專利名稱：一種皂素的提取方法
技術領域：
本發明涉及一種皂素的提取方法，具體的說涉及一種從薯蕷植物中提取皂素的方法。
背景技術：
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。皂素的生產和技術開發都是以薯蕷植物為原料來提取的。生產工藝主要是發酵法(Ind.Eng.Chem.1957，49186)，即鮮新的薯蕷植物清洗—粉碎—自然發酵—酸解—洗滌—干燥—提取—結晶—產品包裝。這種工藝的缺點是皂素收率低、污水量大(生產1噸皂素污水在500噸以上)，造成了嚴重的環境污染。皂素的新技術開發中采用生物技術進行聯產通常采用的是發酵技術。由于發酵過程的生物化學反應，使得部分的皂甙元被代謝或轉化成水溶性的皂甙衍生物而損失，致使收率降低，因而不能從聯產過程增加經濟效益。而在酸解之后進行的聯產技術，需要脫鹽等復雜工藝，盡管解決了污水處理的問題，但由于運營成本過高，不能在實際生產中使用。在潔凈工藝的研究中，采用超臨界流體萃取技術(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。皂甙必須經過進一步的酸解才能轉化成皂素(這里需要說明的是發明人將皂甙和皂素混淆了)。這種方法盡管能夠減少環境污染，但是設備昂貴，運行費用高，不能應用于皂素的實際生產。
發明內容
針對上述皂素生產工藝和研究工藝中存在的問題，本發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。
本發明提供的技術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，調節其濃度在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行酶解，過濾后將濾渣酸解，再過濾后濾渣用固體堿或堿的水溶液中和用有機溶劑提取皂素。
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℃。
在上述過程中，將鮮黃姜或干燥的黃姜加水粉碎成漿后，先過濾除渣，所得的漿液用混合酶酶解，過濾后將濾渣酸解，再過濾后濾渣用固體堿或堿的水溶液中和用有機溶劑提取皂素。
上述酸解使用的酸為無機酸如鹽酸、硫酸、硝酸或磷酸等，或有機酸如甲酸、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。
上述酸解后過濾得到的濾液重復使用于酸解過程。酶解后過濾得到的濾液可根據需要直接濃縮，生產葡萄糖或作為發酵工業的原料。
本發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化，成為可以直接使用的工業原料；在酸解工序中將酸循環使用，從而有效地避免了廢酸液的排放，達到無污染目的，提高皂素的收率。
本發明采用生物技術對薯蕷植物進行處理，將新鮮或干燥薯蕷植物中的淀粉在酸解前通過酶解將其轉化，使得在后續酸解過程排除淀粉對酸解的干擾，提高了酸的利用率，增加了設備的單位處理量，使得酸解的效率大大提高，經濟效益得到明顯的改善。與傳統工藝相比，本發明不僅皂素收率高、污水量小，而且成本低。酸解利用薯蕷植物中的淀粉聯產葡萄糖或其他發酵工業用原料。酸液經處理重復使用極大地降低污水量(幾乎沒有污水排放)。采用本發明產品收率比現有工藝提高了45％左右。產品質量與現有工藝相同(見表一)。
具體實施例方式
本發明利用生物技術由薯蕷植物生產皂素的工藝，具體步驟如下1.將新鮮的黃姜粉碎至1-300目，調節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。干燥的黃姜先浸泡10-20小時，然后粉碎至1-300目。
2.酶解后過濾，濾液可根據需要直接濃縮，生產葡萄糖或作為發酵工業的原料。
3.將濾渣中加入0.5-5N的無機酸或有機酸在90-130℃下酸解4-12小時。
4.酸解后過濾，含酸濾液經處理重復使用。
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，然后用有機溶劑連續萃取。
6.取出萃取液，冷卻，結晶、離心、過濾，回收母液套用。
7.在第6步中，結晶干燥，粉碎后得產品。
實施例1鮮黃姜200克洗凈粉碎成60目，加入200ml水，調節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。過濾，濾液減壓濃縮，結晶得葡萄糖45克。濾渣用0.5N鹽酸在90℃下壓力為2.2個大氣壓下酸水解4小時。過濾，濾渣用1克粉狀生石灰拌勻。干燥后轉入索氏提取器，用250ml汽油連續抽提3小時。控制溫度在20-40℃下結晶、過濾、干燥。稱重2.1克(熔點200-202℃)。實施例2鮮黃姜200克洗凈粉碎成80目，加入200ml水，調節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。過濾，濾液減壓濃縮，結晶得葡萄糖48克。濾渣用1N硫酸在125℃壓力為2.5個大氣壓下酸水解4小時。過濾，濾渣用1克粉狀生石灰拌勻。干燥后轉入索氏提取器，用250ml汽油連續抽提3小時。控制溫度在20-40℃下結晶、過濾、干燥。稱重2.3克(熔點201-202℃)。
實施例3鮮黃姜200克洗凈粉碎成80目，加入200ml水，調節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。過濾，濾液減壓濃縮，結晶得葡萄糖50克。濾渣用4N甲酸在130℃壓力為3個大氣壓下酸水解4小時。過濾，濾渣用30wt％碳酸鈉溶液中和到pH＝8。干燥后轉入索氏提取器，用250ml汽油連續抽提3小時。控制溫度在20-40℃下結晶、過濾、干燥。稱重2.5克(熔點200-202℃)。
實施例4干黃姜200克洗凈粉碎成80目，加入1600ml水，調節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。過濾，濾液減壓濃縮，結晶得葡萄糖110克。濾渣用2N苯磺酸在90℃下酸水解4小時。過濾，濾渣用2wt％氫氧化鈉溶液中和到pH＝7。干燥后轉入索氏提取器，用800ml汽油連續抽提5小時。控制溫度在20-40℃下結晶、過濾、干燥。稱重8.2克(熔點200-202℃)。實施例5鮮黃姜2噸洗凈粉碎成80目，加入4噸水，調節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。過濾，濾液減壓濃縮，結晶得葡萄糖340公斤。濾渣用5N丙酸在120℃壓力為2.2個大氣壓下酸水解4小時。過濾，濾渣用15wt％碳酸鈉溶液中和到pH＝8。干燥后轉入用汽油連續抽提6小時。控制溫度在20-40℃下結晶、過濾、干燥。稱重24.4公斤(熔點200-202℃)。
實施例6鮮黃姜200克洗凈，加入1600ml水，充分粉碎，得到的乳液用80目的篩網過濾，去除纖維渣，將所得的乳液調節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。過濾，濾液減壓濃縮，結晶得葡萄糖110克。濾渣用1N磷酸在125℃壓力為2.5個大氣壓下酸水解4小時。過濾，濾渣用10wt％氫氧化鈉溶液中和到pH＝7。干燥后轉入索氏提取器，用800ml汽油連續抽提5小時。控制溫度在20-40℃下結晶、過濾、干燥。稱重2.76克(熔點200-202℃)。
表一、本發明與現有工藝皂素收率比較
權利要求
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，調節其濃度在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行酶解，過濾后將濾渣酸解，再過濾后濾渣用固體堿或堿水溶液中和，用有機溶劑提取皂素。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于酶解時，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.根據權利要求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，過濾除渣，所得的漿液用混合酶酶解。
4.根據權利要求1或2所述的方法，其特征在于酸解使用的酸為無機酸或有機酸，濃度為0.5-5N，酸水解溫度在90-130℃，壓力為0-3.0個大氣壓。
5.根據權利要求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.根據權利要求1或2所述的方法，其特征在于堿水溶液的濃度為1wt％～30wt％。
7.根據權利要求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.根據權利要求1或2所述的方法，其特征在于所用的有機溶劑為非極性溶劑或極性溶劑。
9.根據權利要求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行酶解，過濾后將濾渣酸解，再過濾后濾渣用固體堿或堿的水溶液中和用有機溶劑提取皂素。本發明采用生物技術將新鮮或干燥薯蕷植物中的淀粉在酸解前通過酶解將其轉化，使得在后續酸解過程排除淀粉對酸解的干擾，提高了酸的利用率，增加了設備的單位處理量，使得酸解的效率大大提高，經濟效益得到明顯的改善。與傳統工藝相比，本發明不僅皂素收率高、污水量小，而且成本低。采用本發明產品收率比現有工藝提高了45％左右。本法不僅提取效率較高，皂素品質好，同時聯產葡萄糖。更重要的是幾乎沒有廢水污染。
文檔編號C12P33/00GK1544649SQ20031011136
公開日2004年11月10日 申請日期2003年11月11日 優先權日2003年11月11日
發明者劉衛, 姜中興, 萬端極, 樊俊華, 劉 衛 申請人:姜中興