[發明專利]一種清潔環保生產薯蕷皂素的方法

在審

• 申請號: 201410751679.8
• 申請日: 2014-12-09
• 公開（公告）號: CN105734108A
• 公開（公告）日: 2016-07-06
• 發明（設計）人: 曾濱;牛武琪;史院昌;楊海濤
• 申請（專利權）人: 商南縣時代生物科技有限公司
• 主分類號: C12P33/20
• 分類號: C12P33/20;C12P19/14;C12P7/06;C07J71/00;C12R1/865
• 代理公司: 深圳市順天達專利商標代理有限公司 44217
• 代理人: 高占元

技術領域

本發明涉及生物技術領域，尤其是涉及一種利用生物技術清潔環保生產薯蕷皂素的方法。

背景技術

薯蕷皂素(薯蕷皂苷元)是薯蕷屬植物中薯蕷皂甙的配基，它具有消炎、抗菌、抗癌以及降血脂等多種藥理作用，更是合成甾體激素類藥物的主要原料，約占所需甾體皂素總量的70％。現代醫學證明植物皂甙不能化學合成，加之薯蕷根莖中的薯蕷皂素含量很高，例如：盾葉薯蕷﹑菊葉薯蕷、穿龍薯蕷﹑黃山藥﹑粉背薯蕷﹑叉蕊薯蕷等，其中黃姜(學名盾葉薯蕷)是我國特有的薯蕷科多年生草質纏繞性藤本植物，也是世界上含薯蕷皂苷元最多的物種之一，其根莖中一般含薯蕷皂苷元1.1％-16.15％，有“藥用黃金”的美譽。從黃姜中提取的皂素以其為基礎可合成加工如雙烯、沃氏氧化物等中間體原料藥產品和黃體酮、醋酸強的松、布地奈德、醋酸潑尼松、甲基睪丸素、環丙孕酮、米司酮、雄烯工酮、倍地米松、去氫表雄酮等激素類系列產品。這些藥物用途極為廣泛，是世界僅次于抗生素類的第二大類藥物。發展黃姜(薯蕷)生產及其加工，前景廣闊。

我國薯蕷皂素提取技術誕生近五十年以來，國內外圍繞提高皂素回收率，提高資源綜合利用，降低污染物排放等方面進行改進，如中國專利(CN1232529C)和中國專利(CN101402669B)中都有介紹。

目前工業加工生產皂素主要采用以下幾種方法：

(1)傳統預發酵-酸水解法：鮮黃姜-清洗-粉碎-自然發酵-水解-過濾-洗滌-干燥-提取-成品；

(2)分離淀粉-酸水解法：鮮黃姜-清洗-粉碎-分離淀粉-水解-過濾-洗滌-干燥-提取-成品；

(3)分離纖維素、淀粉-酸水解法：鮮黃姜-清洗-粉碎-分離纖維素-分離淀粉-水解-過濾-洗滌-干燥-提取-成品。

第一種傳統方法存在的問題：①傳統預發酵原料直接水解不徹底，皂素得率低；②原料經水解后直接用水反復洗滌至中性，水消耗量大，生產1噸皂素用水量達4800噸，產生廢水多，特別是洗滌過程中半成品流失嚴重。

第二種和第三種傳統方法主要存在的問題：①皂素在植物體內主要以薯蕷皂甙的形式被淀粉包裹與纖維素結合存在于細胞壁中，由于植物細胞壁比較堅韌，分離纖維素、淀粉效率不高，黃姜中大量的淀粉及纖維素沒有得到綜合利用；②進入酸水解階段無效成分過多，生產1噸皂素平均用140-150噸黃姜，耗費鹽酸10-20噸，處理酸解至少產生酸性高濃度有機廢水400-500噸，處理廢水耗資巨大；③無效成分過多也導致最后提取階段石油醚用量增加，能耗巨大；④污染嚴重，我國目前薯蕷皂素總產量80％以上的加工企業位于丹江口水庫上游的匯水盆地內，每年100萬噸以上的皂素酸性廢水最終都匯入丹江口水庫，廢水COD高達30000mg/l，BOD8000mg/l，廢水pH1.0-2.5。

發明內容

本發明的目的是提供一種清潔環保生產薯蕷皂素的方法，解決現有技術中生產薯蕷皂素過程中高能耗、綜合利用率低以及產生的污染嚴重的問題。

本發明解決技術問題所采用的技術方案是：一種清潔環保生產薯蕷皂素的方法，包括步驟如下：

A、液化：將黃姜通過使用淀粉酶進行液化，加熱酶解得到淀粉液；

B、糖化：將液化得到的淀粉液降溫，在所述淀粉液中加入糖化酶得到糖化醪；

C、發酵：將糖化醪冷卻，在所述糖化醪中添加酒母發酵菌進行生物發酵，得到發酵醪和CO₂；

D、分離：將所述發酵醪進行固液分離得到發酵液和發酵渣；

E、蒸餾：將所述發酵液進行蒸餾制得一次乙醇；

F、提取：將步驟D得到的發酵渣烘干，加入由水和步驟E中制得的一次乙醇形成的乙醇-水溶劑，對所述發酵渣進行提取并分離，得到皂甙提取液和粗纖維；

G、濃縮：將所述皂甙提取液進行濃縮，得到濃縮液和二次乙醇；

H、酸水解：在所述濃縮液中加入酸進行水解得到水解產物，對所述水解產物進行壓濾得到濾餅，并加入堿進行中和水洗，烘干后得到水解干燥物；

I、萃取：將所述水解干燥物用有機溶劑萃取得到薯蕷皂素。

在本發明的清潔環保生產薯蕷皂素的方法中，在步驟E中，蒸餾乙醇后還殘留有蒸餾殘液，將所述蒸餾殘液在60℃-85℃條件下蒸發6h-12h，蒸發濃縮后得到含水量為40％-60％的殘留濃漿；在步驟I中，萃取后還殘留有萃取殘留物；清潔環保生產薯蕷皂素的方法還包括步驟J：將所述殘留濃漿、萃取殘留物以及步驟F中提取后殘留的所述粗纖維合并制成生物質燃料。