專利名稱：一種環(huán)保無污染全酶法生產(chǎn)薯蕷皂素的方法
一種環(huán)保無污染全酶法生產(chǎn)薯蕷皂素的方法技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種全酶法生產(chǎn)薯蕷皂素的方法，特別是涉及一種環(huán)保無污染的 全酶法生產(chǎn)薯蕷皂素的方法。二、背景技術(shù)薯蕷皂素是和成甾體藥物的基礎材料，目前可以合成可的松、強的松、地塞 米松等上百種藥物。人工種植的盾葉薯蕷(俗稱黃姜)是多種薯蕷植物中的一種，以此為例，盾葉薯蕷中含植物纖維33%—40%，淀粉45%—55%，水溶物質(zhì)9%— 13°/。，皂素含量2%—3%，傳統(tǒng)工藝是將薯蕷粉碎后全料投入酸解，在0.25—0.28N 的鹽酸溶液，13(TC條件下，80%以上的固物溶于酸水，50多噸干薯蕷生產(chǎn)一噸皂 素，耗鹽酸19噸左右，用水洗酸解物質(zhì)中性，至少產(chǎn)生(酸0.13當量以上，含有 機物2.8%)高濃度有機廢水1500噸。我國從50年代初即開始生產(chǎn)皂素，目前皂素 占全世界總產(chǎn)量的60%以上，居世界第一，但目前企業(yè)廣泛采用的以上傳統(tǒng)的酸 解工藝，薯蕷中的有效成分利用率低，成本高，尤其是污染大，污染和低效益已 經(jīng)成為制約行業(yè)發(fā)展的瓶頸。近幾年出現(xiàn)的新工藝報道中歸納起來有三種①機械分離一酸解法②酶解一酸解法；③機械分離-溶劑溶出皂苷-酸解法。這三種 工藝都有一個共同點，就是都要用酸解皂苷至皂苷元，雖然用酸量比傳統(tǒng)工藝有 所減少，但酸解造成的廢水仍對環(huán)境造成較大污染。再就是三種工藝都要用機械 磨碎黃姜細胞后，用水來分選各有用成分，這樣就產(chǎn)生大量的污水和費用，三種 工藝都采用膜過濾的方法減少污水，力圖減少酸解皂苷時的物料量，膜過濾是高 消耗的工藝，用到皂素生產(chǎn)低附加值的產(chǎn)品上，使皂素在本已無利的情況下又增加了大量費用造成虧損，使工藝的應用性降低。特別是薯蕷植物所含的皂苷中30% 左右為水溶性皂苷，尤其是新鮮薯蕷，在用大量的水分離各成分時，水溶皂苷溶 于水中，難以收回，造成效益低下。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對上述工藝中酸解皂苷，機械破碎薯蕷細胞，用水分離各 成分產(chǎn)生大量的廢水造成環(huán)境污染和低效益的弊端，充分利用薯蕷資源，無環(huán)境 污染，提供的一種環(huán)保無污染全酶法生產(chǎn)薯蕷皂素的方法。本發(fā)明的目的是這樣來完成的，它包括(1)、原料預處理(2)、復合 酶I酶解薯蕷細胞破壁(3)、溶劑提取、分離固液(4)、 二次溶劑提取、分離固 液(5)、提取液回收溶劑(6)、提取渣回收溶劑及利用(7)、復合酶n酶解皂 苷為皂苷元(8)、烘干酶解物，其所述的方法依次包括-(1) 、原料預處理鮮薯蕷用機械經(jīng)過切段、去毛根、去土雜處理，用錘片式粉 碎機破碎成漿；干薯蕷用滾筒篩篩去土雜，直接進入錘片式粉碎機，加水三倍破 碎成濃衆(zhòng)(2) 、復合酶I酶解薯蕷細胞破壁用纖維素酶55%-58%、果膠酶12%-13%、半纖 維素酶13%-15%、木聚糖酶17%-19%組成復合酶1,對破碎后的漿料在42'C-52 °C， pH值4.5-6.5進行酶解，使薯蕷細胞壁破碎，細胞內(nèi)各成分露出； (3) 、溶劑提取、分離固液給酶解料中加入甲醇、乙醇、丙醇、戊醇、丙酮中 的任何一種，使提取溶劑濃度達到45%_55%，提取1小時，分離固液；(4) 、 二次溶劑提取、分離固液把一次提取分離出的固體渣再用一次提取所用同種溶劑，溶劑濃度為65%-90%提取1小時，然后進行固液分離；(5) 、提取液回收溶劑合并兩次提取分離出的提取液，蒸餾回收溶劑后，濃縮 液呈現(xiàn)為濃乳狀，主要是脂溶性皂苷在水中呈絮凝物；(6) 、提取渣回收溶劑及利用二次提取分離出的固體渣，先加熱分離溶劑，再 利用渣中的淀粉、蛋白、纖維素酶解后的糊精等物質(zhì)，加以利用；(7) 、復合酶II酶解皂苷為皂苷元回收完溶劑的提取液加入用18%-20%的(1-鼠 李糖甘酶、9%-11%的卜葡萄糖苷酶、28%-29%的木聚糖酶、31%-33%的纖維素 酶、13%-14%的果膠酶組成的復合酶11，在42'C-52'C， pH值4.5-6.5酶解2-4小時，使皂苷轉(zhuǎn)化為皂苷元。薯蕷皂苷的結(jié)構(gòu)中，鼠李糖連接在葡萄糖基上，通過a-鼠 李糖甘酶和纖維素酶中纖維二糖酶的作用，使連接在葡萄糖基上的兩個鼠李糖甘 鍵斷裂，再通過e-葡萄糖苷酶和果膠酶的水解作用，使葡萄糖苷鍵斷裂，完成薯 蕷皂苷通過生物復合酶的作用轉(zhuǎn)化為皂苷元；(8) 、烘干酶解物把經(jīng)過酶解的酶解物烘干后，按皂素提取常規(guī)工藝提取、濃 縮、結(jié)晶得到皂素成品。本發(fā)明涉及的一種環(huán)保無污染全酶法生產(chǎn)薯蕷皂素的方法不同于傳統(tǒng)工藝將 薯蕷全量投入酸解，造成大量污水的弊端，也不同于幾種新工藝用機械破碎薯蕷 細胞壁，破碎率低，耗能高，用酸解皂苷至皂苷元，產(chǎn)生酸解廢水造成污染等弊
端，本工藝方法采用連續(xù)酶法，用復合酶I酶解薯蕷，使細胞破壁充分，降低了費用，又使有效成分利用率提高；用復合酶n酶解皂苷使其轉(zhuǎn)化為皂苷元(即皂素)，使整個生產(chǎn)過程中不用酸，不產(chǎn)生酸水和水溶有機廢水，更不會產(chǎn)生水洗酸解物 至中型時大量的廢水，有效解決了皂素生產(chǎn)中的污染問題。四

附圖l為本發(fā)明一種環(huán)保無污染全酶法生產(chǎn)薯蕷皂素的方法生產(chǎn)工藝流程示意圖五、最佳實施方案參照附圖，本發(fā)明一種環(huán)保無污染全酶法生產(chǎn)薯蕷皂素的方法，其最佳實施方式如下(1) 原料預處理鮮黃姜用機械經(jīng)過切段、去毛根、去土雜處理，用錘片式粉碎 機破碎成漿；干黃姜用滾筒篩篩去土雜，直接進入錘片式粉碎機，加三倍水破碎 成濃漿。(2) 復合酶I酶解黃姜細胞破壁用纖維素酶55%、果膠酶13%、半纖維素酶14%、 木聚糖酶18%組成復合酶1，加入量為干物質(zhì)的1.5%。，對破碎后的漿料在42。C-52 °C， pH值4.5-6.5下進行酶解2.5小時，使黃姜細胞壁破碎，細胞內(nèi)各成分露出；(3) 溶劑提取、分離固液給酶解料中加入甲醇、乙醇、丙醇、戊醇、丙酮中的 任何一種，使提取溶劑濃度達到4596-55%，提取1小時，分離固液；(4) 二次溶劑提取、分離固液把一次提取分離出的固體渣再用一次提取所用同 種溶劑，溶劑濃度為65%-90%提取1小時，然后進行固液分離；(5) 提取液回收溶劑合并兩次提取分離出的提取液，蒸餾回收溶劑后，濃縮液
呈現(xiàn)為濃乳狀，主要是脂溶性皂苷在水中呈絮凝物；(6) 提取渣回收溶劑及利用二次提取分離出的固體渣，先加熱分離溶劑，再利用渣中的淀粉、蛋白、纖維素酶解后的糊精等物質(zhì)，加以利用；(7) 復合酶II酶解皂苷為皂苷元回收完溶劑的提取液加入用1996的ct-鼠李糖甘 酶、10。/。的P-葡萄糖苷酶、28。/。的木聚糖酶、30。/。的纖維素酶、13。/。的果膠酶組 成的復合酶n，加入量為干物質(zhì)的1.5。；，在5CTC， pH值5.5酶解2.5小時，使皂苷轉(zhuǎn)化為皂苷元。薯蕷皂苷的結(jié)構(gòu)中，鼠李糖連接在葡萄糖基上，通過a-鼠李糖甘 酶和纖維素酶中纖維二糖酶的作用，使連接在葡萄糖基上的兩個鼠李糖甘鍵斷裂， 再通過3-葡萄糖苷酶和果膠酶的水解作用，使葡萄糖苷鍵斷裂，完成薯蕷皂苷通 過生物復合酶的作用轉(zhuǎn)化為皂苷元；(8) 烘干酶解物把經(jīng)過酶解的酶解物烘干后，按皂素提取常規(guī)工藝提取、濃縮、 結(jié)晶得到皂素成品。本發(fā)明一種環(huán)保無污染全酶法生產(chǎn)薯蕷皂素的方法，主要為物理反應過程， 使用一般通用設備即可滿足生產(chǎn)需要，各項指標要求較寬，適宜于在原有皂素企 業(yè)生產(chǎn)線改造推廣應用。
權(quán)利要求
1、一種環(huán)保無污染全酶法生產(chǎn)薯蕷皂素的方法，其特征在于它包括(1)、原料預處理(2)、復合酶I酶解薯蕷細胞破壁(3)、溶劑提取、分離固液(4)、二次溶劑提取、分離固液(5)、提取液回收溶劑(6)、提取渣回收溶劑及利用(7)、復合酶II酶解皂苷為皂苷元(8)、烘干酶解物，其所述的(1)、原料預處理鮮薯蕷用機械經(jīng)過切段、去毛根、去土雜處理，用錘片式粉碎機破碎成漿；干薯蕷用滾筒篩篩去土雜，直接進入錘片式粉碎機，加水三倍破碎成濃漿；(2)、復合酶I酶解薯蕷細胞破壁用纖維素酶55％-58％、果膠酶12％-13％、半纖維素酶13％-15％、木聚糖酶17％-19％組成復合酶I，對破碎后的漿料在42℃-52℃，pH值4.5-6.5進行酶解，使薯蕷細胞壁破碎，細胞內(nèi)各成分露出；(3)、溶劑提取、分離固液給酶解料中加入甲醇、乙醇、丙醇、戊醇、丙酮中的任何一種，使提取溶劑濃度達到45％-55％，提取1小時，分離固液；(4)、二次溶劑提取、分離固液把一次提取分離出的固體渣再用一次提取所用同種溶劑，溶劑濃度為65％-90％提取1小時，然后進行固液分離；(5)、提取液回收溶劑合并兩次提取分離出的提取液，蒸餾回收溶劑后，濃縮液呈現(xiàn)為濃乳狀，主要是脂溶性皂苷在水中呈絮凝物；(6)、提取渣回收溶劑及利用二次提取分離出的固體渣，先加熱分離溶劑，再利用渣中的淀粉、蛋白、纖維素酶解后的糊精等物質(zhì)，加以利用；(7)、復合酶II酶解皂苷為皂苷元回收完溶劑的提取液加入用18％-20％的α-鼠李糖甘酶、9％-11％的β-葡萄糖苷酶、28％-29％的木聚糖酶、31％-33％的纖維素酶、13％-14％的果膠酶組成的復合酶II，在42℃-52℃，pH值4.5-6.5酶解2-4小時，使皂苷轉(zhuǎn)化為皂苷元。薯蕷皂苷的結(jié)構(gòu)中，鼠李糖連接在葡萄糖基上，通過α-鼠李糖甘酶和纖維素酶中纖維二糖酶的作用，使連接在葡萄糖基上的兩個鼠李糖甘鍵斷裂，再通過β-葡萄糖苷酶和果膠酶的水解作用，使葡萄糖苷鍵斷裂，完成薯蕷皂苷通過生物復合酶的作用轉(zhuǎn)化為皂苷元；(8)、烘干酶解物把經(jīng)過酶解的酶解物烘干后，按皂素提取常規(guī)工藝提取、濃縮、結(jié)晶得到皂素成品。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種全酶法生產(chǎn)薯蕷皂素的方法，特別是涉及一種環(huán)保無污染的全酶法生產(chǎn)薯蕷皂素的方法。它包括(1)原料預處理(2)復合酶I酶解薯蕷細胞破壁(3)溶劑提取、分離固液(4)二次溶劑提取、分離固液(5)提取液回收溶劑(6)提取渣回收溶劑及利用(7)復合酶II酶解皂苷為皂苷元(8)烘干酶解物。本發(fā)明方法不同于傳統(tǒng)工藝將薯蕷全量投入酸解，造成大量污水的弊端，也不同于幾種新工藝用機械破碎薯蕷細胞壁，破碎率低，耗能高，用酸解皂苷至皂苷元，產(chǎn)生酸解廢水造成污染等弊端，本方法采用連續(xù)酶法，用復合酶I酶解薯蕷，使細胞破壁充分，降低了費用，又使有效成分利用率提高；用復合酶II酶解皂苷使其轉(zhuǎn)化為皂苷元，使整個生產(chǎn)過程中不用酸，不產(chǎn)生酸水和水溶有機廢水，更不會產(chǎn)生水洗酸解物至中型時大量的廢水，有效解決了皂素生產(chǎn)中的污染問題。
文檔編號C12P33/20GK101397582SQ200710018788
公開日2009年4月1日 申請日期2007年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月30日
發(fā)明者鵬 吳, 實 殷 申請人:咸陽宏華生化科技有限公司