專利名稱：多酶法預(yù)水解黃姜聯(lián)產(chǎn)淀粉糖的薯蕷皂素提取方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及利用盾葉薯蕷—黃姜經(jīng)過多酶法預(yù)水解聯(lián)產(chǎn)淀粉糖的皂素(皂甙元)提取方法。
背景技術(shù)：
目前國內(nèi)生產(chǎn)皂素的方法大多是采取黃姜經(jīng)粉碎、預(yù)發(fā)酵后直接酸解制取皂素的工藝，這種方法主要存在以下問題1、黃姜的淀粉成分沒有得到利用。鮮黃姜中含淀粉≥18％，干黃姜含淀粉≥45％，酸解后從廢水中排放，造成資源的浪費(fèi)。
2、廢水成分復(fù)雜，排放量大，污染嚴(yán)重。每噸皂素排放廢水450-500M3，其中COD值30000～110000mg/L；pH值0.2-1.5。
3、皂素收率較低，原料消耗大，鮮黃姜皂素收率為0.6-0.8％，干黃姜皂素收率為1.8-2.0％。
近來有人提出先分離黃姜中的纖維素和淀粉，淀粉制取酒精，酒糟酸解制取皂素的方法。該方法存在如下缺點(diǎn)1.分離纖維素與淀粉時(shí)為了保證皂素收率，對黃姜進(jìn)行反復(fù)磨漿和水洗，造成淀粉濃度低；2.由于黃姜所含可溶性淀粉多、粒度小，淀粉與水的分離困難，所生產(chǎn)的酒精濃度低，磨漿和酒精蒸餾的能耗大；3.從醪液中分離含皂素的酒渣時(shí)，由于酵母的存在，過濾十分困難；4。工藝復(fù)雜，投資大，廢水產(chǎn)生量大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述方法的缺點(diǎn)，提供一種多酶法預(yù)水解黃姜聯(lián)產(chǎn)淀粉糖的皂素(皂甙元)提取方法，特別是采用微濾(MF)或超濾(UF)分離多酶法糖化液中的皂甙和皂甙元。，該方法消耗低，收率高，工藝簡單，廢水量小，本發(fā)明的一種多酶法預(yù)水解黃姜聯(lián)產(chǎn)淀粉糖的皂素提取方法，其步驟是1、水洗粉碎黃姜經(jīng)水洗去泥砂，粉碎磨成漿料，一般粉碎成粒度＜2mm，磨成粒度＜1mm漿料，漿料中含固量15-30％(質(zhì)量)；2、液化在步驟1得到的漿料中加入α淀粉酶(E.C.3.2.1.1下同)液化，反應(yīng)條件為溫度80-100℃、pH值6.0-7.0、加酶量為濃度是18000U/L的α淀粉酶液0.5-1.5L/M3漿料、液化時(shí)間2-4小時(shí)；3、糖化在步驟2得到的液化液中加入糖化酶(E.C.3.2.1.3下同)糖化，糖化條件為溫度50-60℃，pH值4.0-5.0，加酶量為濃度是18000U/L的糖化酶液0.5-1.5L/M3液化液，糖化時(shí)間6-10小時(shí)，然后升溫到90℃滅活4、渣糖分離將步驟3得到的糖化物料，先經(jīng)離心分離，得濾餅和淀粉糖溶液，淀粉糖溶液中除含淀粉糖5-10％外，還含有小顆粒皂素和可溶性皂甙，將淀粉糖溶液用截留分子量為1000-10000daltons孔徑的超濾(UF)膜或100-200nm的微濾(MF)膜分離得到凈淀粉糖溶液，濾渣混入離心濾餅中得糖渣；5、將步驟4得到的糖渣水解糖渣中按0.6-3N的濃度加入鹽酸或硫酸，在0.05-0.12MPa(表壓)和100-115℃的條件下水解2-6小時(shí)，水解物經(jīng)過濾、水洗、干燥、溶劑汽油或石油醚抽提得皂素產(chǎn)品。
所用的α淀粉酶為市售的α高溫淀粉酶或α中溫淀粉酶。所用的糖化酶為市售的糖化酶。所用的微濾膜為孔徑100nm的氧化鋯膜或?yàn)榭讖?00nm的氧化鋁膜。所用的超濾(UF)膜為中空纖維UF膜。
由于本發(fā)明在酸解前，采用了多酶法淀粉水解制糖技術(shù)和膜分離技術(shù)，減少了酸解物總量，皂甙的水解更充分，皂素收率得到較大提高，水解廢水的化學(xué)耗氧量有較大幅度的下降。本發(fā)明也可用于穿地龍經(jīng)過多酶法預(yù)水解聯(lián)產(chǎn)淀粉糖的薯蕷皂素提取。
具體實(shí)施例方式
以下用實(shí)施例對本發(fā)明作詳細(xì)說明實(shí)施例1鮮黃姜1000g，常溫下用水浸泡6小時(shí)，將其洗凈后，用萬能粉碎機(jī)粉碎，得到粒徑約1mm的漿料，按鮮黃姜與水的比例1∶2.5加水混合；將漿料置于5000ml燒杯中迅速升溫到90-95℃，加入2.0ml(酶液濃度18000U/L下同)市售的α高溫淀粉酶，在攪拌下于90-95℃酶解2.5小時(shí)；待溫度降到55℃時(shí)，加入3.5ml(酶液濃度18000U/L下同)市售的糖化酶，在55-60℃和pH4-5下反應(yīng)8小時(shí)得糖化物料；糖化物料用離心分離，得濾餅和糖溶液，糖化液在40-50℃下用中空纖維UF膜過濾；將離心濾餅和膜濾渣合并，加入濃度30％(重量)的鹽酸溶液，用水調(diào)節(jié)反應(yīng)物中鹽酸濃度為2.0N，于100-105℃，常壓下回流5小時(shí)得水解物；水解物經(jīng)真空抽濾、水洗、中和、干燥得含水4.5％(重量)的干水解物72g，經(jīng)120號溶劑汽油抽提得皂素12.2g，其熔點(diǎn)196℃。水解濾液的COD值為18200mg/L，混合洗液的COD值為8800mg/L。
實(shí)施例2
干黃姜片400g(水分含量10％)常溫下用水浸泡10小時(shí)，將其洗凈，用萬能粉碎機(jī)粉碎，得到粒徑約4mm的粉料，將粉料按黃姜與水的比例為1∶6.5混合、磨漿，得粒徑0.5-1mm漿料；將漿料置于5000ml燒杯中迅速升溫到85℃，加入3ml(酶液濃度18000U/L下同)市售的α中溫淀粉酶，在攪拌下于80-90℃酶解2小時(shí)；待溫度降到55℃時(shí)，加入4.5ml市售的糖化酶，在55-60℃和pH4-5下反應(yīng)10小時(shí)得糖化液；糖化液用離心分離，其濾液在40-50℃下用孔徑為100nm的氧化鋯膜過濾；合并離心濾餅和膜濾渣，加入濃度30％(重量)的鹽酸溶液，用水調(diào)節(jié)反應(yīng)物中鹽酸濃度為1.5N，于100-105℃下，常壓下回流6小時(shí)得水解物；水解物經(jīng)真空抽濾、水洗、中和、干燥得含水3.8％(重量)的干水解物69.5g，經(jīng)120號溶劑汽油抽提得皂素14.2g，其熔點(diǎn)194.5℃。水解濾液的COD值為17600mg/L，混合洗液的COD值為6500mg/L。
實(shí)施例3鮮黃姜1000g，常溫下用水浸泡8小時(shí)，將其洗凈，用萬能粉碎機(jī)粉碎，得到粒徑2-3mm的粉料，其粉料按黃姜與水的比例為1∶2混合、磨漿，得粒徑0.5-1mm漿料；將漿料置于5000ml燒杯中迅速升溫到95℃，加入4ml市售的α高溫淀粉酶，在攪拌下于95-100℃酶解3小時(shí)；待溫度降到60℃時(shí)，加入2.0ml市售的糖化酶，在55-60℃和pH4-5下反應(yīng)6小時(shí)得糖化液；糖化液用離心分離，其濾液在40-50℃下用孔徑為200nm的氧化鋁膜過濾；合并離心濾餅和膜濾渣，加水500ml洗濾渣，加入濃度30％(重量)的鹽酸溶液，用水調(diào)節(jié)反應(yīng)物中鹽酸濃度為0.8N，于105-110℃和0.10MPa(表壓)加壓水解2.5小時(shí)得水解物；水解物經(jīng)真空抽濾、水洗、中和、干燥得含水4.5％(重量)的干水解物75g，干水解物用80-90的石油醚抽提皂素，得皂素13.5g，其熔點(diǎn)195℃。水解濾液的COD值為12500mg/L，洗液的COD值為4500mg/L。
實(shí)施例4干黃姜片400g(水分含量8％)，常溫下用水浸泡12小時(shí)，將其洗凈，用萬能粉碎機(jī)粉碎，得到粒徑約2mm的粉料，其粉料按黃姜與實(shí)施例3的洗糖渣水的比例為1∶6.5混合、磨漿，得粒徑約1mm漿料；將其漿料置于5000ml燒杯中迅速升溫到95℃，加入3.5ml市售的α高溫淀粉酶，在攪拌下于95-100℃酶解2.5小時(shí)；待溫度降到60℃時(shí)，加入3.0ml市售的糖化酶，在55-60℃和pH4-5下反應(yīng)10小時(shí)得糖化液；糖化液用30目篩網(wǎng)過濾，分別用600ml水洗滌4次，篩下液在40-50℃下用孔徑為100nm的氧化鋯膜過濾；截留物中加入濃度98％(重量)的硫酸，調(diào)節(jié)反應(yīng)物中硫酸濃度為0.6N，于110-115℃和0.12MPa(表壓)的壓力下水解2.5小時(shí)得水解物；水解物經(jīng)真空抽濾、水洗、中和、干燥得含水5％(重量)的干水解物44g，干水解物經(jīng)120號溶劑汽油抽提得皂素14.8g，其熔點(diǎn)196℃。水解濾液的COD值為14500mg/L，洗液的COD值為6600mg/L。
權(quán)利要求
1.一種多酶法預(yù)水解黃姜聯(lián)產(chǎn)淀粉糖的皂素提取方法，其特征是步驟為1)黃姜水洗粉碎黃姜經(jīng)水洗去泥砂，粉碎，磨成漿料，漿料中含固量15-30％(質(zhì)量)；2)在步驟1得到的漿料中加入α淀粉酶(E.C.3.2.1.1)液化，得液化液；3)在步驟2得到的液化液中加入糖化酶(E.C.3.2.1.3)糖化，得到糖化物料；4)將步驟3得到的糖化物料，先經(jīng)離心分離，得濾餅和淀粉糖溶液，其淀粉糖溶液用截留分子量為1000-10000daltons孔徑的超濾膜或100-200nm的微濾膜分離得到凈淀粉糖溶液，截留濾渣混入離心濾餅中得糖渣；5)將步驟4得到的糖渣水解糖渣中按0.6-3N的濃度加入鹽酸或硫酸，在0.05-0.12MPa(表壓)和100-115℃的條件下水解2-6小時(shí)，水解物經(jīng)過濾、水洗、干燥、溶劑汽油或石油醚抽提得皂素產(chǎn)品。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征是所述的α淀粉酶為α高溫淀粉酶或α中溫淀粉酶。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征是所述的液化反應(yīng)條件為溫度80-100℃、pH值6.0-7.0、加酶量為濃度是18000U/L的α淀粉酶液0.5-1.5L/M3漿料、液化時(shí)間2-4小時(shí)。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征是所述的糖化條件為溫度50-60℃，pH值4.0-5.0，加酶量為濃度是18000U/L的糖化酶液0.5-1.5L/M3液化液，糖化時(shí)間6-10小時(shí)，然后升溫到90℃滅活得到的糖化物料。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征是所述的微濾膜為孔徑100nm的氧化鋯膜或孔徑200nm的氧化鋁膜。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征是所述的超濾膜為中空纖維超濾膜。
全文摘要
本發(fā)明提供一種多酶法預(yù)水解黃姜聯(lián)產(chǎn)淀粉糖的皂素提取方法。該方法是先將黃姜洗凈，磨成漿料，然后加入α淀粉酶液化，再加入糖化酶糖化，然后升溫滅活，接著糖化物料經(jīng)離心分離，得濾餅和淀粉糖溶液，糖溶液用截留分子量為1000－10000daltons孔徑的超濾膜或100－200nm的微濾膜分離得到淀粉糖溶液，濾渣混入離心濾餅中得糖渣，糖渣加入鹽酸或硫酸水解，水解物經(jīng)過濾、水洗、干燥、溶劑抽提得皂素產(chǎn)品。本發(fā)明在酸解前，采用了多酶法淀粉水解制糖和膜分離技術(shù)，減少了酸解物總量，皂甙水解更充分，皂素收率高，廢水量小，化學(xué)耗氧量低。本法也可用于穿地龍水解聯(lián)產(chǎn)淀粉糖的薯蕷皂素提取。
文檔編號C12P33/20GK1528913SQ200310111250
公開日2004年9月15日 申請日期2003年10月20日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月20日
發(fā)明者李華才, 徐曉東, 郭永龍, 張金安 申請人:武漢泰古投資有限公司