多酶法预水解黄姜联产淀粉糖的薯蓣皂素提取方法 【技术领域】
本发明涉及利用盾叶薯蓣—黄姜经过多酶法预水解联产淀粉糖的皂素(皂甙元)提取方法。
背景技术
目前国内生产皂素的方法大多是采取黄姜经粉碎、预发酵后直接酸解制取皂素的工艺，这种方法主要存在以下问题：
1、黄姜的淀粉成分没有得到利用。鲜黄姜中含淀粉≥18％，干黄姜含淀粉≥45％，酸解后从废水中排放，造成资源的浪费。
2、废水成分复杂，排放量大，污染严重。每吨皂素排放废水450-500M3，其中COD值30000～110000mg/L；pH值：0.2-1.5。
3、皂素收率较低，原料消耗大，鲜黄姜皂素收率为0.6-0.8％，干黄姜皂素收率为1.8-2.0％。
近来有人提出先分离黄姜中的纤维素和淀粉，淀粉制取酒精，酒糟酸解制取皂素的方法。该方法存在如下缺点：1.分离纤维素与淀粉时为了保证皂素收率，对黄姜进行反复磨浆和水洗，造成淀粉浓度低；2.由于黄姜所含可溶性淀粉多、粒度小，淀粉与水的分离困难，所生产的酒精浓度低，磨浆和酒精蒸馏的能耗大；3.从醪液中分离含皂素的酒渣时，由于酵母的存在，过滤十分困难；4。工艺复杂，投资大，废水产生量大。
【发明内容】
本发明的目的在于克服上述方法的缺点，提供一种多酶法预水解黄姜联产淀粉糖的皂素(皂甙元)提取方法，特别是采用微滤(MF)或超滤(UF)分离多酶法糖化液中的皂甙和皂甙元。，该方法消耗低，收率高，工艺简单，废水量小，
本发明的一种多酶法预水解黄姜联产淀粉糖的皂素提取方法，其步骤是：
1、水洗粉碎：黄姜经水洗去泥砂，粉碎磨成浆料，一般粉碎成粒度＜2mm，磨成粒度＜1mm浆料，浆料中含固量15-30％(质量)；
2、液化：在步骤1得到的浆料中加入α淀粉酶(E.C.3.2.1.1下同)液化，反应条件为温度80-100℃、pH值6.0-7.0、加酶量为浓度是18000U/L地α淀粉酶液0.5-1.5L/M3浆料、液化时间2-4小时；
3、糖化：在步骤2得到的液化液中加入糖化酶(E.C.3.2.1.3下同)糖化，糖化条件为温度50-60℃，pH值4.0-5.0，加酶量为浓度是18000U/L的糖化酶液0.5-1.5L/M3液化液，糖化时间6-10小时，然后升温到90℃灭活：
4、渣糖分离：将步骤3得到的糖化物料，先经离心分离，得滤饼和淀粉糖溶液，淀粉糖溶液中除含淀粉糖5-10％外，还含有小颗粒皂素和可溶性皂甙，将淀粉糖溶液用截留分子量为1000-10000daltons孔径的超滤(UF)膜或100-200nm的微滤(MF)膜分离得到净淀粉糖溶液，滤渣混入离心滤饼中得糖渣；
5、将步骤4得到的糖渣水解：糖渣中按0.6-3N的浓度加入盐酸或硫酸，在0.05-0.12MPa(表压)和100-115℃的条件下水解2-6小时，水解物经过滤、水洗、干燥、溶剂汽油或石油醚抽提得皂素产品。
所用的α淀粉酶为市售的α高温淀粉酶或α中温淀粉酶。所用的糖化酶为市售的糖化酶。所用的微滤膜为孔径100nm的氧化锆膜或为孔径200nm的氧化铝膜。所用的超滤(UF)膜为中空纤维UF膜。
由于本发明在酸解前，采用了多酶法淀粉水解制糖技术和膜分离技术，减少了酸解物总量，皂甙的水解更充分，皂素收率得到较大提高，水解废水的化学耗氧量有较大幅度的下降。本发明也可用于穿地龙经过多酶法预水解联产淀粉糖的薯蓣皂素提取。
【具体实施方式】
以下用实施例对本发明作详细说明：
实施例1
鲜黄姜1000g，常温下用水浸泡6小时，将其洗净后，用万能粉碎机粉碎，得到粒径约1mm的浆料，按鲜黄姜与水的比例1∶2.5加水混合；将浆料置于5000ml烧杯中迅速升温到90-95℃，加入2.0ml(酶液浓度18000U/L下同)市售的α高温淀粉酶，在搅拌下于90-95℃酶解2.5小时；待温度降到55℃时，加入3.5ml(酶液浓度18000U/L下同)市售的糖化酶，在55-60℃和pH4-5下反应8小时得糖化物料；糖化物料用离心分离，得滤饼和糖溶液，糖化液在40-50℃下用中空纤维UF膜过滤；将离心滤饼和膜滤渣合并，加入浓度30％(重量)的盐酸溶液，用水调节反应物中盐酸浓度为2.0N，于100-105℃，常压下回流5小时得水解物；水解物经真空抽滤、水洗、中和、干燥得含水4.5％(重量)的干水解物72g，经120号溶剂汽油抽提得皂素12.2g，其熔点196℃。水解滤液的COD值为18200mg/L，混合洗液的COD值为8800mg/L。
实施例2
干黄姜片400g(水分含量10％)常温下用水浸泡10小时，将其洗净，用万能粉碎机粉碎，得到粒径约4mm的粉料，将粉料按黄姜与水的比例为1∶6.5混合、磨浆，得粒径0.5-1mm浆料；将浆料置于5000ml烧杯中迅速升温到85℃，加入3ml(酶液浓度18000U/L下同)市售的α中温淀粉酶，在搅拌下于80-90℃酶解2小时；待温度降到55℃时，加入4.5ml市售的糖化酶，在55-60℃和pH4-5下反应10小时得糖化液；糖化液用离心分离，其滤液在40-50℃下用孔径为100nm的氧化锆膜过滤；合并离心滤饼和膜滤渣，加入浓度30％(重量)的盐酸溶液，用水调节反应物中盐酸浓度为1.5N，于100-105℃下，常压下回流6小时得水解物；水解物经真空抽滤、水洗、中和、干燥得含水3.8％(重量)的干水解物69.5g，经120号溶剂汽油抽提得皂素14.2g，其熔点194.5℃。水解滤液的COD值为17600mg/L，混合洗液的COD值为6500mg/L。
实施例3
鲜黄姜1000g，常温下用水浸泡8小时，将其洗净，用万能粉碎机粉碎，得到粒径2-3mm的粉料，其粉料按黄姜与水的比例为1∶2混合、磨浆，得粒径0.5-1mm浆料；将浆料置于5000ml烧杯中迅速升温到95℃，加入4ml市售的α高温淀粉酶，在搅拌下于95-100℃酶解3小时；待温度降到60℃时，加入2.0ml市售的糖化酶，在55-60℃和pH4-5下反应6小时得糖化液；糖化液用离心分离，其滤液在40-50℃下用孔径为200nm的氧化铝膜过滤；合并离心滤饼和膜滤渣，加水500ml洗滤渣，加入浓度30％(重量)的盐酸溶液，用水调节反应物中盐酸浓度为0.8N，于105-110℃和0.10MPa(表压)加压水解2.5小时得水解物；水解物经真空抽滤、水洗、中和、干燥得含水4.5％(重量)的干水解物75g，干水解物用80-90的石油醚抽提皂素，得皂素13.5g，其熔点195℃。水解滤液的COD值为12500mg/L，洗液的COD值为4500mg/L。
实施例4
干黄姜片400g(水分含量8％)，常温下用水浸泡12小时，将其洗净，用万能粉碎机粉碎，得到粒径约2mm的粉料，其粉料按黄姜与实施例3的洗糖渣水的比例为1∶6.5混合、磨浆，得粒径约1mm浆料；将其浆料置于5000ml烧杯中迅速升温到95℃，加入3.5ml市售的α高温淀粉酶，在搅拌下于95-100℃酶解2.5小时；待温度降到60℃时，加入3.0ml市售的糖化酶，在55-60℃和pH4-5下反应10小时得糖化液；糖化液用30目筛网过滤，分别用600ml水洗涤4次，筛下液在40-50℃下用孔径为100nm的氧化锆膜过滤；截留物中加入浓度98％(重量)的硫酸，调节反应物中硫酸浓度为0.6N，于110-115℃和0.12MPa(表压)的压力下水解2.5小时得水解物；水解物经真空抽滤、水洗、中和、干燥得含水5％(重量)的干水解物44g，干水解物经120号溶剂汽油抽提得皂素14.8g，其熔点196℃。水解滤液的COD值为14500mg/L，洗液的COD值为6600mg/L。