專利名稱：微波破壁及醇提與油提技術(shù)聯(lián)用生產(chǎn)薯蕷皂素的工藝方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及植物藥物的提取工藝方法，具體是一種微波破壁及醇提與油提技術(shù)聯(lián)用生產(chǎn)薯蕷皂素的工藝方法。㈡現(xiàn)有技術(shù)我國(guó)是薯蕷屬植物資源的大國(guó)，有80多個(gè)品種，其中17種1亞種2 變種含有薯蕷皂苷元(薯蕷皂素)，其中可供工業(yè)生產(chǎn)利用的有近10種，主要為盾葉薯蕷(黃姜)、穿龍薯蕷(穿地龍)、黃山藥等。薯蕷皂素是合成留體激素藥的主要起始原料，目前世界各國(guó)生產(chǎn)的留體激素60%以上以它為原料。薯蕷皂素本身具有雌激素作用，可降低膽固醇、 止咳、祛痰、脫敏、恢復(fù)病變組織以及刺激肝素細(xì)胞與膽汁分泌等功效。但目前國(guó)內(nèi)所采用的工藝大多是傳統(tǒng)酸水解法生產(chǎn)薯蕷皂素的工藝，即先把原料浸泡粉碎，用硫酸或鹽酸加熱水解薯蕷植物根莖，水解物用水洗滌至中性，然后干燥至含水 3% 5%，再用汽油或石油醚等有機(jī)溶劑提取。其流程為原料一浸泡一水解一洗滌一甩濾一干燥一提取一結(jié)晶一成品。直接酸水解法操作比較簡(jiǎn)單，但存在的主要問題(1)污染嚴(yán)重，每生產(chǎn)1噸皂素產(chǎn)生800-1000噸廢水，消耗硫酸15-20噸，廢水中的COD平均高達(dá) 30000mg/L-40000mg/L，其酸度高，pH值1. 0-2. 5，廢水治理成本高，無(wú)法實(shí)現(xiàn)廢水的達(dá)標(biāo)排放；(2)皂素提取率低，資源浪費(fèi)嚴(yán)重。由于野生薯蕷屬植物資源的枯竭，國(guó)內(nèi)主要以黃姜為原料生產(chǎn)薯蕷皂素，國(guó)內(nèi)外圍繞提高皂素、降低生產(chǎn)成本、減少污染進(jìn)行了多方改進(jìn)，有的在水解前進(jìn)行了預(yù)發(fā)酵或酶解，有的在提取階段采用微波萃取法、超聲提取法，但主要生產(chǎn)技術(shù)路線沒有根本改變，仍都是采用先水解后提取的方法提取皂素，廢水量沒有明顯減少，無(wú)法從根本上解決環(huán)保問題；有的采用先將黃姜中的纖維素與淀粉分離出來(lái)，再進(jìn)行水解與提取，這種方法雖然減少了用酸量與廢水量，但設(shè)備投資大，操作復(fù)雜，皂素提取率不高；有報(bào)道有人采用熱分解法提取皂素，由于皂素是以皂甙的形式存在于植物中，并被淀粉所包裹，因此這種方法無(wú)法徹底將皂甙轉(zhuǎn)化為皂素，即使轉(zhuǎn)化為了皂素也很難提取出來(lái)，因?yàn)榈矸劢?jīng)高溫糊化后，使得有機(jī)溶劑難以滲透到植物內(nèi)部，皂素提取率很低，并且未見工業(yè)化生產(chǎn)實(shí)施例。早年有Marker和Wall等人采用先用甲醇、乙醇或異丙醇等極性的有機(jī)溶劑直接從植物材料中提取總皂苷，然后將其進(jìn)行酸水解得到皂素，但用這種直接提取皂甙然后水解的方法，皂素提取率低，產(chǎn)品質(zhì)量差，無(wú)法滿足工業(yè)化生產(chǎn)要求。曰

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是針對(duì)現(xiàn)有皂素提取方法中存在的諸多不足，提供一種微波破壁及醇提與油提技術(shù)聯(lián)用生產(chǎn)薯蕷皂素的工藝方法；本方法能顯著提高皂素提取率與降低生產(chǎn)成本，同時(shí)還能大幅度減少?gòu)U水排放量，是一種能適應(yīng)于工業(yè)化大生產(chǎn)的皂素清潔生產(chǎn)工藝。本發(fā)明方法的工藝步驟如下
1.原料粉碎將薯蕷屬植物黃姜進(jìn)行清洗，去除雜質(zhì)，然后粉碎，將其顆粒粉碎至 5mm-IOmm ；
2.微波破壁將粉碎后的物料進(jìn)行微波輻照，當(dāng)物料溫度達(dá)到100°C時(shí)，繼續(xù)輻照 30-40分鐘；
3.皂甙醇提用物料重量2-3倍量的70%-80%的甲醇或乙醇對(duì)破壁后的物料回流提取6-8小時(shí)，過濾，濾渣棄去，濾液回收溶劑后濃縮至近干，得醇提液；
4.淀粉酶解在醇提液中加入物料重量0.1%-0. 3%的α -淀粉酶，在20_28°C下進(jìn)行酶解72-120小時(shí)，得酶解液；
5.硫酸水解將酶解液用工業(yè)硫酸(含量98%)進(jìn)行水解，硫酸用量為醇提液重量的 20%-25%，水解壓力控制在0. IOMPa,水解時(shí)間為2_3小時(shí)，水解完畢后，過濾，將濾出物水洗至中性，離心甩干，80-100°C烘干，得皂素粗品；
6.皂素油提在皂素粗品中加入2-3倍的汽油，回流提取8-10小時(shí)，濃縮，結(jié)晶，過濾后于80-100°C干燥，即得皂素精品。由于皂甙必須經(jīng)過水解才能轉(zhuǎn)化為皂素，在水解工序無(wú)法繞開的情況下，減少?gòu)U水量的有效方法就是減少需要水解的物料的數(shù)量。由于皂甙在植物中只占到約1%的含量， 如果先將皂甙提取出來(lái)，然后進(jìn)行水解，會(huì)有效地減少了水解用酸量，從而使水洗量極少， 最終會(huì)使廢水量大幅度減少。但傳統(tǒng)直接提取皂甙的方法，無(wú)法有效地將皂甙提取出來(lái)，為了克服這一難題，本發(fā)明采用首先對(duì)植物進(jìn)行微波輻照，將堅(jiān)硬的細(xì)胞壁打開，使有機(jī)溶劑易于浸入，然后用極性較強(qiáng)的醇類溶劑進(jìn)行萃取，從而使皂甙的提取率大大提高，并且使其品質(zhì)得到極大改善，因此采取先微波破壁，再醇提皂甙，然后酸解，最后油提皂素的方法既可有效地解決皂素生產(chǎn)過程中的廢水量大的問題，又可以解決皂素提取率低的問題。本發(fā)明方法皂素提取率高，操作簡(jiǎn)便，投資省，更重要的是所產(chǎn)生的廢水量極少， 該廢水采用常規(guī)的生化處理即可實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放，也可以進(jìn)行綜合利用，提取出其中的葡萄糖或鼠李糖。本發(fā)明方法每生產(chǎn)1噸皂素只產(chǎn)生25-30噸廢水，只有傳統(tǒng)工藝的約1/30，該工藝已在工業(yè)化試生產(chǎn)中得到驗(yàn)證。具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1
原料選用湖北省鄖西縣產(chǎn)2年生鮮黃姜IOOOkg
1.原料粉碎將收購(gòu)回的鮮黃姜進(jìn)行清洗，去掉泥土，干凈的黃姜約為850kg，再經(jīng)過粉碎，將其粉碎到5mm-10mm，最后得到粉碎后的物料即黃姜約為700kg ；
2.微波破壁將物料進(jìn)行微波輻照，當(dāng)物料溫度達(dá)到100°C時(shí)，繼續(xù)輻照35分鐘；
3.皂甙醇提用物料重量2.5倍量的70%-80%的甲醇對(duì)破壁后的物料回流提取7小時(shí)， 過濾，濾渣棄去，濾液回收溶劑后濃縮至近干，得約200kg醇提液；
4.淀粉酶解在醇提液中加入物料重量0.洲的α-淀粉酶，在20_28°C下進(jìn)行酶解100 小時(shí)，得酶解液；
3.硫酸水解將酶解液用工業(yè)硫酸(含量98%)進(jìn)行水解，硫酸用量為醇提液重量的 20%，水解壓力控制在0. IOMPa,水解時(shí)間為2. 5小時(shí)，水解完畢后，過濾，將濾出物水洗至中性，離心甩干，90°C烘干，得皂素粗品約20kg;本批生產(chǎn)只產(chǎn)生210kg廢水。
4.皂素油提在皂素粗品中加入2.5倍的120 #汽油，回流提取9小時(shí)，濃縮，結(jié)晶，過濾后于90°C干燥，即得皂素精品8Jkg。經(jīng)檢測(cè)，其熔點(diǎn)為198°C，色澤小于標(biāo)3 #，醇不溶物為零。實(shí)施例2
原料選用湖北省鄖西縣產(chǎn)2年生鮮黃姜IOOOkg1.原料粉碎將收購(gòu)回的鮮黃姜進(jìn)行清洗，去掉泥土，干凈的黃姜約為860kg，再經(jīng)過粉碎，將其粉碎到5mm-10mm，最后得到粉碎后的物料即黃姜約為710kg ；
2.微波破壁將物料進(jìn)行微波輻照，當(dāng)物料溫度達(dá)到100°C時(shí)，繼續(xù)輻照30分鐘；
3.皂甙醇提用物料重量2倍量的70%-80%的乙醇對(duì)破壁后的物料回流提取6小時(shí)， 過濾，濾渣棄去，濾液回收溶劑后濃縮至近干，得約190kg醇提液；
4.淀粉酶解在醇提液中加入物料重量0.1%的α -淀粉酶，在20-28°C下進(jìn)行酶解72 小時(shí)，得酶解液；
3.硫酸水解將酶解液用工業(yè)硫酸(含量98%)進(jìn)行水解，硫酸用量為醇提液重量的 25%，水解壓力控制在0. IOMPa,水解時(shí)間為2小時(shí)，水解完畢后，過濾，將濾出物水洗至中性，離心甩干，80°C烘干，得皂素粗品約18. 5kg ；本批生產(chǎn)只產(chǎn)生190kg廢水。
4.皂素油提在皂素粗品中加入2倍的120#汽油，回流提取8小時(shí)，濃縮，結(jié)晶，過濾后于80°C干燥，即得皂素精品7. 9kg。經(jīng)檢測(cè)，其熔點(diǎn)為198°C，色澤小于標(biāo)3 #，醇不溶物為零。實(shí)施例3
原料選用湖北省鄖西縣產(chǎn)2年生鮮黃姜IOOOkg
1.原料粉碎將收購(gòu)回的鮮黃姜進(jìn)行清洗，去掉泥土，干凈的黃姜約為850kg，再經(jīng)過粉碎，將其粉碎到5mm-10mm，最后得到粉碎后的物料即黃姜約為690kg ；
2.微波破壁將物料進(jìn)行微波輻照，當(dāng)物料溫度達(dá)到100°C時(shí)，繼續(xù)輻照40分鐘；
3.皂甙醇提用物料重量3倍量的70%-80%的乙醇對(duì)破壁后的物料回流提取8小時(shí)， 過濾，濾渣棄去，濾液回收溶劑后濃縮至近干，得約220kg醇提液；
4.淀粉酶解在醇提液中加入物料重量0.3%的α-淀粉酶，在20-28°C下進(jìn)行酶解120 小時(shí)，得酶解液；
3.硫酸水解將酶解液用工業(yè)硫酸(含量98%)進(jìn)行水解，硫酸用量為醇提液重量的 25%，水解壓力控制在0. IOMPa,水解時(shí)間為3小時(shí)，水解完畢后，過濾，將濾出物水洗至中性，離心甩干，100°C烘干，得皂素粗品約21. 5kg ；本批生產(chǎn)只產(chǎn)生210kg廢水；
4.皂素油提在皂素粗品中加入3倍的120#汽油，回流提取10小時(shí)，濃縮，結(jié)晶，過濾后于100°C干燥，即得皂素精品8. Ikgo經(jīng)檢測(cè)，其熔點(diǎn)為198°C，色澤小于標(biāo)3 #，醇不溶物為零。而用與實(shí)施例1同一批的植物原料1000kg，采用傳統(tǒng)工藝生產(chǎn)，得到皂素只有 7. 4kg，產(chǎn)生的廢水為7350kg ；可見本發(fā)明方法收率比傳統(tǒng)方法提高10. 8%。廢水排放量?jī)H為傳統(tǒng)方法的三十分之一，減排效果十分顯著。
權(quán)利要求
1.微波破壁及醇提與油提技術(shù)聯(lián)用生產(chǎn)薯蕷皂素的工藝方法，其特征在于由如下步驟實(shí)現(xiàn)(1)原料粉碎將黃姜進(jìn)行清洗后粉碎，將其顆粒粉碎至5mm -IOmm ； ⑵微波破壁將粉碎后的物料進(jìn)行微波輻照，當(dāng)物料溫度達(dá)到100°C時(shí)，繼續(xù)輻照 30-40分鐘；⑶皂甙醇提用物料重量2-3倍量的70%-80%的甲醇或乙醇對(duì)破壁后的物料回流提取6-8小時(shí)，過濾，濾渣棄去，濾液回收溶劑后濃縮至近干，得醇提液；⑷淀粉酶解在醇提液中加入物料重量0. 1%-0. 3%的α -淀粉酶，在20_28°C下進(jìn)行酶解72-120小時(shí)，得酶解液；( 硫酸水解將酶解液用工業(yè)硫酸進(jìn)行水解，硫酸用量為醇提液重量的20%-25%，水解壓力控制在0. IOMPa,水解時(shí)間為2-3小時(shí)，水解完畢后，過濾，將濾出物水洗至中性，離心甩干，80-100°C烘干，得皂素粗品；(6)皂素油提在皂素粗品中加入2-3倍的汽油，回流提取8-10小時(shí)，濃縮，結(jié)晶，過濾后于80-100°C干燥，即得皂素精品。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種微波破壁及醇提與油提技術(shù)聯(lián)用生產(chǎn)薯蕷皂素的工藝方法，由如下步驟實(shí)現(xiàn)1.原料粉碎；2.微波破壁；3.皂甙醇提；4.淀粉酶解；5.硫酸水解；6.皂素油提；本方法能大幅度減少?gòu)U水排放量，同時(shí)還顯著提高皂素提取率與降低生產(chǎn)成本，是一種能適應(yīng)于工業(yè)化大生產(chǎn)的皂素清潔生產(chǎn)工藝。
文檔編號(hào)C07J71/00GK102161691SQ20111008950
公開日2011年8月24日 申請(qǐng)日期2011年4月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月11日
發(fā)明者夏家騋, 牛南鋼 申請(qǐng)人:湖北芳通藥業(yè)股份有限公司