專利名稱：一種皂素的提取方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種皂素的提取方法，具體的說(shuō)涉及一種從薯蕷植物中提取皂素的方法。
背景技術(shù)：
皂素是一類重要的甾體化合物，主要用作合成多種甾體化合物的原料。皂素的生產(chǎn)和技術(shù)開發(fā)都是以薯蕷植物為原料來(lái)提取的。生產(chǎn)工藝主要是發(fā)酵法(Ind.Eng.Chem.1957，49186)，即鮮新的薯蕷植物清洗—粉碎—自然發(fā)酵—酸解—洗滌—干燥—提取—結(jié)晶—產(chǎn)品包裝。這種工藝的缺點(diǎn)是皂素收率低、污水量大(生產(chǎn)1噸皂素污水在500噸以上)，造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染。皂素的新技術(shù)開發(fā)中采用生物技術(shù)進(jìn)行聯(lián)產(chǎn)通常采用的是發(fā)酵技術(shù)。由于發(fā)酵過(guò)程的生物化學(xué)反應(yīng)，使得部分的皂甙元被代謝或轉(zhuǎn)化成水溶性的皂甙衍生物而損失，致使收率降低，因而不能從聯(lián)產(chǎn)過(guò)程增加經(jīng)濟(jì)效益。而在酸解之后進(jìn)行的聯(lián)產(chǎn)技術(shù)，需要脫鹽等復(fù)雜工藝，盡管解決了污水處理的問(wèn)題，但由于運(yùn)營(yíng)成本過(guò)高，不能在實(shí)際生產(chǎn)中使用。在潔凈工藝的研究中，采用超臨界流體萃取技術(shù)(CN1240791A，CN1396174A)，以二氧化碳為溶劑、乙醇或丙酮為助溶劑，能夠有效地將皂甙萃取。皂甙必須經(jīng)過(guò)進(jìn)一步的酸解才能轉(zhuǎn)化成皂素(這里需要說(shuō)明的是發(fā)明人將皂甙和皂素混淆了)。這種方法盡管能夠減少環(huán)境污染，但是設(shè)備昂貴，運(yùn)行費(fèi)用高，不能應(yīng)用于皂素的實(shí)際生產(chǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述皂素生產(chǎn)工藝和研究工藝中存在的問(wèn)題，本發(fā)明的目的就是提供一種皂素的提取方法，該方法不僅皂素收率高、污水量小，而且成本低。
本發(fā)明提供的技術(shù)方案是一種皂素的提取方法，將鮮黃姜或干燥的黃姜加水粉碎成漿，調(diào)節(jié)其濃度在10-25°Be之間，加入淀粉酶或淀粉酶與糖化酶、纖維酶或/和果膠酶的混合酶進(jìn)行酶解，過(guò)濾后將濾渣酸解，再過(guò)濾后濾渣用固體堿或堿的水溶液中和用有機(jī)溶劑提取皂素。
上述酶解所用酶的濃度在5-500U/L之間；混合酶中淀粉酶、糖化酶、纖維酶和果膠酶的比例為1～10∶1～10∶0～10∶0～10(重量比)。其酶解的條件是pH 4-7、溫度40-120℃。
在上述過(guò)程中，將鮮黃姜或干燥的黃姜加水粉碎成漿后，先過(guò)濾除渣，所得的漿液用混合酶酶解，過(guò)濾后將濾渣酸解，再過(guò)濾后濾渣用固體堿或堿的水溶液中和用有機(jī)溶劑提取皂素。
上述酸解使用的酸為無(wú)機(jī)酸如鹽酸、硫酸、硝酸或磷酸等，或有機(jī)酸如甲酸、乙酸、丙酸或苯磺酸等；濃度為0.5-5N，酸水解溫度在90-130℃，壓力為0-3.0個(gè)大氣壓。
上述堿的水溶液的濃度為1wt％～30wt％。
上述濾渣中和使用的堿為堿金屬、堿土金屬的氧化物、氫氧化物或/和碳酸鹽。
所用的有機(jī)溶劑為非極性或極性的溶劑如汽油、石油醚、乙醇或丙酮等。
上述酸解后過(guò)濾得到的濾液重復(fù)使用于酸解過(guò)程。酶解后過(guò)濾得到的濾液可根據(jù)需要直接濃縮，生產(chǎn)葡萄糖或作為發(fā)酵工業(yè)的原料。
本發(fā)明的目的就是將新鮮或干燥薯蕷植物中的淀粉在酸解前將其轉(zhuǎn)化，成為可以直接使用的工業(yè)原料；在酸解工序中將酸循環(huán)使用，從而有效地避免了廢酸液的排放，達(dá)到無(wú)污染目的，提高皂素的收率。
本發(fā)明采用生物技術(shù)對(duì)薯蕷植物進(jìn)行處理，將新鮮或干燥薯蕷植物中的淀粉在酸解前通過(guò)酶解將其轉(zhuǎn)化，使得在后續(xù)酸解過(guò)程排除淀粉對(duì)酸解的干擾，提高了酸的利用率，增加了設(shè)備的單位處理量，使得酸解的效率大大提高，經(jīng)濟(jì)效益得到明顯的改善。與傳統(tǒng)工藝相比，本發(fā)明不僅皂素收率高、污水量小，而且成本低。酸解利用薯蕷植物中的淀粉聯(lián)產(chǎn)葡萄糖或其他發(fā)酵工業(yè)用原料。酸液經(jīng)處理重復(fù)使用極大地降低污水量(幾乎沒有污水排放)。采用本發(fā)明產(chǎn)品收率比現(xiàn)有工藝提高了45％左右。產(chǎn)品質(zhì)量與現(xiàn)有工藝相同(見表一)。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明利用生物技術(shù)由薯蕷植物生產(chǎn)皂素的工藝，具體步驟如下1.將新鮮的黃姜粉碎至1-300目，調(diào)節(jié)10-25°Be和pH4-7，在40-120℃加入混合酶0.5-5％(重量比)，混合酶中淀粉酶、糖化酶、纖維酶和果膠酶的比例為1～10∶1～10∶0～10∶0～10(重量比)。酶解8-30小時(shí)。干燥的黃姜先浸泡10-20小時(shí)，然后粉碎至1-300目。
2.酶解后過(guò)濾，濾液可根據(jù)需要直接濃縮，生產(chǎn)葡萄糖或作為發(fā)酵工業(yè)的原料。
3.將濾渣中加入0.5-5N的無(wú)機(jī)酸或有機(jī)酸在90-130℃下酸解4-12小時(shí)。
4.酸解后過(guò)濾，含酸濾液經(jīng)處理重復(fù)使用。
5.濾渣中加入固體堿或堿的水溶液中和，堿水溶液的濃度為1wt％～30wt％。干燥，然后用有機(jī)溶劑連續(xù)萃取。
6.取出萃取液，冷卻，結(jié)晶、離心、過(guò)濾，回收母液套用。
7.在第6步中，結(jié)晶干燥，粉碎后得產(chǎn)品。
實(shí)施例1鮮黃姜200克洗凈粉碎成60目，加入200ml水，調(diào)節(jié)pH＝4.5，加入混合酶(淀粉酶∶糖化酶∶果膠酶∶纖維素酶為4∶4∶1∶1)1.5克，在45℃酶解8小時(shí)。過(guò)濾，濾液減壓濃縮，結(jié)晶得葡萄糖45克。濾渣用0.5N鹽酸在90℃下壓力為2.2個(gè)大氣壓下酸水解4小時(shí)。過(guò)濾，濾渣用1克粉狀生石灰拌勻。干燥后轉(zhuǎn)入索氏提取器，用250ml汽油連續(xù)抽提3小時(shí)。控制溫度在20-40℃下結(jié)晶、過(guò)濾、干燥。稱重2.1克(熔點(diǎn)200-202℃)。實(shí)施例2鮮黃姜200克洗凈粉碎成80目，加入200ml水，調(diào)節(jié)pH＝5.5，加入混合酶(淀粉酶∶糖化酶∶纖維素酶為5∶2∶1)1.5克，在45℃酶解8小時(shí)。過(guò)濾，濾液減壓濃縮，結(jié)晶得葡萄糖48克。濾渣用1N硫酸在125℃壓力為2.5個(gè)大氣壓下酸水解4小時(shí)。過(guò)濾，濾渣用1克粉狀生石灰拌勻。干燥后轉(zhuǎn)入索氏提取器，用250ml汽油連續(xù)抽提3小時(shí)?？刂茰囟仍?0-40℃下結(jié)晶、過(guò)濾、干燥。稱重2.3克(熔點(diǎn)201-202℃)。
實(shí)施例3鮮黃姜200克洗凈粉碎成80目，加入200ml水，調(diào)節(jié)pH＝5.5，加入混合酶(淀粉酶∶糖化酶∶果膠酶∶纖維素酶為6∶3∶2∶1)3.5克，在65℃酶解12小時(shí)。過(guò)濾，濾液減壓濃縮，結(jié)晶得葡萄糖50克。濾渣用4N甲酸在130℃壓力為3個(gè)大氣壓下酸水解4小時(shí)。過(guò)濾，濾渣用30wt％碳酸鈉溶液中和到pH＝8。干燥后轉(zhuǎn)入索氏提取器，用250ml汽油連續(xù)抽提3小時(shí)。控制溫度在20-40℃下結(jié)晶、過(guò)濾、干燥。稱重2.5克(熔點(diǎn)200-202℃)。
實(shí)施例4干黃姜200克洗凈粉碎成80目，加入1600ml水，調(diào)節(jié)pH＝5.5，加入混合酶(淀粉酶∶糖化酶∶果膠酶∶纖維素酶為2∶9∶1∶5)10克，在65℃酶解12小時(shí)。過(guò)濾，濾液減壓濃縮，結(jié)晶得葡萄糖110克。濾渣用2N苯磺酸在90℃下酸水解4小時(shí)。過(guò)濾，濾渣用2wt％氫氧化鈉溶液中和到pH＝7。干燥后轉(zhuǎn)入索氏提取器，用800ml汽油連續(xù)抽提5小時(shí)?？刂茰囟仍?0-40℃下結(jié)晶、過(guò)濾、干燥。稱重8.2克(熔點(diǎn)200-202℃)。實(shí)施例5鮮黃姜2噸洗凈粉碎成80目，加入4噸水，調(diào)節(jié)pH＝7，加入混合酶(淀粉酶∶糖化酶∶果膠酶為4∶4∶1)35公斤，在120℃酶解12小時(shí)。過(guò)濾，濾液減壓濃縮，結(jié)晶得葡萄糖340公斤。濾渣用5N丙酸在120℃壓力為2.2個(gè)大氣壓下酸水解4小時(shí)。過(guò)濾，濾渣用15wt％碳酸鈉溶液中和到pH＝8。干燥后轉(zhuǎn)入用汽油連續(xù)抽提6小時(shí)?？刂茰囟仍?0-40℃下結(jié)晶、過(guò)濾、干燥。稱重24.4公斤(熔點(diǎn)200-202℃)。
實(shí)施例6鮮黃姜200克洗凈，加入1600ml水，充分粉碎，得到的乳液用80目的篩網(wǎng)過(guò)濾，去除纖維渣，將所得的乳液調(diào)節(jié)pH＝5.5，加入混合酶(淀粉酶∶糖化酶∶果膠酶∶纖維素酶為8∶4∶5∶1)10克，在65℃酶解12小時(shí)。過(guò)濾，濾液減壓濃縮，結(jié)晶得葡萄糖110克。濾渣用1N磷酸在125℃壓力為2.5個(gè)大氣壓下酸水解4小時(shí)。過(guò)濾，濾渣用10wt％氫氧化鈉溶液中和到pH＝7。干燥后轉(zhuǎn)入索氏提取器，用800ml汽油連續(xù)抽提5小時(shí)?？刂茰囟仍?0-40℃下結(jié)晶、過(guò)濾、干燥。稱重2.76克(熔點(diǎn)200-202℃)。
表一、本發(fā)明與現(xiàn)有工藝皂素收率比較

權(quán)利要求
1.一種從黃姜提取皂素的方法，其特征在于將鮮黃姜或干燥的黃姜加水粉碎成漿，調(diào)節(jié)其濃度在10-25°Be之間，加入淀粉酶、糖化酶、纖維酶和果膠酶的混合酶進(jìn)行酶解，過(guò)濾后將濾渣酸解，再過(guò)濾后濾渣用固體堿或堿水溶液中和，用有機(jī)溶劑提取皂素。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于酶解時(shí)，酶的濃度在5-500U/L之間；混合酶中淀粉酶、糖化酶、纖維酶和果膠酶的重量比例為1～10∶1～10∶～10∶～10；其酶解的條件是pH4-7、溫度40-120℃。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于將鮮黃姜或干燥的黃姜加水粉碎成漿后，過(guò)濾除渣，所得的漿液用混合酶酶解。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于酸解使用的酸為無(wú)機(jī)酸或有機(jī)酸，濃度為0.5-5N，酸水解溫度在90-130℃，壓力為0-3.0個(gè)大氣壓。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于所述酸為鹽酸、硫酸、硝酸、磷酸、甲酸、乙酸、丙酸或苯磺酸。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于堿水溶液的濃度為1wt％～30wt％。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于濾渣中和所用堿為堿金屬、堿土金屬的氧化物、氫氧化物或/和碳酸鹽。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于所用的有機(jī)溶劑為非極性溶劑或極性溶劑。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于所用溶劑為汽油、石油醚、乙醇或丙酮。
全文摘要
本發(fā)明公開了從黃姜提取皂素的潔凈方法，將鮮黃姜或干燥的黃姜加水粉碎成漿，加入淀粉酶或淀粉酶與糖化酶、纖維酶或/和果膠酶的混合酶進(jìn)行酶解，過(guò)濾后將濾渣酸解，再過(guò)濾后濾渣用固體堿或堿的水溶液中和用有機(jī)溶劑提取皂素。本發(fā)明采用生物技術(shù)將新鮮或干燥薯蕷植物中的淀粉在酸解前通過(guò)酶解將其轉(zhuǎn)化，使得在后續(xù)酸解過(guò)程排除淀粉對(duì)酸解的干擾，提高了酸的利用率，增加了設(shè)備的單位處理量，使得酸解的效率大大提高，經(jīng)濟(jì)效益得到明顯的改善。與傳統(tǒng)工藝相比，本發(fā)明不僅皂素收率高、污水量小，而且成本低。采用本發(fā)明產(chǎn)品收率比現(xiàn)有工藝提高了45％左右。本法不僅提取效率較高，皂素品質(zhì)好，同時(shí)聯(lián)產(chǎn)葡萄糖。更重要的是幾乎沒有廢水污染。
文檔編號(hào)C12P33/00GK1544649SQ20031011136
公開日2004年11月10日 申請(qǐng)日期2003年11月11日 優(yōu)先權(quán)日2003年11月11日
發(fā)明者劉衛(wèi), 姜中興, 萬(wàn)端極, 樊俊華, 劉 衛(wèi) 申請(qǐng)人:姜中興