投资

2

申请科技三项经费

24

借（贷）款

0

项目拟购设备清单

序

号

设备名称

规格

型号

单位

数

量

单价

（万元）

金额（万元）

1

班产50g，95%绿原酸提纯装置

套

1

6.0

6.0

2

设备安装及部分设备自加工费

2.0

2.0

申请科技三项经费使用预算表

序

号

名称

单

位

数

量

金额

（万元）

使用时间

1

开发费

12.0

2007年全年

项目开发人员费

1.7

2007年全年

原材料动力费

6

2007年全年

检测费

0.8

2007年全年

调研费

1.2

2008年7月

查新费

0.3

2007年3月

技术咨询费

0.5

2007年4月

转让、合作费

1.5

2

设备费

8

申请三项经费资助

设备:

班产50g

95%绿原酸装置

套

1

8

2007年10月开始使用

3

试制费

3.5

人员费

0.5

2008年1月

原材料动力费

1.5

2008年1月

检测费

1.5

2008年3月

4

鉴定验收费

0.5

2007年8月

三　项目实施支撑条件

１、项目实验、检测条件

　　项目申请单位南昌市科学器材公司，充分利用人才优势和技术储备优势，依托江西省科学院专业研究人员负责项目的组织申报，技术研究开发，提供全部实验

２、项目申请单位人才资源情况

　　项目申请单位南昌市科学器材公司成立于1985，隶属于南昌市科技局，主要从事合作投资开发高新技术产品，实行产学研一条龙。

现有技术员工５０人，其中高级开发人员２人，中级开发人员１０人。

项目组成员近年来主要从事农副产品资源深加工和食品化学、高分子材料、有机合成、稀土冶金与分离及应用等领域产品研究开发。

　　项目负责人之一李雄辉同志主持完成近十项省级重点项目，与本项目相关面果有：

“高栀子黄色提取精制新工艺”，“大孔树脂对天然色素吸附效应研究”、“大豆多肽提取工艺的研究”、“大豆皂甙提取工艺的研究”等，有完成本项目的技术能力和技术储备。

四、项目预期经济效益

　　１、预期市场需求

　　我国拥有世界最丰富的天然药物资源，而金银花为我国名贵中药材，已有2000多年的入药历史，《神农本草经》将其列为上品，《本草纲目》中记裁：

“金银花对一切肿毒，能败毒托里，散气活血，其功能独胜”。

面金银花适应性广，生命力强，喜温暖湿润、阳光充足的气候，耐干旱瘠薄，在微酸性土壤中能很好地生长，我省有种植金银花的传统习惯。

绿原酸是金银花中抗菌消炎的主要成分，广泛应用到像银黄口服液、双黄莲口服液、脉洛宁注射液、清开灵注射液、双黄莲注射液、复方大青叶注射液中。

国内金银花提取物（含绿原酸20-40%，价格160－600元／kg）生产企业众多，产品市场也很好。

但由于价格偏低，生产企业效益不够理想。

因此，绿原酸提纯技术研究开发已成为热点和难点。

绿原酸随着纯度提高，市场价格迅速上升。

例如：

90%绿原酸市场报价为每克勤克100元，95%绿原酸市场报价每克410元，而99%绿原酸市场报价每克861元。

　　随着用药安全越来越重视和绿原酸在不同领域应用不断扩大，高纯度绿原酸无法满足市场需求。

由于市场需求和高纯度绿原酸高附值（高价格）的驱动，各绿原酸生产企业迫切需要解决高纯度绿原酸提取分离技术。

因此，无论从高纯度绿原酸产品市场，还是高纯度绿原酸提取分离的技术市场，其市场前景均非常良好。

　　国外，日本高纯度绿原酸需求量大，高纯度绿原酸提取分离技术较成熟，高纯度绿原酸应用研究工作开展比较多，且有日本公司在美国注册高纯度绿原酸在降脂方面专利。

为此，更进一步说明了高纯度绿原酸应用前景好。

　　２、预期盈利水平

　　金银花是国务院确立的38种名贵中药材之一，金银花需求量逐年上升。

金银花栽培已成为我省进贤、临川、樟树等地方特色产业的主要中药材品种，栽培面积已超过５万亩，金银花每公斤收购价格为30元，种植区农发从种植金银花中年收入增加达800－2000元。

因此，发展金银花产业，是一项利国、利民的好产业。

再者，为加速金银花产业的发展，提高金银花产业的市场竞争力，金银花系列产品开发迫切需要，尤其高附加值的金银花提取物（绿原酸）的开发。

本项目旨在为金银花产业发展提供动力和技术支撑，开发出具有国际水准的高纯度绿原酸（含量　95%）。

而从绿原酸目前市场价格来分析，绿原酸的纯度对绿原酸产品价格有着极大的影响。

90%以上绿原酸产品，纯度每提高一个百分点，价格要翻一翻。

因此，本项目的实施有着非常好的经济效益。

从下表格中所列的销售收入可以进一步了解高纯度绿原酸所带来经济效益。

（以加工１吨金银花干蕾为例，金银花中绿原酸含量３％计）

品　　　名

提取率（％）

产量（kg）

价　　格　

销售收入（万元）

金银花提取产品（30%绿原酸）

90

90

400元/kg

3.6

90%绿原酸产品

85

28．3

100元/kg

28.3

95%绿原酸产品

80

25．3

460元/kg

96.4

99%绿原酸产品

75

23．7

861元/kg

204.1

本项目实施过程中，生产试验产品1000g，绿原酸含量为95，实现产值41万元，预期盈利10万元。

3、预期产业化前景

我省从事金银花提取物生产企业有江西苍源有限药业有限公司、江西天顺生物有限公司、南昌汇仁集团等企业。

目前，金银花提取产物中绿原酸含量在20-40%之间，企业非常需要解决高纯度绿原酸的提取分离工艺，以便进一步提高经济效益和企业生存与竞争能力，同时也需要提高金银花提取分离绿原酸产品附加值。

再者，高纯度绿原酸产品应用范围比金银花提取物（绿原酸含量比低）更加广泛，日本公司已经应用减肥产品中，化妆品产品中，并在美国申请了专利，这为加快我国高纯度绿原酸产品研究开发工作注入动力。

所以，本项目不管是在推广应用前景，还是产业化需求，都有十分重要意义。

４、项目实施风险分析

本项目以中国传统中药材金银花为原料，金银花非常适应我省土壤和气候条件。

近几年来，我省进贤、临川、樟树等地区有规模栽培，人工栽培５万多亩，利用金银花提取高纯度绿原酸，资源优明显。

项目承担单位与本项目有关的技术储备多，且多个项目进行了产业化，如栀子黄色素提取与分离。

项目负责人之一从事二十多年的天然产品提取与分离工作，项目组人才结构合理，相关仪器设备条件具备，项目完成风险小，技术优势突出。

再者，本项目使用技术均有坚实理论基础，且经过近一年前期研究工作，形成较系统小试成果。

项目创新点突出，制定实施方案科学合理，关键技术解决办法切实可行。

因此，我们认为，本项目前期工作扎实，项目组科技力量雄厚，且思路正确，方法得力，帮项目技术风险小。

高纯度绿原酸市场需量大，市场应用领域广泛，前景非常好。

　　因此，无论从原料供应，还是市场前景和技术支撑，本项目实施风险很小。

　　五、项目预计社会效益、环境效益

1、对社会发展的作用

近几年来，我省在“山下建优质良仓，山上建绿色银行”发展思路引导下，南昌市进贤县、抚州市临川区进行大面积栽培金银花，并组建江西天顺生物科技有限公司（进贤）、江西苍源药业有限公司（抚州）等企业，实现金银花栽培、加工一体化的现代企业。

在金银花加工过程，企业迫切要求解决生产中技术难题————绿原酸的纯度问题。

开发高附加值的金银花天然原料药产品，有利促进金银花产业化的发展，加快农业结构调整，提升农村经济综合实力，增加农民收入。

实现金银花种植的规模化、标准化和市场化。

金银花种植还有利改善生态环境，使农业生产进入可持续发展的良性循环。

再者，高纯度绿原酸产品开发，有利益绿原酸系列产品的出口，促使金银花产业向着外向型农业和外向型经济发展，加快我省天然原料药出口市场的形成。

所以，提纯金银花中绿原酸产品，不仅在解决金银花加工企业的技术难题和提高企业经济部门有着十分重要意义，而且在改善农业生产条件和生态效应，促进金银花种植区农民增收，增加农民就业等方面产生积极的作用。

2、对资源利用情况

　　本项目利用江西地道中药材为原料，江西种植金银花（干品）绿原酸含量较高（３．２——３．５％）．近几年来，我省进贤、临川、樟树等地区有规模栽培，人工栽培达５万多亩。

利用金银花提取高纯度绿原酸，资源优势明显，生产成本低。

；绿原酸总得率≥３％，提、取率达到９５％以上，绿原酸≥９５％，酸其各项指标均优于国际标准。

所以，本项目能高效地利用了金银花中有效成分，而金银花中提取绿原酸后的糟粕，经干燥后可成为很好的饲料添加剂。

3、对人才培养情况

项目实施有利于壮大我省在天然产物提取分离方面的人才队伍，加速我省丰富的资源优势向经济优势转变。

项目实施过程中计划引进人才，并把他们培养成技术骨干；同时，项目产业化过程中为成果应用单位训练一支高素质的技术工人队伍。

4、环境影响及效益

项目研究开发阶段对周边环境影响很小，产业化阶段形成工业化规模生产，主要表现在生产过程中锅炉运行将产生炉渣固体废弃物，如处理不当将对市郊环境有一定的影响；以及锅炉运行产生的烟气中含有烟尘、二氧化硫和氮化物抢救无效物质，不加处理直接排放将影响大气环境。

由于金银花具有保持水土、涵养水源等生态效益，因此项目的实施将使种植区生态环境进一步改善，有利于种植区自然环境向良性方向发展。

综上所述，高纯度绿原酸产品开发，有利于提升我省中药材加工技术水平，积极推进以中草药栽培的农业产业结构调整和提高农业生产竞争能力。

在稳定农业和产的前提下，快速提高加工企业经济效益和产品的市场竞争优势。