一种皂素的提取方法 【技术领域】
本发明涉及一种皂素的提取方法，具体的说涉及一种从薯蓣植物中提取皂素的方法。
背景技术
皂素是一类重要的甾体化合物，主要用作合成多种甾体化合物的原料。皂素的生产和技术开发都是以薯蓣植物为原料来提取的。生产工艺主要是发酵法(Ind.Eng.Chem.1957，49：186)，即鲜新的薯蓣植物清洗—粉碎—自然发酵—酸解—洗涤—干燥—提取—结晶—产品包装。这种工艺的缺点是皂素收率低、污水量大(生产1吨皂素污水在500吨以上)，造成了严重的环境污染。皂素的新技术开发中采用生物技术进行联产通常采用的是发酵技术。由于发酵过程的生物化学反应，使得部分的皂甙元被代谢或转化成水溶性的皂甙衍生物而损失，致使收率降低，因而不能从联产过程增加经济效益。而在酸解之后进行的联产技术，需要脱盐等复杂工艺，尽管解决了污水处理的问题，但由于运营成本过高，不能在实际生产中使用。在洁净工艺地研究中，采用超临界流体萃取技术(CN1240791A，CN1396174A)，以二氧化碳为溶剂、乙醇或丙酮为助溶剂，能够有效地将皂甙萃取。皂甙必须经过进一步的酸解才能转化成皂素(这里需要说明的是发明人将皂甙和皂素混淆了)。这种方法尽管能够减少环境污染，但是设备昂贵，运行费用高，不能应用于皂素的实际生产。
【发明内容】
针对上述皂素生产工艺和研究工艺中存在的问题，本发明的目的就是提供一种皂素的提取方法，该方法不仅皂素收率高、污水量小，而且成本低。
本发明提供的技术方案是：一种皂素的提取方法，将鲜黄姜或干燥的黄姜加水粉碎成浆，调节其浓度在10-25°Be之间，加入淀粉酶或淀粉酶与糖化酶、纤维酶或/和果胶酶的混合酶进行酶解，过滤后将滤渣酸解，再过滤后滤渣用固体碱或碱的水溶液中和用有机溶剂提取皂素。
上述酶解所用酶的浓度在5-500U/L之间；混合酶中淀粉酶、糖化酶、纤维酶和果胶酶的比例为1～10∶1～10∶0～10∶0～10(重量比)。其酶解的条件是pH 4-7、温度40-120℃。
在上述过程中，将鲜黄姜或干燥的黄姜加水粉碎成浆后，先过滤除渣，所得的浆液用混合酶酶解，过滤后将滤渣酸解，再过滤后滤渣用固体碱或碱的水溶液中和用有机溶剂提取皂素。
上述酸解使用的酸为无机酸如盐酸、硫酸、硝酸或磷酸等，或有机酸如甲酸、乙酸、丙酸或苯磺酸等；浓度为0.5-5N，酸水解温度在90-130℃，压力为0-3.0个大气压。
上述碱的水溶液的浓度为1wt％～30wt％。
上述滤渣中和使用的碱为碱金属、碱土金属的氧化物、氢氧化物或/和碳酸盐。
所用的有机溶剂为非极性或极性的溶剂如汽油、石油醚、乙醇或丙酮等。
上述酸解后过滤得到的滤液重复使用于酸解过程。酶解后过滤得到的滤液可根据需要直接浓缩，生产葡萄糖或作为发酵工业的原料。
本发明的目的就是将新鲜或干燥薯蓣植物中的淀粉在酸解前将其转化，成为可以直接使用的工业原料；在酸解工序中将酸循环使用，从而有效地避免了废酸液的排放，达到无污染目的，提高皂素的收率。
本发明采用生物技术对薯蓣植物进行处理，将新鲜或干燥薯蓣植物中的淀粉在酸解前通过酶解将其转化，使得在后续酸解过程排除淀粉对酸解的干扰，提高了酸的利用率，增加了设备的单位处理量，使得酸解的效率大大提高，经济效益得到明显的改善。与传统工艺相比，本发明不仅皂素收率高、污水量小，而且成本低。酸解利用薯蓣植物中的淀粉联产葡萄糖或其他发酵工业用原料。酸液经处理重复使用极大地降低污水量(几乎没有污水排放)。采用本发明产品收率比现有工艺提高了45％左右。产品质量与现有工艺相同(见表一)。
【具体实施方式】
本发明利用生物技术由薯蓣植物生产皂素的工艺，具体步骤如下：
1.将新鲜的黄姜粉碎至1-300目，调节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、纤维酶和果胶酶的比例为1～10∶1～10∶0～10∶0～10(重量比)。酶解8-30小时。干燥的黄姜先浸泡10-20小时，然后粉碎至1-300目。
2.酶解后过滤，滤液可根据需要直接浓缩，生产葡萄糖或作为发酵工业的原料。
3.将滤渣中加入0.5-5N的无机酸或有机酸在90-130℃下酸解4-12小时。
4.酸解后过滤，含酸滤液经处理重复使用。
5.滤渣中加入固体碱或碱的水溶液中和，碱水溶液的浓度为1wt％～30wt％。干燥，然后用有机溶剂连续萃取。
6.取出萃取液，冷却，结晶、离心、过滤，回收母液套用。
7.在第6步中，结晶干燥，粉碎后得产品。
实施例1：鲜黄姜200克洗净粉碎成60目，加入200ml水，调节pH＝4.5，加入混合酶(淀粉酶∶糖化酶∶果胶酶∶纤维素酶为4∶4∶1∶1)1.5克，在45℃酶解8小时。过滤，滤液减压浓缩，结晶得葡萄糖45克。滤渣用0.5N盐酸在90℃下压力为2.2个大气压下酸水解4小时。过滤，滤渣用1克粉状生石灰拌匀。干燥后转入索氏提取器，用250ml汽油连续抽提3小时。控制温度在20-40℃下结晶、过滤、干燥。称重2.1克(熔点：200-202℃)。实施例2：鲜黄姜200克洗净粉碎成80目，加入200ml水，调节pH＝5.5，加入混合酶(淀粉酶∶糖化酶∶纤维素酶为5∶2∶1)1.5克，在45℃酶解8小时。过滤，滤液减压浓缩，结晶得葡萄糖48克。滤渣用1N硫酸在125℃压力为2.5个大气压下酸水解4小时。过滤，滤渣用1克粉状生石灰拌匀。干燥后转入索氏提取器，用250ml汽油连续抽提3小时。控制温度在20-40℃下结晶、过滤、干燥。称重2.3克(熔点：201-202℃)。
实施例3：鲜黄姜200克洗净粉碎成80目，加入200ml水，调节pH＝5.5，加入混合酶(淀粉酶∶糖化酶∶果胶酶∶纤维素酶为6∶3∶2∶1)3.5克，在65℃酶解12小时。过滤，滤液减压浓缩，结晶得葡萄糖50克。滤渣用4N甲酸在130℃压力为3个大气压下酸水解4小时。过滤，滤渣用30wt％碳酸钠溶液中和到pH＝8。干燥后转入索氏提取器，用250ml汽油连续抽提3小时。控制温度在20-40℃下结晶、过滤、干燥。称重2.5克(熔点：200-202℃)。
实施例4：干黄姜200克洗净粉碎成80目，加入1600ml水，调节pH＝5.5，加入混合酶(淀粉酶∶糖化酶∶果胶酶∶纤维素酶为2∶9∶1∶5)10克，在65℃酶解12小时。过滤，滤液减压浓缩，结晶得葡萄糖110克。滤渣用2N苯磺酸在90℃下酸水解4小时。过滤，滤渣用2wt％氢氧化钠溶液中和到pH＝7。干燥后转入索氏提取器，用800ml汽油连续抽提5小时。控制温度在20-40℃下结晶、过滤、干燥。称重8.2克(熔点：200-202℃)。实施例5：鲜黄姜2吨洗净粉碎成80目，加入4吨水，调节pH＝7，加入混合酶(淀粉酶∶糖化酶∶果胶酶为4∶4∶1)35公斤，在120℃酶解12小时。过滤，滤液减压浓缩，结晶得葡萄糖340公斤。滤渣用5N丙酸在120℃压力为2.2个大气压下酸水解4小时。过滤，滤渣用15wt％碳酸钠溶液中和到pH＝8。干燥后转入用汽油连续抽提6小时。控制温度在20-40℃下结晶、过滤、干燥。称重24.4公斤(熔点：200-202℃)。
实施例6：鲜黄姜200克洗净，加入1600ml水，充分粉碎，得到的乳液用80目的筛网过滤，去除纤维渣，将所得的乳液调节pH＝5.5，加入混合酶(淀粉酶∶糖化酶∶果胶酶∶纤维素酶为8∶4∶5∶1)10克，在65℃酶解12小时。过滤，滤液减压浓缩，结晶得葡萄糖110克。滤渣用1N磷酸在125℃压力为2.5个大气压下酸水解4小时。过滤，滤渣用10wt％氢氧化钠溶液中和到pH＝7。干燥后转入索氏提取器，用800ml汽油连续抽提5小时。控制温度在20-40℃下结晶、过滤、干燥。称重2.76克(熔点：200-202℃)。
表一、本发明与现有工艺皂素收率比较批次黄姜重(克)皂素(克)收率(％)原工艺200(鲜)1.40.7实施例1200(鲜)2.11.05实施例2200(鲜)2.31.15实施例3200(鲜)2.51.25实施例4200(干)8.24.1实施例52吨24.4kg1.22实施例6200(鲜)2.761.38