專利名稱：黃姜提取皂素無發酵水解方法
技術領域：
本
發明內容
屬于植物化工技術領域，涉及一種在不發酵前提下從黃姜根莖中提取薯蕷皂甙元(俗稱薯蕷皂素)的生產工藝方法。
背景技術：
從黃姜根莖中提取出的活性成分薯蕷皂甙元是合成甾體激素類藥物、抗炎藥物及甾體避孕藥物等的重要原料。由于薯蕷皂甙元在黃姜根莖中是以與纖維素結合成皂甙的形式存在于細胞壁中，因此必須通過適當的方法將其分離出來。以往生產規模提取薯蕷皂甙元的方法主要有傳統的常規酸水解工藝法、自然發酵-酸水解工藝法、酶發酵-酸水解工藝法等工藝方法。常規酸水解工藝法由于其薯蕷皂甙元提取率低目前已很少使用。自然發酵-酸水解工藝法和酶發酵酸水解工藝法的工藝步驟是將黃姜根莖粉碎后，存放一定時間并維持適宜溫度，利用其自身的內源酶作用使其發酵，或外加纖維素酶、糖化酶、淀粉酶等的一種或數種讓其發酵后，用硫酸或鹽酸在加壓條件下進行水解，從植物纖維中分離出薯蕷皂甙元，之后將水解物干燥并用有機溶劑將薯蕷皂甙元抽提出，最后再濃縮結晶制成較純的薯蕷皂甙元產品。上述傳統的工藝方法都是將黃姜根莖中的淀粉和纖維通過酶和酸作用后降解為葡萄糖等水溶性有機物，這些水溶性有機物隨廢酸液排放，加之在發酵過程中會產生明顯惡臭，嚴重污染了環境。為了解決薯蕷皂甙元提取生產中對環境污染問題并充分利用黃姜原料資源，近期本領域也相應開發出了一些新的清潔化生產工藝。新工藝通常采取的步驟是將黃姜根莖加水混合粉碎，通過機械方式先將絕大部分纖維和淀粉分離出來，再將含有皂素的漿料濃縮，把濃縮漿料存放一定時間并維持適宜溫度，利用其自身的酶作用使其發酵，或外加纖維素酶、糖化酶、淀粉酶等的一種或數種讓其發酵后，用硫酸或鹽酸在加壓條件下進行水解，將水解物干燥后用有機溶劑將薯蕷皂甙元抽提出，最后再濃縮結晶制成較純的薯蕷皂甙元產品。以上新工藝不但大大減少了水解廢酸水中的有機污染物含量，使之易于處理，而且使得黃姜根莖中纖維和淀粉也能被回收利用。
無論是在傳統工藝還是新工藝中，通過利用植物根莖自身的內源酶或外加酶使其先發酵后再用酸進行水解的方法對于提高薯蕷皂甙元的收率都是很重要的。在現有工藝中若不經過酶發酵，則薯蕷皂甙元的提取收率明顯降低，即便是應用超臨界CO2萃取技術來取代溶劑抽提，也要先進行酶發酵和酸解。
但是，新工藝對發酵產生的惡臭污染問題仍未能做出根本解決，而且由于是將濃縮的漿料進行酶發酵和酸水解，還帶來了兩個新問題問題之一是在濃縮漿料中水溶性有機物雜質的濃度也相應增大，某些有機物在酶發酵過程中受酶或微生物作用，分解轉變成具有親油性的甚至帶有色澤的雜質，能夠與薯蕷皂甙元一道被有機溶劑抽提出，導致薯蕷皂甙元成品純度降低，色澤變差；另一個問題則是在濃縮漿料中與纖維素殘片相連的薯蕷皂素不但濃度大而且裸露性強，在酶發酵和酸水解過程中，解離出的薯蕷皂甙元易與酸基作用，使其親水性加強，導致薯蕷皂甙元難以被有機溶劑完全抽提出來，降低了薯蕷皂甙元的收率。
發明內容本發明的目的是為了解決前述新工藝濃縮漿料在酶發酵和酸水解過程中存在的問題，提供一種在不發酵前提下獲得高提取收率和得到高純度產品的黃姜提取皂素無發酵水解方法。
為實現上述發明目的而提出的黃姜提取皂素無發酵水解方法所具有的工藝步驟是將黃姜根莖加0.1～1倍的水一道粉碎成渣漿，用機械方式將渣漿中的纖維渣和淀粉分離出來，之后立即用酸液將去除了纖維渣和淀粉后的漿料調至pH4.5以下，將調酸后未發酵的漿料濃縮后進行酸化水解，并加入水解助劑，水解物經濾去酸液、中和、烘干、用有機溶劑抽提、濃縮結晶，得到薯蕷皂甙元成品。
本發明所述工藝方法的一種實際方案的操作步驟是1、將每1000個重量單位的黃姜根莖用粉碎機或磨漿機或沖擊磨等機械設備粉碎成渣漿；為了使粉碎后的渣漿易流出，通常加入100～1000個重量單位(黃姜根莖重量的0.1～1倍)的水一道粉碎；2、利用振動篩或過濾機等機械設備在用水淋洗或浸洗等帶水篩分條件下，將渣漿中不含薯蕷皂素的纖維渣分離出來另作他用，利用流槽或高速離心機等機械沉淀方法將渣漿中不含薯蕷皂素的淀粉分離出來另作他用；3、使用硫酸、鹽酸等無機酸或醋酸等有機酸作調節劑，也可使用水解生產中產生的廢酸液作酸調節劑，將去除了纖維渣和淀粉后的漿料的PH降至4.5以下，最好調到PH3～4，調酸操作宜盡早進行，在剛將黃姜粉碎磨漿時便可以調酸，越早調酸效果越好；本發明中將漿料酸度調低是為了降低酶的活性，抑制微生物生長，達到抑制漿料發酵的目的；4、采用自然沉降濃縮法或離心加速沉降濃縮法或膜濃縮法等方法對未發酵的漿料進行濃縮處理，得濃縮漿料600～900個重量單位的濃縮漿料，濃縮處理的目的在于減少后續處理的物料量，降低生產成本；5、在濃縮漿料內加入5～50個重量單位(濃縮漿料重量的0.5％～5％)的水解助劑，使其與濃縮漿料充分混合并反應1～3個小時，通過硫酸或鹽酸對濃縮漿料進行酸化水解；6、將經酸化水解后的水解物濾去酸液、中和、烘干后，用有機溶劑抽提，將抽提溶液濃縮結晶，得到6～7個重量單位的薯蕷皂甙元成品。
上述工藝步驟中所用的水解助劑可以是芳香族有機酸如對苯二甲酸，或是有機胺如二乙醇胺，或者是由有機酸和有機胺等多種有機化學原料經合成反應而成的多官能團有機化合物，該化合物分子上含有羧基、胺基、羥基等多種活性基團。水解助劑既可在酸水解之前加入，也可在酸水解之后加入，還可在酸水解前后都加入。水解助劑的加入量通常為濃縮漿料重量的0.5％～5％，最佳為1％～3％。加入水解助劑后應讓其與濃縮漿料或水解物充分混合并反應一小時以上，反應溫度以室溫至70℃間為宜，通常不要超過80℃。
上述工藝步驟中酸水解后的物料經過濾去酸液，濾渣可用清水洗滌至中性，也可用氫氧化鈉或碳酸鈉或石灰等稀溶液將其中和。中和后的水解物渣經脫水烘干后，用有機溶劑如汽油、醋酸丁酯等抽提，然后將抽提溶液濃縮結晶，再分離結晶得到薯蕷皂甙元成品。
從以上述說可知，本發明不同于其他同類技術的獨特之處有兩點其一是在酸水解之前不但不需要進行酶發酵，而且還必須盡早采取降低漿料酸度的措施來抑止其發酵；其二是在酸水解過程中加入了相應的水解助劑來協助酸水解。按本發明技術進行濃縮漿料酸水解時，由于特意抑止和避免了發酵過程，并加入了相應的水解助劑來協助酸水解，不但解決了惡臭問題，而且大大提高了水解效果，使濃縮漿料中所含薯蕷皂甙元的提出率達97％以上，提取的薯蕷皂甙元成品結晶性好、純度高、色澤白，熔點可達200℃以上。
具體實施例方式
實施例一稱取新鮮黃姜根莖1000克(已測得其薯蕷皂甙元含量為0.63％)粗粉碎后，加入1000毫升清水混合，用高速植物粉碎機粉碎成渣漿；將渣漿用振動篩在淋水沖洗狀態下進行篩分，并將濾渣與1～2倍量的清水混合后再如上粉碎、篩分一次，濾渣棄去；并及時將漿液用鹽酸調至PH3.5左右；濾液靜置待淀粉基本上沉淀后，傾倒出漿液，分離出淀粉；靜置待漿液沉淀分層，分棄去上層清液，收得濃縮漿料約870毫升；加入水解助劑15克混勻，放置待其反應約兩小時；再加入鹽酸35毫升混勻后，放入壓力鍋中，在0.1Mpa壓力下水解處理4小時；取出水解物冷卻至60℃以下，再加入水解助劑10克混勻，放置待其反應約一小時，過濾，用清水反復淋洗濾渣至中性，抽濾去水液，將濾渣置95℃下烘干，轉入索氏提取器中用溶劑汽油抽提6小時；將抽提溶液濃縮后，冷卻得到薯蕷皂甙元結晶，濾去母液，結晶在105℃下烘干，稱得結晶物重量為6.13克，計算薯蕷皂甙元提出率為97.3％，薯蕷皂甙元的成品呈短纖狀晶體形，其外觀潔白，熔點為202℃。
實施例二稱取新鮮黃姜根莖1000公斤(已測得其薯蕷皂甙元含量為0.63％)粗粉碎后，加入200～300公斤清水混合，用粉碎磨漿機粉碎成細渣漿；將細渣漿用振動篩在淋水沖洗狀態下進行篩分，并將濾渣與1～2倍量的清水混合后再如上粉碎、篩分一次，分離出的纖維渣經擠壓脫水后另做它用；濾出的漿液立即用硫酸將其調至PH3.5左右；漿液經變頻離心機處理，分離出淀粉后，將漿液用膜濃縮方法濃縮，收得濃縮漿料約650公斤；加入水解助劑10公斤混勻，放置待其反應約兩小時；將濃縮漿料轉入水解釜，加入硫酸52公斤混勻后，在0.2Mpa壓力下水解處理2小時；放出濾液，用稀堿水中和濾渣，濾渣離心脫去水液，置95～100℃烘干，稱得水解物干渣總重量14.5公斤，取樣檢測得水解物干渣中薯蕷皂甙元含量為42.9％，計算得水解物干渣中薯蕷皂甙元重量為6.22公斤，折算薯蕷皂甙元提出率為98.7％，抽提出的薯蕷皂甙元成品呈短纖狀晶體形，結晶外觀潔白，熔點為200℃。
權利要求
1.黃姜提取皂素無發酵水解方法，其特征在于具有下述的工藝步驟將黃姜根莖加0.1～1倍的水一道粉碎成渣漿，用機械方式將渣漿中的纖維渣和淀粉分離出來，之后立即用酸液將去除了纖維渣和淀粉后的漿料調至PH4.5以下，將調酸后未發酵的漿料濃縮后進行酸化水解，并加入水解助劑，水解物經濾去酸液、中和、烘干、用有機溶劑抽提、濃縮結晶，得到薯蕷皂甙元成品。
2.根據權利要求1所述的黃姜提取皂素無發酵水解方法，其特征在于具有下述的工藝步驟2.1將每1000個重量單位的黃姜根莖加100～1000個重量單位的水后，用粉碎機或磨漿機或沖擊磨將二者一道粉碎成渣漿；2.2利用振動篩或過濾機在帶水篩分條件下將渣漿中的纖維渣分離出來，利用流槽或高速離心機將漿渣中的淀粉分離出來；2.3使用硫酸、鹽酸或醋酸或使用水解生產中產生的廢酸液作調節劑，將去除了纖維渣和淀粉后的漿料調至PH4.5以下；2.4采用自然沉降濃縮法或離心加速沉降濃縮法或膜濃縮法對漿料進行濃縮處理，得濃縮漿料600～900個重量單位的濃縮漿料；2.5在濃縮漿料內加入5～50個重量單位的水解助劑，使其與濃縮漿料充分混合并反應1～3個小時，通過硫酸或鹽酸對濃縮漿料進行酸化水解；2.6將經酸化水解后的水解物濾去酸液、中和、烘干后，用有機溶劑抽提，將抽提溶液濃縮結晶，得到6～7個重量單位的薯蕷皂甙元成品。
全文摘要
本發明涉及一種不需通過發酵便能夠高效地從黃姜根莖中提取薯蕷皂甙元的生產方法，其工藝步驟是將黃姜根莖加適量水一道粉碎成渣漿，用機械方式將渣漿中的纖維渣和淀粉分離出來，之后立即用酸液將漿料調至pH4.5以下，將調酸后未發酵的漿料濃縮后進行酸化水解，并加入水解助劑，水解物經濾去酸液、中和、烘干、用有機溶劑抽提、濃縮結晶，得到薯蕷皂甙元成品。由于本發明進行濃縮漿料酸水解時，特意抑止和避免了發酵過程，不但解決了惡臭問題，而且大大提高了水解效果，提取的薯蕷皂甙元成品結晶性好、純度高、色澤白，熔點可達200℃以上。
文檔編號A61P15/18GK1834106SQ20061004269
公開日2006年9月20日 申請日期2006年4月18日 優先權日2006年4月18日
發明者王南 申請人:王南, 楊官運