專利名稱：一種黃姜水解廢液中提取與精制葡萄糖的工藝的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于從淀粉中制取葡萄糖的技術領域，具體涉及從黃姜水解廢液中提取與精制葡萄糖的工藝。
黃姜(Dioscorea zingiberensis C.H.Wright)，又稱盾葉薯蕷、火頭根，是薯蕷科薯蕷屬多年生纏繞草本植物，為中國特有植物，也是我國薯蕷皂素含量最高的植物。共根狀莖富含1.1％-16.15％的薯蕷皂素，為我國生產甾體激素類藥物的主要原料，此外它還含有40％左右的淀粉和40-50％的纖維素。
在黃姜的利用上，如何提高薯蕷皂素收率和綜合利用薯蕷資源，歷來是國內外學者所關注的研究課題。但目前在工業(yè)生產中主要是提取利用薯蕷皂素，而薯蕷淀粉等其它有用成分的利用由于難度大而被忽視，國內外現在對薯蕷淀粉的利用方法不多，效果也不理想，既浪費資源，又導致污染環(huán)境。自本世紀50年代我國開始生產薯蕷皂素以來，其工藝主要沿襲直接酸水解法，皂素收率較低。(見文獻，封玉賢，周振起天然產物研究與開發(fā)(1):93-97,1994)此后，國內外都報導了在酸水解前進行預發(fā)酵工藝可提高皂素得率，(見文獻，楊明河中草藥(8):41-48,1981)，目前已為國內多數廠家所采用，該工藝流程為黃姜粉末→預發(fā)酵→加鹽酸水解→提取皂素→水解廢液排放。這種工藝雖然能提高皂素得率，但對薯蕷中其他有益成分綜合利用程度仍不高。封玉賢、周振起等利用淀粉酶作用于黃姜淀粉，使淀粉與皂甙分離，利用黃姜淀粉生產肌苷(見文獻，封玉賢，周振起天然產物研究與開發(fā)(1):52-55,1992)，經本實驗室研究表明，皂甙元的得率尚不及傳統工藝方法高。趙書申、周慶和等利用黑曲酶等發(fā)酵黃姜淀粉生產檸檬酸、燒酒，酒渣水解后提取薯蕷皂甙元，但在發(fā)酵時因所含皂甙將產生大量泡沫而難以推廣應用(見文獻，張肇煜，華中農業(yè)大學碩士研究生論文，1999)。
目前我國有三十多家生產薯蕷皂素的醫(yī)藥化工廠，年產薯蕷皂素約800噸，由于生產工藝落后，黃姜中含量達40％的淀粉(全國可利用的黃姜淀粉達16000噸左右)無法開發(fā)利用，大量的黃姜水解廢液直接排放于江河，不僅造成了環(huán)境污染，也白白浪費了可利用的淀粉資源。
黃姜水解廢液中含有淀粉水解產物葡萄糖，此外還含有糖的復合和分解產物以及各類雜質，如殘留的水溶性皂甙、含氮物質、無機酸、無機鹽、有色物質等。雖然可以借鑒淀粉糖化液的精制工藝原理加以排除。但由于水解的最終目的不同，黃姜水解與淀粉糖化工藝的條件、途徑是不同的，因而黃姜水解液的精制工藝難度要遠遠高于普通的淀粉糖化液精化液精制工藝，目前國內外用淀粉水解生產結晶葡萄糖普遍采用酶法工藝(見文獻，張力田，淀粉糖(修訂版)，北京中國輕工業(yè)出版社，142-214,1998)，其糖化液顏色淺，含鹽少，精制容易。即便采用酸糖化工藝，由于水解反應時間短(10-20分鐘)，酸濃度低(如pH1.5左右，HCl濃度為0.03N)，得到的糖化液中鹽類和有色物質也不多，精制費用很低。而皂素生產要求用濃度高的酸長時間水解黃姜(如工業(yè)生產中用2N鹽酸水解，2小時)，經過該工藝得到的水解液顏色是深紅色至黑色，含鹽量比前者大近百倍，如果照搬普通淀粉糖化液精制工藝，將很難完全排除水解液中的有色物質、鹽類等雜質，進而會影響糖的結晶時間、成品的品質和收率，而且很難降低生產成本，不利于黃姜淀粉資源的開發(fā)利用。
本發(fā)明的目的在于克服現有技術的不足，提出一種既能保證薯蕷皂素的得率，又能有效利用黃姜水解廢液中淀粉，提取與精制葡萄糖的工藝，以提高企業(yè)的經濟效益和社會環(huán)境效益。
本發(fā)明通過以下技術方案實現一種從黃姜水解廢液中提取與精制葡萄糖的工藝，包括將黃姜粉碎至粉末狀，經預發(fā)酵和酸水解工藝步驟，所述的酸水解工藝步驟中的酸為硫酸，然后用石灰水中和，濾液過濾，濾渣提取皂素，水解廢液采用活性炭脫色，用樹脂、電滲析或反滲透方法脫鹽，最后經濃縮，結晶，干燥為葡萄糖。
以上技術方案的關鍵是利用酸堿中和的原理，用硫酸代替?zhèn)鹘y皂素提取工藝沿用的鹽酸的方法，酸水解后，采用石灰水中和，使水解液中的鹽類大多數以硫酸鈣沉淀下來，通過中和工藝一是使皂素與廢液分離；二是減少脫鹽工藝的強度，三是利用等電點去除蛋白質，氨基酸和膠體物質，在活性炭吸附殘留皂甙和有色物質后，用樹脂、電滲析或反滲透脫鹽工藝同時完成最終的脫色，從而最終得到純凈的葡萄糖液，干燥結晶得葡萄糖。
本發(fā)明的具體工藝步驟如下(1)黃姜粉的預發(fā)酵黃姜粉末以1∶2至1∶5的料水比，30-60℃溫度，自然發(fā)酵48-96小時；(2)水解用0.8-2M硫酸加壓水解2小時(0.1-0.5千克力/cm2)；
(3)中和石灰水中和至pH4-6，于70℃-95℃下加熱20-45分鐘；(4)過濾，濾渣用于提取皂素(5)脫色方法1將濾液調至pH6，逆向通過顆粒活性炭柱。
方法2將濾液調至pH3-5，加入0.5-2％粉末活性炭(干物質/體積)，70-90℃加熱30-40分鐘。過濾。
(6)脫鹽方法1電滲析+一級脫鹽，電滲析采用多膜電滲析器，組裝形式二級二段。按下列順序脫鹽電滲析→陽離子樹脂→陽離子樹脂。
方法2反滲透+一級脫鹽，反滲透工藝為一級二段，使用芳香聚酰胺中空纖維膜。按下列順序脫鹽反滲透→陽離子樹脂→陰離子樹脂。
方法3二級化學脫鹽，按陽離子樹脂→陰離子樹脂→陽離子樹脂→陰離子樹脂或陽離子樹脂→陰離子樹離脂→陽離子樹脂→陰離子樹脂或陽離子樹脂→大孔型陰離子樹脂→陽離子樹脂→大孔型陰離子樹脂的順序依次過柱。
以上方法中濾液過樹脂流速2-4倍柱體積，最終流出液酸度在pH7以下，電導率在50μS/cm以下。
(7)濃縮、結晶、干燥，得到結晶葡萄糖(白色，純度＞90％)附


圖1，是本發(fā)明的工藝流程圖。
本發(fā)明的效果是(1)得率本發(fā)明可利用黃姜根狀莖中淀粉含量的60-85％，即1公斤黃姜粉可提取精制葡萄糖粉末0.25-0.34公斤。
(2)純度所得葡萄糖純度為90-96％。
(3)所得成品的衛(wèi)生和重金屬指標按GB/T5009.12-85,GB4789-94檢測，達到中國藥典一水葡萄糖標準(1995)和衛(wèi)生部口服葡萄糖標準(WS1-05(B)-89)(4)生產成本每生產500克精制黃姜葡萄糖粉末，費用為2.26元(未計用電量)
權利要求
1．一種從黃姜水解廢液中提取與精制葡萄糖的工藝，包括將黃姜粉碎成粉末，預發(fā)酵和酸水解工藝步驟，其特征在于，所述的酸水解工藝步驟采用硫酸，然后用石灰水中和，濾液過濾，濾渣提取皂素，水解廢液采用活性炭脫色，用樹脂、電滲析或反滲透方法脫鹽，最后經濃縮、結晶、干燥為葡萄糖。
2．如權利要求1所述的一種從黃姜水解廢液中提取與精制葡萄糖的工藝，其特征包括以下步驟1)將所述的黃姜粉末按1∶2至1∶5(重量比)料水比，在30-60℃溫度下，自然發(fā)酵48-96小時進行預發(fā)酵；2)用0.8-2M硫酸在0.1-0.5千克力/厘米2條件下水解2小時；3)用石灰水中和至pH4-6，于70℃-95℃下加熱20-45分鐘；4)過濾水解液，濾渣用于提取皂素5)將部驟4)得到的濾液調至pH6，逆向通過顆?；钚蕴恐?，對所述濾液脫色6)將步驟5)所述的濾液進行電滲析+一級脫鹽處理，所述的電滲析采用多膜電滲析器，組裝形式采用二級二段，按照電滲析→陽離子樹脂→陰離子樹脂順序進行。
3．如權利要求2所述的一種從黃姜水解廢液中提取與精制葡萄糖的工藝，其特征在于所述的脫色步驟包括將濾液調至pH3-5，按干物質/體積，加入0.5-2％粉末活性炭在70-90℃下加熱30-40分鐘過濾，所述的脫鹽工藝包括將步驟5)所述的濾液進行反滲透+一級脫鹽處理，所述的反滲透工藝為一級二段，使用芳香聚酰胺中空纖維膜，按反滲透→陽離子樹脂→陰離子樹脂順序進行。
4．如權利要求2所述的一種從黃姜水解廢液提取與精制葡萄糖的工藝，其特征在于，所述的脫鹽工藝中包括二級化學脫鹽處理，按照陽離子樹脂→陰離子樹脂→陽離子樹脂→陰離子樹脂的順序或者按照陽離子樹脂→陰離子樹脂→陽離子樹脂→陰離子樹脂的順序或者按照陽離子樹脂→大孔型陰離子樹脂→陽離子樹脂→大孔型陰離子樹脂順序依次過柱。
5．如權利要求1或2所述的從黃姜水解廢液中提取與精制葡萄糖的工藝，所述濾液過樹脂的流速2-4倍柱體積，最終流出液酸度控制在pH7以下，電導率在50μS/cm以下。
全文摘要
本發(fā)明屬于利用黃姜提取薯蕷皂素同時，利用其水解廢液提取與精制葡萄糖的技術領域。本發(fā)明的特點是，保留現有的工業(yè)生產黃姜皂素的部分工藝流程，在不影響皂素得率前提下，將黃姜水解廢液經酸水解、中和、脫色、脫鹽等工藝步驟最終提取與精制葡萄糖。本發(fā)明淀粉利用率達到60－85%，葡萄糖純度達到90－96%，符合部頒標準，且成本較低。
文檔編號C13K1/00GK1316523SQ0013127
公開日2001年10月10日 申請日期2000年12月18日 優(yōu)先權日2000年12月18日
發(fā)明者黃進, 張聲華 申請人:華中農業(yè)大學