[發明專利]一種通過生物酶發酵技術提取黃姜皂素的方法

在審

• 申請號: 201510588648.X
• 申請日: 2015-09-16
• 公開（公告）號: CN105112487A
• 公開（公告）日: 2015-12-02
• 發明（設計）人: 王文龍;楊民文;楊彥明
• 申請（專利權）人: 張家界久瑞生物科技有限公司
• 主分類號: C12P33/20
• 分類號: C12P33/20
• 代理公司: 張家界市慧誠商標專利事務所 43209
• 代理人: 高紅旺

技術領域

本發明屬于植物生物發酵技術領域，涉及一種通過生物酶發酵提取黃姜皂素的方法。

技術背景

黃姜，學名盾葉薯蕷，是薯蕷科薯蕷屬植物，為我國特有的野生植物資源。黃姜的根狀莖內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，人們對黃姜的利用有著悠久的歷史，可食用、可入藥，是我國傳統中藥材。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、恢復病變組織以及刺激肝素細胞與膽汁分泌，其結構經改造或修飾后，還被廣泛用于甾體抗炎藥、甾體避孕藥的半合成原料，如可的松、強的松、培地米松等數百種不同的甾體激素類藥物，且價格昂貴，有“藥物黃金”的美譽，是一種很有開發潛力的植物資源。

目前，我國進行皂素提取的工廠普遍采用Rothrok首創的直接酸水解法。操作方法為：

1、將黃姜（含水量為63%~70%）洗凈粉碎后加入發酵罐中，蒸汽加熱，間歇通入水蒸汽維持溫度在40℃，維持該溫度發酵3～5天；

2、將發酵后的黃姜移入水解釜中，加入約2倍量（占黃姜投入數量的2倍，V/W）的10%~15%的鹽酸溶液，密閉，升溫至110℃，水解約8小時，過程中間歇放氣。之后降溫、靜置、抽濾；

3、向濾渣中緩緩加入4%~5%的氫氧化鈉溶液，調節pH值為7，靜置、抽濾，將所得水解物在95℃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℃下干燥得皂素粗品；

5、將所得粗品投入石油醚中重結晶，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℃下干燥得純品。

該反應式為：

此方法使用時間雖久遠，但仍存在諸多問題：

1、以該方法提取皂素收率較低，產品折干產率僅為1.5%，間接提高了生產成本。

2、廢水排放量巨大，空間占用率大，對生產設備的要求高。

皂素生產中的廢水主要來自于發酵：在蒸汽環境下，40℃下發酵3～5天，在此期間會產生大量的冷凝水，占廢水總量的50%以上。以原料投料量150噸記，產品約為0.83噸，廢水排放量可達到700噸～800噸，其中，來自于發酵過程中的廢水約有400噸。且污水處理費用昂貴，處理設備要求高。這是目前皂素生產中面臨的最主要、最嚴峻的問題。

發明內容

鑒于上述種種問題，我公司采用生物酶技術，不僅提高了產品的收率，還在源頭減少了廢水的排放量，大大降低了污水的處理費用，縮短了生產周期，降低了生產成本。

為實現上述目的，本發明提供了一種利用生物酶發酵黃姜提取黃姜皂素的方法，該發明克服了原有工藝的諸多弊端，簡單易行，可用于商業化的大規模生產，滿足市場不斷增長的需求。本發明的技術內容如下：

一種通過生物酶技術發酵黃姜提取黃姜皂素的方法，其特征在于發酵黃姜時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；

作為優化，所加入的酶的總量占黃姜重量的1%~10%(w/w)。

作為優化，發酵時的溫度在20℃~40℃，發酵時間為1~3天。

所述的通過生物酶技術發酵黃姜提取黃姜皂素的方法，包括步驟：

（1）發酵：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℃~40℃下發酵1~3天；

（2）酸解：將發酵后的黃姜加入10%~15%的鹽酸溶液，升溫至100℃~110℃，水解7.5－8.5小時，降溫、靜置、抽濾；

（3）向濾渣中緩緩加入氫氧化鈉溶液，調節pH值為7，靜置、抽濾，將所得水解物在95℃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℃下干燥得皂素粗品；

（5）將所得粗品投入石油醚中重結晶，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℃下干燥得純品。

作為優化，步驟（2）中所述的黃姜和鹽酸溶液的重量體積配比為1:2。

作為優化，步驟（3）中所述的氫氧化鈉溶液濃度4%~5%。

本發明重點考察了如下的內容：

（1）酶的種類對實驗結果的影響；

（2）酶的用量對實驗結果的影響；