[發明專利]一種薯蕷皂素的清潔高效生產工藝

有效

• 申請號: 201610281313.8
• 申請日: 2016-04-29
• 公開（公告）號: CN105837655B
• 公開（公告）日: 2017-12-05
• 發明（設計）人: 董靜洲;艾訓儒;姚蘭;雷燦
• 申請（專利權）人: 湖北民族學院
• 主分類號: C07J71/00
• 分類號: C07J71/00;C12P7/08;A23K10/37;A23K20/20;C05G1/00;C12R1/865
• 代理公司: 武漢宇晨專利事務所42001
• 代理人: 余曉雪,王敏鋒

技術領域

本發明屬于生物化工領域，涉及一種薯蕷皂素的清潔高效生產工藝，尤其涉及一種薯蕷皂素的高效無污染生產方法。

背景技術

薯蕷皂苷元是重要的醫藥原料。利用薯蕷皂苷元可以合成兩百多種藥物，用途極為廣泛。薯蕷皂苷元主要以薯蕷皂苷的形式存在于薯蕷屬植物的根狀莖中。我國主要栽培盾葉薯蕷，收獲盾葉薯蕷的根狀莖來制備薯蕷皂苷元。從盾葉薯蕷根狀莖中制備薯蕷皂苷元的關鍵技術在于采用合適的方法斷裂薯蕷皂苷的糖苷鍵脫糖來獲得薯蕷皂苷元。

目前關于薯蕷皂苷元的制備方法主要有酸水解法、生物水解法(酶促水解)和稀有元素催化水解法。其中，生物水解法和稀有元素催化水解法仍就停留在實驗室階段，由于其生產效率低下以及成本高昂，無法應用到大生產；酸水解法有固體酸催化水解法和液體酸催化水解法。在生產上成功應用的是液體酸水解法。目前生產應用的液體酸水解工藝落后，其基本工序為：薯蕷干粉(也可以先加水自然預發酵)→加硫酸或鹽酸高溫(95℃)水解→堿水中和、清水沖洗→烘干殘渣→120號汽油提取殘渣中的薯蕷皂苷元→濃縮結晶得到薯蕷皂苷元。在這個過程中，堿水中和和清水沖洗步驟排放大量的酸性污水。

目前我國已經形成了三大黃姜產業基地：陜西安康、湖北十堰和湖南湘西。均是采用如上所述的傳統的酸水解法提取皂素。從黃姜中提取薯蕷皂素導致的環境污染問題一直是該產業的瓶頸。其污染現狀觸目驚心：從安康到十堰和湘西一帶，黃姜皂素生產企業有200余家，大都分布在丹江口水庫入庫支流所在的各縣市，黃姜產業是當地農民的主要經濟來源。但是由于生產工藝落后，傳統酸水解工藝產生大量高濃度強酸性有機廢水，污染嚴重。被譽為“藥用黃金”的黃姜，又有“廢水之王”之稱。每生產一噸皂素會產生大約500噸強酸廢水，廢水中COD濃度約為32000毫克/升，其污染程度超過造紙廢水的12倍，經過處理后，廢水中COD含量雖能夠降至500至800毫克/升左右，但是這仍遠遠達不到企業污水綜合排放一級標準所規定的COD含量100毫克/升。常年的污水輕則導致人畜飲水困難，農作物減產，重則破壞森林、植被、導致土壤酸化、影響地下水，污染水源。一個小皂素廠污染一條河在原本山清水秀的秦巴山區已屢見不鮮，很多河流中魚蝦不見，河邊寸草不生。這些高污染黃姜加工企業密布在南水北調中線水源地--丹江口水庫的上游，嚴重威脅著南水北調的水質,又束縛了地方的經濟發展。南水北調工程已經竣工并投入運行，地方政府已經果斷關停了幾乎所有的黃姜皂素生產企業，由此大大減少了當地經濟來源。因此，研究高效無污染薯蕷皂素生產工藝是黃姜產業繼續發展的關鍵。

針對目前的薯蕷皂素生產工藝，需解決的核心技術在于：(1)高效的薯蕷皂苷水解物處理技術，徹底杜絕有毒廢水的產生，同時顯著提高皂素提取效率；(2)提取皂苷后的廢渣富硒發酵獲得酒精和富硒飼料或富硒黃姜專用肥；(3)提取皂素后的礦粉用作鍋爐燃料，徹底消除有毒固體廢物。

發明內容

針對背景技術中存在的不足，本發明提供了一種無需排放酸水、低生產成本以及生產效率高的薯蕷皂素的清潔高效生產工藝。

為了實現上述目的，本發明采取了如下技術方案：

一種薯蕷皂素的清潔高效生產工藝，其特征在于：所述薯蕷皂素的清潔高效生產工藝包括以下步驟：

1)將新鮮黃姜洗凈泥沙，瀝干水分，用水飽和正丁醇或濃度不低于70v/v％的乙醇一起打漿，所述新鮮黃姜與水飽和正丁醇或濃度不低于70v/v％的乙醇的重量體積比是1g：(1-5)ml，所得漿液在2-5個標準大氣壓以及60-95℃的條件下在高壓罐中加熱提取1-5小時后過濾，將所得濾液濃縮回收，烘干濃縮后的濾液并粉碎得到提取物粉末，所述提取物粉末是薯蕷皂苷粗粉；

2)將步驟1)所得到的薯蕷皂苷粗粉或者所得濃縮后的濾液在酸解罐里與酸水溶液混合進行酸解，酸水溶液與薯蕷皂苷粗粉或者酸水溶液與所得濃縮后的濾液混合形成反應液，所述酸解罐中反應液的pH值為1-2；所述酸解的工作溫度為95℃，工作壓力為2-5個標準大氣壓；

3)酸解完成后，向酸解罐加入碳酸鹽、碳酸鹽與硅膠粉的混合物或者碳酸鹽與珍珠巖細粉的混合物，所述碳酸鹽的加入量、碳酸鹽與硅膠粉的混合物的加入量或者碳酸鹽與珍珠巖細粉的混合物的加入量均為酸解罐中反應物重量的1-50倍，充分攪拌均勻直至得到干泥狀混合物；碳酸鹽與硅膠粉重量比或者碳酸鹽與珍珠巖細粉的重量比均是10：1-5；

4)將步驟3)得到的干泥狀混合物在80-90℃的環境下烘干4-8小時后粉碎過30-100目篩，得到酸解物細粉；