一種通過生物酶發(fā)酵技術(shù)提取黃姜皂素的方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)涉及一種通過生物酶發(fā)酵技術(shù)提取黃姜皂素的方法。其特征在于發(fā)酵黃姜時(shí)所要用的酶為淀粉酶、纖維素酶、半纖維素酶、果膠酶或蛋白酶中的任意一種或多種酶的混合酶。所加入的酶的總量占黃姜重量的1%~10%(w/w)。本發(fā)明專利技術(shù)在發(fā)酵時(shí)加入一定比例的生物酶，可顯著提高產(chǎn)品收率，縮短發(fā)酵時(shí)間，減少?gòu)U水排放。方法方便易行，適于大規(guī)模生產(chǎn)，可滿足不斷增長(zhǎng)的市場(chǎng)需求。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)屬于植物生物發(fā)酵
，涉及一種通過生物酶發(fā)酵提取黃姜皂素的方 法。 技術(shù)背景 黃姜，學(xué)名盾葉薯蕷，是薯蕷科薯蕷屬植物，為我國(guó)特有的野生植物資源。黃姜的 根狀莖內(nèi)含有豐富的薯蕷皂甙元，薯蕷皂甙元俗稱薯蕷皂素。薯蕷皂素廣泛存在于薯蕷屬 植物中，其中，黃姜中皂素的含量是最高的。在我國(guó)，人們對(duì)黃姜的利用有著悠久的歷史，可食用、可入藥，是我國(guó)傳統(tǒng)中藥材。 黃姜中的皂素具有雌激素作用，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，其結(jié)構(gòu)經(jīng)改造或修飾后，還被廣泛用于留體抗炎藥、留體避孕藥的半合 成原料，如可的松、強(qiáng)的松、培地米松等數(shù)百種不同的留體激素類藥物，且價(jià)格昂貴，有"藥 物黃金"的美譽(yù)，是一種很有開發(fā)潛力的植物資源。目前，我國(guó)進(jìn)行皂素提取的工廠普遍采用Rothrok首創(chuàng)的直接酸水解法。操作方 法為： 1、 將黃姜(含水量為63%~70%)洗凈粉碎后加入發(fā)酵罐中，蒸汽加熱，間歇通入水蒸汽維 持溫度在40°C，維持該溫度發(fā)酵3~5天； 2、 將發(fā)酵后的黃姜移入水解釜中，加入約2倍量（占黃姜投入數(shù)量的2倍，V/W)的 10115%的鹽酸溶液，密閉，升溫至110°C，水解約8小時(shí)，過程中間歇放氣。之后降溫、靜置、 抽濾； 3、 向?yàn)V渣中緩緩加入4%~5%的氫氧化鈉溶液，調(diào)節(jié)pH值為7,靜置、抽濾，將所得水解 物在95 °C下干燥，得干燥水解物； 4、 將水解物投入提取器中，加入白汽油，攪拌升溫，提取10h后降溫，濃縮、蒸餾后得固 體蒸餾物，在95°C下干燥得皂素粗品； 5、 將所得粗品投入石油醚中重結(jié)晶，石油醚用量為粗品重量的2~3倍（V/W)。攪拌升溫 至回流，回流約2h。之后降溫、靜置、抽濾，在95°C下干燥得純品。 該反應(yīng)式為：此方法使用時(shí)間雖久遠(yuǎn)，但仍存在諸多問題： 1、以該方法提取皂素收率較低，產(chǎn)品折干產(chǎn)率僅為1. 5%，間接提高了生產(chǎn)成本。 2、廢水排放量巨大，空間占用率大，對(duì)生產(chǎn)設(shè)備的要求高。 皂素生產(chǎn)中的廢水主要來自于發(fā)酵：在蒸汽環(huán)境下，40°C下發(fā)酵3~5天，在此期 間會(huì)產(chǎn)生大量的冷凝水，占廢水總量的50%以上。以原料投料量150噸記，產(chǎn)品約為0. 83 噸，廢水排放量可達(dá)到700噸~800噸，其中，來自于發(fā)酵過程中的廢水約有400噸。且污 水處理費(fèi)用昂貴，處理設(shè)備要求高。這是目前皂素生產(chǎn)中面臨的最主要、最嚴(yán)峻的問題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
鑒于上述種種問題，我公司采用生物酶技術(shù)，不僅提高了產(chǎn)品的收率，還在源頭減 少了廢水的排放量，大大降低了污水的處理費(fèi)用，縮短了生產(chǎn)周期，降低了生產(chǎn)成本。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)提供了 一種利用生物酶發(fā)酵黃姜提取黃姜皂素的方法， 該專利技術(shù)克服了原有工藝的諸多弊端，簡(jiǎn)單易行，可用于商業(yè)化的大規(guī)模生產(chǎn)，滿足市場(chǎng)不斷 增長(zhǎng)的需求。本專利技術(shù)的
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
如下： 一種通過生物酶技術(shù)發(fā)酵黃姜提取黃姜皂素的方法，其特征在于發(fā)酵黃姜時(shí)所要加 入的酶為淀粉酶、纖維素酶、半纖維素酶、果膠酶或蛋白酶中的任意一種酶或多種酶的混合 酶； 作為優(yōu)化，所加入的酶的總量占黃姜重量的1%~1〇%(w/w)。 作為優(yōu)化，發(fā)酵時(shí)的溫度在20°C~40°C，發(fā)酵時(shí)間為1~3天。 所述的通過生物酶技術(shù)發(fā)酵黃姜提取黃姜皂素的方法，包括步驟： (1) 發(fā)酵：將黃姜洗凈、粉碎，加入占黃姜重量的1%~10%(w/w)的生物酶，攪拌均勻，密 封，在20°C~40°C下發(fā)酵1~3天； (2) 酸解：將發(fā)酵后的黃姜加入10%~15%的鹽酸溶液，升溫至100°C~110°C，水解7. 5 - 8. 5小時(shí)，降溫、靜置、抽濾； (3) 向?yàn)V渣中緩緩加入氫氧化鈉溶液，調(diào)節(jié)pH值為7,靜置、抽濾，將所得水解物在95°C 下干燥，得干燥水解物； (4) 將水解物投入提取器中，加入白汽油，攪拌升溫，提取10h后降溫，濃縮、蒸餾后得 固體蒸餾物，在95 °C下干燥得皂素粗品； (5) 將所得粗品投入石油醚中重結(jié)晶，石油醚用量為粗品重量的2~3倍（V/W);攪拌升 溫至回流，回流約2h;之后降溫、靜置、抽濾，在95°C下干燥得純品。 作為優(yōu)化，步驟（2)中所述的黃姜和鹽酸溶液的重量體積配比為1:2。 作為優(yōu)化，步驟（3)中所述的氫氧化鈉溶液濃度4%~5%。本專利技術(shù)重點(diǎn)考察了如下的內(nèi)容： (1) 酶的種類對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響； (2) 酶的用量對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響； (3) 酶的發(fā)酵時(shí)間對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響； (4) 酶發(fā)酵時(shí)的溫度對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響； 本專利技術(shù)重點(diǎn)解決的問題是： (1) 皂素生產(chǎn)周期長(zhǎng)，產(chǎn)率低； (2) 皂素的生產(chǎn)過程中廢水排放量巨大； 本專利技術(shù)公開的通過生物酶發(fā)酵技術(shù)提取黃姜皂素的方法與現(xiàn)有技術(shù)相比所具有的積 極效果在于： 1、產(chǎn)品收率大大提升，生產(chǎn)周期縮短。 a.發(fā)酵是一個(gè)讓植物組織破碎的過程，在發(fā)酵時(shí)加入一定量的酶，可以更快更完 全的破解植物組織，使有效成分更快、更充分的暴露出來。以同一批次黃姜的生產(chǎn)結(jié)果進(jìn)行比較，傳統(tǒng)工藝中，150噸黃姜生產(chǎn)約0.83噸的 皂素；改用新工藝后，150噸黃姜可生產(chǎn)約1. 2噸皂素，收率由過去的1. 5%提升到2. 1%。b.在發(fā)酵時(shí)加入酶，可以使有效成分更快的暴露出來。過去發(fā)酵的時(shí)間是3~5天， 甚至更長(zhǎng)，改用新工藝后發(fā)酵時(shí)間為1~3天，生產(chǎn)時(shí)的周期明顯縮短。2、廢水的排出量大大減少。以前采用蒸汽加熱，在發(fā)酵過程中會(huì)引入大量的冷凝 水，占廢水總量的50%以上。新工藝中，將黃姜清洗粉碎后加入酶，于恒溫設(shè)備中發(fā)酵，在此 過程中不會(huì)引入新的冷凝水。使污水的排放量大大減少。過去每批次產(chǎn)生的廢水約為700 噸~800噸，改進(jìn)后廢水排出量為400噸~500噸。大大減少了污水的處理費(fèi)用，降低了生產(chǎn) 成本。【附圖說明】： 圖1為通過生物酶發(fā)酵技術(shù)提取黃姜皂素方法的工藝流程圖。【具體實(shí)施方式】： 下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本專利技術(shù)做進(jìn)一步說明：下述各實(shí)施例僅用于說明本專利技術(shù)而并非 對(duì)本專利技術(shù)的限制。本專利技術(shù)所用試劑及反應(yīng)設(shè)備均為市售產(chǎn)品，所用生物酶制劑均為市售產(chǎn) 品。 實(shí)施例1 : 黃姜皂素的提取 1、發(fā)酵：將150g(含水量約為63%)黃姜洗凈、粉碎，加入纖維素酶3g，攪拌均勻，密封， 在40°C下發(fā)酵3天。 2、酸解：將發(fā)酵后的黃姜移入水解釜中，加10%鹽酸溶液300ml，密閉，升溫至 110°C，水解約8小時(shí)，過程中間歇放氣。之后降溫、靜置、抽濾； 3、 向?yàn)V渣中緩緩加入4%的氫氧化鈉溶液，調(diào)節(jié)pH值為7,靜置、抽濾，將所得水解物在 95 °C下干燥，得干燥水解物； 4、 將水解物投入提取器中，加入白汽油，攪拌升溫，回流提取10h后降溫，濃縮、蒸餾后 得固體蒸餾物，在95 °C下干燥得皂素粗品； 5、 將所得粗品投入石油醚中重結(jié)晶，石油醚用量為粗品重量的2~3倍（V/W)。攪拌升溫 至回流，回流約2h。之后降溫、靜置、抽濾，在95°C下干燥得純品1. 14g。HPLC外標(biāo)法測(cè)含 量約為92%，熔點(diǎn)為203°C~206°C，折干收率為2. 05%。 實(shí)施例2: 黃姜皂素的提取 1、發(fā)酵：將150g(含水量約為63%)黃姜洗凈、粉碎，加入纖維素酶7. 5g，攪拌均勻，密 封，在30°C下發(fā)酵1天。 2、酸解：將發(fā)酵后的黃姜移入水解釜中，加入15%的鹽酸溶液300ml，密閉，升溫至 110本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種通過生物酶技術(shù)發(fā)酵黃姜提取黃姜皂素的方法，其特征在于發(fā)酵黃姜時(shí)所要加入的酶為淀粉酶、纖維素酶、半纖維素酶、果膠酶或蛋白酶中的任意一種酶或多種酶的混合酶。

【技術(shù)特征摘要】

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：王文龍，楊民文，楊彥明，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：張家界久瑞生物科技有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：湖南;43